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关键词:水轮发电机组状态监测LONWORKS神经元芯片
水电机组是电力网络中的重要元件,保证大型水电机组的正常运行,对其运行状态进行监测,及时发现故障征兆,做到“事前检修”是工程界梦寐以求的理想,也是大型电站机组检修的发展方向。实时状态监测可以减少机组停机时间,提高利用率。
这里所说的状态监测实际上是对水轮机组众多参数进行的实时在线监测。水轮机组的参数较多,为了分析方便,对部分参数还需要进行高速采样。这样,一个监测系统通常要由分布在不同现场位置的多个采集节点组成。各节点将大量的采集数据传送到上位机,由上位机从多角度评估机组的运行状态。采用全数字化通信的现场总线整合整个监测系统可以实现彻底的分散控制,抵抗各种干扰因素,简化系统的结构,提高数据传输效率。于是,本文设计实现了一种基于LONWORKS现场总线的水轮机组状态监测系统。
1LONWORKS现场总线的技术特点
LONWORKS总线是美国Echelon公司推出的一种现场总线技术。具有开放性、高速性和互操作性;采用面向对象的设计方法,使网络通信的设计简化为参数设置,降低了开发难度;支持多种传输介质,网络容量可达32000个节点,网络通信速率可达1.25Mbps/130m,直接通信距离可达2700m/78kbps;其网络采取了配置1500V直流隔离变压器进行隔离等适合于工业现场环境的措施,具有很强的抗干扰、抗振动能力,适合于水电厂等较恶劣的工业环境。
在水轮机组状态监测系统中,有几十个现场数据采集节点,它们通过现场总线将采样结果传送到距离较远的上位机,并且数据通信频繁。考虑到LONWORKS总线技术具有强大的强信能力,以LON总线来组成系统的实时数据通信网络,极大地简化了系统的通信软、硬件设计,使数据的传输与通讯变得十分便捷。
2系统构成
基于LONWORKS现场总线的水轮机组状态监测系统由上位监控机和多个现场监测单元组成,其系统结构如图1所示。
每个现场监测单元监测三个现场数据采集节点,现场数据采集节点的现场监测单元主要负责对现场数据进行采集、存储和传送。现场监测包括压力监测;温度监测;水位及油位等液位监测;水流量监测;机组振动摆度监测、机组电气监测、机组转速及导叶开度监测、效率监测;水沦机气蚀监测;发电机气隙监测;发电机绝缘监测;尾水管真空监测等。
各个现场采集节点通过LONWORKS总线组成一个现场监测网络。用开发的LONWORKS-ETHERNET互连适配器把LON总线上采集节点发送的数据转换为UDP格式,利用速度较高的工业以太网将其发送到上位同,再把上位下达的命令转换为LonTalk协议的形式发给各个现场节点,从而实现上位机和底层各个现场节点之间的通信。与以短训班采用昂贵的LON总线适配器的方法相比,这种方法既提高了数据的传输速度又节省了方法费用。上位机将现场节点传送上来的各种监测数据存进MS-SQLSERVER2000数据库,提供人机交互的界面,并完成实时数据的图形化、格式化显示,同时用傅立叶变、换(FT)和小波变换(WT)对数据进行分析。
2.1现场节点设计
现场节点既要接收上位机发出的采集命令,命令标准传感器采集现场信号;又要把采集到的现场信号通过LON总线送到上位机,由上位机进行处理。其结构如图2所示。
2.1.1节点组成
节点由神经元芯片Neuron3150、LONWORKS双绞线、网络收发器、程序程序器、数据存储器、十二位A/D转换芯片AD1674等组成。其中,3150神经元芯片选用TOSHIBA公司生产的TMPN3150;FLASHROM选用AT29C512;数据存储器(RAM)选用ISSI公司的IS61C256;Neuron3150芯片与LON总线的网络介质接口选用Echelon公司的自由拓扑型收发器FTT10A,它是一种变压器耦合收发器,可提供一个与双绞线的无及性接口,且支持网络的自由拓扑结构;网络通讯介质采用最常用的双绞线;A/D转换芯片采用性价比较高的AD1674芯片,其转换精度为1/2LSB,转换速率为100kSPS,具备三态输出缓冲区。
2.1.2存储空间分配
Neuron3150芯片片内存储器的地址范围为E800H~FFFFH,包含2KB的RAM(E800~EFFF)、0.5KB的EEPROM(F000~F1FF)、2.5KB的保留空间(F200~FBFF)和1KB的用于存储器映像I/O的空间(FC00~FFFF)。外部扩展存储器的地址由Neuron3150的地址引脚和控制引脚来确定:给FLASHROM分配的地址空间为0000~7FFF,其中,0000~3FFF的16KB空间用于系统固件(Firmware),系统固件实现了LonTalk协议,4000~7FFF的16KB空间用于用户程序代码;给RAM分配的地址空间为8000~E7FF的24KB地址空间;将E000~E7FF的2KB地址空间分配为外部设备的内存映像I/O的空间。
2.1.3A/D转换接口方案
本文在设计时曾考虑过使用Neuron芯片为A/D转换电路提供串行I/O及并行I/O接口方式。然而串行I/O方式速度太慢;并行I/O方式实现起来需要占用Neuron芯片全部11个I/O接口,同时还要编程实现Neuron芯片的握手/令牌传递算法,开发费用和难度比较高。因此本文将节点保留的E000~E7FF的2KB地址空间分配给A/D转换芯片,作为AD1674的端口地址,采用内存映像的方法直接读取AD1674的数据。对于本设计而言,AD1674转换数据的高8位地址为E002H,低4位数据地址为E003H。由于实现软件没有使用NeuronC的内嵌函数,因此执行速度得到大幅度的提升,实验证明,对同样采用AD1674转换芯片的节点而言,采用这种方法设计的节点,采集速度超过了其它两种方法设计的采集节点的采集速度,而且节省了Neuron芯片的全部11个I/O引脚。
3系统通信程序的设计
3.1现场节点通信程序
现场节点向上位机发送的数据首先发送到LONWORKS-ETHERNET互连适配器,该适配器实际上是一个特殊的LONWORKS节点,它把接收到的LON总线上的数据用UDP封装,然后通过以太网发送到上位机。
图3
LONWORKS网络的节点之间的通信方式主要有两种方式:网络变量和显式消息。使用网络变量不必考虑消息的打包、发送以及接收问题,可以大大简化编程,缩短应用开发周期,但每个周期变量的数据长度一经确定就不能改变,且最多只有31字节。而显式消息的数据长度则是灵活可变的,最长可以是228字节,但实现方法更为复杂。鉴于水轮机组状态监测系统对数据传输的实时性要求较高,同时需要提高足球场采集数据的上传速度,因此希望每一次传送的报文包含尽量多的数据,因而在设计中采用显示消息的方式实现与上位机的通信,每个显式消息报文携带134个字节的数据,其中的128个字节为传送的数据,另外6个字节为附加信息。报文的帧结构如图3所示。
显示报文的初始化和发送部分的实现程序如下:
初始化节点地址
#include<ADDRDEFS.H>所需头文件
#include<ACCESS.H>
#include<MSG_ADDR.H>
domain_structmydomain;//定义域结构
