CN109944249A - 一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利水电工程智能通水温控施工技术领域，提供了一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法。所述方法包括：选定第一混凝土块和第二混凝土块；热交换媒介供应站向所述第一混凝土块提供第一温度热交换媒介进行冷却，冷却完成后得到第二温度热交换媒介；当所述第二温度热交换媒介的温度高于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介直接流回所述热交换媒介供应站；当所述第二温度热交换媒介的温度低于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介流入所述第二混凝土块进行冷却后流回所述热交换媒介供应站。有益效果：快速向大坝提供多种水温，实现制冷回水再利用，减少管道布置，节省栈桥布置，提高大坝建设的安全性。

Description

一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法

技术领域

本发明属于水利水电工程智能通水温控施工技术领域，具体涉及一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法。

背景技术

混凝土通水控温过程中，水温和流量是两个主要控制手段，水温和流量的设计需要同时考虑以下要求：(1)最高温度不超标；(2)降温速率不能过快；(3)确保混凝土实际温度精准追踪设计曲线，满足接缝灌浆要求；(4)冷却水温度不能过低，以避免对混凝土造成冷击，同时冷却水温度也不能过高，过高则冷却效率降低甚至无法进行冷却；(5)通水流量不能过小，太小不满足连续降温的要求，同时通水流量也不能过大，冷却效率不会随着流量增大而无限增大，有其极限值。即单独调节通水流量有其极限冷却能力。

通水流量和通水水温两个因素既相辅相成同时也存在一定的矛盾性，在通水换热速率不变的条件下，冷却水温度越高，则需要越大的通水流量，反之流量越小，则需要更低的冷却水温度。所以在满足换热需求的条件下设计降温方案，需要在上述条件下找到一个平衡的设计水温与设计流量。

在传统的中热大体积混凝土温控方案中，为了同时满足春夏秋冬不同季节、三期冷却不同阶段等要求，通常设计了两套冷却水温可供切换选择，一套是低温水8～10℃，另一套高温水是14～16℃。在通水降温前期，因为混凝土强度较低、徐变较大，不易产生较大的温度应力，并且温度应力会因为混凝土徐变逐渐降低，所以对水温要求不严苛，一般根据环境温度选择水温，夏季浇筑选用较低的8～10℃水温，冬季选用较高的14～16℃水温；在通水降温的中期和后期，由于混凝土强度的提升和徐变能力的降低，需要充分考虑温度应力的影响，所以根据混凝土的温度，一般在降温中期选用较高的14～16℃水温，在降温末期选较低的8～10℃水温。

现有技术中，冷却水站通常提供一种水温，向大坝也仅提供一种水温，不利于大坝的安全建设；此外，低温水流经混凝土后温度升高，仍然可以对其它混凝土进行冷却，但上述温度升高后的冷却水通常直接流回冷却水站，回水未得到充分的利用，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明所采用的技术手段是：一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，包括：提供混凝土块、热交换媒介管道、数据采集柜、集成控制柜和热交换媒介供应站；所述数据采集柜和集成控制柜设置于所述热交换媒介管道的回路中；所述热交换媒介管道连通所述混凝土块和热交换媒介供应站；其特征在于：

(1)选定第一混凝土块和第二混凝土块；

(2)所述热交换媒介供应站向所述第一混凝土块提供第一温度热交换媒介进行冷却，冷却完成后得到第二温度热交换媒介；

(3)当所述第二温度热交换媒介的温度高于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介直接流回所述热交换媒介供应站；当所述第二温度热交换媒介的温度低于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介流入所述第二混凝土块进行冷却后流回所述热交换媒介供应站。

可选地，所述热交换媒介管道包括低温流入管道、低温流出管道、高温流入管道、高温流出管道、低温流入主管道、低温流出主管道、高温流入主管道和高温流出主管道；所述低温流入管道、低温流出管道连接所述第一混凝土块和所述热交换媒介供应站，所述高温流入管道、高温流出管道连接所述第二混凝土块和所述热交换媒介供应站，所述低温流入主管道、低温流出主管道、高温流入主管道和高温流出主管道位于所述热交换媒介供应站中。

