適用于離心砼構(gòu)件的熱紊式自控養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

　　【摘要】：為了對離心砼構(gòu)件生產(chǎn)過程中的養(yǎng)護(hù)工序進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了以自動(dòng)溫控儀為主要元件構(gòu)成的蒸汽養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。以混凝土管樁為例，通過分析管樁蒸養(yǎng)池的特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝及環(huán)境狀況，設(shè)計(jì)了一系列的自動(dòng)控制裝置。系統(tǒng)通過采取一系列措施解決了溫度準(zhǔn)確而及時(shí)的控制、熱交換緩慢等問題，達(dá)到了預(yù)期效果。通過實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、功耗低、操作簡便，加強(qiáng)了熱交換，減少了熱損失，節(jié)省了蒸汽，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　【關(guān)鍵詞】：自控養(yǎng)護(hù)、蒸養(yǎng)池、熱交換。

　　目前，公認(rèn)的混凝土構(gòu)件養(yǎng)護(hù)池構(gòu)造是經(jīng)送氣管線布置在池內(nèi)，并在池壁外的管線上安裝一個(gè)手動(dòng)截止閥。養(yǎng)護(hù)進(jìn)行時(shí)，在池內(nèi)通過管線上面開的小孔把熱介質(zhì)送往池內(nèi)，和池內(nèi)氣體進(jìn)行熱交換，帶動(dòng)池內(nèi)氣體溫度上升，工人通過池蓋上開的小孔，定期使用溫度計(jì)來測量池內(nèi)溫度，通過手動(dòng)截止閥旋動(dòng)的圈數(shù)調(diào)整閥門送氣量的大小來控制池內(nèi)的升溫速度和恒溫狀態(tài)。但是，由于混凝土構(gòu)件所需要的養(yǎng)護(hù)池比較大，在池內(nèi)進(jìn)行熱交換需要比較長的時(shí)間，因而絕大多數(shù)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)都不能做到及時(shí)的進(jìn)行溫度控制，并且，熱介質(zhì)和池內(nèi)氣體進(jìn)行熱交換的時(shí)間偏長，熱介質(zhì)利用的效率很低。本文介紹了一種養(yǎng)護(hù)池，該養(yǎng)護(hù)池通過自控系統(tǒng)和熱紊系統(tǒng)，能夠迅速的讓熱介質(zhì)和池內(nèi)氣體進(jìn)行熱交換，從而及時(shí)的  對池內(nèi)氣體進(jìn)行溫度控制。

　　為了克服現(xiàn)有的養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)不能進(jìn)行及時(shí)的溫度控制以及偏低的熱介質(zhì)利用率，提供一種養(yǎng)護(hù)池，該養(yǎng)護(hù)池通過自控系統(tǒng)和熱紊系統(tǒng)，能夠迅速的讓熱介質(zhì)和池內(nèi)氣體進(jìn)行熱交換，從而及時(shí)的對池內(nèi)氣體進(jìn)行溫度控制。

熱紊式養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)作用原理示意圖

　　該養(yǎng)護(hù)池解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在養(yǎng)護(hù)池外的送氣管線上添設(shè)一個(gè)蒸汽電磁閥，通過埋設(shè)的線路，接引到一個(gè)自動(dòng)溫控儀上，自動(dòng)溫控儀通過連接到設(shè)置與養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的溫感探頭來獲取池內(nèi)溫度，再利用連接與自動(dòng)溫控儀上的執(zhí)行單元來形成自控系統(tǒng)；在養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的送氣管線上的合適的位置上，增設(shè)上適量的拉法爾噴嘴，形成熱紊系統(tǒng)；在養(yǎng)護(hù)池壁上，送氣管線的另一端，開一個(gè)風(fēng)孔，在風(fēng)孔上設(shè)置一個(gè)管道泵，管道泵通過一個(gè)電動(dòng)開關(guān)和自動(dòng)溫控儀相連，自動(dòng)溫控儀根據(jù)養(yǎng)護(hù)程序進(jìn)行的時(shí)間，給出啟動(dòng)和停止信號，啟動(dòng)管道泵來抽取池內(nèi)氣體，從而形成被抽系統(tǒng)；另外我們對池蓋進(jìn)行了改造，在池蓋內(nèi)壁上方上添設(shè)一條輸水管線，沿線在合適的位置接出對稱的幾處噴淋頭，輸水管線和外部的循環(huán)水管路可通過快速接頭連通，經(jīng)過一個(gè)和自動(dòng)溫控儀相連的電動(dòng)開關(guān)，根據(jù)自動(dòng)溫控儀給出的啟動(dòng)和停止信號來供水，水路經(jīng)由輸水管線從噴淋頭噴灑而出，從而形成噴淋系統(tǒng)。當(dāng)開啟自動(dòng)溫控儀上設(shè)定好的自控養(yǎng)護(hù)程序之后，自動(dòng)溫控儀根據(jù)溫感探頭獲取到的溫度信息，按順序開啟被抽系統(tǒng)的電動(dòng)開關(guān)來啟動(dòng)被抽系統(tǒng)、開啟/關(guān)閉蒸汽電磁閥，讓蒸汽通過池內(nèi)的熱紊系統(tǒng)對池內(nèi)氣體進(jìn)行熱交換、在溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉被抽系統(tǒng)的電動(dòng)開關(guān)來關(guān)閉被抽系統(tǒng)、在溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開啟噴淋系統(tǒng)上的電動(dòng)開關(guān)來啟動(dòng)噴淋系統(tǒng)進(jìn)行降溫，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)要求。