mydomain=*(access_domain(0));//读节点域表
mydomain.subnet=0;//设置节点子网号
mydomain.node=5;//设置节点号
update_damain(&mydomain,0);//写节点域表
发送数据报文
msg_tagtest_out;//声明报文标签
msg_out.tag=test_out;//传递报文标签
msg_out.dest_addr.snode.node=0;//定义目的地址节点号
msg_out.dest_addr.snode.subnet=0;//定义目的地址子网号
msg_out.code=0x0c;//定义报文码
msg_out.service=ACKD;//定义报文服务类型
msg_out.dest_addr.snode.type=1;//定义目的节点类型
memcpy(msg_out.data,a0,nLength);//填充报文内容
msg_send();//发送报文
在初始化程序中,用数据结构domain_struct定义节点的子网号、节点号,即设置节点在LON总线上的地址。在发送程序中利用msg_out结构构造报文,其中,目的地址指向适配器。显示报文的接收程序与发送部分类似,不再多述。
3.2上位机通信程序
上位机与现场节点通讯的数据通过适配器转发,适配器的IP必须事先指定。上位机利用msg_out变量(如前所述)创建显示报文,将目标节点的地址、需要改变的参数或要下达的命令填充到该变量中,然后用UDP封装该变量,通过以太网发往适配器;适配器解析上位机发来的数据包,得到显示报文,将该显示报文直接向相应的节点发送。同样,适配器也将现场节点发来的显示报文通过UDP封装后发往上位机,上位机解包后根据节点等信息将数据存入相应的数据库,等待后后续的信号处理模块和故障诊断模块调用。
4故障诊断
系统采用连续小波变换对采集的信号进行处理,通过变换结果进行故障诊断。下面以采集到的水轮机的主轴上导Y轴方向径向摆度信号(图4)的数据为例说明通过小波变换进行故障诊断的结果。
关键词:塔式起重机信息融合单片机状态监测
目前在国产塔机上仅配置了力矩限制器、位置限制、速度限制器等装置,其原理是当被监测参数超过某限制值时断电报警,实际上是一种安全保护装置,其缺点是:
(1)不能实进监测塔机的运行参数,因而不能将塔机的运行状态及进显示给司机,以便及时调整。
(2)运行参数的监测基一是单独进行,不能在计算机统一管理下对诸多参数实施同步监测,协调处理,综合判断。
(3)这些保护装置长期使用后其自身的可靠性大大降低,是旦失灵,司机又无法知道。
多传感器信息融合是80年代国外军事和机器人领域率先提出来的一项高新技术,其基本原理是充分利用多个传感器资源,对观测到的有关同一目标的信息进行合理支配和使用,把多个传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合,以获得对被观测目标的综合的最佳估计。与单一传感器系统相比,多传感器信息融合系统具有以下优点:
(1)信息量大。大量的信息的融合和综合能减小系统的不确定性,从而提高精度。
(2)很好的容错性。在传感器有误差或失效的情况下,也能有较高的可靠性。
(3)能获得单个传感器无法感知的特征信息。
我们针对目前国内塔机运行参数监测仪器的不足,并考虑到塔机运行状态的识别以及故障诊断的需要,利用了塔机的结构特点,在不改变塔机结构和不增加许多辅助装置的前提下,研制了基于信息融合和单片机技术的塔机运行关态监测系统。
1系统组成
图1是自繁荣昌盛式塔机的结构简图,塔机工作时的运行部分主要有起升机构1(见图2),回转机构2(见图3)和小车变幅机构3(见图4)。
图2起升机构
1.电动机2.联轴器3.制动器4.减速器5.卷筒6.吊钩7.滑轮组8.离合器9.拉力传感器10.光电传感器11.导向轮
图2中,安装在滑轮组7上的拉力传感器9将起重量G转换成电信号后送到A/D转换器与单片机接口(见图5);导向轮11的转角变化能反映起重物G的起吊位置和速度,光电传感器10能将导向轮11的转角变化检测出来并转换成电信号送到单片机INT0引角(见图5)。
图3中,电动机1通过减速器3和小齿轮4驱动回转支承装置5中的大齿轮回转,带动上部旋转,小齿轮4的转角变化能反映塔机的回转角度和速度的变化,电涡流传感器6能把小齿轮4的角度变化检测出并变换成电信号送到单片机P3.0引脚(见图5)。
1.电动机2.制动器3.少齿行星传动减速器4.小齿轮5.回转支承装置6.电涡流传感器
图4中,变幅小车状有电涡流传感器3,当变幅小车在塔机吊臂上行走时,电流传感器能检测到吊臂上等间隔布置的腹杆数并送到单片机INT1引脚(见图5)。
1.起升卷扬2.塔机吊臂3.电涡流传感器4.小车牵引卷扬5.变幅小车6.吊臂复杆
2系统工作原理
2.1起重理G检测
将拉力传感器串接在定滑轮吊绳固定端的适当位置,由动态应变仪交吊重转换为电压信号,然后由A/D转换器进行转换,从而测量起吊的重量,当重量超过额定置时,保护装置动作并发出报警信号。
2.2变幅小车位置L及瞬间速度V1检测
在变幅小车上安全电涡流传感器(见图4),传感器与吊臂上的腹杆垂直。小车运行时,当电涡流传感器经过腹杆时会产生一负脉冲,通过对脉冲进行计数及任意两个脉冲之间的时间差进行定进,可计算出小车的瞬时位置及速度(吊臂上任意两腹杆间的距离是相等的)。如图5所示,将电涡流传感器输出信号与89C52的INT1相连,对该引角上的脉冲进行计数,可获得小车通过腹杆的个数,由T1引脚对任意两个脉冲的时间间隔进行定时,可检测出小车经过两个腹杆所用的时间,由P1.4、P1.5引脚检测小车向前有向后运动。当小车速度超过最大允许值时,保护装置动作,并发出报警信号。
小车位置L1=L0±n×S,小车速度V1=(L1-L0)/Δt
式中L1——本次脉冲小车位置,L0——上次脉冲小车位置,n——脉冲个数,S——两腹杆间的距离,Δt——两个脉冲间的时间距离。
2.3吊重位置H及速度V2检测
将图2中导向轮轴上安装一圆盘,在圆盘上加工出若干个小孔,光电传感器与圆盘垂直,当塔机起长时,每当小孔转到与传感器相对的位置,都会产生一个脉冲。由脉冲的个数及任意两个脉冲之间的时间间隔,可计算出起升位置及速度。当起升速度超限时,保护装置动作并发出报警信号。检测进,由P1.1、P1.2检测重物运动方向,由INT0检测脉冲个数,由T0对任意两个脉冲的时间间隔进行定时,见图5。
起吊位置H1=H0±n×l
式中H1——本次脉冲重物位置,H0——上次脉冲重物位置,l——每经过一个脉冲重物运动的距离起吊速度V2=(H1-H0)/Δt式中Δt——两个脉冲间的时间间隔。
2.4动态力矩M检测
当小车的位置及吊重检测出来后,运行时的力矩为M=L×G。
将运行时的动态力矩实进地显示给司机,并与该位置时的额定力矩相比较,可控制小车的运动。当力矩超限时保护装置动作,并发出报警信号。
2.5塔机回转角度α、回转速度V3检测
在回转机构的小齿轮上安装一电涡传感器,塔机回转时,小齿轮每转过一个齿都会产生一个脉冲,通过对脉冲计数及任意两个脉冲时间间隔进行定时,可计算出塔臂回转角度和速度。当回转速度超限时,保护装置动作,并发出报警信号。
