適用于離心砼構件的熱紊式自控養(yǎng)護系統(tǒng)

　　【摘要】：為了對離心砼構件生產過程中的養(yǎng)護工序進行優(yōu)化，設計了以自動溫控儀為主要元件構成的蒸汽養(yǎng)護系統(tǒng)。以混凝土管樁為例，通過分析管樁蒸養(yǎng)池的特點、生產工藝及環(huán)境狀況，設計了一系列的自動控制裝置。系統(tǒng)通過采取一系列措施解決了溫度準確而及時的控制、熱交換緩慢等問題，達到了預期效果。通過實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、功耗低、操作簡便，加強了熱交換，減少了熱損失，節(jié)省了蒸汽，降低了工人的勞動強度。

　　【關鍵詞】：自控養(yǎng)護、蒸養(yǎng)池、熱交換。

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

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

熱紊式養(yǎng)護系統(tǒng)作用原理示意圖

　　該養(yǎng)護池解決其技術問題所采用的技術方案是：在養(yǎng)護池外的送氣管線上添設一個蒸汽電磁閥，通過埋設的線路，接引到一個自動溫控儀上，自動溫控儀通過連接到設置與養(yǎng)護池內的溫感探頭來獲取池內溫度，再利用連接與自動溫控儀上的執(zhí)行單元來形成自控系統(tǒng)；在養(yǎng)護池內的送氣管線上的合適的位置上，增設上適量的拉法爾噴嘴，形成熱紊系統(tǒng)；在養(yǎng)護池壁上，送氣管線的另一端，開一個風孔，在風孔上設置一個管道泵，管道泵通過一個電動開關和自動溫控儀相連，自動溫控儀根據養(yǎng)護程序進行的時間，給出啟動和停止信號，啟動管道泵來抽取池內氣體，從而形成被抽系統(tǒng)；另外我們對池蓋進行了改造，在池蓋內壁上方上添設一條輸水管線，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，經過一個和自動溫控儀相連的電動開關，根據自動溫控儀給出的啟動和停止信號來供水，水路經由輸水管線從噴淋頭噴灑而出，從而形成噴淋系統(tǒng)。當開啟自動溫控儀上設定好的自控養(yǎng)護程序之后，自動溫控儀根據溫感探頭獲取到的溫度信息，按順序開啟被抽系統(tǒng)的電動開關來啟動被抽系統(tǒng)、開啟/關閉蒸汽電磁閥，讓蒸汽通過池內的熱紊系統(tǒng)對池內氣體進行熱交換、在溫度達到設定值時，關閉被抽系統(tǒng)的電動開關來關閉被抽系統(tǒng)、在溫度達到設定值時，開啟噴淋系統(tǒng)上的電動開關來啟動噴淋系統(tǒng)進行降溫，以實現(xiàn)養(yǎng)護要求。

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

　　吉林電力管道工程總公司水泥桿廠通過實際使用研究，經過統(tǒng)計和分析，認為該自動溫控系統(tǒng)存在如下優(yōu)點：

　　1、熱量保持方面

　　吉林電力管道工程總公司水泥桿廠設計的養(yǎng)護池，窯墻結構為砂漿+鋼筋混凝土+隔熱繃板+機制磚+砂漿組成，上蓋采用6mm鋼板+巖棉板+6mm鋼板組成，這樣的結構可以讓熱量損失降低到很小的程度。經試驗認定，吉林電力管道工程總公司水泥桿廠管樁養(yǎng)護池經改造后，保溫性能得到了相當大程度的提升。

　　--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℃所需要的時間進行3次試驗取平均值，我們在改造前和改造后得到的具體數(shù)據，詳見表1.

　　2、熱交換速度方面

　　a、通過增設拉法爾噴嘴。

　　我們通過改造管路，在養(yǎng)護池內的送氣管線上設置了6個拉法爾噴嘴。這樣，從汽路輸送過來的蒸汽，經養(yǎng)護池底部周圍設置的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行混合，并進行能量交換，迅速達到熱量交換的目的。

　　b、通過被抽系統(tǒng)。

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

　　——過對改造前后，同一池的同氣壓送氣時，溫度上升速度的記錄，我們得到了令人振奮的數(shù)據，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溫控儀來對4#池進行溫度控制。自動溫控儀可以由技術人員自行設定升溫一恒溫一降溫程序，它從設置于養(yǎng)護池內最佳位置上的一個Pt100溫度傳感器探頭來獲取池內溫度信息，通過屏蔽導線傳輸?shù)綔乜貎x，然后由溫控儀經過對當前池內溫度和程序設定目前應該到達的溫度進行比較，如果低于設定值允許的界限，溫控儀開啟汽路上的蒸汽電磁閥，往池內送氣，讓池內溫度在飽和濕熱蒸汽的熱交換作用下上升；而超過設定值允許的界限時，溫控儀斷開汽路上的蒸汽電磁閥，停止往池內送氣，讓池內溫度在經由池壁池蓋等介質散熱的情況下緩慢下降。從而達到對池內的溫度進行控制的目的，并在此同時，最大限度的減少了養(yǎng)護所需的蒸汽供氣量。

　　4、溫度控制方面

　　改造后，我們開始嘗試使用通過自動溫控儀來對4#池進行溫度控制。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。經多次記錄數(shù)據進行觀察和對比，吉林電力管道工程總公司水泥桿廠技術人員發(fā)現(xiàn)，在開始給氣后到程序運行完畢自動停止的這一過程之中，任一時刻，池內溫度和預設溫度之間的差值不曾超過3℃。這一差值的穩(wěn)定表現(xiàn)，牢牢的讓池內溫度在吉林電力管道工程總公司水泥桿廠的技術人員的掌控之中。這一過程溫度控制非常接近于技術人員預設的溫度升降曲線，保證了產品養(yǎng)護工藝的質量，解決了技術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人員的推崇。

　　5、蒸汽控制方面

　　養(yǎng)護池蒸養(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)象在天氣暖和的時候并不太讓人煩惱，但是在冬季生產的時候卻是久久彌漫不散，嚴重影響了養(yǎng)護工人和吊車工人的視線，不但短時間池內無法下去工人進行操作，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過研究設計之后，設置的噴淋系統(tǒng)可以在短時間內消除池內的絕大部分蒸汽，即使是在冬季，揭開池蓋時，池內蒸汽上升，對視線造成的影響和夏天的時候也沒有什么太大區(qū)別。這一改進大大的提高了揭開池蓋時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)護工人津津樂道。

　　參考文獻：

　　[1]林燕雄 郭慶 梁賓賢 《水泥電桿蒸養(yǎng)池溫控系統(tǒng)設計》，微處理器應用，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)會電桿工作部