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关键词:砌体结构裂缝控制措施
1裂缝的性质
引起砌体结构墙体裂缝的因素很多,既有地基、温度、干缩,也有设计上的疏忽、施工质量、材料不合格及缺乏经验等。根据工程实践和统计资料这类裂缝几乎占全部可遇裂缝的80%以上。而最为常见的裂缝有两大类,一是温度裂缝,二是干燥收缩裂缝,简称干缩裂缝,以及由温度和干缩共同产生的裂缝。
温度裂缝
温度的变化会引起材料的热胀、冷缩,当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。最常见的裂缝是在砼平屋盖房屋顶层两端的墙体上,如在门窗洞边的正八字斜裂缝,平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝,以及水平包角裂缝(包括女儿墙)。导致平屋顶温度裂缝的原因,是顶板的温度比其下的墙体高得多,而砼顶板的线胀系数又比砖砌体大得多,故顶板和墙体间的变形差,在墙体中产生很大的拉力和剪力。剪应力在墙体内的分布为两端附近较大,中间渐小,顶层大,下部小。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。
干缩裂缝
烧结粘土砖,包括其它材料的烧结制品,其干缩变形很小,且变形完成比较快。[KG-*2]只要不使用新出窑的砖,一般不要考虑砌体本身的干缩变形引起的附加应力。[KG-*2]但对这类砌体在潮湿情况下会产生较大的湿胀,而且这种湿胀是不可逆的变形。[KG-*2]对于砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,随着含水量的降低,材料会产生较大的干缩变形。〖KG-*2〗如砼砌块的干缩率为0.3~0.45mm/m,它相当于25~40℃的温度变形,可见干缩变形的影响很大。轻骨料块体砌体的干缩变形更大。干缩变形的特征是早期发展比较快,如砌块出窑后放置28d能完成50%左右的干缩变形,以后逐步变慢,几年后材料才能停止干缩。但是干缩后的材料受湿后仍会发生膨胀,脱水后材料会再次发生干缩变形,但其干缩率有所减小,约为第一次的80%左右。这类干缩变形引起的裂缝在建筑上分布广、数量多、裂缝的程度也比较严重。如房屋内外纵墙中间对称分布的倒八字裂缝;在建筑底部一至二层窗台边出现的斜裂缝或竖向裂缝;在屋顶圈梁下出现的水平缝和水平包角裂缝;在大片墙面上出现的底部重、上部较轻的竖向裂缝。另外不同材料和构件的差异变形也会导致墙体开裂。如楼板错层处或高低层连接处常出现的裂缝,框架填充墙或柱间墙因不同材料的差异变形出现的裂缝;空腔墙内外叶墙用不同材料或温度、湿度变化引起的墙体裂缝,这种情况一般外叶墙裂缝较内叶墙严重。
1.3温度、干缩及其它裂缝
对于烧结类块材的砌体最常见的为温度裂缝,面对非烧结类块体,如砌块、灰砂砖、粉煤灰砖等砌体,也同时存在温度和干缩共同作用下的裂缝,其在建筑物墙体上的分布一般可为这两种裂缝的组合,或因具体条件不同而呈现出不同的裂缝现象,而其裂缝的后果往往较单一因素更严重。另外设计上的疏忽、无针对性防裂措施、材料质量不合格、施工质量差、违反设计施工规程、砌体强度达不到设计要求,以及缺乏经验也是造成墙体裂缝的重要原因之一。如对砼砌块、灰砂砖等新型墙体材料,没有针对材料的特殊性,采用适合的砌筑砂浆、注芯材料和相应的构造措施,仍沿用粘土砖使用的砂浆和相应的抗裂措施,必然造成墙体出现较严重的裂缝。
2砌体裂缝的控制
2.1裂缝的危害和防裂的迫切性
砌体属于脆性材料,裂缝的存在降低了墙体的质量,如整体性、耐久性和抗震性能,同时墙体的裂缝给居住者在感观上和心理上造成不良影响。特别是随着我国墙改、住房商品化的进展,人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高,对建筑物墙体裂缝的控制的要求更为严格。由于建筑物的质量低劣,如墙体裂缝、渗漏等涉及的纠纷或官司也越来越多,建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准。因此加强砌体结构,特别是新材料砌体结构的抗裂措施,已成为工程量、国家行政主管部门,以及房屋开发商共同关注的课题。因为这涉及到新型墙体材料的顺利推广问题。
2.2裂缝宽度的标准问题
实际上建筑物的裂缝是不可避免的。此处提到的墙体裂缝宽度的标准(限值),是一个宏观的标准,即肉眼明显可见的裂缝,砌体结构尚无这种标准。但对钢筋砼结构其最大裂缝宽度限值主要是考虑结构的耐久性,如裂缝宽度对钢筋腐蚀,以及外部构件在湿度和抗冻融方面的耐久性影响。我国到现在为止对外部构件(墙体)最危险的裂缝宽度尚未作过调查和评定。但根据德国资料,当裂缝宽度≤0.2mm时,对外部构件(墙体)的耐久性是不危险的。
对砌体结构来说,墙体的裂缝宽度多大是无害呢?这是个比较复杂的问题。因为它还涉及到可接受的美学方面的问题。它直接取决于观察人的目的和观察的距离。对钢筋砼结构,裂缝宽度>0.3mm,通常在美学上是不能接受的,这个概念也可用于配筋砌体。而对无筋砌体似乎应比配筋砌体的裂缝宽度标准放宽些。但是对于客户来讲二者是完全一样的。这实际上是直观判别裂缝宽度的安全标准。
3现有控制裂缝的原则和措施
长期以来人们一直在寻求控制砌体结构裂缝的实用方法,并根据裂缝的性质及影响因素有针对性的提出一些预防和控制裂缝的措施。从防止裂缝的概念上,形象地引出“防”、“放”、“抗”相结合的构想,这些构想、措施有的已运用到工程实践中,一些措施也引入到《砌体规范》中,也收到了一定的效果,但总的来说,我国砌体结构裂缝仍较严重,纠其原因有以下几种。
3.1设计者重视强度设计而忽略抗裂构造措施
长期以来住房公有制,人们对砌体结构的各种裂缝习以为常,设计者一般认为多层砌体房屋比较简单,在强度方面作必要的计算后,针对构造措施,绝大部分引用国家标准或标准图集,很少单独提出有关防裂要求和措施,更没有对这些措施的可行性进行调查或总结。因为裂缝的危险仅为潜在的,尚无结构安问题,不涉及到责任问题。
3.2我国《砌体规范》抗裂措施的局限性
我认为这是最为重要的原因。《砌体规范》GBJ3-88的抗裂措施主要有两条,一是第5.3.1条:对钢砼屋盖的温度变化和砌体的干缩变形引起的墙体开裂,可采取设置保温层或隔热层;采用有檩屋盖或瓦材屋盖;控制硅酸盐砖和砌块出厂到砌筑的时间和防止雨淋。未考虑我国幅原辽阔、不同地区的气候、温度、湿度的巨大差异和相同措施的适应性。二是第5.3.2条:防止房屋在正常使用条件下,由温差和墙体干缩引起的墙体竖向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝。从规范的温度伸缩缝的最大间距可见,它主要取决于屋盖或楼盖的类别和有无保温层,而与砌体的种类、材料和收缩性能等无直接关系。可见我国的伸缩缝的作用主要是防止因建筑过长在结构中出现竖向裂缝,它一般不能防止由于钢砼屋盖的温度变形和砌体的干缩变形引起的墙体裂缝。
由此可见,《砌体规范》的抗裂措施,如温度区段限值,主要是针对干缩小、块体小的粘土砖砌体结构的,而对干缩大、块体尺寸比粘土砖大得多的砼砌块和硅酸盐砌体房屋,基本是不适用的。因为如果按照砼砌块、硅酸盐块体砌体的干缩率0.2~0.4mm/m,无筋砌体的温度区段不能越过10m;对配筋砌体也不能大于30m。在这方面,国外已有比较成熟的预防和控制墙体开裂的经验,值得借鉴:一是在较长的墙上设置控制缝(变形缝),这种控制缝和我国的双墙伸缩缝不同,而是在单墙上设置的缝。该缝的构造既能允许建筑物墙体的伸缩变形,又能隔声和防风雨,当需要承受平面外水平力时,可通过设置附加钢筋达到。这种控制缝的间距要比我国规范的伸缩缝区段小得多。如英国规范对粘土砖为10-15m,对砼砌块及硅酸盐砖一般不应大于6m;美国砼协会(ACI)规定,无筋砌体的最大控制缝间距为12-18m,配筋砌体控制缝间距不超过30m。二是在砌体中根据材料的干缩性能,配置一定数量的抗裂钢筋,其配筋率各国不尽相同,从0.03%~0.2%,或将砌体设计成配筋砌体,如美国配筋砌体的最小含钢率为0.07%,该配筋率又抗裂,又能保证砌体具有一定的延性。
关于在砌体内配置抗裂钢筋的数量(含钢率)和效果,是普遍比较关注的问题。因为它涉及到用钢量和造价的增幅问题。
4防止墙体开裂的具体构造措施建议
本文在综合了国内外砌体结构抗裂研究成果的基础上,结合我国当前的具体情况,提出的更具体的抗裂构造措施。它是对“防”、“放”、“抗”的具体体现。笔者认为这些措施可根据具体条件选择或综合应用。该措施已反映到我院为大庆油田砌块厂编制的《砼砌块建筑构造图集》中。
4.1防止混凝土屋盖的温度变化与砌体的干缩变形引起的墙体开裂,宜采取下列措施
4.1.1屋盖上设置保温层或隔热层;
4.1.2在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30m;
4.1.3当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12m时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20mm,缝内用弹性油膏嵌缝;
4.1.4建筑物温度伸缩缝的间距除应满足《砌体结构设计规范》BGJ3-88第5.3.2条的规定外,宜在建筑物墙体的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不宜大于30m。
4.2防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝可采用下列措施之一:
4.2.1设置控制缝
4.2.1.1控制缝的设置位置
(1)在墙的高度突然变化处设置竖向控制缝;
(2)在墙的厚度突然变化处设置竖向控制缝;
(3)在不大于离相交墙或转角墙允许接缝距离之半设置竖向控制缝;
(4)在门、窗洞口的一侧或两侧设置竖向控制缝;