由P1.3、P1.7检测塔机的回转方向,由P3.0对脉冲进行计数要可得到回转角度,由T2对脉冲之间的时间间隔进行定时,可计算出回转的速度。
回转角度α1=α0±n×β,回转速度V3=(α1-α0)×r/Δt
式中α1——本次回转角度,α0——上次回转角度,n——回转齿数,β——每回转一齿对就的角度,r——回转半径。
3基于多参数信息状态的监测原理
我们研制的监测系统是一种电子显示监测系统是一种电子显示监近系统,客观存在通过塔机实际工作时所产生的信号和预先储存的安全工作数值进行比较,达到报警保护目的。如图6所示,塔机要作时,当起重量,工作幅度,小车运行速度等参数接近安全工作数值时,系统发出报警信号,正常工作时,安不断地在司机室显示上述各项监测数值。
4结语
本系统已完成试验开发阶段,正时一步完善,推向实用,它的主要特点是:
(1)能在一个显示屏上随时监测到反映塔机运行状态的多种运行参数:起重量,起重力矩,起升速度及位置,小车变幅位置及速度,塔臂回转角度及速度等。
(2)当被监测参数超过设定限值时,可报警或断电停机;并能自动记录起重朵出现意外的运行参数状态。
在设计中应用创新方法将有助于设计者高效、创新地解决问题。课题组提出一种创新策略[5],将创新设计分成面向问题、面向目的、面向产品和面向载体4类,并根据不同的类型,采用不同的创新策略实现创新。这些创新类型中面向问题的创新是最常见的,其策略是解决最小化问题,解决系统中的冲突,对系统进行改进创新。由于发明问题解决理论TRIZ是以已有系统为主要研究对象,比较适合这类型的创新设计。TRIZ最初由G.S.Altshuller于1956年提出[6],经过几十年的发展已经形成完整的发明问题解决理论体系,其问题分析及解决体系结构如图1所示。TRIZ体系包含分析问题及解决问题两部分,针对不同的问题采用相应的工具来分析解决。
2管道腐蚀检测装置创新设计
2.1在役管道腐蚀检测原理
我国在役管道大都铺设在野外且都埋在地下,其底部最容易发生腐蚀,对于在役运输管道发生的腐蚀采用射线检测技术,其检测原理如图2所示。射线机发射检测光线,穿透管道待检测部分,然后被探测平板接收,通过对接收射线的情况进行分析处理,便可以判断管道是否存在腐蚀以及腐蚀的位置、程度。
2.2检测装置问题分析
由于在役管道所处的环境比较复杂,对检测装置提出了非常苛刻的要求:不宜在管道内进行检测,也不允许检测装置从管道两端套进,只能从中间夹紧管道。当前的管道腐蚀检测装置主要存在的问题为:①结构复杂,装夹不便;②人工干预程度大,自动化程度低,检测效率低;③只能检测某一管径管道,适应性差。检测装置的创新设计必须解决上述问题,对于上述问题我们分析归纳为以下两个问题:Q1:提高检测效率,要求检测装置能沿着管道轴向进行移动检测,并对管道进行可靠地夹持。Q2:检测装置能实现系列管道(Φ159mm~Φ500mm)的检测,并保证检测装置不复杂、结构紧凑。对于Q1,要求检测装置沿着管道轴向移动检测以提高检测效率,但另一方面会导致夹持装置的夹紧力不够、可靠性降低,这就形成一对技术冲突。对应TRIZ标准工程参数,这对冲突中的改善参数为时间损失,恶化参数为可靠性。对于Q2,要求检测装置实现不同管径的管道检测,但同时会增加装置的复杂性,这也形成一对技术冲突。对应TRIZ标准工程参数,这对冲突中的改善参数为适应性及多用性,恶化参数为复杂性。
2.3检测装置问题解决
(1)针对Q1,查询TRIZ冲突矩阵得到发明原理10,30和4[7],经分析这3个原理无法解决该问题。我们采用物质—场模型来分析此问题,两种物质分别为S1(管道)和S2(检测装置),场为机械场,检测装置及场提供的功能是不完整的,其物质—场模型描述如图3所示。检测装置要求对管道有足够的夹持力,实现管道的可靠夹持,但检测装置与管道很难发生相对运动,实现管道轴向移动检测。由此可见,检测装置提供的场是一个可控性较差的场。查询标准解,得到第二类标准解No.16,即增加一个易控制的场,因此在检测装置和管道之间增加一个可控的外力,即在检测装置前后分别采用4个滚轮实现管道的夹持,在前后轮之间的管道上增加一个可控的驱动机构(如图4所示),在夹紧定位的同时提供外力以促使检测装置与管道之间发生相对运动。当管道检测装置实施检测时,不与管道发生相对运动,对管道进行定位夹紧;当检测完一个位置时,驱动机构提供外力促使检测装置与管道之间发生相对运动,检测装置运动到管道的下一个检测位置。(2)针对Q2,查询TRIZ冲突矩阵得到4个发明原理15,29,37和28。经过分析,发现发明原理15(动态化)有助于该冲突的解决。应用发明原理15,将滚轮与检测装置的联接部分改为可调机构,采用如图5所示的可调滑块机构,滑块沿着圆弧板径向安装,均匀并且对称安装在上、下圆弧板端面,通过调节滑块实现所要求的系列管道检测。
2.4在役管道腐蚀检测装置创新方案
综合上述2个问题的解决方法,得到如图6所示的在役管道腐蚀射线检测装置创新方案。检测装置采用两段半圆弧铰接而成的剖分式结构和螺旋夹紧机构实现快速夹紧和拆卸;采用8轮夹持机构以及驱动机构实现检测装置对管道的定位夹持,并能沿着管道轴向移动,实现自动检测;调节与轮子联接的滑块机构以实现不同管径的夹持检测。
3结论
关键词:建筑机电设备安装问题对策
中图分类号:G267 文献标识码:A 文章编号:
1 引言
机电设备安装工程是建筑工程中不可或缺的重要组成部分,其施工活动从设备采购开始、涉及到安装、调试、生产运行、竣工验收各个阶段,最终是以满足建筑物的使用功能为目标。机电安装工程贯穿在整个工程施工过程中,它涉及到的学科和专业较多,包括工业、民用、公用工程中的各类设备、给排水、电气、采暖、通风 消防、通信及自动化控制系统的安装。主要部分在结构工程结束以后开始施工,并在装饰工程开始以前基本结束,所以对整个工期有重要影响;机电安装工程的质量对工程竣工后的使用功能有着关键作用,要求施工单位在施工过程中严格把关。
2 建筑机电设备安装中相关问题分析
随着科学技术的发展,现代机电设备的科技水平也在不断提高,尤其在采用自动化以及电子计算机的设备,其安装方法以及调试过程都较为繁琐,而且机电设备的安装需要专业型人才,安装工程也正逐渐向技术型转变;这就给机电设备安装带来一定难度,而且会影响安装工程的工期,这就需要技术人员在编制施工计划时,要仔细考虑每个安装施工环节,以便能够满足工期要求。机电设备安装比较常见的问题主要有以下几点:
2.1 机电设备的基础和连接螺栓的问题
在机电设备中,坚固的设备基础是设备安装精度和设备正常运转的保证,坚固的基础能把设备正常工作时的动力和振动力传递到土壤中,防止发生共振现象;若设备基础出现问题,轻则发生设备不能正常运转故障,重则发生设备移位、倾覆现象,因此在基础施工时必须检查混凝土配比、混凝土养护及混凝土强度是否符合设计要求,同时还必须检查基础的坐标、不同平面的标高和各种尺寸的核对、地脚螺栓的标高和中心距等。安装前还应对基础做预压试验,以防设备沉降不均 螺母和螺栓是基本的配件,若二者连接的力过大,在长期的电磁力和机械力作用下会使螺栓出现机械疲劳,导致因螺栓和螺母连接过松而出现螺帽滑丝或者剪切破坏的情况出现,使得设备因连接松动而出现事故。若连接的螺栓和螺母是用在导流设备上,这时不仅需要考虑机械效应的影响,而且应注重可能出现的电热效应;当螺母挤压力不够时,就会加大设备的接触电阻,在通电以后就会使电阻发热量过大,严重时可能会使连接处熔断,进而导致断开以及接地短路等生产事故的发生。对于母线以及一次设备来说,连接线的接线、设备线夹、T型线夹、并沟现夹等相等时,都会引起安全生产事故。
