在建大体积混凝土的智能水冷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了在建大体积混凝土的智能水冷系统，包括热交换装置、热交换辅助装置和控制装置；热交换管道为设置在大体积混凝土中的多根管道；控制装置的控制器分别与温度传感器、第一电动三通阀门、第二电动三通阀门、第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀和第二电磁阀连接；热交换辅助装置的热水箱分别通过第一管道、第九管道和第十管道与第一电动三通阀门、第一分流器和第二分流器连接，冷水箱通过第三管道与第二电动三通阀门连接，第二电动三通阀门分别通过第四管道和第六管道与第三分流器和第四分流器连接；本实用新型专利技术可实时、系统的测量混凝土内部的温度，为混凝土水化成型的不同阶段智能定制控制策。

【技术实现步骤摘要】

： 本技术设及混凝±冷却，特别是设及一种在建大体积混凝±的智能水冷系 统。 技术背景： 大体积混凝±在诱筑成型过程中会产生大量的热量，由于混凝±表面热量散发较 快而中屯、热量散发缓慢，故会在混凝±中屯、与混凝±表面形成明显温度梯度，产生对应的 温度应力，把混凝±拉裂形成裂缝。对应于控制大体积混凝±裂缝产生的技术手段从设计 角度到施工角度都有一些，其中较为常见的有；选择低水化热的水泥及配料、优化混凝±配 合比、控制混凝±诱筑温度、分块诱筑及优化结构形式等，其中最为实用和有效的控制方法 就是水冷技术。自从1931年美国呈务局第一次在欧瓦希（Owyhee)拱巧上试验了混凝± 水冷技术开始，混凝±水冷技术已经在各种大体积混凝±建设项目中得到广泛的应用和认 可。 传统的水冷技术方案自身其实是存在缺陷的；传统的水冷管道铺设方法采用单进 单出、在混凝±中迂回通过的方式，该样的设置方法既不能有针对地控制混凝±内部呈径 向的温度梯度特点，也会在顺着冷却水流向的路径中产生新的温度梯度（进水口温度低吸 热快，而出水口温度高吸热慢），该样不仅不利于降低原有的温度梯度，还会使得原本呈径 向的温度梯度变得更为复杂，难W预测和控制；再者冷却用水所适宜的温度一般在30°c左 右，温度太低会在管道周边形成"冷击"效应，加剧裂缝的形成，而温度太高又失去了换热的 效率，所W如何制备并储存适宜温度的冷却水也是施工过程中的一道难题，传统水冷方法 为求实用多直接使用常温水进行冷却，亦或者少数使用温水进行换热但又无法精确控制其 给水温度，给控制过程带来不确定性；另外传统单进单出的水冷方案对换热后的热水往往 直接排放掉，无法加W利用，既浪费了其物力资源，又对环境产生了不好影响。 传统的水冷控制方案也存在着诸多不足，过去的做法通常是采用一定的有限元方 法进行模拟预测，把控水冷技术实施的方向和进度，然后基于施工经验，人工地进行采样和 调控。其不足之处在于，由于大气环境的不可预见性和水冷管道换热的复杂性所限，实际水 冷情况与有限元方法模拟出的结果相比有一定变化，而传统技术的调节能力不足，无法对 该其中的变化进行即时修正，导致实际效果跟计划目标总是相距甚远；另外基于经验性的、 人工的采样和调控会造成操作过程产生明显的误差甚至错误，W及导致调控过程滞后，影 响实际控制效果；此外上建行业规范如《公路桥涵施工技术规范》等要求"冷却水管进出口 的温差宜小于或等于l〇°C，且诱筑体的降温速率不宜大于2. 0°C/d"，人工通水冷却手段简 陋且不可控制，跟实际需要相距甚远。
技术实现思路
： 本技术的目的在于提供一种实时地对水冷速率进行智能、准确地控制的大体 积混凝±智能水冷系统。 -种在建大体积混凝±的智能水冷系统，包括热交换装置、热交换辅助装置和控 制装置；所述热交换管道为设置在大体积混凝±中的多根管道；在大体积混凝±从上到下 或者从下到上，每间隔0. 8 -Im的纵向高度布置一层管道，每一层有若干根管道，从大体积 混凝±的边沿到中屯、，每间隔0. 8 -Im的水平距离布置一根管道；所述控制装置包括控制器、温度传感器、第一电动S通阀口、第二电动S通阀口、 第一电动球阀、第二电动球阀、第S电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀、第二电磁阀；控 制器分别与温度传感器、第一电动=通阀口、第二电动=通阀口、第一电动球阀、第二电动 球阀、第=电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀和第二电磁阀连接；温度传感器有多个，分 别安装在第一分流器、第=分流器和大体积混凝±中，在大体积混凝±中多个温度传感器 间隔设置在两根管道之间；所述热交换辅助装置包括热水箱、冷水箱、第一分流器、第二分流器、第=分流器、 第四分流器；热水箱分别通过第一管道、第九管道和第十管道与第一电动=通阀口、第一分 流器和第二分流器连接，第一电动=通阀口分别通过第二管道和第五管道与第一分流器和 第二分流器连接；冷水箱通过第=管道与第二电动=通阀口连接，第二电动=通阀口分别 通过第四管道和第六管道与第=分流器和第四分流器连接；热水箱和冷水箱内设有水累； 热水箱与第一分流器和第二分流器连接的管道上分别设有第二电磁阀和第一电磁阀；第一 分流器和第=分流器分别通过多根管道与大体积混凝±中多根去程管道连接；第一分流器 与大体积混凝±中多根去程管道连接的管道上设有第一电动球阀，第=分流器与大体积混 凝±中多根去程管道连接的管道上设有第二电动球阀；第二分流器和第四分流器分别通过 多根管道与大体积混凝±中多根回程管道连接；第二分流器与大体积混凝±中多根回程管 道连接的管道上设有第四电动球阀，第四分流器与大体积混凝±中多根回程管道连接的管 道上设有第=电动球阀；第一电动球阀、第二电动球阀、第=电动球阀和第四电动球阀都包 含多个阀口，每根管道上都有一个阀口；所述去程管道和回程管道是变化的。 为进一步实现本技术目的，优选地，管道为76mm内径的锻锋钢管，管道转角 处设接头，每处转角均保持角度为90°。 优选地，第一根管道保持其距离外边界0. 8 -Im的距离沿着混凝±外围边界布置。 同一根管道的出口端与进口端的水平距离控制在2mW内。每一层的管道纵向上下措置在10cm内。所述大体积混凝±中在同一水平层两根间隔管道之间水平距离各0. 4 -0. 5m的位 置预埋温度传感器，沿管道长度每间隔4 -6m长度在管道两侧各安置一处温度传感器，管道 拐角处增加一个温度传感器，温度传感器的整体布置上在大体积混凝±的平面上呈放射形 分布。所述第一电动球阀、第二电动球阀、第S电动球阀和第四电动球阀为流量控制阀。所述第二电磁阀和第一电磁阀为开闭控制阀口。应用上述系统的大体积混凝±智能水冷控制方法，包括如下步骤： 1)通过有限元软件优化出整体进度控制方案，提取其各个时间节点大体积混凝± 整体和局部的温度信息，储存在控制器中，设为实际水冷进度目标；根据实际工程特性制定 合理的大体积混凝±内部温度梯度控制水平，预存取在控制器中作为控制标准； 2)控制器通过分析预埋在大体积混凝±中的温度传感器采集的温度数据获得整 体水冷控制速率参数及温度梯度参数，由整体水冷控制速率参数比对预设在控制器中的进 度目标，修正得出当前所需的冷却水总体温度T及速率V;由温度梯度参数比对预设的温度 梯度控制水平分配出各个管道冷却水的个体温度T。及速率V。； 3)对应于大体积混凝±内部温度分布内高外低呈径向分布的特点，设置中屯、层管 道冷却水流W较快的冷却速度，即较低的温度T。和较大的速率V。;外层管道冷却水流W较 小的冷却速率，即较高的温度T。和较小的速率V。;控制器通过实时采集预埋在各个分流器 中的温度传感器的数据，获得冷热水流即时温度值Ti和T2; 4)控制器根据分析得出的各股冷却水流控制温度T。及速率V。，结合冷热水流的即 时温度Ti和T2,反算出所需的冷热水即时流量Vi和V2,并将其指令发送至各个电动球阀； 式中Ti和T2为实测数据，T。和V。为控制系统分析得出的控制参数，都为已知量；控制器协同控制第一电动S通阀口、第二电动S通阀口、第一电磁阀、第二电磁阀 的开闭状态，用W实现冷却水流的循环变向；[002引控制器通过控制第一电动球阀、第二电动球阀、本文档来自技高网...

