在建大體積混凝土的智能水冷系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本實用新型設及混凝±冷卻，特別是設及一種在建大體積混凝±的智能水冷系 統(tǒng)。 技術背景：
[0002] 大體積混凝±在誘筑成型過程中會產(chǎn)生大量的熱量，由于混凝±表面熱量散發(fā)較 快而中屯、熱量散發(fā)緩慢，故會在混凝±中屯、與混凝±表面形成明顯溫度梯度，產(chǎn)生對應的 溫度應力，把混凝±拉裂形成裂縫。對應于控制大體積混凝±裂縫產(chǎn)生的技術手段從設計 角度到施工角度都有一些，其中較為常見的有；選擇低水化熱的水泥及配料、優(yōu)化混凝±配 合比、控制混凝±誘筑溫度、分塊誘筑及優(yōu)化結構形式等，其中最為實用和有效的控制方法 就是水冷技術。自從1931年美國呈務局第一次在歐瓦希（Owyhee)拱巧上試驗了混凝± 水冷技術開始，混凝±水冷技術已經(jīng)在各種大體積混凝±建設項目中得到廣泛的應用和認 可。
[0003] 傳統(tǒng)的水冷技術方案自身其實是存在缺陷的；傳統(tǒng)的水冷管道鋪設方法采用單進 單出、在混凝±中迂回通過的方式，該樣的設置方法既不能有針對地控制混凝±內(nèi)部呈徑 向的溫度梯度特點，也會在順著冷卻水流向的路徑中產(chǎn)生新的溫度梯度（進水口溫度低吸 熱快，而出水口溫度高吸熱慢），該樣不僅不利于降低原有的溫度梯度，還會使得原本呈徑 向的溫度梯度變得更為復雜，難W預測和控制；再者冷卻用水所適宜的溫度一般在30°c左 右，溫度太低會在管道周邊形成"冷擊"效應，加劇裂縫的形成，而溫度太高又失去了換熱的 效率，所W如何制備并儲存適宜溫度的冷卻水也是施工過程中的一道難題，傳統(tǒng)水冷方法 為求實用多直接使用常溫水進行冷卻，亦或者少數(shù)使用溫水進行換熱但又無法精確控制其 給水溫度，給控制過程帶來不確定性；另外傳統(tǒng)單進單出的水冷方案對換熱后的熱水往往 直接排放掉，無法加W利用，既浪費了其物力資源，又對環(huán)境產(chǎn)生了不好影響。
[0004] 傳統(tǒng)的水冷控制方案也存在著諸多不足，過去的做法通常是采用一定的有限元方 法進行模擬預測，把控水冷技術實施的方向和進度，然后基于施工經(jīng)驗，人工地進行采樣和 調(diào)控。其不足之處在于，由于大氣環(huán)境的不可預見性和水冷管道換熱的復雜性所限，實際水 冷情況與有限元方法模擬出的結果相比有一定變化，而傳統(tǒng)技術的調(diào)節(jié)能力不足，無法對 該其中的變化進行即時修正，導致實際效果跟計劃目標總是相距甚遠；另外基于經(jīng)驗性的、 人工的采樣和調(diào)控會造成操作過程產(chǎn)生明顯的誤差甚至錯誤，W及導致調(diào)控過程滯后，影 響實際控制效果；此外上建行業(yè)規(guī)范如《公路橋涵施工技術規(guī)范》等要求"冷卻水管進出口 的溫差宜小于或等于l〇°C，且誘筑體的降溫速率不宜大于2. 0°C/d"，人工通水冷卻手段簡 陋且不可控制，跟實際需要相距甚遠。 【實用新型內(nèi)容】：
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種實時地對水冷速率進行智能、準確地控制的大體 積混凝±智能水冷系統(tǒng)。
[0006] -種在建大體積混凝±的智能水冷系統(tǒng)，包括熱交換裝置、熱交換輔助裝置和控 制裝置；
[0007]所述熱交換管道為設置在大體積混凝±中的多根管道；在大體積混凝±從上到下 或者從下到上，每間隔0. 8 -Im的縱向高度布置一層管道，每一層有若干根管道，從大體積 混凝±的邊沿到中屯、，每間隔0. 8 -Im的水平距離布置一根管道；
[0008]所述控制裝置包括控制器、溫度傳感器、第一電動S通閥口、第二電動S通閥口、 第一電動球閥、第二電動球閥、第S電動球閥、第四電動球閥、第一電磁閥、第二電磁閥；控 制器分別與溫度傳感器、第一電動=通閥口、第二電動=通閥口、第一電動球閥、第二電動 球閥、第=電動球閥、第四電動球閥、第一電磁閥和第二電磁閥連接；溫度傳感器有多個，分 別安裝在第一分流器、第=分流器和大體積混凝±中，在大體積混凝±中多個溫度傳感器 間隔設置在兩根管道之間；