可选地，当低温流出管道所流出的高温热交换媒介多于高温流入管道的需要时，开起控制阀门作为多余的高温热交换媒介的排泄管道，同时控制流量。

可选地，高温流入管道完全不需要冷却热交换媒介时，低温流出管道的高温热交换媒介直接回流到所述热交换媒介供应站。

可选地，当低温流出管道所流出的高温热交换媒介少于高温流入管道的需要时，开起控制阀门补充不足流量，同时控制流量。

可选地，低温流出管道完全不提供高温热交换媒介时，高温流入管道直接进行足量的高温热交换媒介供应。

可选地，所述集成控制柜和各所述管道中设置控制阀门和测量装置，用于实时控制和监测热交换媒介状态。

可选地，所述控制阀门和测量装置为一体式流温装置，其中所述测量装置包括温度计和流量计。

本发明另提供了一种大坝热交换媒介体温度自适应调整方法，包括：提供混凝土块、热交换媒介管道、数据采集柜、集成控制柜和热交换媒介供应站；所述数据采集柜和集成控制柜设置于所述热交换媒介管道的回路中；所述热交换媒介管道连通所述混凝土块和热交换媒介供应站；其特征在于：

(1)选定混凝土块；

(2)所述热交换媒介供应站提供第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述第一温度热交换媒介和第二温热交换媒介混合后得到要求温度的冷却热交换媒介进入所述混凝土块进行冷却。

可选地，所述热交换媒介管道包括低温流出管道和低温流入管道，所述低温流出管道和低温流入管道连接所述混凝土块和热交换媒介供应站，所述低温流出管道和低温流入管道通过两个交叉设置的分支管道连通，形成混合热交换媒介管道。

可选地，当所述热交换媒介顺时针流动时，所述低温流入管道和低温流出管道分别提供所述第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述低温流入管道作为向所述混凝土块提供所需温度的热交换媒介的连接管道。

可选地，当所述热交换媒介逆时针流动时，所述低温流入管道和低温流出管道分别提供所述第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述低温流出管道作为向所述混凝土块提供所需温度的热交换媒介的连接管道。

可选地，所述第一温度热交换媒介的温度为8-10℃，所述第二温度热交换媒介的温度为14-16℃。

可选地，所述集成控制柜和各所述管道中设置控制阀门和测量装置，用于实时控制和监测热交换媒介状态。

可选地，所述分支管道上分别设置有调压泵，分别控制两个所述分支管道。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明的大坝热交换媒介温度自适应调整方法中的冷却热交换媒介在第一次冷却后其温度仍然低于其它部分混凝土的温度，仍然具有冷却功能，可流经其它部分高温混凝土进行冷却，实现了回水再利用。

(2)本发明的大坝热交换媒介温度自适应调整方法中向大坝提供多种水温，同时实现回水的利用；通过管道的优化设计，减少了管道布置，节省大坝栈桥布置，提高了管道的安全性能。

附图说明

图1为本发明第一实施例中大坝热交换媒介温度自适应调整方法的原理示意图。

图2为本发明第二实施例中大坝热交换媒介温度自适应调整方法的原理示意图。

其中：1、第一混凝土块，2、第二混凝土块，3、集成通水控制柜，4、低温进水管，5、低温出水管，6、高温进水管，7、高温出水管，8、高温回水主管，9、高温进水主管，10、低温回水主管，11、低温进水主管，12、第一控制阀门，13、第一测量装置，14、第二控制阀门，15、第三控制阀门，16、第二测量装置，17、第四控制阀门，18、第三测量装置，19、第四测量装置，20、第三混凝土块，21、第一电磁阀，22、第二电磁阀，23、第五控制阀门，24、第一管道，25、第二管道，26、第三管道，27、第六控制阀门，28、第四管道，29、第五管道，30、第六管道，31、第一调压泵，32、第二调压泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

第一实施例

①本实施例提供了一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，如附图1

所示：

当低温出水管5所流出的高温水多于高温进水管6的需要时，可同时开启第一控制阀门12、第二控制阀门14和第三控制阀门15，第四控制阀门15作为多余水量的排泄管道同时控制流量；极端情况，高温进水管6完全不需要冷却通水时，可直接将第二控制阀门14关闭，第一控制阀门12、第三控制阀门15完全打开，使低温出水管5的高温出水直接回流到低温回水主管10，进入冷却水站中。

②当低温出水管5所流出的高温水少于高温进水管6的需要时，可同时开启第二控制阀门14、第三控制阀门15和第四控制阀门17，第四控制阀门17作为不足水量的补水管道同时控制流量；极端情况，低温出水管5完全不提供高温出水时，可直接将第三控制阀门15关闭，完全打开第二控制阀门14和第四控制阀门17，使冷却水站中的高温进水主管9对高温进水管6进行直接足量供水。通过以上优化可减少管路布置，同时实现回水再利用。