(5)竖向控制缝,对3层以下的房屋,应沿房屋墙体的全高设置;对大于3层的房屋,可仅在建筑物1-2层和顶层墙体的上述位置设置;
(6)控制缝在楼、屋盖处可不贯通,但在该部位宜作成假缝,以控制可预料的裂缝;
(7)控制缝作成隐式,与墙体的灰缝相一致,控制缝的宽度不大于12mm,控制缝内应用弹性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅树脂等填缝。
4.2.1.2控制缝的间距
1对有规则洞口外墙不大于6mm;
2对无洞墙体不大于8m及墙高的3倍;
3在转角部位,控制缝至墙转角的距离不大于4.5m;
4.2.2设置灰缝钢筋
1在墙洞口上、下的第一道和第二道灰缝,钢筋伸入洞口每侧长度不应小于600mm;
2在楼盖标高以上,屋盖标高以下的第二或第三道灰缝,和靠近墙顶的部位;
3灰缝钢筋的间距不大于600mm;
4灰缝钢筋距楼、屋盖混凝土圈梁或配筋带的距离不小于600mm;
5灰缝钢筋宜采用小螺纹钢筋焊接网片,网片的纵向钢筋不小于25,横筋间距不宜大于200mm;
6对均匀配筋时含钢率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、顶层窗洞上下不小于38;
7灰缝钢筋宜通长设置,当不便通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于300mm;
8灰缝钢筋两端应锚入相交墙或转角墙中,锚固长度不应小于300mm;
9灰缝钢筋应埋入砂浆中,灰缝钢筋砂浆保护层,上下不小于3mm,外侧小于15mm,灰缝钢筋宜进行防腐处理;
10当利用灰缝钢筋作砌体抗剪钢筋时,其配筋量应按计算确定,其搭接和锚固长度尚不应小于75d和300mm;
11不配筋的外叶墙应设控制缝,控制缝间距不宜大于6m;
12设置灰缝钢筋的房屋的控制缝的间距不宜大于30m。
4.2.3在建筑物墙体中设置配筋带
1.在楼盖处和屋盖处;
2.墙体的顶部;
3.窗台的下部;
4.配筋带的间距不应大于2400mm,也不宜小于800mm;
5.配筋带的钢筋,对190mm厚墙,不应小于2ф12,对250~300mm厚墙不应小于2ф16,当配筋带作为过梁时,其配筋应按计算确定;
6.配筋带钢筋宜通长设置,当不能通长设置时,允许搭接,搭接长度不应小于45d和600mm;
7.配筋带钢筋应弯入转角墙处锚固,锚固长度不应小于35d和400mm;
8.当配筋带仅用于控制墙体裂缝时,宜在控制缝处断开,当设计考虑需要通过控制缝时,宜在该处的配筋带表面作成虚缝,以控制可预料的裂缝位置;
9.对地震设防裂度≥7度的地区,配筋带的截面不应小于190mm×200mm,配筋不应小于410;
10.设置配筋带的房屋的控制缝的间距不宜大于30m;
4.3也可根据建筑物的具体情况,如场地土及地震设防裂度、基础结构布置型式、建筑物平面、外形等,综合采用上述抗裂措施。
参考文献
〔1〕肖亚明,砌体结构裂缝与控制问题研究综述,第三届全国工程学术会议论文集,1994
关键词:企业内部;内部控制;控制理论;控制环境;风险评估
Abstract:Asabusinessmanagementsystem''''sinsub-system---internalcontrol,producesfromituntilnow,hasexperiencedhasdevelopedandconsummatestwostages.Byitshistoricaldevelopment,maydiscoverthattheinternalcontroltheproductionandthedevelopmenthaveitsprofoundroot,namely:Economicalrootandsocialroot.
keyword:Inenterprise;Internalcontrol;Controltheory;Controlenvironment;Riskassessment
一、内部控制产生与发展的历史回溯
20世纪40年代以后,内部控制实践与理论得到了广泛的应用与突飞猛进的发展,内部控制完成了其主体内容的构建,其各项构成要素和控制措施也零星可见,散布于企业各项管理制度和实务中,但未从理论上进行总结,把内部控制当作管理的附属。1949年美国会计师协会的审计程序委员会在《内部控制,一种协调制度要素及其对管理当局和独立注册会计师的重要性》的特别报告中,承认内部控制超越了与财务部门直接相关的事项。1958年10月,该委员会的第29号审计程序公告《独立审计人员评价内部控制的范围》,对内部控制的定义重新进行了表述,将内部控制划分为内部会计控制和内部管理控制两类。进入20世纪80年代以后,内部控制理论的研究又有了新的进展,西方学术界在对内部控制理论进行研究时,亦已认识到内部会计控制和内部管理控制的不可分割性和相互联系性,但重点逐步从一般含义向具体内容深化。这一变化的标志是1988年4月AICPA的《审计准则公告第55号》,规定从1990年1月起以文告取代1972年的《审计准则公告第1号》。该公告的颁布和实施是内部控制理论研究的突破性成果,它首次以“内部控制结构”一词代替原有的“内部控制”。指出:“企业的内部控制结构包括为提供企业特定目标的合理保证而建立的各种政策和程序。”并明确解释了内部控制结构的三要素,即控制环境、会计制度、控制程序及它们的具体内容。20世纪90年代后,由美国会计学会、注册会计师协会、国际内部审计人员协会等组织参与的“发起组织委员会”(简称为COSO)报告《内部控制———整体框架》。1996年美国注册会计师协会发《审计准则公告第78号》,全面接受COSO报告的内容,并从1997年1月起取代1988年的《审计准则公告第55号》。公告中指出内部控制是由一个企业董事会、管理阶层和其他人员实现的过程。旨在为实现经营的效果和效率、财务报告的可靠性、符合适用的法律和法规等目标提供保证。将内部控制结构分为控制环境、风险评估、控制活动、信息与沟通、监督5个要素。
纵观内部控制的产生和发展历史轨迹,其理论和概念的演变就本质而言,可以分为两个阶段,即形成阶段和发展与完善阶段。20世纪80年代前,人们对内部控制的认识源于内部牵制的理论假设,这一阶段的特点为:在企业内部形成了比较系统的内部控制措施、程序和方法,基本上形成了业务处理程序化、业务分工标准化、企业员工间协作与制约制度化,以及与经营目标关联化的理论格局。另一方面,我们也可以发现这一理论在于以内部会计控制为主,重点集中在如何防弊纠错上,使内部控制在面对企业管理实际时显得过于消极和狭窄。鉴于此,20世纪80年代以后,受系统论、控制论等理论的影响,以及90年代信息产业和高风险行业兴起的冲击,学术界对内部控制的研究发生了较大的变化,具体表现为内部控制结构和内部控制整体框架两种观点。虽然二者存在有一定的差异,但这一阶段的理论特点则反映了人们对内部控制研究重点的转移,即逐步从一般向具体深化,并将内部控制“要素化”,体现了内部控制源于管理阶层的经营方式与管理过程相结合的特点。
二、内部控制理论形成与发展的根源
(一)控制论、信息论和系统论等自然科学理论是企业内部控制建立的方法论
20世纪40年代起,特别是第二次世界大战结束以后,科学技术的迅速发展,引起了生产技术的空前提高,其结果导致了生产迅速增长。一方面跨国公司大量涌现,形成了跨越地域的经济垄断集团;另一方面,由于企业规模扩大,内部职能部门增加,更需要从企业内部进行协调,以达到节约资源、防止差错和舞弊、提高经营效率等经营目标。因此,在客观上要求企业建立包括组织机构、业务程序等在内的自我控制和自我调节机制。而此时的控制论、信息论和系统论等自然科学的形成恰好为内部控制的建立提供了理论上和实践上的支持。就控制论而言,它是一种研究由各种耦合元素组成的系统的调节和控制的一般规律的科学,尤其是以研究系统和经济过程如何发挥其功能、如何控制经济过程为目的的经济控制论,成为内部控制的理论依据之一。这是因为内部控制理论在研究每个具体组织的内部经营管理过程,研究每个单位如何发挥它们应有的管理功能及如何对管理过程进行有效调节和控制时所设立的自我调节、自我控制机制和控制的方法与手段,正是依照控制论的一般原理。产生于20世纪40年代末的信息论也是内部控制的理论基础。从信息论的角度分析,控制实质上就是一个通过收集、筛选、加工、传输的信息反馈的过程,以指导物流和资金流,按预定目标运行的有效调控机制,其中信息是控制的源泉和依据。它的真实性、及时性是内部控制有效性的关键因素之一。系统论的诞生,不仅在自然科学和社会科学等领域结出了累累硕果,而且给人带来了新的思想观念,引起了管理方式的巨大变化。依照这一理论观点,把企业当作一个由相互联系、相互依存的若干要素组成的系统,而内部控制则是这一管理系统中的一个子系统。
(二)审计方法的改变和审计人员法律责任的增强是内部控制理论发展的推进器
在审计发展的初期,审计方法主要采取详细审查,详细检查企业全部会计凭证,计算复核所有账户余额,进行账证、账账核对。但随着企业规模的日益扩大,业务活动日趋繁杂,无疑于对传统的审计方法形成了极大的挑战,因此抽样审计的方法便应运而生。抽样审计方法的使用,在一定程度上缓解了日益增加的审计任务带来的难以进行详细审计的问题,但却带来了由于审计人员主观判断而形成的审计结论可信度下降的现实情况。另外,如前所述,在两权分离的情况下,企业净资产的拥有者(投资者和债权人)迫切要求企业管理阶层提供真实可靠的信息。为此,许多国家从法律法规的层面上来督促企业外部审计人员更加注重内部控制的审查,一系列案件的发生和有关法令的颁布,在增强审计人员法律责任的同时,也使企业注重自身内部控制制度的建设,以尽量避免注册会计师拒绝接受委托审计或提出保留性的审计意见。
(三)委托理论是内部控制理论发展和完善的内在根源
