适用于离心砼构件的热紊式自控养护系统

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【摘要】：为了对离心砼构件生产过程中的养护工序进行优化，设计了以自动温控仪为主要元件构成的蒸汽养护系统。以混凝土管桩为例，通过分析管桩蒸养池的特点、生产工艺及环境状况，设计了一系列的自动控制装置。系统通过采取一系列措施解决了温度准确而及时的控制、热交换缓慢等问题，达到了预期效果。通过实际运行，系统稳定可靠、功耗低、操作简便，加强了热交换，减少了热损失，节省了蒸汽，降低了工人的劳动强度。

【关键词】：自控养护、蒸养池、热交换。

目前，公认的混凝土构件养护池构造是经送气管线布置在池内，并在池壁外的管线上安装一个手动截止阀。养护进行时，在池内通过管线上面开的小孔把热介质送往池内，和池内气体进行热交换，带动池内气体温度上升，工人通过池盖上开的小孔，定期使用温度计来测量池内温度，通过手动截止阀旋动的圈数调整阀门送气量的大小来控制池内的升温速度和恒温状态。但是，由于混凝土构件所需要的养护池比较大，在池内进行热交换需要比较长的时间，因而绝大多数养护系统都不能做到及时的进行温度控制，并且，热介质和池内气体进行热交换的时间偏长，热介质利用的效率很低。本文介绍了一种养护池，该养护池通过自控系统和热紊系统，能够迅速的让热介质和池内气体进行热交换，从而及时的 对池内气体进行温度控制。

为了克服现有的养护系统不能进行及时的温度控制以及偏低的热介质利用率，提供一种养护池，该养护池通过自控系统和热紊系统，能够迅速的让热介质和池内气体进行热交换，从而及时的对池内气体进行温度控制。

热紊式养护系统作用原理示意图

该养护池解决其技术问题所采用的技术方案是：在养护池外的送气管线上添设一个蒸汽电磁阀，通过埋设的线路，接引到一个自动温控仪上，自动温控仪通过连接到设置与养护池内的温感探头来获取池内温度，再利用连接与自动温控仪上的执行单元来形成自控系统；在养护池内的送气管线上的合适的位置上，增设上适量的拉法尔喷嘴，形成热紊系统；在养护池壁上，送气管线的另一端，开一个风孔，在风孔上设置一个管道泵，管道泵通过一个电动开关和自动温控仪相连，自动温控仪根据养护程序进行的时间，给出启动和停止信号，启动管道泵来抽取池内气体，从而形成被抽系统；另外我们对池盖进行了改造，在池盖内壁上方上添设一条输水管线，沿线在合适的位置接出对称的几处喷淋头，输水管线和外部的循环水管路可通过快速接头连通，经过一个和自动温控仪相连的电动开关，根据自动温控仪给出的启动和停止信号来供水，水路经由输水管线从喷淋头喷洒而出，从而形成喷淋系统。当开启自动温控仪上设定好的自控养护程序之后，自动温控仪根据温感探头获取到的温度信息，按顺序开启被抽系统的电动开关来启动被抽系统、开启/关闭蒸汽电磁阀，让蒸汽通过池内的热紊系统对池内气体进行热交换、在温度达到设定值时，关闭被抽系统的电动开关来关闭被抽系统、在温度达到设定值时，开启喷淋系统上的电动开关来启动喷淋系统进行降温，以实现养护要求。

该结构养护池的有益效果是，对池内温度进行牢牢控制的目的，并可以比以往类型的养护池有着更高的热介质利用率，从而节省了煤电等能源的消耗，非常适合当今节约能源提高效率的工艺目标。

吉林电力管道工程总公司水泥杆厂通过实际使用研究，经过统计和分析，认为该自动温控系统存在如下优点：

1、热量保持方面

吉林电力管道工程总公司水泥杆厂设计的养护池，窑墙结构为砂浆+钢筋混凝土+隔热绷板+机制砖+砂浆组成，上盖采用6mm钢板+岩棉板+6mm钢板组成，这样的结构可以让热量损失降低到很小的程度。经试验认定，吉林电力管道工程总公司水泥杆厂管桩养护池经改造后，保温性能得到了相当大程度的提升。

--通过对同一池，同气压同温度，送气到某一温度后停止送气，观察其每下降5℃所需要的时间进行3次试验取平均值，我们在改造前和改造后得到的具体数据，详见表1.