上述控制方法采用如下自动调控装置实现：

所述自动调控装置包括：第一混凝土块1、第二混凝土块2、冷却水站；冷却水站提供流体，冷却水站中包括高温回水主管8、高温进水主管9、低温回水主管10和低温进水主管11；具体地，第一混凝土块1为低温水冷却混凝土块，第二混凝土块2为高温水冷却混凝土块；流体经管道冷却低温水冷却混凝土块、高温水冷却混凝土块后经各回水主管道返回冷却水站；流体流经低温水冷却混凝土块后可继续流过高温水冷却混凝土块进行冷却。

本实施例中，低温进水管4的一端连接第一混凝土块1，另一端连接低温进水主管11；高温进水管6和高温出水管7的一端均连接第二混凝土块2，另一端分别连接高温进水主管9和高温回水主管8；低温出水管5的一端连接第一混凝土块1，连接高温进水管6的中间位置，另一端最后连通低温回水主管10，低温出水管5和高温进水管6连接处形成四通；在连接处位于低温出水管5的上方和下方分别设置有一个流温阀，在连接处位于高温进水管6的左侧和右侧分别设置有一个流温阀，具体地，流温阀为一体式流温阀，包括控制阀门和测量装置，测量装置包括温度计和流量计，其中控制阀门分别为第一控制阀门12、第二控制阀门14、第三控制阀门15和第四控制阀门17，测量装置分别为第一测量装置13、第二测量装置16、第三测量装置18和第四测量装置19。

本实施例中，在靠近低温进水管4、低温出水管5与第一混凝土块1的连接处分别设置集成通水控制柜3，在靠近高温进水管6和高温出水管7与第二混凝土块2的连接处分别设置集成通水控制柜3；集成通水控制柜3中设置有流量计、温度计、控制阀门和压力传感器，用于实时监测流体状态。冷却水站出口处设置有双向换向联控装置，可实现自动换向。

本实施例中，冷却水站可以替换为供水包，流体温度自动调控装置还包括数据采集柜，可实现运行状态屏显和微信预警。

第二实施例

本实施例提供了一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，如附图2所示：

①当回路顺时针通水时，第六控制阀门27通过低温进水管4取低温水、通过低温出水管5和第六管道30取部分回水进行混水，通过第四管道28向第三混凝土块20提供所需水温的冷却水；此时，第六管道26关闭，回水经第二管道25、低温出水管5流回低温回水主管10。

②当回路逆时针通水时，第五控制阀门23通过低温进水管4和第六管道26取低温水、通过低温出水管5取部分回水进行混水，通过第一管道24向第三混凝土块20提供所需水温的冷却水；此时，第五管道29关闭，回水经第六管道30、低温出水管5流回低温回水主管10。

上述控制方法采用如下自动调控装置实现：

所述自动调控装置包括：第三混凝土块20、第一管道24、第二管道25、第三管道26、第四管道28、第五管道29、第六管道30、低温进水管4、低温出水管5和冷却水站，低温进水管4、低温出水管5连通第三混凝土块20和冷水站，冷水站中设置有低温回水主管10和低温进水主管11。

本实施例中，如附图2所示，低温出水管5上设有第五控制阀门23，第五控制阀门23具有三个流体出入口，第一出入口连接第一管道24，第二出入口连接第二管道25，第一管道24和第二管道25为低温出水管5的一部分，第五控制阀门23的第三出入口连接第三管道26，第三管道26连通低温进水管4，第三管道26上还设置有第二调压泵32。低温进水管4上设有第六控制阀门27，第六控制阀门27具有三个流体出入口，第一出入口连接第四管道28，第二出入口连接第五管道29，第四管道28和第五管道29为低温进水管4的一部分，第六控制阀门27的第三出入口连接第六管道30，第六管道30连通低温出水管5，第六管道30上还设置有第一调压泵31。

本实施例中，在靠近低温进水管4、低温出水管5与第三混凝土块20的连接处分别设置集成通水控制柜3；集成通水控制柜3中设置有第一电磁阀21和第二电磁阀22，第一电磁阀21和第二电磁阀22分别设置于低温出水管5和低温进水管4上，第一电磁阀21和第二电磁阀22均包括流量计、温度计、控制阀门和压力传感器，用于实时监测流体状态。冷却水站出口处设置有双向换向联控装置，可实现自动换向。

