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        白鶴灘水電站特高拱壩智能通水卻冷施工工藝及要點

        2019-10-29 06:34:42洋,楊
        中國水利 2019年18期
        關(guān)鍵詞:智能施工

        劉 洋,楊 靜

        (中國水利水電第八工程局有限公司白鶴灘施工局,615421,寧南)

        一、概 述

        白鶴灘拱壩壩高289 m,混凝土澆筑量大,施工工期緊,澆筑強度大。壩址地處金沙江下游干熱河谷,夏季炎熱多雨,高溫持續(xù)時間長,冬季干燥多風(fēng)、氣溫較低且驟降頻繁,對混凝土表面防裂施工影響較大。

        白鶴灘拱壩底部厚度大,基礎(chǔ)約束作用強,對拱壩混凝土溫控標(biāo)準要求高,對混凝土澆筑溫度、最高溫度、內(nèi)外溫差、上下層溫差及降溫速率要求嚴,溫控工作量較大。為此白鶴灘建設(shè)者開發(fā)了一套能夠?qū)崿F(xiàn)自動通水、精確控溫、海量數(shù)據(jù)儲存及分析的智能通水系統(tǒng)。

        二、工作原理及主要特點

        1.工作原理

        ①在新澆筑大體積混凝土中埋入溫度傳感器實時測量混凝土溫度;在進出水管上安裝測溫裝置測量進出水溫度,以此確定實時流量;再通過控制平臺系統(tǒng)調(diào)節(jié)冷卻水的通水流量以對混凝土溫度進行智能化控制。

        ②智能溫控Web平臺可實時對相關(guān)施工信息、溫度、冷卻通水等信息進行采集、分析和評價,結(jié)合仿真分析可實時對溫度智能控制及監(jiān)控效果進行評價。

        智能通水Web軟件平臺包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、單倉分析、多倉分析等功能模塊,其中系統(tǒng)管理可實現(xiàn)用戶管理、權(quán)限管理,數(shù)據(jù)管理可實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出及備份功能,單倉分析可實現(xiàn)按照單個倉的流量、混凝土溫度、進出口水溫進行采集和分析,多倉分析可實現(xiàn)灌漿區(qū)域溫度和流量分析查看等。

        ③特高拱壩澆筑過程中需在壩后布置臨時或永久鋼棧橋,一般在鋼棧橋上布置一套智能通水設(shè)備對混凝土進行控溫處理。白鶴灘大壩施工時面臨設(shè)備較多、管路繁雜、布置空間有限等問題,經(jīng)研究白鶴灘大壩采用在壩后棧橋布置智能通水管路,既方便了施工,又降低了施工風(fēng)險,保證了施工質(zhì)量。

        ④通過智能化設(shè)計、程序化管理、精細化布置,保證特高拱壩智能通水冷卻施工。

        2.主要特點

        ①建立一套獨立智能遠程實時、在線、個性化、適合全壩段的集成溫控系統(tǒng)和應(yīng)用技術(shù)方案,突破了傳統(tǒng)通水冷卻人工控制方式和簡單通水控制方式的制約,達到了“小溫差、早冷卻、慢冷卻”的效果,保證了精確、連續(xù)、個性化控溫,大幅度節(jié)省溫控防裂費用。

        ②通過現(xiàn)場試驗和實際運行,研發(fā)了基于Web和微信移動平臺的查詢和發(fā)布平臺——智能溫控Web平臺,滿足實時在倉數(shù)增多、海量數(shù)據(jù)累積客觀條件下的數(shù)據(jù)快速查詢、分析功能。

        ③采用美觀、實用的壩后棧橋智能通水設(shè)備布置方法,不僅便于操作截止閥控制通水啟閉,而且管路及設(shè)備布置整齊、有序,能很好地避免因混淆管路而導(dǎo)致的通水施工事故,保證冷卻通水正常進行。

        三、智能通水工藝流程及施工要點

        1.施工工藝流程

        干熱河谷特高拱壩智能通水冷卻施工工藝流程為:冷水站及壩后鋼棧橋布置→倉外智能通水設(shè)備布置→集成控制柜與一體閥集成柜連接→集成柜與進出水管對接→進、出水溫度計安裝→倉內(nèi)冷卻水管鋪設(shè)→倉面溫度計連接→控制柜軟件開通和設(shè)置→后方服務(wù)器開通→現(xiàn)場數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)開通→移動平臺及Web系統(tǒng)使用。

        2.操作要點

        (1)冷水站及壩后鋼棧橋布置

        根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗及大壩冷卻規(guī)程要求,大壩同一時期通水冷卻高差范圍為78 m左右。制冷水采用多臺B型移動式冷水站,分時段分5層布置在壩后右岸水墊塘邊坡馬道上,每層冷水站布置4~5臺機組。此外,根據(jù)拱壩壩體結(jié)構(gòu),結(jié)合水墊塘現(xiàn)場馬道及5層冷水站布置位置,在拱壩壩后每2~3個灌漿區(qū)設(shè)置一層施工棧橋,共需布置4層永久鋼棧橋及7層臨時鋼棧橋。