　　該結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)池的有益效果是，對池內(nèi)溫度進(jìn)行牢牢控制的目的，并可以比以往類型的養(yǎng)護(hù)池有著更高的熱介質(zhì)利用率，從而節(jié)省了煤電等能源的消耗，非常適合當(dāng)今節(jié)約能源提高效率的工藝目標(biāo)。

　　吉林電力管道工程總公司水泥桿廠通過實(shí)際使用研究，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)和分析，認(rèn)為該自動(dòng)溫控系統(tǒng)存在如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、熱量保持方面

　　吉林電力管道工程總公司水泥桿廠設(shè)計(jì)的養(yǎng)護(hù)池，窯墻結(jié)構(gòu)為砂漿+鋼筋混凝土+隔熱繃板+機(jī)制磚+砂漿組成，上蓋采用6mm鋼板+巖棉板+6mm鋼板組成，這樣的結(jié)構(gòu)可以讓熱量損失降低到很小的程度。經(jīng)試驗(yàn)認(rèn)定，吉林電力管道工程總公司水泥桿廠管樁養(yǎng)護(hù)池經(jīng)改造后，保溫性能得到了相當(dāng)大程度的提升。

　　--通過對同一池，同氣壓同溫度，送氣到某一溫度后停止送氣，觀察其每下降5℃所需要的時(shí)間進(jìn)行3次試驗(yàn)取平均值，我們在改造前和改造后得到的具體數(shù)據(jù)，詳見表1.

　　2、熱交換速度方面

　　a、通過增設(shè)拉法爾噴嘴。

　　我們通過改造管路，在養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的送氣管線上設(shè)置了6個(gè)拉法爾噴嘴。這樣，從汽路輸送過來的蒸汽，經(jīng)養(yǎng)護(hù)池底部周圍設(shè)置的6只拉法爾噴嘴加速形成超音速氣流，在噴嘴出口處由于高速汽流的引射作用形成低壓，工作蒸汽與被抽氣流在混合室進(jìn)行混合，并進(jìn)行能量交換，迅速達(dá)到熱量交換的目的。

　　b、通過被抽系統(tǒng)。

　　我們在改造養(yǎng)護(hù)池時(shí)，在池的南壁上增設(shè)了一套被抽裝置。經(jīng)研究設(shè)計(jì)，我們在養(yǎng)護(hù)池開始蒸養(yǎng)的時(shí)候，通過汽路往池內(nèi)輸送蒸汽的時(shí)候，啟動(dòng)被抽系統(tǒng)，由該系統(tǒng)通過抽取池內(nèi)空氣，形成池內(nèi)負(fù)壓，使得池內(nèi)南邊原溫度的空氣被抽走，而高溫濕熱蒸汽經(jīng)由拉法爾噴嘴高速噴射而出，大大的提高了池內(nèi)氣體交換的速度，讓池內(nèi)的管樁迅速進(jìn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，改善了管樁養(yǎng)護(hù)池普遍存在的“蒸汽送氣10分鐘后池內(nèi)溫度才開始上升”的現(xiàn)象，而且讓溫度的控制更及時(shí)，更有效。

　　——過對改造前后，同一池的同氣壓送氣時(shí)，溫度上升速度的記錄，我們得到了令人振奮的數(shù)據(jù)，詳見表2.