2.2 机电设备的振动问题
对于机电设备中的泵和风机等而言,比较常见的有壳体与转子同心度差、定子与转子相互摩擦、 轴承间隙大以及转子不平衡等问题。对于电机而言,比较常见的有定子与转子之间的气隙不均匀、定子与转子之间相互摩擦、转子不平衡等问题。在泵操作过程中因实际参数与泵标注的额定参数相差较大,就导致泵的不稳定运行,因此操作人员使泵在规定的额定参数下运行。
2.3机电设备安装中的超电流问题
对于泵而言,当泵内存在异物、壳体与转子相互摩擦、轴承损坏、接线不牢靠等都会引起超电流问题。对于电机而言,当电机电源缺相、线路电阻偏高、过载电路整定偏小、功率偏小时都会出现超电流问题。对于工艺操作而言,当泵实际送介质远大于设计水平时就可能出现超电流问题。
2.4 电气设备安装存在问题
对工程所用的电线、电缆、封闭母线等导电材料及其保护外壳进行进场验收,核对各种资料,发现缺陷杜绝进场。电气回路接通前连接处导电部分的爬电距离、放点距离不符合规定要求等。在隔离开关的安装时,若操作不当 接触面积不够开关松动等都会使接触面发生氧化,进而增大电阻,导致触头出现烧蚀或者灼伤问题,可能导致事故的发生。触头未按照要求进行装配,分合闸速度、同期性、接触压力以及插入形成等不合要求,会出现熄弧时间过长,引发机电设备的绝缘质出现分解,进而可能导致断路器发生爆炸。
3 建筑机电设备安装问题的对策
3.1 强化质量意识
管理人员应正确处理工程质量、工期、成本三者关系,使全体施工人员清楚地认识到,在竞争激烈的建筑市场中,建筑品牌效应十分重要,质量是企业生存发展的生命线。因此,项目部管理人员要分工明确,各司其职抓好产品质量。同时应配备(或者兼职)一名测量技术人员。测量技术人员专门校核土建、装修提供的机电安装基准线、标高线、轴线、吊顶线是否正确,并依此基准放出具体机电产品安装的基准线。质检员在施工过程中应随时检查所安装的设备和管线是否符合图纸要求。当然,制定严厉的工程质量奖惩制度也是很必要的。
3.2合理地布置楼层走廊内的各种管线
施工单位应根据通风空调管道、消防喷淋管道、电气线槽、照明等设计图纸进行综合布置,绘制吊顶走廊内各种管线综合布置图。通风主管道、喷淋主管道、电气线槽尽量不要居中布置,尽量给灯具安装留出足够的空间高度。喷淋头、风口、灯具、烟感探测器安装时,要在走廊两端吊顶上部居中位置用细钢丝拉线安装,使之吊顶上的机电产品安装成一直线。对于客房小走道内的各种管线、阀部件亦要综合布置,风机盘管安装要尽量贴近楼板,一定要保证冷凝水管道的坡度要求,避免管道倒坡或集水盘溢水淋湿吊顶面板,留下水痕迹。
3.3 注重机电成品的保护措施
施工人员在安装风口、卫生洁具、五金配件、开关、插座面板、喷淋头等机电产品时,要戴白手套,用专用工具仔细安装,切勿破坏机电产品的表面。机电产品安装完成后,要因地制宜制定切实可行的成品保护措施,组织专门成品保护队伍加强巡视,保证已安装完的机电产品完好如初地移交给业主。
3.4加强设备噪声与震动大预防措施
首先,设备机房内吊顶和墙面做隔声、吸声处理,机房门边用高隔声性能隔声门;对于安装在楼层顶部室外的设备机组,应增设消声器消声百叶,必要时设置隔声吸声屏等措施;对于空调通风系统,合理选用和配置消声器、消声弯头、消音静压箱等消声装置,并控制管道内的气流速度,以避免气流再生噪声的影响。其次,正确合理地选用隔振元件,并采用最佳隔振形式,保证有较高的隔振效率;在机器设备下做隔振基座,使隔振元件受力均匀,降低隔振系统重心位置,增加隔振系统整体稳定性,使设备振动受到控制并减少机组本身振幅,保证设备的正常运行;设备基座应独立,不宜多台设备合用一个基座;最后,设备层平面应合理布局,设备应尽量布置在结构(梁)刚度大的部位,以减少振动对周围的环境影响;为防止和减小空调机组、冷却塔、冷冻机组风机、水泵等产生的振动沿层面、梁柱、墙体振动传递,在设备底部安装隔振元件(弹簧隔振器、橡胶隔振器)管道采用橡胶挠性接管(或金属波纹管、金属软管),风机进出口与设备和管道连接处用帆布接头等,变刚性连接为柔性连接。并对管道支架、吊架、托架等同时进行隔振处理,以达到防止或减少振动的传递。
3.5 螺栓联接常见通病解决方案
对于电气工程传导电流的螺栓 螺母联接,不仅要注意其机械效应,更应注意其电热效应,压接不紧,接触电阻增大,通电时产生发热-接触面氧化-电阻增大的恶性循环,直至严重过热,烧熔联接处,造成接地短路 断开事故 对于一次设备及母线,联接线的并沟线夹 T型线夹、设备线夹、接线相等都可能因此产生程度不同的事故。
4 结束语
综上所述,建筑中机电设备技术安装工程是一个多工种、多工序多系统的复杂生产过程,它是建设工程的重要组成部分,我们应给与足够的重视,本着安全、优质、美观的原则,严格按照施工规章,并且根据现场实际情况,灵活变通,确保机电设备施工的质量与美观,并尽可能的减小机电设备的噪音和震动。
参考文献
关键词:工业锅炉;节能减排;现状问题;对策
中图分类号:TK229 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)07-0006-01
工业锅炉产生的能源消耗和废气污染已成为国家能耗和污染排放治理的首要问题,但目前,对工业锅炉的节能减排工作还缺乏统一的目标和有效的方案。在工业锅炉运行状况监测、自动调节和控制、运行管理等方面还存在许多问题,首先应对工业锅炉节能减排的现状及存在问题进行分析,以便采取有针对性的解决办法。
1 工业锅炉节能减排的现状及存在问题
1.1 锅炉管理人员素质偏低
锅炉管理人员是锅炉节能减排工作的主体,但由于长期缺乏培训,锅炉管理人T专业素质参差不齐,管理能力整体偏低。主要表现为节能减排意识淡薄,对节能减排的相关措施缺乏了解,锅炉的监测、调节等工作缺乏及时性和有效性[1]。
1.2 燃料品质差
工业锅炉的燃料以煤炭为主,其中较适合层燃链条锅炉的燃料是煤块,适合煤粉炉的燃料是煤粉,但目前的工业锅炉燃料供应还未实现分类供应。许多工业锅炉的实际使用燃料是散煤和末煤,燃料品质差,燃烧所耗的能源自然增加,产生的废弃也会增加,对节能减排工作起到阻碍效果[2]。
1.3 锅炉性能落后
锅炉的性能优越是实现节能减排的基础,需要实现机械化连续燃烧,保证稳定供煤、稳定燃烧和稳定出渣。而目前采用的锅炉普遍是手烧生活锅炉,存在人工投煤的燃烧周期性。另外燃料和配风也有待提高,应保证配风的均匀性,使燃料能够充分燃烧,减少有害气体的产生[3]。
1.4 辅助设备与锅炉不配套
工业锅炉的辅助设备主要是指辅助机,它是实现燃料机械化连续供应、配风均匀供给、加热连续供应、煤渣连续排除以及污染物高效脱除的关键。但目前辅助机还存在与锅炉不配套、辅助机产品质量不稳定等问题。
1.5 监控调节不到位