按委托理论涉及的领域来分析,它主要研究企业内部的一种契约关系。在这种契约下,人根据委托人的委托,在其授权范围内,以人的名义进行相应的活动。从这一理论形成的现实背景可以看出,资本原始积累的完成,企业从个体业主形式转向合伙制,最后变成公司制形式,是委托———这一问题产生的源头;生产社会化程度提高,资本高度聚集和经营职能的高度专业化为其产生创造了条件;企业生产规模不断扩大,投资主体多元化,以及财产所有权与经营权相分离,是该理论最终形成的内在原因。从企业总体发展的趋势及实际运行的效果来看,公司制企业是一种最高的企业组织形式,即,投资人或股东将企业资产的经营活动权交由经营管理阶层承担,财产所有权和经营权,特别是它们与控制权的分离,使委托———关系存在成为必然。可见,企业作为一张由各利益相关者组成的契约组织,是多种委托———关系的集合,为使企业持续稳定地发展下去,建立健全一个有效的内部控制系统是解决不利选择和道德风险问题的内部机理。企业内部控制建设的实践也证实了委托理论是其发展和完善的内在根源。
(四)政府是内部控制发展的主要推动者
从内部控制发展的实际情况看,之所以如此迅速,除企业内部管理要求的一系列因素外,政府是推动其发展的一种主要外部力量。20世纪70至80年代,美国政府通过一系列措施推动内部控制的实施。如1977年的《反国外行贿法案》中规定了每个企业应建立内部控制制度;针对80年代美国出现的一些舞弊性财务报告和企业“突发”破产事件,招致了国会一些议员对财务报告制度提出了质疑,其中所关注之一,是上市公司的内部控制的恰当性。为此,成立了“反对虚假财务报告委员会”。该委员会的目标之一,就是增加内部控制标准和指南,其工作成果就是著名的COSO报告。从报告的内容来看,既对以往内部控制定义进行了修正,又为设计更广泛的内部控制系统提供了指南。我国政府于1996年12月,由财政部了《独立审计具体准则第9号———内部控制和审计风险》,以及1997年5月中国人民银行颁布的《加强金融机构内部控制的指导原则》等一系列规定和通知,在推动企业加强内部控制建设实践的同时,也大大地推动了内部控制理论发展和完善的进程。
参考文献
[1]高建兵。委托关系与会计控制权浅论[J].财会月刊,2000(4)。
[2]马崇明,贾成。论现代企业内部控制理论与实务的发展与完善[J].当代财经,2000(12)。
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[4]吴水澎,陈汉文,邵贤弟。论改进我国企业内部控制[J].会计研究,2000(9)。
[5]李风鸣,韩晓梅。内部控制理论的历史演进与未来展望[J].审计与经济研究,2001(7)。
[6]周晓蓉。我国内部控制理论与实践探讨[J].财经理论与实践,2002(7)。
关键词:中频电源;功率因数角φ调节;关断时间控制
1概述
常规中频电源是由AC/DC可控整流器与单相DC/AC电流型并联谐振逆变器组成的,它在感应加热熔炼过程中的正常工作如图1所示,是以负载电路中的电流iH超前其电压uH为前提条件的。逆变电路中晶闸管的超前触发时间应大于晶闸管关断时间,即
t>(γ+δ)/ω(1)
式中:γ为晶闸管换流重叠角;
δ为恢复角;
ω为中频电源角频率。
设β为超前触发角,为保证安全换流,应考虑安全裕量角θ,则
β=γ+δ+θ(2)
负载电流iH的基波超前其电压uH的角度称为负载超前功率因数角,从图1(b)可见
φ=γ/2+δ+θ(3)
当中频电源用于熔炼金属时,其被熔炼材料大多为铁磁材料,负载电路的谐振角频率ω随炉温升高而增大。从式(2)可知,这会导致超前触发时间
t=β/ω=(γ+δ+θ)/ω
减少,也会使超前功率因数角φ变小,若换流重叠角γ及θ不变,这意味着晶闸管的关断恢复角δ减小,因而有可能导致逆变失败。可见,当实际恢复关断时间减小时,为确保电源的安全运行,要及时调节触发角β或超前功率因数角φ。
2中频电源实现高效控制原理
中频电源用于熔炼时,其理想运行状况应是保持熔炼期尽可能有较大的功率输出或恒功率输出,以迅速提高炉温,减少热损,缩短熔炼时间,提高单产和效率。但在实际熔炼金属过程中,由于被熔炼材料的磁导率和电导率都随温度的变化而变化,将引起负载等效电阻RH改变,使熔炼过程大部分时间达不到设计的最大输出功率(即Pdmax=UdmaxIdmax)。
事实上,从图1(a)主电路组成框图可看出,要实现恒功率输出,只要让等效直流电阻Rd(Rd=Ud/Id)与中频负载电路阻抗匹配就行,即当RH变化时,采用某种方法使Rd不变,这样中频输出功率便不会随RH变化而变化。
根据并联谐振中频电源Rd,RH及φ的相互关系式
Rd≈0.81cos2φRH(4)
可知当负载电路等效电阻RH变化时,只要调节功率角φ,就可以使Rd保持不变,从而实现高效节能。
3晶闸管关断时间(TOT)控制电路的引用
以德国AEG公司,英国RADYNE公司为代表的中频电源产品,都采用了TOT(turnofftime)定时控制法。其特点是按标准给定的TOT和实际TOT之间的差值及时对触发角进行调整,以便准确控制逆变晶闸管的关断恢复时间。前已述及,无论从安全运行要求,还是确保恒功率输出的要求,都希望调节触发角(即超前功率因数角φ)。为此,我们从参考文献[2]引用了“TOT”定时控制法的“超前触发脉冲形成电路”,以满足高效中频熔炼电源输出恒功率对φ角调节的要求。
图2是TOT控制法“超前触发脉冲形成电路”框图及波形图。该电路由中频负载电路电压uH和电容支路电流信号及其转换电路,异或非门U1A,比较器B,JK触发器U3A和斜波生成电路组成。其核心部分是保证在uH过零之前的TOT时间内,比较器B产生下降沿,使JK触发器翻转,由Q及Q端输出超前触发脉冲。比较器B反相输入端接斜坡电压信号uc2;而同相输入端接角调节信号uc1。通过uc1与uc2比较(交点)确定触发脉冲位置。
图3
4φ角的控制思想和策略
常规并联谐振电流型中频电源一般按下列思想设计控制电路,即在升温初期,让触发角固定在某一min下,依靠调节整流桥的控制角α来提升中频电压uH;而在升温后期,则靠保持最大直流输出功率Pdmax=UdmaxIdmax完成熔炼。但由于RH的变化,使熔炼大部分时间达不到Pdmax,因而熔炼周期长,热损大,效率低。为此,可以保留升温初期的控制过程不变,而在升温后期,采用调节的控制方法,使Rd保持不变,维持最大功率输出,使中频电源由低效变成高效。
调节φ角的控制电路如图3所示。图中①是用于控制场效应管Q1“通-断”的比较器;②是φ角调节器;③是加法器;④是限幅电路;⑤是超前触发脉冲形成电路。图4给出了φ角调节过程中uHf(中频炉线圈电压反馈值),ud及uc1的变化曲线。系统在投入工作前uH*为最大值(可根据中频负载电路中电容器和逆变晶闸管的耐压确定),uc1的最大值uc1max和最小值uc1min对应于φmin和φmax。在阶段Ⅰ,直流电压ud还没有达到最大值,uH的大小完全由原有整流桥控制角α调节,此时ud小于比较器①整定值ub1,比较器①输出高电平,场效应管Q1导通,φ角调节器②不起作用,③输出为最大值,④输出为uc1的最大限幅值uc1max(φmin);在阶段Ⅱ,直流电压ud已达到最大值,比较器①翻转,使场效应管Q1截止,φ角调节器开始工作,并自动进行调节。若调节过程中φ角大于φmax。则由④输出进行限幅。
5结语
本文所设计的高效中频熔炼电源控制电路有以下几个特点:
——电路集成化高,抗干扰能力强,适用于频率为1000Hz~2500Hz的中频感应熔炼;
一、15年骨干工程建设实践
截至2000年底,黄河流域已兴建骨干工程1369座,绝大部分分布在侵蚀模数大于5000t/km2·a的强度侵蚀区内。根据对剧烈侵蚀区的黄甫川、窟野河、县川河等流域的244座骨干工程,极强度侵蚀区的无定河、三川河、北洛河等流域的243座骨干工程,强度侵蚀区的湟水、渭河、浑河等流域的381座骨干工程单坝控制流域面积统计分析,强度侵蚀区单坝控制流域面积4.6~8.1km2,平均6.2km2;极强度侵蚀区单坝控制流域面积4.7~5km2,平均4.9km2;剧烈侵蚀区单坝控制流域面积2.9~3.6km2,平均3.3km2。对骨干工程单坝控制流域面积按侵蚀强度分级进行区分,正是吸收了这一实践成果。
二、适应黄土高原沟道地形条件,充分利用建坝资源
黄土高原地形破碎,沟壑纵横,坡陡沟深,沟壑密度一般为1~7km/km2,切割深度100~300m;地面坡度大部分在15°以上,大于25°的在23%以上,其中黄土丘陵沟壑区一、二副区达58%。同时,剧烈侵蚀区由于水土流失严重,各级沟道正处在发育阶段,各种坝控规模的坝址较易选择;强度侵蚀区,沟道发育相对稳定,较小规模的坝址不易寻找。据调查,黄河中游的河口镇至龙门区间,沟长0.5~30km的沟道有8万多条,其中沟长0.5~3km的沟道约7.3万条;3~5km的沟道4500条;5~10km的沟道2300条;10~20km的沟道720条;20~30km的沟道35条。这些沟道一般都有建坝条件,大部分沟道还没有建成坝系,可以大规模进行沟道工程建设。
三、控制工程规模和投资,确保防洪安全
1.控制工程规模,确保防洪安全
骨干工程总库容由拦泥库容和滞洪库容两部分组成,而拦泥库容是由侵蚀模数、淤积年限和坝控流域面积确定的。在一定区域范围内,侵蚀模数和一定设计标准的洪量模数是确定的,淤积年限可依据工程实际进行调整,所以坝控流域面积是确定工程规模的关键因素。
剧烈侵蚀区,侵蚀模数一般都在15000t/km2·a以上,最高可达30000t/km2·a,分布在陕西、山西等省的窟野河、孤山川、县川河等支流,属黄土丘陵沟壑区第一副区。产沙集中是该类型区最突出的特征,3.67万km2的剧烈侵蚀区,年输沙量达5.6亿t,其中50%左右是0.05mm的粗泥沙。一座控制流域面积3km2的骨干工程,按五等工程设计,侵蚀模数取15000t/km2·a时,拦泥库容为33.8万~67.7万m3,总库容可达54.8万~93.2万m3;若考虑30000t/km2·a的侵蚀模数,拦泥库容为67.7万~135.3万m3,总库容可达88.7万~160.8万m3。