【技术保护点】
在建大体积混凝土的智能水冷系统，其特征在于，包括热交换装置、热交换辅助装置和控制装置；所述热交换管道为设置在大体积混凝土中的多根管道；在大体积混凝土从上到下或者从下到上，每间隔0.8‐1m的纵向高度布置一层管道，每一层有若干根管道，从大体积混凝土的边沿到中心，每间隔0.8‐1m的水平距离布置一根管道；所述控制装置包括控制器、温度传感器、第一电动三通阀门、第二电动三通阀门、第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀、第二电磁阀；控制器分别与温度传感器、第一电动三通阀门、第二电动三通阀门、第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀、第四电动球阀、第一电磁阀和第二电磁阀连接；温度传感器有多个，分别安装在第一分流器、第三分流器和大体积混凝土中，在大体积混凝土中多个温度传感器间隔设置在两根管道之间；所述热交换辅助装置包括热水箱、冷水箱、第一分流器、第二分流器、第三分流器、第四分流器；热水箱分别通过第一管道、第九管道和第十管道与第一电动三通阀门、第一分流器和第二分流器连接，第一电动三通阀门分别通过第二管道和第五管道与第一分流器和第二分流器连接；冷水箱通过第三管道与第二电动三通阀门连接，第二电动三通阀门分别通过第四管道和第六管道与第三分流器和第四分流器连接；热水箱和冷水箱内设有水泵；热水箱与第一分流器和第二分流器连接的管道上分别设有第二电磁阀和第一电磁阀；第一分流器和第三分流器分别通过多根管道与大体积混凝土中多根去程管道连接；第一分流器与大体积混凝土中多根去程管道连接的管道上设有第一电动球阀，第三分流器与大体积混凝土中多根去程管道连接的管道上设有第二电动球阀；第二分流器和第四分流器分别通过多根管道与大体积混凝土中多根回程管道连接；第二分流器与大体积混凝土中多根回程管道连接的管道上设有第四电动球阀，第四分流器与大体积混凝土中多根回程管道连接的管道上设有第三电动球阀；第一电动球阀、第二电动球阀、第三电动球阀和第四电动球阀都包含多个阀门，每根管道上都有一个阀门；所述去程管道和回程管道是变化的。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志刚，
申请(专利权)人：陈志刚，
类型：新型
国别省市：广东;44