一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法
2023-06-10 19:14:01 2
專利名稱：一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土澆築中的冷卻控制方法，特別是一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法。
背景技術：
大體積混凝土在澆筑後，例如大壩的壩體，由於水泥水化放熱的作用，其內部會產生大量熱量導致溫度急劇升高，如果這些熱量不能很好地排出會導致混凝土內部產生拉應力繼而產生裂縫，造成質量事故。目前，除了採用降低混凝土拌和物溫度、覆蓋保溫被等措施外，最直接和有效的方法是給混凝土內部埋設冷卻水管，並通入冷卻水來排出熱量。採用冷卻水管冷卻混凝土的主要目標是，使混凝土溫度均勻平穩地下降並在預期時間內達到控制目標溫度。由於混凝土的傳熱性能並不好，所以混凝土溫度的滯後性很大，加之混凝土溫度受到周邊條件的影響，如氣溫、日照和相鄰混凝土的澆築等邊界條件的變化，給混凝土的溫度控制造成了困難。目前，我國混凝土冷卻通水工程，根據工程經驗和實測混凝土溫度變化過程線規律，劃分一期、中期、二期通水降溫三個階段，各階段分別採用人工憑經驗的按固定流量和水溫進行通水降溫。降溫原則就是超溫了就加大流量；降溫速率過快就降低流量或關閉。 這樣的經驗控制法經常出現溫度陡升陡降和反彈等現象，對混凝土的質量很不利。中國專利「201010579967. 1」公開了一種大體積混凝土冷卻水管布置方法；中國專利「201010219769. 4」公開了一種混凝土冷卻通水數據自動化採集系統；中國專利 「201010228838. 8」公開了一種混凝土智能冷卻通水系統；以上的專利文件中記載的採用冷卻水管冷卻混凝土的技術方案，為實現本發明提供了基礎，但是上述專利文獻中均未記載如何具體通過流量控制實現混凝土內部溫度平穩均勻下降。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，可以控制混凝土內部溫度均勻平穩下降。為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，包括以下步驟1)獲取混凝土歷史通水降溫效率的值；2)根據混凝土歷史通水降溫效率值和未來需要的降溫幅度和降溫時段計算需要的下一步流量控制值；通過上述步驟使混凝土溫度按照設計要求平穩均勻下降。所述的混凝土歷史通水降溫效率在計算中以實際降溫流量係數α表述，該係數
是以追溯天數內的實際平均降溫速率除以追溯天數內平均流量得到的。
T -T所述的實際平均降溫速率以公式ν實=」「計算得到；
式中ν實實際平均降溫速率，°C/天；Ttl 追溯天數開始時的混凝土溫度，°C;Τ:當前混凝土溫度，V ；、追溯天數。所述的追溯天數為1-5天。進一步優化的方案中，還包括以下步驟瞬時降溫速率修正，如果Vt >vR，則進行修正，否則不修正；進行修正後的下一步流量控制值以公式=，><&+1計算得到；
Vt式中Q' t+1 進行修正後的下一步流量控制值，m3/h ；Qt+1 實際下一步流量控制值，m3/h ；vR 降溫速率限制，°C/天；vt:當前實際降溫速率，°C/天。所述的下一步流量控制值是用理論目標降溫速率除以實際降溫流量係數α得到理論下一步流量控制值；再進行滯後效應修正，得到實際下一步流量控制值。所述的下一步流量控制值以公式Qt+1 = Qa-(Qt-Qa) X ξ計算得到；其中ρ理理
ali_ 式中Qt+1 實際下一步流量控制值，m3/h ；Qa 理論下一步流量控制值，m3/hQt:當前流量值，m3/h;ξ 滯後係數；va 理論目標降溫速率，°C/天；α 實際降溫流量係數；T 當前混凝土溫度，V ；Tc:目標溫度，°C ；t1:預期冷卻天數，天；t:當前已冷卻天數，天。所述的滯後效應在計算中用滯後係數ξ表述，滯後係數ξ取值為0. 5 1. 0。本發明方法的原理在於1、一期冷卻階段處於混凝土澆築初期，又分為控溫階段和降溫階段，控溫階段指混凝土澆築時刻至混凝土最高溫度出現後時刻，該階段由於水泥水化放熱，其內部會產生大量熱量導致溫度急劇升高，該階段通水冷卻主要起控制溫度上升幅度的作用，一般根據設計參數按系統最大流量通水，通過採集混凝土溫度分析是否滿足技術要求，否則調整設計參數；降溫階段指從混凝土最高溫度出現後時刻起至降至指定溫度時刻止，該階段冷卻通水流量控制方法與中期、二期通水流量控制方法相同。一期冷卻控溫階段與降溫階段劃分參見附圖2。2、中期冷卻和二期冷卻階段中，假定混凝土發熱是均勻的，短期內由於混凝土的邊界條件一定，不考慮沿途水溫的變化，則散熱的變化主要與通水流量有關，這樣混凝土溫度變化就與流量有很強的相關性。通過計算前一階段單位流量的降溫係數，即實際降溫流量係數α，以此係數、當期混凝土溫度、混凝土溫度技術要求(溫度限值和日降溫幅度限值)、計劃的降溫時段等參數計算未來的通水流量。