本实施例中，冷却水站可以替换为供水包，流体温度自动调控装置还包括数据采集柜，可实现运行状态屏显和微信预警。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，包括：

提供混凝土块、热交换媒介管道、数据采集柜、集成控制柜和热交换媒介供应站；所述数据采集柜和集成控制柜设置于所述热交换媒介管道的回路中；所述热交换媒介管道连通所述混凝土块和热交换媒介供应站；

其特征在于：

(1)选定第一混凝土块和第二混凝土块；

(2)所述热交换媒介供应站向所述第一混凝土块提供第一温度热交换媒介进行冷却，冷却完成后得到第二温度热交换媒介；

(3)当所述第二温度热交换媒介的温度高于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介直接流回所述热交换媒介供应站；当所述第二温度热交换媒介的温度低于所述第二混凝土块的温度时，所述第二温度热交换媒介流入所述第二混凝土块进行冷却后流回所述热交换媒介供应站。

2.根据权利要求1所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述热交换媒介管道包括低温流入管道、低温流出管道、高温流入管道、高温流出管道、低温流入主管道、低温流出主管道、高温流入主管道和高温流出主管道；所述低温流入管道、低温流出管道连接所述第一混凝土块和所述热交换媒介供应站，所述高温流入管道、高温流出管道连接所述第二混凝土块和所述热交换媒介供应站，所述低温流入主管道、低温流出主管道、高温流入主管道和高温流出主管道位于所述热交换媒介供应站中。

3.根据权利要求2所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，当低温流出管道所流出的高温热交换媒介多于高温流入管道的需要时，开起控制阀门作为多余的高温热交换媒介的排泄管道，同时控制流量。

4.根据权利要求3所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，高温流入管道完全不需要冷却热交换媒介时，低温流出管道的高温热交换媒介直接回流到所述热交换媒介供应站。

5.根据权利要求2所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，当低温流出管道所流出的高温热交换媒介少于高温流入管道的需要时，开起控制阀门补充不足流量，同时控制流量。

6.根据权利要求5所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，低温流出管道完全不提供高温热交换媒介时，高温流入管道直接进行足量的高温热交换媒介供应。

7.根据权利要求2所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述集成控制柜和各所述管道中设置控制阀门和测量装置，用于实时控制和监测热交换媒介状态。

8.根据权利要求7所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述控制阀门和测量装置为一体式流温装置，其中所述测量装置包括温度计和流量计。

9.一种大坝热交换媒介温度自适应调整方法，包括：

提供混凝土块、热交换媒介管道、数据采集柜、集成控制柜和热交换媒介供应站；所述数据采集柜和集成控制柜设置于所述热交换媒介管道的回路中；所述热交换媒介管道连通所述混凝土块和热交换媒介供应站；

其特征在于：

(1)选定混凝土块；

(2)所述热交换媒介供应站提供第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述第一温度热交换媒介和第二温热交换媒介混合后得到要求温度的冷却热交换媒介进入所述混凝土块进行冷却。

10.根据权利要求9所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述热交换媒介管道包括低温流出管道和低温流入管道，所述低温流出管道和低温流入管道连接所述混凝土块和热交换媒介供应站，所述低温流出管道和低温流入管道通过两个交叉设置的分支管道连通，形成混合热交换媒介管道。

11.根据权利要求10所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，

当所述热交换媒介顺时针流动时，所述低温流入管道和低温流出管道分别提供所述第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述低温流入管道作为向所述混凝土块提供所需温度的热交换媒介的连接管道。

12.根据权利要求11所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，

当所述热交换媒介逆时针流动时，所述低温流入管道和低温流出管道分别提供所述第一温度热交换媒介和第二温度热交换媒介，所述低温流出管道作为向所述混凝土块提供所需温度的热交换媒介的连接管道。

13.根据权利要求11或12所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述第一温度热交换媒介的温度为8-10℃，所述第二温度热交换媒介的温度为14-16℃。

14.根据权利要求10所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述集成控制柜和各所述管道中设置控制阀门和测量装置，用于实时控制和监测热交换媒介状态。

15.根据权利要求14所述的大坝热交换媒介温度自适应调整方法，其特征在于，所述分支管道上分别设置有调压泵，分别控制两个所述分支管道。