强度侵蚀区,侵蚀模数一般在5000~8000t/km2·a,分布在青海、甘肃、宁夏、陕西、山西、内蒙古等省区的湟水、祖厉河、泾河、汾河、浑河等支流,属黄土高原沟壑区和黄土丘陵沟壑区第二、四、五副区。一座控制流域面积8km2的骨干工程,按五等工程设计,侵蚀模数取5000t/km2·a,拦泥库容30.1万~60.2万m3,总库容为98.1万~148.2万m3。若考虑8000t/km2·a的侵蚀模数,拦泥库容为48.1万~96.2万m3,总库容可达116.1万~184.2万m3。
上述分析是按最不利组合来考虑的,即坝控流域面积、侵蚀模数、淤积年限和设计标准按规范的极值同时遭遇的小概率事件的工程规模,即使这样,总库容也在200万m3以内,符合规范修订后对工程规模的要求。同时,避免了不同区域工程规模差别较大,造成防洪安全隐患。
控制面积较大的骨干工程,一般多兴建在干沟,淹没村庄、道路、沟台地,加之干沟洪水威胁大,“连锁垮坝”问题较多,安全防洪保收问题较为突出。如,1977年7月4~6日的陕北大暴雨,造成1万多座淤地坝毁损。
2.控制工程投资,减少地方和群众经济负担
工程控制面积越大(特别是在剧烈侵蚀区),工程规模也越大,坝体工程量和放水工程量势必增大;同时,有的工程加大控制流域面积,还需要增设溢洪道等泄洪工程,增加大量的石方和混凝土工程量,投资也随之大幅度增加。根据目前的定额水平,一座库容在50万~150万m3的骨干工程需投资50万~80万元,但国家目前采取补政策,每座坝仅补助30万~40万元,约50%的投资需要地方匹配和群众投劳共同完成,但是,黄土高原地区各级财政都比较困难,往往由于配套资金不到位,直接影响着工程建设的进度和质量。在国家现有投资水平下,若不控制规模和投资,势必加大地方和群众负担。
四、适应目前施工技术和管理水平
(一)没有独立的会计机构,电算会计专业素质不高
日前,市财政局组织对各行政事业单位进行预算执行情况和动态监控执行情况检查,发现个别预算单位处理会计业务只有一名会计,且该会计同时是办公室工作人员,没有独立的会计机构,人员配备不完整。有的预算单位有独立的会计机构,人员配备齐全,但是,该人员是非财会专业人员,还有些会计人员不具备相应的资格和能力,对电算会计不熟悉,对使用用友U8软件记账操作不熟练,电算会计专业素质不高。特别在新的行政单位会计制度和事业单位会计制度实施后,对会计人员素质有新的要求,所有会计业务处理必须符合会计法、会计制度和财政国库管理有关规定。会计机构不独立和会计人员素质不高是造成会计实务处理不准确、会计专业软件使用不完全,会计核算不完整的主要原因,继而出现会计核算职能和会计监督职能弱化。针对没有独立的会计机构,电算会计专业素质不高等问题,要加强单位层面的内部控制,注重会计人员业务培训和素质提升。
(二)国库集中支付业务操作不合理、不合规
预算单位应当按照预算科下达的预算指标,分直接支付、授权支付,按照项目支出进度、基本支出安排分别向业务科室和国库科申请月度用款计划。有些单位会计人员对部门预算和财政国库管理规定不够熟悉,直接支付和授权支付范围界定不清,直接支付用款计划和授权支付用款计划申请不准确,影响了正常的业务资金支付和会计实务处理,甚至给年度部门决算带来很多麻烦。有些单位会计人员在对项目支出、基本支出用款计划申请时,功能分类、支付方式等项内容填写错误,用款计划被退回,在处理直接支付业务时,没有用款计划,五险一金等款项都不能及时支付,影响了单位职工的正常生活。在国库集中支付系统中,每一笔付款金额、用途、交易时间、账户余额、账务处理等内容都能够及时查询,各单位不能做到对本单位支付账务信息进行深入分析,预算执行中的一些支付、记账错误和违规问题就不能及时准确地被发现并加以纠正,财务管理职能缺位。有些预算单位会计人员拆分支付额度或超过规定额度通过授权支付方式支付,违反了财政国库集中支付动态监控规则。有些预算单位会计人员仍然依赖传统财务支付方式,对差旅费、油料费、办公费等项支出较少使用公务卡支付,违反了公务卡使用有关规定。针对国库集中支付业务操作不合理、不合规等问题,要加强业务层面的内部控制,严格按照财政国库管理规定流程操作。
(三)会计基础工作不规范、不完整
电算会计业务处理对原始凭证有新的要求,原始发票应当合法合规,填写、印章齐全。除原始发票外,会议、培训、考察等项支出,要附有相关通知文件。货物类、服务类采购支出,要附有采购手续、合同、验收报告、购买明细等附件。工程类支出,要附有发改委文件、发改委计划、中标通知书、施工合同、施工进度表等附件。工程尾款支付,要附有工程评审报告、竣工验收报告、财务决算书等附件。会计人员应重点审核原始凭证是否合法合规、附件是否齐全,有些会计人员不会审核或审核不到位,致使原始凭证不合规,各种附件不齐全等问题时有发生。有些会计人员不会打印总账、明细账、往来账页,打印出的账页不齐全,纸制账页资料保存不完整,致使审计人员无法核对账务收支情况。有些会计人员会计凭证、账册装订不规范,各种数字章、名章印章不全,会计档案保管不完整。会计基础工作不规范、不完整,主要原因还是会计人员专业素质差和责任心不强造成的,关于会计基础工作层面的内部控制必须健全。
(四)防范舞弊和预防腐败更加复杂、难度大
随着电算会计的深入开展,利用计算机进行经济领域的犯罪活动有所增加,防范舞弊和预防腐败更加复杂、难度增大。经济业务发生时,电算会计通过用友U8软件直接操作、自动记录,会计信息以磁、光介质为媒体进行存储。专业软件的人性化设置使各种会计数据高度集中,未经授权的非会计人员通过计算机及网络可以浏览、查询全部数据文件。可能出现各种存储的数据被篡改,重要的会计数据随意被复制、伪造、销毁,还不留任何痕迹。总之,使用信息技术进行舞弊和腐败具有很大的隐蔽性和危害性,被发现的难度大大增加,造成的危害和损失可能更大。因此,电算会计的内部控制不仅难度大,而且更加复杂,必须使用各种信息技术手段加以控制。
二、加强电算会计内控管理的几点想法
针对新情况、新问题和新矛盾,各单位应遵循内部控制原则,明确经济业务办理环节,梳理会计操作流程,分析确定电算会计风险点,选择风险应对策略,建立健全内控制度,做好督促工作人员执行内控制度工作,开展监督检查和自我评价工作,进而不断加强内部控制管理。
(一)实行会计机构控制
没有独立会计机构的单位,应当根据《中华人民共和国会计法》的规定建立会计机构,配备具有相应资格和能力的会计人员。各单位应当根据实际发生的经济业务事项按照行政单位会计制度、事业单位会计制度和财政国库管理制度规定操作流程及时进行财务事项处理、正确进行会计核算、认真编制权责发生制年度财务报告和年度部门决算,及时为会计信息使用者提供准确无误的会计信息。
(二)实行内部授权审批控制
明确各岗位办事权限、审批程序和相关责任,建立健全集体研究、专家论证和技术咨询相结合的议事决策机制,重大经济事项的内部决策由领导集体研究决定,工作人员在授权范围内行使职权、办理业务。实行不相容岗位相互分离,建立健全预算管理、收支业务、政府采购、资产管理、建设项目、合同管理、内部监督等关键岗位责任制,明确岗位职责及分工,确保不相容岗位相互分离、相互制约和相互监督。
(三)实行会计实务和资金支付控制
建立健全电算会计财务管理制度,完善岗位分工责任制,规范会计操作流程。加强电算会计专业培训,提高会计人员业务水平。电算财务主管、电算会计、电算出纳岗位相互分离,电算出纳不得兼管稽核、会计档案保管和收入、支出、债权、债务账目的登记,财务专用章和个人名章应当分专人保管。实行支出审核控制,重点审核原始凭证是否合规合法,是否真实完整,是否符合部门预算,审批手续是否齐全。支出凭证应当附有反应支出明细内容的原始单据,并由经办人签字确认,各项财务支出应当严格履行授权审批和签章手续。各单位应当严格按照财政国库管理制度有关规定申请月度用款计划、严格授权支付标准、办理资金支付手续,属于公务卡结算范围的,应当严格按照公务卡使用和管理规定办理业务。单位业务部门应当将原始发票、合同、文件、采购手续等原始单据提交财会部门作为账务处理依据,财会部门应当根据支付凭证及时准确进行电算会计实务处理,逐步规范会计基础工作。各单位必须认真对本单位支付和账务信息进行动态分析,发现支付、记账错误和违规问题,及时纠正解决,确保每笔支付和账务都符合部门预算和财务规定。同时,根据预算法和信息公开条例有关规定,按照规定公开单位部门预(决)算、三公经费等有关经费支出情况。
(四)实行资产保护控制
加强对实物资产和无形资产的管理,明确资产使用和保管责任人,落实资产保管、使用责任。贵重资产、危险资产、有保密等特殊要求的资产,应当指定专人保管、专人使用,并规定严格的接触限制条件和审批程序。按照国有资产管理规定,明确资产的调剂、租借、对外投资、处置程序、审批权限和责任。各单位应当定期清查盘点资产,确保账实相符。做好电算会计资产录入、登记、统计、分析工作,定期向财政局资产科汇报资产管理情况,实现对实物资产和无形资产的动态管理。
(五)实行软件系统控制
建立电算会计系统操作管理制度,明确用友U8软件操作权限、操作规程、账务处理程序,防止非会计人员操作使用该软件,保证电算会计系统安全可靠的运行,保证各种会计数据真实、有效。建立电算会计资料管理制度,明确会计资料的管理和保密、会计数据备份管理、会计档案管理操作规程,重点加强会计档案资料管理,实行纸制会计资料和电子会计资料双重管理,确保会计档案资料安全保管。建立电算会计软件系统维护制度,定期或不定期请财政局国库科专业软件人员到现场进行系统软件维护,设置防火墙防止计算机病毒入侵,做好各种会计数据加密技术、查询控制技术、认证技术等保护性措施,确保浏览、查询时不能对电算会计数据和软件系统有任何改动,解决软件操作流程中出现的疑难问题,正确操作使用软件,确保软件系统正常、安全运行。
三、结语
关键词:充电电源PC/104工控机全桥变换器动力电池
对电动汽车能源的动力电池及其充电技术的研究,往往需要针对不同种类的动力电池进行多种充电方式的充电试验。这就要求研制的充电电源不仅能对不同种类的动力电池进行充电,而且要能够进行多种充电方式的充电。而目前国内市场上销售的充电电源,无论是常规充电电源还是智能化充电电源,都往往是针对某一类动力电池的,并且只能采用单一充电方式进行充电。因此为了进行动力电池充电技术的相关研究,往往需要购买多台充电电源或自行研制相应的充电电源。前者需要大量的资金和宽阔的试验场地,而后者需要较强的专业技术和较长的开发周期。本课题研制了微机控制的大功率充电电源。