        (2)智能通水設(shè)備布置

        在壩后棧橋每個橫縫處布置1臺控制柜,并在其周邊布置由其控制的3臺通水集成柜及熱交換裝置等。此外,在壩后冷卻水管預(yù)留槽引出位置呈臺階狀擺放通水集成柜、冷卻水主管、供水包等智能通水設(shè)備(見圖1)。

        圖1 壩后臨時鋼棧橋智能通水設(shè)備側(cè)視圖

        (3)智能通水設(shè)備連接

        現(xiàn)場一體閥集成控制柜和集成控制柜根據(jù)回路需要組合使用,相互連接采用航空插頭軟連接,兩柜體之間需留有空隙。此外,一體閥集成控制柜各通水回路接頭帶安裝螺紋和螺紋裝配管,與供水包連接采用對絲軟管連接。

        (4)溫度計安裝與連接

        ①出水溫度計在出廠前已預(yù)裝完畢,僅需將通水柜的航空電纜與控制柜的航空插頭對接,注意電纜和插頭上的代號必須匹配。

        進水溫度計在控制柜現(xiàn)場外安裝,首先將溫度計電纜集中接入端子箱中,端子箱到控制柜的溫度模塊用三芯電纜連接。

        在一體集成控制柜外部每一或多個通水管道回路,需加裝內(nèi)部測溫裝置,并通過電纜接線,采用航空插頭與控制柜連接。

        ②倉面溫度計需要在通水現(xiàn)場安裝和連接,不同于進水溫度計的是,倉面溫度計直接接入控制柜的溫度模塊中,而且由于長度限制,溫度模塊的每一通道只允許連接1支倉面溫度計。

        (5)倉內(nèi)冷卻水管鋪設(shè)

        ①壩體冷卻水管布置在各澆筑層內(nèi)坯層面上,采用蛇形布置,水平和豎直間距須嚴格按照設(shè)計要求鋪設(shè)。

        ②冷卻水管距上下游壩面、橫縫面的距離為0.8 m,局部在0.5~1.5 m范圍內(nèi)調(diào)整;冷卻水管距廊道、孔口、電梯井等的距離一般為0.5~0.8 m。

        ③冷卻水管每2 m采用U形卡進行固定,轉(zhuǎn)彎處需增設(shè)U形卡。

        (6)控制柜軟件開通和設(shè)置

        現(xiàn)場共有3個控制柜,從左至右分別標(biāo)記為1、2、3號柜,其中1號柜裝有22套通水回路 (每套回路含1只溫控閥、1支流量計、1支進水溫度計,出水溫度計需現(xiàn)場安裝),標(biāo)號為1~22;2號柜裝有 PLC及其輔助模塊,用于讀取流量計、溫度計信號并上傳至上位機,同時接收上位機命令對溫控閥進行流量或開度控制;3號柜亦裝有20套通水回路,標(biāo)號為23~44。

        圖2 Web查詢使用功能模塊

        控制柜接入電源,通水軟件建立與PLC的通信后,開始上報數(shù)據(jù)。每一套PLC控制柜都有一個IP地址,將此IP輸入到發(fā)送部分的IP地址欄,隨后在回路下拉框中選擇需要開通的回路號,在模式下拉框中選擇工作模式,設(shè)置控制回路。

        (7)后方服務(wù)器開通

        智能系統(tǒng)服務(wù)器安裝在現(xiàn)場集裝箱機房,機房人員負責(zé)硬件和網(wǎng)絡(luò)的運行環(huán)境保持工作。調(diào)試通水閥門的上報與命令下發(fā)。接收大壩混凝土溫度計上報的數(shù)據(jù),通過控制柜端可以觀察上報的個數(shù)以及接收到的服務(wù)器命令。

        (8)現(xiàn)場數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)開通

        現(xiàn)場使用無線4G網(wǎng)絡(luò)連接后方服務(wù)器及系統(tǒng)。

        (9)移動平臺及Web系統(tǒng)使用

        Web系統(tǒng)在屏幕尺寸較大的PC機或者平板機上使用,使用功能模塊見圖2。移動平臺在智能手機上使用,操作者使用微信平臺即可完成大部分的維護操作任務(wù),如查看每倉通水及溫度數(shù)據(jù)、調(diào)節(jié)通水模式及流量、查看流量及溫度曲線、輸出各類報表等。

        四、結(jié) 語

        白鶴灘拱壩施工中形成了一套自動通水、精確控溫、數(shù)據(jù)儲存及分析的智能通水冷卻智能系統(tǒng),大幅度降低了施工人員的勞動力投入,將大壩水管冷卻導(dǎo)致的開裂風(fēng)險控制在設(shè)計允許范圍之內(nèi),有效地保證了工程施工質(zhì)量和施工進度。

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