2、热交换速度方面

a、通过增设拉法尔喷嘴。

我们通过改造管路，在养护池内的送气管线上设置了6个拉法尔喷嘴。这样，从汽路输送过来的蒸汽，经养护池底部周围设置的6只拉法尔喷嘴加速形成超音速气流，在喷嘴出口处由于高速汽流的引射作用形成低压，工作蒸汽与被抽气流在混合室进行混合，并进行能量交换，迅速达到热量交换的目的。

b、通过被抽系统。

我们在改造养护池时，在池的南壁上增设了一套被抽装置。经研究设计，我们在养护池开始蒸养的时候，通过汽路往池内输送蒸汽的时候，启动被抽系统，由该系统通过抽取池内空气，形成池内负压，使得池内南边原温度的空气被抽走，而高温湿热蒸汽经由拉法尔喷嘴高速喷射而出，大大的提高了池内气体交换的速度，让池内的管桩迅速进入蒸汽养护状态，改善了管桩养护池普遍存在的“蒸汽送气10分钟后池内温度才开始上升”的现象，而且让温度的控制更及时，更有效。

——过对改造前后，同一池的同气压送气时，温度上升速度的记录，我们得到了令人振奋的数据，详见表2.

3、供气量方面

改造后，我们开始尝试使用通过自动温控仪来对4#池进行温度控制。自动温控仪可以由技术人员自行设定升温一恒温一降温程序，它从设置于养护池内最佳位置上的一个Pt100温度传感器探头来获取池内温度信息，通过屏蔽导线传输到温控仪，然后由温控仪经过对当前池内温度和程序设定目前应该到达的温度进行比较，如果低于设定值允许的界限，温控仪开启汽路上的蒸汽电磁阀，往池内送气，让池内温度在饱和湿热蒸汽的热交换作用下上升；而超过设定值允许的界限时，温控仪断开汽路上的蒸汽电磁阀，停止往池内送气，让池内温度在经由池壁池盖等介质散热的情况下缓慢下降。从而达到对池内的温度进行控制的目的，并在此同时，最大限度的减少了养护所需的蒸汽供气量。

4、温度控制方面

改造后，我们开始尝试使用通过自动温控仪来对4#池进行温度控制。这一控制，既有升温状态下温度的控制，也让降温速度不至于太快。经多次记录数据进行观察和对比，吉林电力管道工程总公司水泥杆厂技术人员发现，在开始给气后到程序运行完毕自动停止的这一过程之中，任一时刻，池内温度和预设温度之间的差值不曾超过3℃。这一差值的稳定表现，牢牢的让池内温度在吉林电力管道工程总公司水泥杆厂的技术人员的掌控之中。这一过程温度控制非常接近于技术人员预设的温度升降曲线，保证了产品养护工艺的质量，解决了技术控制上的老大难问题，因而备受吉林电力管道工程总公司水泥杆厂技术人员的推崇。

5、蒸汽控制方面

养护池蒸养完毕后，是可以马上揭开池盖的。但是，如果马上揭开池盖，由于池内温度还是比较高，仍然含有大量的湿热饱和蒸汽，这些蒸汽气流上升，对池上方的空间造成雾气弥漫的现象，这一现象在天气暖和的时候并不太让人烦恼，但是在冬季生产的时候却是久久弥漫不散，严重影响了养护工人和吊车工人的视线，不但短时间池内无法下去工人进行操作，而且也存在着巨大的安全隐患。

在吉林电力管道工程总公司水泥杆厂经过研究设计之后，设置的喷淋系统可以在短时间内消除池内的绝大部分蒸汽，即使是在冬季，揭开池盖时，池内蒸汽上升，对视线造成的影响和夏天的时候也没有什么太大区别。这一改进大大的提高了揭开池盖时候的可操作性和安全系数，为吉林电力管道工程总公司水泥杆厂养护工人津津乐道。

参考文献：

[1]林燕雄 郭庆 梁宾贤 《水泥电杆蒸养池温控系统设计》，微处理器应用，2008年5月第31卷第5期

作者:吉林电力管道工程总公司水泥杆厂　李永生 董旭恒 凡志杰

来源:中国混凝土与水泥制品协会电杆工作部