　　3、供氣量方面

　　改造后，我們開始嘗試使用通過自動(dòng)溫控儀來對4#池進(jìn)行溫度控制。自動(dòng)溫控儀可以由技術(shù)人員自行設(shè)定升溫一恒溫一降溫程序，它從設(shè)置于養(yǎng)護(hù)池內(nèi)最佳位置上的一個(gè)Pt100溫度傳感器探頭來獲取池內(nèi)溫度信息，通過屏蔽導(dǎo)線傳輸?shù)綔乜貎x，然后由溫控儀經(jīng)過對當(dāng)前池內(nèi)溫度和程序設(shè)定目前應(yīng)該到達(dá)的溫度進(jìn)行比較，如果低于設(shè)定值允許的界限，溫控儀開啟汽路上的蒸汽電磁閥，往池內(nèi)送氣，讓池內(nèi)溫度在飽和濕熱蒸汽的熱交換作用下上升；而超過設(shè)定值允許的界限時(shí)，溫控儀斷開汽路上的蒸汽電磁閥，停止往池內(nèi)送氣，讓池內(nèi)溫度在經(jīng)由池壁池蓋等介質(zhì)散熱的情況下緩慢下降。從而達(dá)到對池內(nèi)的溫度進(jìn)行控制的目的，并在此同時(shí)，最大限度的減少了養(yǎng)護(hù)所需的蒸汽供氣量。

　　4、溫度控制方面

　　改造后，我們開始嘗試使用通過自動(dòng)溫控儀來對4#池進(jìn)行溫度控制。這一控制，既有升溫狀態(tài)下溫度的控制，也讓降溫速度不至于太快。經(jīng)多次記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和對比，吉林電力管道工程總公司水泥桿廠技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，在開始給氣后到程序運(yùn)行完畢自動(dòng)停止的這一過程之中，任一時(shí)刻，池內(nèi)溫度和預(yù)設(shè)溫度之間的差值不曾超過3℃。這一差值的穩(wěn)定表現(xiàn)，牢牢的讓池內(nèi)溫度在吉林電力管道工程總公司水泥桿廠的技術(shù)人員的掌控之中。這一過程溫度控制非常接近于技術(shù)人員預(yù)設(shè)的溫度升降曲線，保證了產(chǎn)品養(yǎng)護(hù)工藝的質(zhì)量，解決了技術(shù)控制上的老大難問題，因而備受吉林電力管道工程總公司水泥桿廠技術(shù)人員的推崇。

　　5、蒸汽控制方面

　　養(yǎng)護(hù)池蒸養(yǎng)完畢后，是可以馬上揭開池蓋的。但是，如果馬上揭開池蓋，由于池內(nèi)溫度還是比較高，仍然含有大量的濕熱飽和蒸汽，這些蒸汽氣流上升，對池上方的空間造成霧氣彌漫的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象在天氣暖和的時(shí)候并不太讓人煩惱，但是在冬季生產(chǎn)的時(shí)候卻是久久彌漫不散，嚴(yán)重影響了養(yǎng)護(hù)工人和吊車工人的視線，不但短時(shí)間池內(nèi)無法下去工人進(jìn)行操作，而且也存在著巨大的安全隱患。

　　在吉林電力管道工程總公司水泥桿廠經(jīng)過研究設(shè)計(jì)之后，設(shè)置的噴淋系統(tǒng)可以在短時(shí)間內(nèi)消除池內(nèi)的絕大部分蒸汽，即使是在冬季，揭開池蓋時(shí)，池內(nèi)蒸汽上升，對視線造成的影響和夏天的時(shí)候也沒有什么太大區(qū)別。這一改進(jìn)大大的提高了揭開池蓋時(shí)候的可操作性和安全系數(shù)，為吉林電力管道工程總公司水泥桿廠養(yǎng)護(hù)工人津津樂道。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]林燕雄 郭慶 梁賓賢 《水泥電桿蒸養(yǎng)池溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，微處理器應(yīng)用，2008年5月第31卷第5期

作者:吉林電力管道工程總公司水泥桿廠　李永生 董旭恒 凡志杰

來源:中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)電桿工作部