图1
该电源采用PC104工业计算机作为控制核心,选取全桥变换器拓扑电路作为主电路,通过控制主电路在不同时刻的输出电流和输出电压,可以实现多种充电方式充电;通过预置不同的参数,可以对多种动力电池进行充电;通过结合液晶显示屏和手控盒,可以方便地实现充电方式和充电参数的预置及各采样数据(电池端电压、充电电流、电池表面温度等)的显示。
1硬件设计
1.1主电路设计
充电电源的主电路采用目前技术上比较成熟的全桥变换拓扑电路,其原理图如图1所示。三相380V交流电压经三相整流桥整流、电容滤波后得到约514V的直流电压,经全桥逆变电路变换后得到高频脉冲电压,再经高频变压器隔离变换后,由高频整流器整流及滤波器滤波后得到所需的直流电压。主电路的PWM控制方式采用常规的PWM控制方式。功率开关器件采用新型的复合器件--绝缘栅双极晶体管IGBT,它集MOSFET和GTR的优点于一体,具有输入阻抗高、电压型驱动控制、开关损耗小、饱和电压低、通断速度快、热稳定性好等优点,是大功率全桥变换器的首选功率开关器件。变换频率取为20kHz,利于减小高频脉冲变压器及副边滤波用扼流圈的体积和重量。二次整流器件采用快恢复二极管,利于减小整流管反向恢复时间对输出电压的影响。
1.2控制系统设计
充电电源主要由主电路和控制系统组成。控制系统以PC/104嵌入式工业计算机为核心,配以接口电路、采样电路、PWM控制电路及IGBT驱动电路等,可按照预置自动控制充电过程,并在充电过程中进行充电数据(包括电池端电压、充电电流及电池表面温度等)的自动采集、实时显示、批量存储及分析处理等。控制系统组成框图如图2所示。
1.2.1PC/104嵌入式工业计算机
控制系统之所以采用PC/104嵌入式工业计算机,主要是考虑到PC/104嵌入式工业计算机具有以下几方面的显著特点:(1)小型化。PC/104采用模块化的设计方法,单个模块的体积为90mm×96mm×l5mm。若一个PC/104系统采用三个模块,在90mm×96mm×45mm的小空间内就能实现台式工控机的全部功能;(2)低助耗。绝大多数模块采用+5V电源,芯片采用CMOS芯片,功耗特别低,只有1~2W,无需外加散热装置;(3)PC/104在软、硬件上与标准PC/AT体系完全兼容,可以很快掌握其软、硬件的使用方法,而将主要精力放在软件和接口的设计上。CPU模块提供PC机的不同档次的标准化产品,便于进行更新和升级;(4)模块齐全,提供显示控制、磁盘控制、通讯控制、数据采集控制等各种功能的产品;(5)采用一种紧凑的层叠栈接结构,各模块间通过加固的64针和40针的直立式连接器连接,并用四个金属托架支撑,更加坚固牢靠。本系统中采用了深圳盛博科技有限公司生产的PC/104总线SCM/SuperDx嵌入式CPU模块,其内包含了Intel80486CPU(100MHz)、16M在板内存、1个与PC/AT兼容的双向并行口、两个RS232串行口、7个DMA、14个中断、三个计数器、一个PC/AT键盘接口等。此外,为了消除频频读写硬盘可能带来的不稳定因素,采用32MB的DiskOnChip2000半导体固态盘取代硬盘,直接装在SCM/SuperDx嵌入式CPU模块的32脚DIP插座上。
数据采集模块选用了盛博科技有限公司的DMMAT模块。该模块具有16路12位模拟输入、2路12位模拟输出、8路数字输入、8路数字输出、1024字节FIFO,100kHz最大采样速率,是一款功能较全、性价比较高的接口板,可以满足该系统所需的A/D、D/A转换及手控盒开关量输入的需要。
液晶显示屏担负着各种充电信息显示和充电参数设定等功能。选用了北京创业科技开发中心开发的型号为KY-D29A的智能液晶显示屏,整个液晶外形尺寸为113mm×65mm×l4mm,显示点阵为128x64,可经RS232C直接与嵌入式微机连接,通过专用的指令可以方便地实现字符和汉字的显示及各种几何图形的绘制。手控盒作为PC/104的输入设备,通过和智能液晶显示屏的配合使用,可以很方便地进行各种参数的设置和各种充电数据及曲线的显示。
另外,为了便于应用程序的编写、调试、修改及维护,还选用了盛博科技有限公司的SysExpanModule/VFI系统扩展模块。该模块以高分辨率的图形控制器、软盘驱动器和IDE硬盘接口为PC/104系统提供扩展,使用标准自堆栈式总线接头,可以通过堆栈方式与CPU模块或其它模块相连接。通过给主控计算机外接显示器、标准PC/AT键盘、软驱和IDE硬盘,可很方便地进行应用程序的开发和调试。
蓄电池的电压采样和电流采样电路分别由电压霍尔传感器与信号放大电路以及电流霍尔传感器与信号放大电路组成。温度采样电路由热敏电阻、温度变送器和放大电路组成。
1.2.2PWM控制及驱动电路
PWM控制电路的核心器件选取美国通用公司生产的电压型PWM控制器SG3525A。SG3525A是一种性能优良、功能齐全、通用性很强的单片集成PWM控制器。该芯片简单可靠且使用方便灵活,通过适当地外接电路,不仅能够实现PWM控制,还可以完成输入软启动、过载限流、过压保护等多种功能。PWM控制电路如图3所示。考虑到SG3525A作单端输出使用时,变换器的最大占空比不到50%,在实际使用中将输出端11和14的信号采用了取或的办法以得到较大的占空比。
驱动电路的核心器件选取日本三菱公司生产的ICBT专用厚膜集成电路M57962L。M57962L采用双电源供电方式,可保证IGBT可靠通断,内置高速光耦隔离输入,隔离电压有效值可达2500V,并具有短路、过载保护及过流慢速关断等功能,只需外接少量的元器件,便可组成完善的IGBT驱动及保护电路。驱动电路如图4所示。电源电压VCC和VEE分别取为15V和-12V,电阻R201为IGBT栅极限流电阻,二极管D201用以进行短路和过流检测,串接稳压二极管Z201可以改变M57962L模块的过流保护起控点.稳压二极管Z202可以避免l脚承受过电压。
图5
关键词:本机振荡器直接数字频率合成自动频率控制脉内测频
雷达系统根据其工作频率一般分为米波雷达、分米波雷达和厘米波雷达,其接收机通常是超外差形式的。分米波雷达和厘米波雷达由于其工作频率较高,一般都有自动频率控制(AFC)系统,控制本振频率自动跟踪发射频率的变化,或者控制发射频率自动稳定在本振频率对应的频率点上,保证雷达接收机的中频频率稳定。但是传统的模拟式单环路或双环路AFC系统由于受模拟电路本身的局限,使得AFC的跟踪速度慢、跟踪频率范围窄、精度低,甚至有可能出现错误跟踪的情况;此外,控制本振的自频控雷达由于在本机振荡器上加装了频率调整装置,影响了本振的频率稳定度,这对动目标雷达而言是难以接受的。米波雷达由于其工作频率较低,基本上没有自动频率控制系统,但是米波雷达的发射机工作频率和接收机本机振荡频率由于环境温度、电源电压和负载变化而发生一定的变化,其变化范围从几十千赫兹到数百千赫兹,通常在500~600kHz之间。虽然由此造成的中频频率变化量的绝对值不会超出中频放大器的通频带范围(中频放大器的通频带通常≤1MHz),但是数百千赫兹的变化量使回波信号不能得到最有效的放大,造成雷达接收机技术、战术性能降低,此时即使加装DSU(DigitalStableUnit)设备,也由于中频频率漂移的影响,使DSU的性能无法得到最有效的发挥。
应用锁相环频率合成技术实现雷达自动频率控制系统已经是比较成熟的技术方案,这种方案的应用解决了非相参雷达的自动频率跟踪与本振频率稳定度之间的矛盾,但是锁相环固有的大惯性、大步进间隔和非线性误差却严重地限制着锁相环自动频率控制系统的性能,使其无法满足高速、高频率分辨率、大带宽的要求。
DDS技术是近几年来迅速发展的频率合成技术,它采用全数字化的技术,具有集成度高、体积小、相对带宽宽、频率分辨率高、跳频时间短、相位连续性好、可以宽带正交输出、可以外加调制的优点,并能直接与单片机接口构成智能化的频率源。基于DDS技术的自适应米波雷达自动频率控制系统是新一代的自动频率控制(AFC)系统,它以直接数字频率合成技术(DDS)为基础,以单片机为控制核心,通过高速高精度脉内频率测量模块对雷达发射频率进行精确测量,然后由单片机控制DDS,对发射频率进行搜索和跟踪。因此它是一种易于实现的数字式智能化自适应频率控制系统。
图2DDS频率合成模块结构图
1系统组成及工作原理
基于DDS技术的自适应米波雷达自动频率控制系统主要由高速脉内频率测量模块、DDS频率合成模块、单片机和包括频率显示、控制键盘的人机接口模块组成,如图1所示。
系统采用高速高精度实时脉内频率测量技术,利用频率稳定度高达10-9的高稳恒温时标对频率进行倒计数法测量,由单片机对测量结果进行分析处理,并控制DDS频率合成模块,完成对发射频率的搜索和跟踪。系统中除了DDS输出后的滤波、放大电路采用模拟电路外,其它全部采用高速数字电路,并结合了单片机具有的可编程能力,使系统避免了传统模拟式AFC的缺陷,能够实现更加灵活的控制。
雷达开机后,系统首先工作于搜索模式:单片机控制DDS频率合成模块输出本振频率的最低值,与从发射机耦合过来并经过衰减后的发射脉冲频率混频,取出下变频后的中频信号,经过频率测量模块测量后将结果送入单片机,单片机若判断频率测量结果不是规定的中频频率值,则控制DDS频率合成模块将输出的本振频率按规定的步长(通常是频率测量系统的频率分辨率)调高,重复此过程,直到频率测量系统测量得到的频率值为规定的中频频率值为止。若搜索过程中本振频率达到上限时仍未搜索到规定的中频频率值,则返回到本振频率最低值,重新开始新一轮的搜索。系统一旦搜索到规定的中频频率值就进入跟踪状态。
在跟踪状态,频率测量模块对每一个发射脉冲频率与本振频率下变频得到的中频脉冲频率进行实时精确测量,在发射脉冲结束时将测量结果送入单片机。单片机立即根据测量结果计算出响应的本振频率调整量,并控制DDS频率合成模块调整输出频率,保证在目标回波信号到达接收机时,本振信号已经调整到与该发射脉冲频率对应的频率点上,使目标回波信号下变频后的频率值为准确的中频频率值,从而保证目标回波信号能够得到最有效的放大。