工业锅炉的稳定运行和节能减排离不开有效的监测、调节工作,需要在锅炉运行的整个过程中进行有效控制,对存在问题的现象进行及时诊断并进行有效调节。目前工业锅炉普遍缺乏系统集成的自动控制装备,无法实现对热工参数的在线监测、诊断与调节。
2 工业锅炉节能减排的对策探讨
2.1 发挥政府的宏观调控作用,完善相关政策法规
工业锅炉节能减排不是个别单位的个别问题,而是整个国家和社会都在关注的热点问题,应发挥政府的宏观调控作用,完善相关政策法规,对工业锅炉节能减排工作进行有效指导和约束。首先,应制定燃料消费政策,从源头上解决燃料自身品质不足、不能按需供应的问题。比如规定小容量锅炉使用可再生能源,改善燃料供应结构;大型工业锅炉推行燃用动力优质化配煤,无法实施的城市则实行炉前筛分和成型的混煤配煤方式。通过立法对工业锅炉的生产进行限制,使其设计、制造符合标准化规范,保证工业锅炉拥有良好的性能。另外应建立严格的人员任用制度和培训制度,对锅炉管理人员进行规范化管理,实行司炉工取证、换证制度,改进培训教材,加强培训力度,提高工业锅炉管理人员的整体素质。
2.2 加强工业锅炉和辅机的节能减排技术研究
在工业锅炉和辅机的选择上,应做到炉机配套,这是实现燃料稳定供应、锅炉持续燃烧、燃料充分燃烧的前提保障。目前工业锅炉以链条炉排锅炉为主,因此,对链条炉排锅炉的配置是实现节能减排的重点。其主要措施应从两方面出发,一是减少机械不完全燃烧损失,二是减少排烟热损失。减少机械不完全燃烧损失的具体做法是改进燃烧室的结构设计,引进先进传热技术,强化配风结构,完善炉拱设计搭配,使燃料能够充分燃烧。减少排烟热损失的具体方法是采用烟气深度冷却技术,使目前在160度到300度之间的排烟温度降低至100度以下,从而有效提高锅炉热效率。
2.3 对工业锅炉进行系统化控制
工业锅炉的监测、调节控制应采用先进的计算机集成控制系统,实现热工参数和排放参数的在线监控、诊断及系统自动调节与控制,减少人为控制可能出现的失误。为实现这一目标,应对监测传感器技术进行研究,目前精度较高的传感器价格也很高,难以广泛推行,因此要加大对新型传感器的研究力度。同时积极研究有效的锅炉控制节能技术,早日实现位式、闭环控制,并广泛应用。优化现有的控制产品、传感器、执行机构及监测仪器,全面实现工业锅炉的单台控制、远程控制、集群控制,提高发现问题的能力和故障诊断水平。
3 结语
总而言之,工业锅炉的节能减排问题是目前社会各界广泛关注的大问题,国家已经颁布了一些列相关法规,对工业锅炉节能减排工作进行宏观调控。此外还应该加强相关工艺和设备的研发力度,早日实现工业锅炉运行的科学化管理、自动化管理,提高锅炉运行效率,降低人为原因可能造成的失误给锅炉检测、调节工作带来的影响。工业锅炉节能减排的有效进行对解决当前的能源紧张、生态环境污染严重等问题有重要影响。
关键词:户式集中空调系统;安装问题;施工对策
空调从原有的分体式家用空调器到户式集中空调系统可谓是空调系统的一次大变革。户式集中空调系统是分体式家用空调器的更新,虽然目前在应用方面没有分体式家用空调那么普遍,但是在越来越多的大户型房屋、复式、别墅、独立办公间、写字楼亦或是高档小区中被广泛使用。但户式集中空调系统作为新型的空调设备,其工作质量的好坏会受到诸多因素影响,其中最重要的因素就是施工质量,施工质量的好坏直接影响了户式集中空调系统空调在运行时的使用寿命长短、制冷效果好坏,甚至家居环境的优劣。为此本文对户式集中空调系统在安装施工过程中应注意的问题以及各系统施工对策进行了研究,以期为相关的施工部门提供指导意见。
1 户式集中空调的原理
户式集中空调,就是指在整个建筑物中将空调系统的设计和布置独立出来,使得每个用户单元都能根据自身的需要设置安装独立的空调并自行调节空调的运行。在我国,空调系统是以电源作为动力驱动的,户式集中空调也是一样,只是因其输送介质不同,可以将其划分为三大系统。
1.1 冷媒系统。冷媒系统也称为多联机系统,是由一台室外机通过铜管向若干个室内机输送制冷剂的空调系统。冷媒系统可保证各房间独立调节,满足不同房间需求,精确控制房间温度,同时达到节能的目的;此外冷媒系统利用铜管替代水管,降低了施工难度,提高了机组运行的平稳性。
1.2 全空气系统。户式集中空调中全空气系统工作原理与大型空间全空气系统基本相同。相较于水系统而言,全空气系统损耗少,效率高,运行噪声低,初投资少,同时可以供给室内新风和加湿空气等。但施工中室内机和管道的安装应与室内装修保持同步,而且日后风管围护和修理较麻烦。
1.3 水系统。制冷机组产生空调冷(热)水,并通过水管路系统输送至室内末端装置。其中户式空调系统中常见的冷热源为风冷热泵和地源热泵,常见水系统的末端装置是风机盘管。
2 户式集中空调系统安装施工中的应注意的问题
户式集中空调系统虽较以往的分体式家用空调器在安装使用中存在诸多优势,但并不代表户式集中空调系统在安装使用中毫无问题。因此户式集中空调系统在安装使用中应注意:
2.1 由于空调的体积较大,运行时发动机高速运转,如果在安装施工时没有做好防震减震处理就会出现大量噪音,使得机身运行时的声音较大。
2.2 为防止冷冻水管管外结露的状况发生,安装施工时对冷冻水管保温层的厚度有一定要求,并且在管道穿墙处有规范设置冷桥木和保温层的要求,但是由于施工人员的经验不足对此重视不够没有严格按照要求进行安装施工,导致空调安装后会出现水管外壁结露现象,破坏室内装潢甚至破坏墙体。
2.3 在安装空调时应正确设置冷凝水排水管的倾斜度,并在安装后对系统进行冲洗,防止室内机中溅水盘的排水管淤堵或内部杂物过多,导致运行不畅、冷凝水外溢。
2.4 当出现冷媒系统孔洞和套管安装定位不准导致冷媒流通不畅、冷媒管试压不准确出现微孔导致制冷剂外泄以及冷冻水管路部件设置不准冲洗不完全导致水管路堵塞等安装施工问题时,会大大能降低空调的制冷效果。
3 户式集中空调系统安装施工策略
3.1 若要保证户式集中空调系统的安装施工质量,首先必须提高施工人员的专业素质。户式集中空调系统的安装理论知识大小即是几个模块,但在安装施工中能否严格按照要求进行,将理论与实践相结合,关键在于施工人员的专业素养和操作经验。为此必须对施工人员进行理论知识的培训,提高其技能水准,多培养有经验的技术人员;必须严格执行施工管理制度,严格要求施工人员按照规定严谨施工;必须加强监督管理力度,对使用的材料严格把关,禁止不符合合规格的材料应用于施工;并且善于总结,将安装施工中会出现的、已经出现的问题进行总结探讨,提高技术人员的施工经验,扬长避短,确保施工有效进行。
3.2 冷媒系统安装要求
冷媒管安装应遵循三原则,即干燥、清洁、气密。在安装前,对配管吹净和真空干燥,以防止水分进入配管。施工过程要注意管内的清洁,焊接时采用氮气置换焊,即焊接前先用氮气冲走管内空气,然后一边冲氮,一边焊接;焊好后继续充氮,直到焊点温度降至常温。冷媒配管的吊装支撑间距不能过大,而且配管的长度及室内、外机之间的高差受限制,因而应使配管布局尽量合理、长度尽量短,避免因冷媒管的水力工况差引起制冷效果差。同时,冷媒管的保温一定要保证保温材料的厚度满足要求;配管与保温管管径匹配;保温管之间接缝要挤紧、粘牢;分支组件的保温一定不能露出缝隙,避免冷凝水滴漏。
3.3 全空气系统安装要求
