本发明专利技术大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统，涉及高混凝土坝浇筑过程中混凝土通水冷却的控制，对无缝大坝的建设具有重要意义。主要特点包括：１）在新浇筑大体积混凝土中安装传感器实时测量混凝土温度；２）进出水管上安装内插式数字测温装置测量进出水温度，并通过进出水温差实时求出混凝土温度的平均降幅；3）根据2）中求出的混凝土温度降幅，确定实时流量；4）通过在通水水管上安装集成温度、流量和开度控制的一体流温控制装置，实现远程实时、在线自动采集与反馈控制；5）根据温控采集仪、一体流温控制装置的温控信息采集分析，基于时间和空间温控梯度曲线、实现对大体积混凝土温度的智能个性化控制，达到浇筑无缝大坝的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统，尤其涉及高混凝土坝浇筑过程中混凝土换热的控制。
技术介绍
对于特高拱坝，施工期的防裂的重点是混凝土温度控制。拱坝混凝土的温度问题主要应从控制温度和改善约束两方面来解決。从温控角度，混凝土浇筑温度、混凝土最高温度以及最终稳定温度是三个特征温度，最高温度等于浇筑温度加上水化热温升。而最终稳定温度取决于当地气候条件和坝体结构形式，所以工程上主要控制的是浇筑温度和水化热温升。目前高拱坝的施工中温度控制主要控制3个温差基础温差、内外温差和上下层温差。基础温差通过最高温度控制，内外温差通过表面保温和内部通水冷却温度控制，上下层温差则通过混凝土最高温度及合理的通水冷却过程控制。通水冷却第一次在工程领域中的正式应用源于上世纪30年代，1931年美国垦务局在欧瓦希(Owyhee)拱坝上进行了混凝土水管冷却的现场试验，结果令人满意。此后的两年，美国垦务局在修建胡佛水坝(Hoover)的过程中首次在混凝土仓中全面预埋冷却水管进行人工冷却，起到了较理想的温控防裂效果。随后冷却水管以其应用的灵活性、可靠性及多用性等特点，在世界各国混凝土坝的施工中被广泛采用。我国在1955年修建第一座混凝土拱坝——响洪甸拱坝时，首次采用了预埋冷却水管，建成后得到了不错的防裂效果。随后，在三峡大坝、周公宅拱坝、ニ滩拱坝、大潮山围堰、索风营水电站碾压混凝土坝、龙滩水电站碾压混凝土重力坝、白沙水库、锦屏ー级拱坝、溪洛渡拱坝等众多的大型水利工程中得到了广泛应用，并获得了较好的温控防裂效果。从众多的大体积混凝土工程实践当中，可以看出水管冷却这种人工冷却的方法，已成为混凝土坝设计和施工中不可或缺的ー项关键温控防裂措施。大量工程实践表明，在高温季节浇筑混凝土吋，受入仓温度、太阳辐射和通水冷却等外界条件的影响，混凝土浇筑仓温度很难完全控制不超过容许最高温度。为了使混凝土材料性能正常发展，必须使混凝土浇筑仓最高温度达到合适的温度。即混凝土浇筑仓的最高温度不能过高，也不能过低。大坝施工期温控的目的是通过人工通水冷却实施温度控制，使混凝土温度保持在设计温度(按照设计的“温度-时间曲线”)附近，从而使施工程序和质量可控。简单的说，整个通水冷却是ー个温度目标控制，是按照设计要求，将每阶段的混凝土温度调整(降低或升温)，或控制在一定的T温度点附近。但有很多因素会直接影响温度控制效果，这些因素大致分类如下(I)不同气温、不同浇筑温度、不同水管间距、不同施工细节(夯实程度、水管布置合理程度等)等，可能导致浇筑块的密度不同，从而导致内部发热状态不一致，要求对各浇筑块个体化冷却控制；(2)不同仓水管变形程度不同，导致需要不同流量控制，最好做到每组冷却支管単独温控；(3)人工调整通水流量间隔长，人工采集温度和流量数据工作量大、且受主观因素以及设备运行状况影响较大；(4)目前控制不能做到实时、在线，现有冷却系统受制于工程施工传统、工程配套技术水平与施工成本的限制，难以布置足够的相关采集仪器，难以做到实时动态的反馈控制。目前大坝施工期控温采用的方法和系统主要弊端包含(I)目前通水冷却或加热的监控主要通过人工球阀、水银温度计和传统水表采用人工记录，然后根据记录数据进行人エ现场调控流量。人工调整通水流量间隔长，人工采集温度和流量数据工作量大、且受主观因素以及设备运行状况影响较大。(2)现有通水系统精度差，效率低，数据可靠度不高，采集时间间隔长，信息反馈慢，常常导致混凝土温控控制不理想。(3)现有控温由于不 存在自动在建混凝土大坝温度控制采集系统，而且也不存在具体的控制策略。往往不能够将大坝混凝土温度精确控制在设计温度曲线附近，人工測量与控制往往不能够实时，导致实际大坝温度控制与预期偏离很大。因此大坝施工中，在保温效果不佳，或者突遇寒潮时，往往防裂效果差，容易导致大坝开裂破坏。