[0009]所述熱交換輔助裝置包括熱水箱、冷水箱、第一分流器、第二分流器、第=分流器、 第四分流器；熱水箱分別通過第一管道、第九管道和第十管道與第一電動=通閥口、第一分 流器和第二分流器連接，第一電動=通閥口分別通過第二管道和第五管道與第一分流器和 第二分流器連接；冷水箱通過第=管道與第二電動=通閥口連接，第二電動=通閥口分別 通過第四管道和第六管道與第=分流器和第四分流器連接；熱水箱和冷水箱內(nèi)設有水累； 熱水箱與第一分流器和第二分流器連接的管道上分別設有第二電磁閥和第一電磁閥；第一 分流器和第=分流器分別通過多根管道與大體積混凝±中多根去程管道連接；第一分流器 與大體積混凝±中多根去程管道連接的管道上設有第一電動球閥，第=分流器與大體積混 凝±中多根去程管道連接的管道上設有第二電動球閥；第二分流器和第四分流器分別通過 多根管道與大體積混凝±中多根回程管道連接；第二分流器與大體積混凝±中多根回程管 道連接的管道上設有第四電動球閥，第四分流器與大體積混凝±中多根回程管道連接的管 道上設有第=電動球閥；第一電動球閥、第二電動球閥、第=電動球閥和第四電動球閥都包 含多個閥口，每根管道上都有一個閥口；所述去程管道和回程管道是變化的。
[0010] 為進一步實現(xiàn)本實用新型目的，優(yōu)選地，管道為76mm內(nèi)徑的鍛鋒鋼管，管道轉(zhuǎn)角 處設接頭，每處轉(zhuǎn)角均保持角度為90°。
[0011] 優(yōu)選地，第一根管道保持其距離外邊界0. 8 -Im的距離沿著混凝±外圍邊界布置。
[0012] 同一根管道的出口端與進口端的水平距離控制在2mW內(nèi)。
[0013]每一層的管道縱向上下措置在10cm內(nèi)。
[0014]所述大體積混凝±中在同一水平層兩根間隔管道之間水平距離各0. 4 -0. 5m的位 置預埋溫度傳感器，沿管道長度每間隔4 -6m長度在管道兩側各安置一處溫度傳感器，管道 拐角處增加一個溫度傳感器，溫度傳感器的整體布置上在大體積混凝±的平面上呈放射形 分布。
[0015]所述第一電動球閥、第二電動球閥、第S電動球閥和第四電動球閥為流量控制閥。
[0016]所述第二電磁閥和第一電磁閥為開閉控制閥口。
[0017]應用上述系統(tǒng)的大體積混凝±智能水冷控制方法，包括如下步驟：
[0018] 1)通過有限元軟件優(yōu)化出整體進度控制方案，提取其各個時間節(jié)點大體積混凝± 整體和局部的溫度信息，儲存在控制器中，設為實際水冷進度目標；根據(jù)實際工程特性制定 合理的大體積混凝±內(nèi)部溫度梯度控制水平，預存取在控制器中作為控制標準；
[0019] 2)控制器通過分析預埋在大體積混凝±中的溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)獲得整 體水冷控制速率參數(shù)及溫度梯度參數(shù)，由整體水冷控制速率參數(shù)比對預設在控制器中的進 度目標，修正得出當前所需的冷卻水總體溫度T及速率V;由溫度梯度參數(shù)比對預設的溫度 梯度控制水平分配出各個管道冷卻水的個體溫度T。及速率V。；
[0020] 3)對應于大體積混凝±內(nèi)部溫度分布內(nèi)高外低呈徑向分布的特點，設置中屯、層管 道冷卻水流W較快的冷卻速度，即較低的溫度T。和較大的速率V。;外層管道冷卻水流W較 小的冷卻速率，即較高的溫度T。和較小的速率V。;控制器通過實時采集預埋在各個分流器 中的溫度傳感器的數(shù)據(jù)，獲得冷熱水流即時溫度值Ti和T2;
[0021] 4)控制器根據(jù)分析得出的各股冷卻水流控制溫度T。及速率V。，結合冷熱水流的即 時溫度Ti和T2,反算出所需的冷熱水即時流量Vi和V2,并將其指令發(fā)送至各個電動球閥；
[0022]
[0023] 式中Ti和T2為實測數(shù)據(jù)，T。和V。為控制系統(tǒng)分析得出的控制參數(shù)，都為已知量；
[0024]控制器協(xié)同控制第一電動S通閥口、第二電動S通閥口、第一電磁閥、第二電磁閥 的開閉狀態(tài)，用W實現(xiàn)冷卻水流的循環(huán)變向；
[002引控制器通過控制第一電動球閥、第二電動球閥、第立電動球閥、第四電動球閥的流 量，實現(xiàn)對混合冷卻水溫度T。及速率V。的控制，進而控制水冷速率。
[0026]所述的熱交換輔助裝置中采用的S通閥口為電動S通閥口，通過執(zhí)行控制系統(tǒng)的 變向控制指令，對水的流向進行控制。
[0027] 所述的熱交換輔助裝置中采用的開閉狀態(tài)閥口為電磁閥口，通過執(zhí)行控制系統(tǒng)的 開閉控制指令，配合=通閥口對水的流向進行控制。
[0028]所述的熱交換輔助裝置中采用的流量調(diào)節(jié)閥為電動球閥，通過執(zhí)行控制系統(tǒng)的流 量控制指令，對冷卻水的溫度和速率進行調(diào)配。