其中，計算前一階段的單位流量的降溫係數中追溯天數時段以短為好，通常為1 3天，對於邊界條件變化較小的可選擇追溯天數長些，變化較大的可短些。3、實際工程中，由於邊界條件總是變化的，假定條件也是有出入的，所以這個算法計算的結果可能與實際情況有差異，但是通過下一階段混凝土溫度的計算值與實測值的比較，即本發明中採用的實際降溫流量係數α的自行動態調整，進行多次的逼近計算，使假定的條件、邊界條件的變化以及滯後效應帶來的誤差得到較好的修正，最終達到控制混凝土的溫度均勻下降的目的。本發明提供的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，通過引入實際降溫流量係數α的動態調整並配合滯後係數ξ的輔助修正，實現了控制混凝土內部溫度均勻平穩下降，並在預期時間內達到控制目標溫度的目的。且實現冷卻水流量的自動計算，排除人工控制的隨意性，進一步提高了大體積混凝土的施工質量。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明圖1為本發明中分期冷卻降溫過程示意圖。圖2為本發明實施例中的分期冷卻降溫過程示意圖。
具體實施例方式本控制方法的基礎參數1. Qmax,通水最大流量，由冷卻通水系統設計確定；2. ξ，滯後係數(用於消除控制中的溫度滯後產生的問題，這是一個在實踐中總結的經驗參數)；3. t0，追溯天數(例如3天，表示根據前3天的實際降溫效果來計算下一控制間隔的控制流量)。4.控制要求參數
權利要求
1.一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於包括以下步驟1)獲取混凝土歷史通水降溫效率的值；2)根據混凝土歷史通水降溫效率值和未來需要的降溫幅度和降溫時段計算需要的下一步流量控制值；通過上述步驟使混凝土溫度按照設計要求平穩均勻下降。
2.根據權利要求1所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於所述的混凝土歷史通水降溫效率在計算中以實際降溫流量係數α表述，該係數是以追溯天數內的實際平均降溫速率除以追溯天數內平均流量得到的。
3.根據權利要求2所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於所述的實際平均降溫速率以公式
4.根據權利要求2或3所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於 所述的追溯天數為1-5天。
5.根據權利要求4所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於還包括以下步驟瞬時降溫速率修正，如果Vt > ν R，則進行修正，否則不修正；進行修正後的下一步流量控制值以公式算得到；
6.根據權利要求1所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於所述的下一步流量控制值是用理論目標降溫速率除以實際降溫流量係數α得到理論下一步流量控制值；再進行滯後效應修正，得到實際下一步流量控制值。
7.根據權利要求6所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於所述的下一步流量控制值以公式Qt+1 = Qa-(Qt-Qa) X I計算得到；其中
8.根據權利要求6或7所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於 所述的滯後效應在計算中用滯後係數ξ表述，滯後係數ξ取值為0.5 1.0。
9.根據權利要求6或7所述的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，其特徵在於 所述的ν a> ν限時，提示人工幹預修改、。
全文摘要
一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，包括以下步驟1)獲取混凝土歷史通水降溫效率的值；2)根據混凝土歷史通水降溫效率值和未來需要的降溫幅度和降溫時段計算需要的下一步流量控制值；通過上述步驟使混凝土溫度按照設計要求均勻下降。本發明提供的一種大體積混凝土冷卻通水流量控制方法，通過引入實際降溫流量係數α的動態調整並配合滯後係數ξ的輔助修正，實現了控制混凝土內部溫度均勻平穩下降，並在預期時間內達到控制目標溫度的目的。且實現冷卻水流量的自動計算，排除人工控制的隨意性，進一步提高了大體積混凝土的施工質量。
文檔編號G05D7/00GK102508499SQ20111031869
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者餘英, 劉榮, 匡益兵, 周厚貴, 杜珍波, 王振振, 許娜, 譚愷炎, 郭佳, 郭光文, 陳軍琪, 馬金剛 申請人:中國葛洲壩集團股份有限公司