跟踪模式实质上是一个自适应的控制过程:某一发射脉冲的频率比前一发射脉冲的频率升高(降低)在本振频率不变的条件下,中频频率升高(降低)频率测量模块的测量结果升高(降低)单片机得到测量结果后控制DDS频率合成模块,使之输出的本振频率相应升高(降低)中频频率降低(升高)到规定值。
2硬件结构
2.1DDS频率合成模块
DDS频率合成模块以DDS芯片AD9854为核心,包括滤波电路、放大电路和与单片机的接口电路,图2是其组成框图。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一,它具有300MHz的内部时钟,4~20倍的内部可编程倍频器使外部输入的时钟信号频率可以从15MHz到75MHz,另外具有100MHz的并行接口总线,内置正交双通道DAC输出,具有多种编程工作方式,能产生线性调频信号和非线性调频信号等复杂信号。
AD9854采用CMOS结构,工作电压为3.3V,而单片机AT89C51工作在5V电压下,其总线电平是5V的TTL电平,为保证AD9854的正常工作,必须经电平转换后再与AD9854接口,AD9854的时钟信号也必须经过电平转换后送到AD9854的时钟引脚。AD9854有正交双通道DAC输出,每一个通道都是反相的互补输出,经MAX436放大后滤波,然后再经MAX436放大到雷达要求的本振电平。两路输出中的一路用于和发射脉冲混频,将下变频后的中频信号送到频率测量模块进行频率测量,系统已经知道DDS频率合成模块输出的本振频率,测量出发射脉冲的中频频率就能计算出发射频率;另一路作为接收机的本振信号。
根据奈奎斯特采样定律,当DDS系统的时钟为300MHz时,其输出频率的上限是150MHz,在工程应用中通常只使用到时钟频率的40%,即120MHz。某型米波雷达的本振频率上限略高于120MHz,经查阅AD9854的数据手册,其输出频率能够达到理论的150MHz;同时经实验证实,AD9854能够在雷达本振频率上限值处稳定工作,且输出信号质量完全可以满足雷达系统对本振的要求。
2.2高速高精度脉内频率测量模块
高速高精度脉内频率测量模块采用倒计数法进行频率测量,主要由下变频混频器、滤波整形电路、计数器T0、计数器T1和时序控制电路组成。图3是其结构的组成框图,图4是倒计数法频率测量的时序图。
倒计数法测频是用被测信号的N个周期形成一个计数门时间T=N·Tx,在T时间内由时标F0计数,这样一来测频就相当于测量门宽T,T的最大量化误差是T0,Tx的最大量化误差是T0/N。
某型雷达的发射脉冲的宽度是13μs,考虑到其发射机是单级振荡式发射机,每个脉冲在起振和停振的过程中振荡不稳定,因此取中间的10μs作为测频区间。该型雷达的第一中频频率为30MHz,在正常工作时,发射脉冲与本振信号下变频的输出频率应该是准确的30MHz,在10μs的测频时间内应有300个脉冲,即可取N=300;高稳定的时标的频率是100MHz,T0=10ns,相应的Tx的最大误差是T0/300=1/30ns,据此可计算出测频的分辨率是30kHz,相对于雷达中频放大器接近1MHz的带宽而言,此指标完全能够满足雷达系统的要求。用频谱分析仪实际测得的系统跟踪误差如表1所示。
表1实际测得的系统跟踪误差表
发射频率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振输出频率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟踪误差/kHz-1-5+8-8-10-7
发射频率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振输出频率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟踪误差/kHz-5-10-10+10+50
模块的工作过程是:当雷达触发脉冲到来时,时序控制电路打开计数器T,发射脉冲随后到来,经下变频、滤波、整形后转换成TTL方波作为计数器T的时钟。当计数器T计到第32个脉冲时,时序控制电路打开计数器T0,T0开始对高稳定时标计数;当计数器T计到第332个脉冲时,时序控制电路关闭计数器T和T0,并通知单片机已经完成一次频率测量,单片机取走测量结果,并对硬件电路复位,准备下一个周期的测量。
2.3高稳定度恒温时钟模块
本机振荡器的频率稳定度是影响雷达接收机性能的关键性指标。由于DDS频率合成方法的输出频率稳定度仅仅取决于其时钟的频率稳定度,因此选用频率稳定度高达10-9的恒温晶体振荡器作为整个系统的时钟。恒温晶体振荡器输出的100MHz高稳正弦波经放大后整形为标准的TTL方波,一路作为频率测量模块的时间标准,另一路经F161分频为25MHz的TTL方波,经电平转换后作为AD9854的外部时钟信号,利用AD9854内部的可编程倍频器倍频12倍使AD9854工作在300MHz的内部时钟频率下。高稳定度恒温时钟模块组成框图如图5所示。
3软件结构
单片机是整个系统的控制核心,可以充分利用软件可编程控制的优势对系统进行灵活有效的控制。图6是单片机的软件框图。
通电以后单片机首先进行初始化,然后设置DDS模块的工作模式等参数,再进行时序控制电路的复位并对所有计数器进行清零操作。随后单片机不断查询测量完成信号。当时序控制电路在雷达触发脉冲的作用下完成一次测量时?熏就通过该信号通知单片机,单片机一旦查询到测量完成便立即读入测量结果。然后进行分析,是标准中频频率时不进行本振频率的调整,直接准备下一脉冲周期的测量,若不是则计算所需的频率调整量,控制DDS频率合成模块进行频率调整,然后再准备下一脉冲周期的测量。
搜索和跟踪过程的区别主要在于计算频率调整量的方法不同,其它流程基本一致。
利用高压直流系统固有的快速、大范围可控制的输送电能的特点,可以借助交直流系统联合调节的手段来提高与直流系统相连接的交流系统的运行稳定性。为了实现这一目的,必须在直流输电系统主控制器上附加特殊的稳定控制器。文章基于此在介绍了高压直流输电的特点的基础上对高压直流电源控制系统的运行特点进行了研究。
二、高压直流输电的特点
1、功率传输特性。随着输送容量不断增长,稳定问题越来越成为交流输电的制约因素。为了满足稳定的要求,常需要采用串补、静补、调相机、开关站等措施,有时甚至不得不提高输电电压。但是这将增加很多电器设备,代价昂贵。直流输电没有相位和功角的问题,当然也就不存在稳定问题,只要电压降、网损等技术指标符合要求,就可以达到传输的目的,无须考虑稳定的问题,这是直流输电的重要特点,也是它的一大优势。
2、对线路故障的自防护能力好。交流线路单相接地后,其消除过程一般约0.4-0.8s,加上重合闸时间,约0.6—1s恢复。直流线路单极接地,整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁,电压降到零,迫使直流电流降到零,故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难,直流线路单极故障的恢复时间一般在0.2-0.35s内。若线路上发生的故障重合(对直流输电系统为再启动)过程中重燃,交流线路就三相跳闸了。直流输电系统则可以用延长留待去游离时间及降压方式来进行第二、第三次再启动,创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。对于单片绝缘子损坏,交流系统必然三相切除,直流系统则可降压运行,而且大多能取得成功。
3、潮流和功率控制可实现自动化。交流输电的潮流取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式,控制难度较大,需由值班人员调度。直流输电系统的功率传输可全部自动控制。
4、对短路容量无影响。两个电网以交流互联时,将增加两侧系统的短路容量,有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换。如果两电网以直流系统互联(背靠背方式),无论哪里发生故障,在直流线路上增加的电流都是不大的,因此不会影响交流系统的断路容量。
5、调度管理简便。由于通过直流系统互联的两端交流系统可以有不同的频率,输送功率也可保持恒定(恒功率、恒电流等)。对于送端而言,整流站相当于交流系统的一个负荷。对于受端而言,逆变站则相当于交流系统的一个电源。两个电网相互之间的干扰和影响小,运行管理简单方便,对我国当前发展的跨大区互联、合同售电、合资办电等形成的联合电力系统非常适用。三、高压直流输电控制系统的特点
高压直流输电系统的快速潮流控制能力以及其高度可控性在世界上的很多工程中得到了充分应用。它的有效运用决定于适当利用它的可控性以保证电力系统的所需性能。以提供高效而稳定的运行、最大限度地提高功率控制的灵活性而不危及设备的安全为目标。以下将主要论述高压直流输电控制系统的特点。
(一)控制系统基本结构。直流输电控制系统通常被分为三个层次,第一层为主控制级,也称为双层控制级。通常包含3个模块,分别是接受调度中心发来的输送功率指令的模块、功率调制和快速功率变化控制的模块和计算直流电流指令值的模块,即期望的直流电流值,电流控制的期望值从这个模块被传送到第二层次的控制系统,即极控级。第二层为极控制级。直流输电极控制级中各控制器的目标是使直流输电系统按照某种特定的特性曲线来运行。极控制级的主要控制功能是经过控制运算以后发送一个触发角指令给第三层次阀组控制级的各个阀组控制单元。第三层为阀组控制级。阀组控制级主要有两个功能:取触发脉冲的同步信号和产生满足要求的触发脉冲系列以触发晶闸管阀。触发脉冲的同步信号应严格与换流站交流母线电压频率保持确定的倍数关系,以满足当系统发生严重故障,换流站交流母线电压大幅度跌落时仍能正常工作的要求。直流输电的阀组控制主要涉及系统硬件电路的设计。