户式集中空调系统要求风管的材质、规格和厚度应符合设计的规定;风管表面平整,无明显扭曲与翘角;风管表面凹凸不应大于10mm;其口径允许偏差不大于3mm;管口平面度允许偏差不大于2mm。户式集中空调系统风管安装施工中对镀锌钢板法兰风管、镀锌钢板无法兰连接管、复合材料风管的安装做出了如下规定:(1)风管穿墙或穿楼板时,应预留孔洞,尺寸和位置应符合设计要求。(2)风管安装后,围护结构与风管之间缝隙应用不燃材料封堵;(3)风管制作完成后,应做漏光检测,不得有可见的孔洞和边隙。
3.4 水系统安装要求
户式集中空调系统的冷凝水管道常选用PVC管。在PVC管冷凝水系统施工过程中应特别注意管道支吊架安装位置及坡度设置,避免因安装空间限制,导致已设置坡度的冷凝水管因其它专业施工而被局部抬高或压低,造成冷凝水管倒坡,产生局部存水或溢水现象。
结束语
户式集中空调系统是伴随着经济的快速发展、人们生活质量改善、对居住环境要求提高、大户型房屋的兴建而产生的,是一项新型技术,由于理论研究尚不完善,众多施工人员尚未真正掌握施工技术、缺乏施工经验,理论与实践相结合时亦有欠缺,因此户式集中空调系统的安装施工尚在探索发展不断改进之中,但是我们坚信随着科学技术的发展,户式集中空调系统的生产研发技术与安装施工技术会不断提高,户式集中空调系统因其相较于传统的分体式家用空调器的优势更易于被大众所接受和认可,其应用也会越来越广泛。
参考文献
[1]GB.50738-2011.通风与空调工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
关键词:混凝土灌注桩,超声波,完整性判定
桩基础是一种重要的基础形式,由于桩基施工条件和工艺等因素,桩基产生缺陷的比例较大,对整个工程质量易造成严重的影响,甚至留下严重的隐患。
目前,桩基动测能较好地解决检测诊断桩基本身砼完整性问题。但是,桩基动测只能定性而不能定量的判断桩身缺陷。超声波是一种机械波,同时它又是弹性波测试方法中的一种,固体介质中弹性波的传播理论是它的理论基础。目前,国内外已普遍应用超声测试解决;研究砼构件凝结过程特征、探伤、测定混凝土的动弹性模量,评定混凝土桩和构件的匀质性,评定混凝土的参考力学强度。利用超声波测桩可以定量评定桩身质量。
1. 超声波检测灌注桩方法
超声波透射法检测灌注桩有以下三种检测方式:
1.1双孔测量
发射探头和接收探头分别置于两根管道中,超声脉冲穿过两管道之间的混凝土,超声波束从发射探头到接收探头所扫过的范围为有效测试面积。因此,必须使声测管的布置合理。
1.2单孔测量
钻孔取芯后形成一个检测孔道,采用单孔测量。超声波从水中及混凝土中分别绕射到接收探头,所得到的接收信号为水及混凝土中传播而来的信号叠加,分析这一叠加信号,并测出不同声通路的声时、波幅、频率等物理量,即可分析孔道周围混凝土的质量情况。
用这一方式进行检测时,必须进行波形分析,排除管中的混响干扰,测量较为困难,而且检测有效范围不大,当孔中有钢质套管时,则不能用单孔测量。
1.3桩外孔测量
当上部结构已施工,在桩内无法检测时,可在桩外的土层中钻一孔,埋入套管作为检测通道。在桩顶上置一较强功率的低频发射探头,超声脉冲沿桩身向下传播,增压式接收探头从桩孔中慢慢放下,超声脉冲沿桩身并穿过桩与测孔之间的土进入接收换能器,逐段测读各物理量,即可作为分析桩身质量的依据。同于超声脉冲在混凝土及土层中的衰减现象,这种方法的可检深度受仪器穿透能力的限制。
以上三种方式中,双孔测量应是基桩测量的基本形式,它要求在灌注混凝土以前即预埋检测管道,虽然增加了少量费用,但此管可一管多用,一举数得,并非浪费。免费论文。其它两种检测方式在检测结果的分析上较为困难,可作为特殊情况下的补救措施。
2. 钻孔桩内部缺陷与判断
2.1用声时判断缺陷的PSD判据
湖南大学吴慧敏教授提出一种新的判据形式,称为“相邻两测点间声时的斜率和差值的乘积判据”,该判据抛弃了声时值按正态分布的假定,即常用的数理统计方法求出平均声时t和标准差,以+2σ作为判据,凡声时t1>+2σ测点视为缺陷的分析方法,而建立在这样的基础之上,即缺陷区超声传播介质的性质发生突变,因此声时值在缺陷区的变化规律是一不连续函数。至少在缺陷区的边界上,该函数斜率增大。当i处相邻两测点声时没有变化,判据Ci=0;当有变化时,由于Ci与(ti-ti-1)2成正比,Ci将大幅度提高。因此PSD判据对缺陷十分敏感。同时又可排除声测管不平行或混凝土不均匀引起声时变化等非缺陷因素的影响。凡是在判据值较大的地方,均作为疑问区,作进一步的细测。
2.2缺陷区空间定位——阴影重叠原则
采用超声脉冲法检测分为全桩扫测和有怀疑部位细测两步进行。扫测一般采用平测或高差25cm的斜测,步距25cm为宜,扫测只读声进值。
所谓细测判断,就是对声时增加,波形衰减的异常区将测点由25cm加密至10cm,在测读声时的基础上同时观察声波波幅,波形的变化,综合动用这些物理量找出缺陷区造成的专用阴影范围。即使用平测、双向斜测三组细测,阴影重叠区即为缺陷位置——称之为“阴影重叠原则”。
2.3缺陷区性质的确定
利用PSD判据对于夹层的判断及定位是准确的。对于蜂窝、孔洞、低强度区等局部缺陷定性误差较大,必须采用以下方法复核之。
2.3.1缺陷区声速法
利用以上缺陷空间定位方法确定缺陷面积后,可计算出缺陷区介质声速。
缺陷位于两声测管中间时应首先计算声波绕声速并与完好区混凝土声速比较,如绕射声速与好混凝土声速相符,则可确定声波以发生绕射,缺陷区为夹砂团的松散无强度的“孔洞”;如绕射声速小于好混凝土声速,则可确定声波从缺陷区内穿过,得出缺陷声速V后,参照表1确定缺陷性质。
表1 某工地混凝土声速分级标准
关键词:桩基反射波检测应用桩基质量管理基桩缺陷
Abstract: with the rapid development of society, the engineering construction projects in China is increasing, and the application of engineering piles is also more and more, in high-rise buildings, heavy-duty workshop, Bridges, offshore platforms, harbor, wharf and nuclear power stations in the large engineering pile foundation, so the quality of pile foundation tests is more and more important. Therefore all kinds of test pile foundation quality method, this article only to low strain pile foundation reflected wave detection in pile foundation quality management application to talk about their point of view.