(4)现有技术中，人工控制混凝土大坝温度时，也难实现大坝多坝段整体温度协调地控制，不同坝段仓号混凝土温度控制难以精细化、个性化控温。(5)现有的控温技术中，控制手段単一，检测设备与控制设备之间的接ロ単一，设备基本没有互通互联，为控制大坝混凝土的温度带来困难和诸多不便。由于现有技术中存在以上种种不足，为了克服上述问题，为了简单实现浇筑块的温度控制，就必须摆脱控制系统对大量人员的依赖、对大量材料的依赖，实现自动通水精细控温；理论基础上建立大体积混凝土结构的知识专家库，硬件建设上解决好通水端，控制端设备耐久性，预警系统上建立好预警分析决策服务，从而达到形成无缝大体积混凝土结构的目的，目前国内外尚没有这方面的系统研究工作。本专利技术提供了一种能够实时在线控制的热交换智能控制系统，其具有实时控制、操作简单和大坝防裂好等技术效果。
技术实现思路
根据上述问题本专利技术提出了ー种大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统和方法。ー种大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统，其包括在新浇筑大体积混凝土中安装的数字温度传感器，实时测量混凝土温度；在所有或部分换热管上安装的第一内插式数字测温装置，实时测量换热介质温度；在所有或部分换热管上安装的控制装置，对换热介质的流量和方向控制。其中所述控制装置为一体流温控制装置，所述一体流温控制装置包括第二内插式数字测温装置，实时测量换热介质的温度；双向智能控制阀，对换热介质的流量和方向进行控制Γ流量计，实时测量换热介质的流量和方向。大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统还包括智能控制箱，其接收第一内插式数字测温装置以及一体流温控制装置的測量信号，并对一体流温控制装置进行PLC控制。大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统还包括服务器，其接收智能控制箱的数据，分析得出流量控制方案，并反馈给智能控制箱，智能控制箱根据接收的流量控制方案对一体流温控制装置进行控制。其中各装置之间的数据传递采用有线或无线的方式进行。其中混凝土中安装的数字温度传感器在混凝土内的分布方式为所述数字温度传感器位于两层水管中间同一高层布置；优选的布置形式有线型、星型、均布型或者纺锤型。按照这种方式分布温度计可以精确的实时测量出混凝土内部的温度场变化。其中所述第一内插式数字测温装置和/或第二内插式数字测温装置包括ー个三通，三通的水平管左右端ロ分别与换热管连接，三通的垂直管内设置绝热密封环、中空螺丝和温度传感器，绝热密封环与温度传感器靠中空螺丝与三通的垂直管内螺纹连接固定。其中在三通的垂直管内下部设置绝热密封环，上部设置中空螺丝，温度传感器穿过中空螺丝和绝热密封环插入三通水平管内部。所述绝热密封环由密封和绝热 两种材料构成，下部是密封材料，上部是绝热材料。所述温度传感器，由温度传感器探头和导线组成，导线与温度传感器探头电连接，优选所述温度传感器探头端头位于三通水平管中轴线上。ー种大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制方法，所用的控制系统包括在新浇筑大体积混凝土中安装的数字温度传感器，实时测量混凝土温度；在所有或部分换热管上安装的第一内插式数字测温装置，实时测量换热介质温度；在所有或部分换热管上安装的控制装置，对换热介质的流量和方向控制。其中所述控制装置为一体流温控制装置，所述一体流温控制装置包括第二内插式数字测温装置，实时测量换热介质的温度；双向智能控制阀，对换热介质的流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大体积混凝土实时在线个性化换热智能控制系统，其包括：在新浇筑大体积混凝土中安装的数字温度传感器，实时测量混凝土温度；在所有或部分换热管上安装的第一内插式数字测温装置，实时测量换热介质温度；在所有或部分换热管上安装的控制装置，对换热介质的流量和方向控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李庆斌，林鹏，胡昱，周绍武，汪志林，洪文浩，王仁坤，李炳峰，
申请(专利权)人：清华大学，中国长江三峡集团公司，中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：
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