(二)高压直流输电控制方式。直流小方式调制控制;小方式调制的目的主要是阻尼一种或多种模态的振荡,控制信号一般加于直流基本控制的电流指令环节。由于调制功率幅值不大的缘故,小方式调制无需两端换流站之间的通信。直流大方式调制控制:大方式调制控制旨在扩展系统暂态稳定极限,从而保障系统在大扰动下的安全。控制作用点通常取为直流基本控制的功率直流环节。相对于小方式调制控制,大方式调制对直流功率改变幅度较大,作用时需要与对端换流站通信。有的大方式调制控制信号取为两端交流系统的频率偏差,这样的控制器也可被称为频率调制控制器,因为由它的控制作用可以提高两侧交流系统的频率稳定性。Y角调制:对于直流联系的弱交流系统,直流功率调制的功效将大大削弱。假设整流侧调制作用使得直流电流上升,由于直流电压是由逆变侧电压控制环节以及换流站交流母线电压决定的,随着电流的上升逆变侧无功功率的需求量将增加。该问题的一种解决方法是在逆变侧引入Y角调制从而保障整流侧功率调制的有效性。
(三)钢铁企业直流输电系统的发展。在钢铁企业中积极有序地推进节电技术与管理对提高企业的节能水平尤为重要。在供配电环节,变压器等电能基础设施配置、更新及高效运行:传统的节电方法和渠道已经在钢铁企业广泛采用,并取得一定成效。在此基础上钢铁企业如何采取新的举措,开辟新的节电渠道,挖掘节电潜力。成了企业当务之急。伴随着全球性的通胀,电价上涨将是一个长期趋势,生产用电成本的上升只能靠企业加强用电管理,提高节电水平来逐步消化。其中,在技术层面的节电技术发展较快,已经或者正在钢铁企业中得到大力的推广和应用。
关键词:投资估算投资回收期基准收益率索赔折现率限额设计
建筑工程造价在我国长期存在概算超估算、预算超概算、决算超预算的"三超"现象,严重困扰着建设工程投资效益管理。加强工程造价管理,就是要合理确定和有效控制工程造价,其目的不仅在于把项目投资控制在批准之内,更在于合理使用人力、物力、财力、控制固定资产投资效益。随着社会主义市场经济逐步建立和发展,工程造价管理也出现一些新情况、新问题,如何采取有效措施,使工程造价管理尽快纳入规范化、系统化、法制化轨道,已是当务之急。
一个建设项目,往往需要数百万、上千万、甚至上亿元的资金。项目建成以后能否盈利,能否达到预期效果,这是每个业主非常关心的问题。这就要求工程造价管理人员对项目从立项、可行性研究、初步设计、施工图设计直至竣工验收进行全过程跟踪,使项目投资控制贯穿于项目建设全过程投资决策、项目设计、招标、施工及竣工决算审计等五个阶段。投资决策阶段即可行性研究阶段,包括投资估算、策划;建设项目设计阶段包括方案估算、概算、施工图预算;招标阶段包括标书、标底编制、评标、定标;施工阶段包括中期进度款审核、跟踪动态控制等。
过去工程造价控制的重点一直在项目的实施阶段,而实践证明工程建设的不同阶段对投资的影响程度有很大的差异。据统计,投资决策和初步设计阶段对投资的影响程度最大,其次为技术设计阶段对投资的影响,而过去所着重的施工阶段对投资的影响只有10%左右。由此可见,工程建设的决策阶段和设计阶段是决定工程造价的关键阶段,工艺、流程、方案一经确定,工程造价基本上确定了。
1项目投资决策阶段的投资控制
1.1项目投资决策阶段目前存在的问题
目前在项目建议书阶段,通常由建设单位向公司投资计划部提出投资估算,内容相当简单往往造成漏项。在可行性研究阶段,建设单位委托设计单位、勘察设计单位编制可行性研究报告,并编制投资估算,该投资估算经审批后将作为此项目工程造价的最高限额。但由于本阶段以经济分析和方案为主,工程量不明确,所以设计院本阶段的投资估算,准确性较差,同时由于建设单位通常不是投资估算和造价控制的内行,而且对工艺流程和方案缺乏认真研究;有时建设单位为了所报项目能被批准,要求设计单位在投资估算时有意低估,搞“钓鱼工程”,增加了估算的不准确性。
1.2投资决策阶段的工程造价控制
1.2.1在投资决策阶段做好基础资料的收集,保证详实、准确
要做好项目的投资预测,需要很多资料,如工程所在地的水电路状况、地质情况、主要材料设备的价格资料、大宗材料的采购地以及现有已建类似工程资料,对于做经济评价的项目还要收集更多资料。造价人员要对资料的准确性、可靠性认真分析,保证投资预测、经济分析的准确。
1.2.2认真做好市场研究,是论证项目建设必要性的关键
市场研究就是指对拟建项目所提供的产品或服务的市场占有可能性分析。包括国内外市场在项目计算期内对拟建产品的需求状况;类似项目的建设情况;国家对该产业的政策和今后发展趋势等。要做好市场研究,技术经济人员就需要掌握大量的统计数据和信息资料,并进行综合分析和处理,项目建设的必要性。
1.2.3做好方案优化是控制工程造价的关键
据国外统计资料表明,在项目前期方案优化过程中节约投资的可能性为80%左右,所以,要真正有效地控制工程造价,就应该把工作重点放在前期工作上,在完成市场研究以后,结合项目的实际情况,在满足生产的前提下,遵循"效益至上"的原则,进行多方案比选。这就要求设计人员必须牢固树立经济意识,克服重技术,轻经济,设计保守浪费的倾向,明确今天的投资就是企业明天的成本,技术经济人员应有专业知识,了解设计意图,熟悉工艺技术方案,和设计人员密切配合,用动态分析方法进行多方案技术经济比较,要在降低工程造价上下功夫。通过方案优化,使工艺流程尽量简单,设备选型更加合理,从而节约大量资金。
1.2.4合理确定评价价格和基准参数是做好经济效益的基础
财务评价是在国家现行财税制度和价格体系下,计算项目范围内的效益和费用,分析项目的盈利能力、清偿能力,以考察项目在财务上的可行性。在财务评价中,评价价格的选用是项目经济评价的关键,直接影响评价的质量。目前在经济评价报告中,产品销售价格按市场价格计算,不考虑计算期内价格相对变动,这样,若产品销售价格逐年下降,那么就夸大了项目的效益,如果产品的价格是逐年上升的,就缩小了项目的效益。显然,经济评价仅用当时的市场价格来编制是不够的,这就要求评价人员针对不同项目的特点,结合市场分析、竞争力分析、不确定性分析等因素选取多种价格方案并加以分析,以使投资者对项目未来的效益有充分的了解和减少项目投资风险。
目前我们所使用的各行各业的基准收益率是1992年测算的,当时的银行贷款利率(长期)在14%以上,所以石油行业的基准收益率测定为12%,由于最近几年银行贷款利率一再下调,所以各行业的基准收益率也应该重新测算。这就要求项目评价人员应该根据项目实际情况,设定合适的折现率。
强化项目前期工作,规范项目投资决策,是提高投资运行质量的基础,在项目取舍上实行效益否决制,没有经济效益或经济效益差的项目,不安排建设,列入建设计划的项目,必须做可行性研究,可行性研究必须有经济效益评价,没有经济效益评价的可行性研究报告或方案不予评审,达不到经济效益标准的项目不予立项,突出项目前期工作的超前性。通过投资科学管理,提高投资经济运行质量,以保证公司全局经济效益的提高。
2项目设计阶段
2.1项目设计阶段目前存在的问题
当前推行限额设计尚有一定难度。一方面,长期以来人们只注重技术创新,设计人员在控制工程造价上的创新却很少得到表彰和奖励,反而要承担更多的风险,这样势必挫伤设计人员主动控制工程造价的积极性。另一方面,现行设计费收费偏低和计算方法不利于开展限额设计。实行限额设计,设计单位和设计人员势必付出更多的劳动和时间,低费率的设计收费与其所付出的劳动并不匹配;设计收费按工程投资额及相应费率计算更是与实行限额设计相矛盾。经济利益会驱使设计单位和设计人员提高工程造价,而不会主动控制和降低工程造价。鉴于此,以行政和经济手段促使设计人员主动实行限额设计,控制工程造价是今后必然趋势。
2.1.1技术和经济的结合不够
长期以来,在工程建设领域,工程设计和投资控制工作联系不够紧密是一种普遍现象。一提到设计,大家必然想到那是设计人员的责任;一提到造价控制,想当然的是造价人员的职责。在实际工作中,一般都是设计人员根据设计委托进行现场调查,选择方案,进行设计,不同阶段向造价人员提供条件,进行估价或预算。造价人员对工程概况、现场情况了解很少,无法将各种影响因素考虑全面。所以工作中既要克服片面强调节约、忽视技术,又要反对重技术、轻经济、设计保守浪费的现象。所以造价人员应该及时对项目投资进行分析比较,反馈造价信息,能动地指导设计,使设计方案在满足生产要求的前提下,节约投资。
2.1.2设计中成本控制认识不足,影响竞争能力
设计人员在设计中一般都比较注重设计产品安全实用,技术先进,强调设计的产值,而对设计产品的经济性不够重视,不抓设计中的经济指标和成本控制工作。另外,现行的设计收费标准是以工程造价为取费基数,对设计中造成的浪费缺乏明确标准和控制措施,不带任何经济责任,具有较明显的计划经济色彩。2001年国家建设部对设计费重新调整,但随着与国际接轨,工程设计收费方法将引入限额按比例提成的机制,使得设计单位增强为业主控制投资成本的意识。
2.1.3造价控制环节脱节
目前基本建设项目投资管理部门都采取分段式的管理方法,与之相适应的估算、概算、预算和结算也是分段编制的。设计单位一般负责初步设计概算和施工图预算,但结算一般都不参与,造成投资控制的脱节。现在新材料、新设备不断更新,价格不断变化,定额调整滞后,对工程造价的约束力降低,预算和结算差距不断增大,如果设计单位没有机会了解实际发生的工程成本,做不到评价前阶段造价控制质量如何,缺乏信息反馈,无法进行事后分析,积累经验,在以后的工作中遇到同样的问题也就不能有所突破,不能进一步提高造价工作的质量。
当然,当前工程造价工作中还存在工程造价管理体制滞后,带有计划经济色彩,对市场经济适应性不强等等一些其他方面的不足。
2.2项目设计阶段的工程造价控制
网易2.2.1设计阶段没有引起足够重视,造成失误和浪费
设计阶段包括初步设计和施工图设计两个阶段,设计阶段应是全过程造价控制的重点。根据西方一些国家分析,设计费用一般只相当于建设工程全过程费用的1%以下,而这小于1%的费用对工程造价的影响程度占75%以上。然而,长期以来,建设单位普遍忽视设计阶段的造价控制,而把管理的主要精力放在工程的实施阶段,在审核施工图预算、工程造价款结算上算细帐。这样做,尽管有一定的效果,但毕竟是“亡羊补牢”,事倍功半。