Keywords: pile foundation reflected wave detection application pile foundation quality management foundation pile defects
中图分类号:TU473.1文献标识码:A 文章编号:
低应变桩基反射波的检测的基本原理
基于桩基一般在地下或者在水下,并要求有一定的深度及厚度,无法用一些常规的简单方法对桩基进行质量检测,而且由受施工工艺等各方面的影响,桩基的质量无法保证。但是为了保障工程的质量,桩基的质量又是重中之重,因此在这种背景下反射波法,机械主抗法,水电效应法,动力参数法,共振法及球击法等各种检测桩基的方法产生了,而低应变桩基反射波检测技术也是其中一种。
低应变桩基反射波检测技术的基本原理就是在桩基的顶部进行竖向激振,弹性波就会沿着桩身向下传播。当桩基身存在桩底、断桩及严重离析等明显波阻抗差异的界面或者桩身存在如缩径或者扩径等截面积变化的部位,就会产生反射波。经过一系列的放大、滤波及数据处理,就可以识别出桩基身不同地方的信息,根据这些信息就可以判断出桩身是否完整和判断出混凝土的强度及桩基的长度等一系列数据的是否合格。
低应变桩基反射波检测技术特点
低应变桩基反射波检测技术是本世纪八十年代的时候由美国、日本、加拿大等国家运用地球物理勘探的纵波浅层反射法配合高分辨率野外数据采集系统及数据电算处理技术,以电子检测技术与结构动力学分析作为基础产生的一种新检测方法,它具有操作简单,快速,经济且能无破损检测桩基身的质量等优点,是目前桩基检测中应用最广泛的一种方法。
尽管静荷载试验能直观的反映桩基的承载力以及沉降量,钻孔取芯法能直接检测桩身的质量,但是这两种方法都有着设备笨重,工期长,成本高,检测数量少等缺点,无法对整个工程的质量进行全面的评价。因此,作为拥有轻便、快速、费用低、检测率高以及对桩基无损伤等优点的低应变桩基反射波检测技术获得了广泛的应用。
3、低应变桩基反射波检测中桩基的缺陷分析
桩基一般分为两类:预制桩以及灌注桩。预制桩的桩身的缺陷比较简单,最主要的有裂缝、碎裂以及裂纹等几种缺陷。而和预制桩相比,灌注桩的缺陷就比较复杂了,主要有离析、空洞、夹泥、断裂、桩底沉渣、扩径、缩径等几种缺陷。
桩基的完整性一般分为以下几类:
一类桩:桩基的桩身结构完整。桩基的桩底的反射波合理,波速在合格的范围内,在桩底的反射波返回前没有其他的反射波出现,那就证明桩基的桩身结构完整,桩基合格。
二类桩:桩基的桩身结构基本上完整,存在一些很小的缺陷,不会对桩基的桩身承载力有影响。桩基的桩底的反射波基本合理,波速在合格的范围内,缺陷的反射波相对较弱。
三类桩:桩基的桩身结构完整性在二类与三类之间,存在明显的缺陷,一般需要用其他方法进一步判断或者直接处理。收集到多个信号,形成了复杂的波形,并且没有合理的桩底反射波。按照反射波以及提供的桩长计算出来的反射波速明显不同于同类型完整的桩基的平均波速。
四类桩:桩基的桩身的结构存在十分严重的缺陷,就以桩身的结构完整性来说不能被使用。没有见到桩基的桩底反射波,出现了多道振幅较强的反射波,波值较强并且以一种大低频的形式出现,当反射波的振源脉冲的宽度十分窄的时候,并且伴随着连续的时间间隔很小的相同的反射波的时候,这就是典型的浅部断桩的特点。
在用低应变桩基反射波检测法检测桩基的过程中,大家基本上都认为实测曲线的读取与判断最主要的是根据操作人员的经验,就算是同一条曲线,不同的人也会有不同的解释结果。根据经验,实测曲线的解释可以按照以下的步骤进行:
(1) 确定桩基之间的反射波及其相位特征,并由此判断出多种缺陷性质的可能性。
(2) 当有多个桩基反射会信号的时候,就应该根据曲线的特征判断出事属于多次反射或者是多层反射。多次反射一般是证明了断桩的存在,而多层反射就需要判断哪个信号比较强以及是否有桩尖反射波,这有利于分析缺陷的性质及规模。
(3) 根据地质及地层的资料、桩基的类型以及施工的工艺,判断出哪种缺陷的发生率最高,哪个位置上也许会有其他的因素导致反射波,对打桩的记录进行分析,可以帮助判断桩基身的缺陷。
(4) 根据已经确定下来的缺陷性质以及反射波返回的时间,然后对缺陷的位置和规模进行计算分析,当单一的缺陷或者缺陷的规模不大的时候,可以用在桩基体的平均波速计算,当有多处的缺陷而且有一定的规模的时候,就可以用桩顶以及桩底的分段地推解释,以便定量计算的结果比较准确。
由上面来看,现在的低应变基桩反射波检测技术已经是一种理论及实践都比较强的检测技术,在工程建筑别是在桩基管理中被广泛应用。
4、结论
由上面所说,低应变基桩反射波检测技术在基桩质量管理中是一种行之有效的方法。这种方法不仅对单个的基桩进行比较精确的解释,而且对有多种缺陷的桩也有一定的判断力。因此基桩反射波检测因其成本低、设备简单、方法易行及高效率在国内成为了最流行的一种方法,在桩基质量管理中发挥了之分重要的作用。
参考文献:
[1].邬守清;陈竣;陈甲.桩基反射波检测的认识与分析[J].中国高新技术企业.2008年17期
[2].孔令军;蔡华明;张树林;贾东新.桩基反射波检测法及其应用[J].河北煤炭.2000年01期
关键词:桩基检测 静载实验法 钻芯法 低应变法 高应变法 声波投射法
Abstract: With the amplification of demand for infrastructure construction, engineering construction of pile foundation is also a corresponding increase. As a result, the pile foundation engineering detection technology has become the key construction projects. Meanwhile, due to the particularity, covert and professional of the pile foundation engineering, determines foundation quality control is difficult, so the prospects for the development of pile testing was very good. The pile testing methods improvement and update has a crucial role for the entire foundation quality construction.
Key words: pile testing; static load test method; core drilling method; low strain method; high strain method; acoustic projection method
中图分类号:TU473.1+6 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)02-
桩基检测的发展历史与现状
桩基的发展历史由来已久。追溯到公元247年,桩的最早应用开始于上海龙
华塔及十世纪筑成的杭州湾大海塘的石砌岸壁。到了19世纪后期,出现了水泥、钢筋以及混凝土。随着机械设备的不断完善和改进,建设高层建筑对桩基的型状逐渐更新,样式变得多种多样。随之而来的是桩基理论研究的深入发展。通过理论的更新和深入,从而更好地指导实践中的桩基检测技术。
桩基是工程结构常用的基础形式之一,属于地下隐蔽工程,施工技术比较复杂,工艺流程相互衔接紧密,施工时稍有不慎极易出现断桩等多种形态复杂的质量缺陷,影响桩身的完整性和桩的承载能力,从而直接影响上部结构的安全。因此,其质量检测成为桩基工程质量控制的重要手段。
在桩基检测的发展历史中,检测技术的更新成为了一个宽泛且热门的话题。为了适应桩基检测日益复杂和精湛的需求,国内相关研究者也在不断引进和学习国外先进技术,不断发展完善桩基技术。随着基础设施建设要求的不断提高,桩的尺寸现已越来越大,由此对桩质量的要求越来越高,所面临的问题也可能会越来越多。尽管国内桩基检测技术的发展仍然无法满足生产的全部需要,但是从整体来看,国内桩基检测发展的技术和办法在不断地更新和完善。
桩基检测的方法
根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003),目前桩基检测的主要方法有静载试验法、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法等几种。
静载试验法
静载试验法是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直接、最可靠的试验
法。在目前桩基检测技术还尚未伍德突破性进展之前,静载实验法被认为是尚不可被替代的。其优点在于直接简单,且可靠安全。但在工程实践中发现,基准桩的问题有时会被检测人员所忽视,容易出现基准桩打入深度不足,试验过程产生位移的问题。
静载实验法在国外工程界里也是颇受关注的一个研究课题。据调查研究,国内外很多学者为此做了很多尝试和实验。尤其是80年代以后,随着经济建设的不断发展,我国的桩基静载实验法进入了一个全新的发展时期。目前,静载实验法已经成为一项在理论上无可争议,在方法上普遍认可的桩基检测技术。
2. 钻芯法
钻芯法又叫做钻桩取芯试验法。这种方法具有科学、直观、实用等特点,在检测混凝土灌注桩方面应用较广。检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度以及桩底沉渣厚度是钻芯法的宏观目的。通过这种方法能够很好地判定和鉴别桩端岩土的性状,并准确判断桩身完整性的类别。
一次完整、成功的钻芯检测,可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况,并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。抽芯技术对检测判断的影响很大。某工程先用XY-1型工程钻机,采用硬质合金单管钻具,用低压慢速小泵量及干钻相结合的钻进方法,结果采芯率不到70%,芯样完整性极差,大多呈碎块;后来改用SCZ-1型液压钻机,采用金刚石单动双管钻具,采芯率达99%,芯样呈较完整的圆柱状。所以,《技术规范》对钻机和钻头作了相应的规定,就是为了避免抽芯验桩的误判。目前增加了钻机设备的技术含量,从单一的效率低的向效率高多功能的钻机发展。
3.低应变法
低应变动测法又叫低应变反射波法(应力波法),是以手锤或力棒敲击桩顶,给桩一定的能量,产生一纵向应力波,该应力波沿着桩身向下传播,由传感器(速度或加速度型) 拾取桩身缺陷及不同界面的反射信号, 通过检测和分析应力波在桩身中的传播历程, 便可分析出桩基的完整性, 并根据桩身突然变化界面时( 如: 桩底沉渣过厚、桩身夹泥、断裂、扩径或缩径等)所产生的反射和透射波, 来确定桩身缺陷性质, 估算桩长或缺陷位置, 且根据应力波在桩身中的传播速度来推断混凝土的强度。
20世纪80年代,低应变法进入了快速发展时期,各种低应变法在基础理论、机理、仪器研发、现场测试和信号处理技术、工程桩和模型桩验证研究、实践经验积累等方面取得了很多成就。低应变动测法检测简便,且检测速度较快,但如何获取好的波形,如何较好地分析桩身完整性是检测工作的关键。测试过程是获取好信号的关键,测试中应注意:1.测试点的选择。测试点数依桩径不同、测试信号情况不同而有所不同,一般要求桩径在120cm以上,测试3~4 点。2.锤击点的选择。锤击点宜选择距传感器 20~30 cm 处不必考虑桩径大小。3.传感器安装。传感器根据所选测试点位置安装,注意选择好粘贴方式,一般有石蜡、黄油、橡皮泥在保证桩头干燥,没积水的情况下。4.尽量多采集信号。一根桩不少于10 锤,在不同点,不同激振情况下,观测波形的一致性,以保证波形真实且不漏测。
4.高应变法
高应变法又叫做试桩法, 是一种利用高能量的动力荷载确定单桩承载力的方法。在国内,动力打桩方式的发展已有将近百年的历史。动力试桩技术的发展最早始于动力打桩公式。目前,国内外高应变法依旧主要采用一维杆波动理论作为测试和结果分析的基础。
高应变法的主要功能是判定桩竖向抗压承载力是否满足设计要求。高应变法在判定桩身水平整合型缝隙、预制桩接头等缺陷时,能够在查明这些“缺陷“是否影响竖向抗压承载力的基础上,合理判定缺陷程度,可作为低应变法的补充验证手段。目前在某些地区,利用高应变法增加承载力和完整性的抽查频率,已成为一种普遍做法。
随着国内基础设施建设的不断发展,桩基工程量也在日益增多。目前国内出现了多种类型的混凝土灌注桩的广泛应用。但是由于桩基检测工程量巨大,因此伴随技术发展而生的就是质量的优劣。相较于传统的静载实验法,高应变法不论在费用抑或是时间成本方面都有很大的优势。因此,目前来看,高应变法因操作简单,并且技术较为先进,从而成为国内广泛推广和应用的检测方法。
5.声波投射法
声波透射法, 俗称埋管法, 是在灌注桩中预埋两根或两根以上声测管供声波从发射到接收。波投射法是基于混凝土灌注桩的使用,是在结构混凝土声学检测技术基础上发展起来的。早在20世纪70年代,声波投射法就已经被用于检测混凝土灌注桩的完整性方面。在桩身混凝土传播过程中,由于缺陷的存在,混凝土连续性中断,在缺陷区与混凝土之间的界面,声波将发生反射、绕射、折射及声波能量的吸收和衰减。
目前,声波投射法以其鲜明的技术特点成为目前混凝土灌注桩完整性检测技术的一种重要手段。目前,在民用建筑设施以及水利电力和工业、铁路等建设方面皆得到了广泛的应用。与其他完整性检测方法相比,声波透射法能够进行全面、细致的检测,且基本上无其他限制条件。但由于存在漫射、透射、反射,对检测结果会造成影响。
三、结论
第二部分详细论述了桩基检测各种方法的优点和不足。在笔者看来,目前桩基检测的技术不能依赖于某一种单一的检测方法。而在评判建筑设施质量的问题上,建筑基础设施是个至关重要的因素。因此,为了保证桩基的质量,桩基检测技术就更显重要。
在目前桩基检测技术中,每一种单一的检测方法存在很大的局限性。由于检测远离、仪器设备、数据处理等各方面的综合考虑和要求,单一的检测方法目前尚不能完全适用于各种桩型的需求。桩基检测技术在实践的检验中会存在应用上的诸多不足,也会在实践操作中不断完善和更新。
总之,在桩基检测中,各个检测手段需要配合使用,利用各自的特点和优势,按照实际情况,灵活运用各种方法,才能够对桩基进行全面准确的评价。除此之外,建筑环境,以及施工人员的水平也都是影响检测技术高低的外部因素。在实际操作中,应努力权衡各方面的因素使之达到最优化的状态。
参考文献:
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