设计单位只注意设计产值的完成量,而忽略设计产品的经济性。
(1)出于安全考虑,尽可能采用上限的安全系数,“肥梁”、“胖柱”现象普遍存在。
(2)由于设计费是按工程造价的百分比计提,造价越高,设计单位的营业收入也越多,这显然不利于设计人员主动考虑投资的节约。
(3)违反基本建设程序和经济规律。基本建设程序是基本建设活动的客观规律。随着市场投资主体的多元化,许多业主为使项目尽快上马,不按基本建设程序和经济规律办事,任意简化和减少基本建设的程序和环节,压缩设计时间,不做项目可行性研究和初步设计,或项目可行性研究和初步设计与施工图设计一起做,甚至直接从施工图设计做起,边设计,边施工,造成投资决策失误,设计深度不深、设计重量低劣、设计更改频繁,致使工程造价无法得到控制。有些设计单位为了经济利益迎合业主故意压缩工程投资,造成项目实施后工程投资一再突破。这些违反基本建设程序和经济规律的建设项目明显存在先天不足,使得以后阶段的工程造价很难得到控制。
(4)重技术轻经济,技术与经济相脱节。在项目可行性研究和初步设计阶段,往往只注重对技术方案的论证,对经济因素考虑的较少,缺乏多方案比较和技术经济分析,造成工程投资的极大浪费。在施工图设计阶段,设计人员缺乏经济观念,设计只管技术,不管经济,甚至追求新、奇、异,造成投资失控。
例如某工程依据建设地区的概算指标、直接费、间接费取费标准、建设地区的自然条件、技术经济条件和设备材料信息价格等资料编制,工程总投资2.2亿元,而业主的审批权只有2亿元,但业主为了项目能上马,只有要求设计单位编制不超2亿元投资的初步设计,而设计单位为了自身生存,只能满足业主的要求及投资报批的需要。但工程所需的设施和设备却一样也不能少,结果造成工程刚刚开工,马上就必须修正概算。同样在施工阶段也是如此,使得建设项目的全过程投资控制变成了一句空话。
2.2.2切实推行限额设计,推广标准设计
限额设计是以项目可行性研究报告的批复所确定的建设规模、建设内容、建设标准为依据,在投资估算限额范围内进行工程设计,以提高投资的经济效益。另外,从业主的角度讲,业主的资金是有限的,他的目的是通过项目建设实现经济效益,设计的任务就是利用业主的有限资金,合理确定工程标准、规模,确保项目的实施完成,保护业主的经济利益。从这个意义上讲限额设计更是业主所关心的。
设计过程中要积极推行限额设计,按照设计程序分阶段层层控制总投资,使其贯穿于可行性研究、初步设计、技术设计直到施工图设计的各个阶段,形成纵向控制;各设计阶段,按各专业进行投资分解,分块限额,具体分配到单元和专业,形成横向控制和纵向控制相结合。但提倡限额设计并不是单纯的追求降低造价,应该坚持科学,采用优化设计使技术和经济紧密结合,通过技术比较,经济分析和效果评价,力求以最少的投入,创造最大的效益。
做好限额设计,对造价人员提出了更高的要求。技术经济人员要对概算严格控制。实现了对投资限额的控制,也就同时实现了设计规模、设计标准、工程数量等各方面的控制。
标准设计是根据共同的条件按照通用的原则编制的,是经过一定程序批准的,可供设计单位重复使用,既优质又经济。标准设计能较好地贯彻执行国家的技术经济政策,合理利用能源、资源、材料和设备,并能够缩短设计周期,加快施工进度。因此,采用标准设计一般都能使工程造价低于非标设计的工程造价。
概算超估算、预算超概算、决算超预算,造成这种"三超"现象的主要原因之一就是没有实行限额设计。限额设计是控制工程造价的重要手段。由上述含义可知,限额设计是按上一阶段批准的投资(或造价)控制下一阶段的设计,而且在设计中以控制工程量为主要内容,抓住控制工程造价的核心,从而达到克服"三超"的目的。
加强设计变更管理也是限额设计的一个重要内容。在工程各实施阶段,设计变更更应尽量提前,变更发生得越早,损失越小,反之就越大。如在设计阶段变更,则只需修改图纸,其他费用尚未发生,损失有限;如在采购阶段变更,不仅仅需要修改图纸,而且设备、材料还须重新采购;若在施工阶段变更,除以上费用外,已施工的工程可能要拆除,势必造成重大变更损失。为此,必须加强设计变更管理,尽可能把设计变更控制在设计阶段初期,尤其对影响工程造价的重大设计变更,使工程造价得到有效控制。
3招投标阶段、施工阶段
3.1招投标、施工阶段存在的问题
一些建设单位为了减少建设资金,利用"僧多粥少"这一现象,在招标工程中任意压价,导致工程造价严重失真。使得个别施工单位通过低价中标,而在施工过程中想方设法增加现场签证及技术变更,以获得额外收入,或干脆偷工减料,在材料上以次充好来蒙混过关,留下质量隐患。
从整个工程的实施过程和项目投资控制看,前期准备阶段在整个建设项目中占有重要的位置,从资金使用角度看施工阶段实质才是资金发生密集流动的阶段。此阶段除施工的进展发生建设直接费用外,大量的投资资金通过施工的环节不断物化,最终形成固定资产,实现项目投资。施工阶段的问题:⑴施工单位建筑工程造价的控制目标制定不合理,缺乏科学性和先进性;⑵材料价格管理方法落后,材料采购、储存量计算不科学,不能很好地掌握采购时机,由于建筑市场目前还比较混乱,材料采购价格失真,不法分子从中渔利,也使得占建安工程成本60%~70%的材料费用失去控制。⑶在施工组织方面,多数施工企业还一直沿用老办法,现有的人、财、物没能得到合理配置与利用,造成大量浪费,从而导致工程造价提高。⑷施工单位从自身利益出发,通过设计变更,增加工程量或追求较高利润。
3.2招投标阶段、施工阶段的工程造价的控制
3.2.1做好工程造价资料的收集整理工作
要做好工程造价资料的收集这里工作,应该把它作为一项重要的基础工作来抓,建立造价资料积累制度,实现该工作的标准化、规范化和信息管理系统化。造价人员每负责一个项目,在完成后都要及时将该项目造价资料按统一的格式录入微机管理系统,为以后类似工程提供参考信息。
工程造价资料的积累一般应包括以下具体内容:
(1)对于不同类型工程,列出他们所包含的单项工程和单位工程。
(2)工程的基本情况。
(3)各项工程的组成机构中的单项工程、单位工程的主要参数。
(4)各项工程的造价情况,即单项工程造价资料和单位工程的预算、结算和决算数据,若出现"三超"现象,则应注明分析原因,供以后参考。
(5)主要设备、材料的用量及价格。
(6)各单位工程中的主要分项工程量。
3.2.2加强工程招投标,合理确定工程造价
一是坚持公开、公平、公正的原则,加强对招投标的监督;二是不断提高标底的编制质量和评标人员的业务素质,切实防止压标或低价抢标;三是严格禁止招标人利用施工企业"找活"心切的特点,人为地要求施工企业压价让利和提出垫资施工等条件;四是标底的确定原则上应使招投标双方都有利可图,达到双赢的目的。在评标过程中,应在合理低价中标的基础上,充分考虑投标单位的社会信誉、资质情况、施工能力、设备状况、业绩等进行综合评定,以便选择一个既能降低工程造价成本,又能保证工程按质按时完成的中标单位。
3.2.3加强施工管理,科学组织施工,严格控制工程造价
关键施工阶段控制造价的特点是可控制的周期长、控制面广、费用支付划分点多、造价是动态控制等,所以应该:
(1)制定先进合理的工程造价控制目标,定期进行工程造价实际值与目标值的比较,找出偏差,分析原因,采取有效措施加以控制,以保证工程造价控制目标的实现。
(2)材料价格是影响建筑产品成本的重要因素,严格控制材料价格是降低造价的有效手段。在保证材料质量的基础上,严把材料价格关,力争把材料价格控制在最低水平上。
(3)每个工程应在保证质量的前提下,对各种施工方案进行技术上、经济上的对比分析,从中选出最合理的方案,以达到资源最佳配置和组织,从而降低工程造价。
(4)建设单位要严格控制设计变更,规范设计变更程序,对必须变更的工程要先做出工程量和造价的增减分析,经建设单位同意,设计单位审查签证,发出相应的图纸和说明后,方可发出变更通知,调整原合同确定的工程造价;若遇有重大设计变更,总造价突破原投资估算或设计总概算时,还必须报原批部门或单位批准后方可发出变更通知。
(5)加强项目总体管理避免发生索赔。
项目实施过程中要预防承包商索赔事件的发生,这也是控制工程造价的一个方面。就目前工程建设的实际情况而言,业主未能按约定提供相应的施工条件;工程进度款支付滞后;甲方随便指定分包商的施工也很普遍,指定的分包商往往延误工程或质量较差等,是承包商提出索赔的主要原因。
从实际看,承包商提出索赔的原因多种多样,但最终目的归结到费用的增加和工期的延长。而工期的延长往往伴随着工程费用的增加。因此,在项目实施过程中加强工程的总体管理,规范业主的自身行为,对于控制工程造价将起到非常重要的作用。
4竣工结算阶段
做好施工阶段投资控制中各有关方面因素的归集整理工作,为顺利进行竣工结算准备完善条件。施工期工程造价控制属于过程控制的范围,此期间各环节控制点的工程计量、签证、变更及索赔的核定在竣工结算时需重新归集汇总。除此之外,可转化为价款责任的合同约定内容在工程竣工后均会以货币形式体现。处理好施工过程中各类费用的归集和整理,对于工程竣工结算起到事半功倍的效果。
4.1目前存在问题
竣工结算、后评估阶段存在的问题:施工单位编制工程结算书普遍存在冒算多算、高套定额单价、高套取费标准等提高工程造价的现象,调查资料显示,对施工单位的结算审查核减率一般在15%~25%。
4.2改进建议
在竣工阶段,按有关规定编制竣工结算,计算确定整个项目从筹建到全部竣工的实际费用。
较先进的结算方法是在结算中按照国际惯例,采用调值公式,即在合同条款中写明双方商定的调整因素,同时明确哪几种物价可以波动,且波动到什么程度才同意调整。一般控制在合同价的正负5%左右,在该范围内变动时由承包方自己承担;在5%~20%之间,由承包方负责10%,发包方负责90%;超过20%以上时应另签合同条款。这样可以充分发挥承包方的积极性,使之最大限度地在施工中节约材料,降低成本,控制工程造价。另外注重资料归集和整理。