一种砼降温专用系统及其智能控制方法与流程
本发明涉及一种混凝土设备技术领域，尤其涉及一种砼降温专用系统及其智能控制方法。
背景技术：
根据我国《大体积混凝土施工规范》gb50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。在大体积混凝土结构的施工过程中，水泥的水化反应会产生大量的水化热，综合混凝土自身材料的特性，在混凝土内部会产生一个不均匀的温度场，外部混凝土受到内部热混凝土的膨胀和收缩的约束，从而产生温度应力，导致大体积混凝土在硬化过程中易产生温度裂缝，降低了大体积混凝土承载能力、防水性能及耐久性能，影响混凝土的安全及正常使用。目前控制混凝土内外温差大体分为浇筑前和浇筑后两个阶段，第一阶段即是通过优化混凝土配合比、降低搅拌温度，来控制混凝土的绝热温升幅度和入模温度；而第二阶段则是控制混凝土浇筑后的温度，特别是控制混凝土强度未形成时的养护期的温度，另外低温季节施工时，低温会使水泥水化作用减弱甚至造成结冻的水不能与水泥化合，影响混凝土力学性能，使得混凝土在冷却过程中需要精准温控来防止裂纹以及保证力学性能。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种砼降温专用系统及其智能控制方法，可自动化适应不同的环境变化，精细控制砼的冷却，实现温控防裂，而且具有节能的优点。
本发明提供一种砼降温专用系统，其包括一冷罐，所述冷罐连接一常温水源且内部设置有一第一制冷装置，所述砼降温专用系统包括：一出液罐，其包括一上出液罐及一下出液罐，所述上出液罐与所述下出液罐可选择性的连通与断开，所述下出液罐及所述上出液罐均通过保温管与所述冷罐连通；一回液罐，其通过一加热管网及一散热管网分别与所述上出液罐及所述下出液罐连通，所述加热管网预埋在所述砼的表面，所述散热管网预埋在所述砼内部，所述散热管网出口端还通过一直回管与所述上出液罐连通；一动力单元，其包括一冷泵、一加热泵、一散热泵及一回流泵，所述冷泵用于将所述冷罐中液体泵送到所述下出液罐，所述散热泵用于将所述下出液罐中液体泵送到所述回液罐，所述加热泵用于将所述回液罐中液体泵送到所述上出液罐，所述回流泵用于将所述上出液罐中的液体泵送到所述冷罐；以及一控制单元，其包括预定数量的温度传感器、预定数量的电磁阀、预定数量的流量计、预定数量的液位传感器及一控制器，所述控制器电连接所述预定数量的温度传感器、所述预定数量的电磁阀、所述预定数量的流量计及所述预定数量的液位传感器，所述预定数量的温度传感器分别设置在所述砼表面、所述砼内部、所述冷罐内、所述上出液罐内及所述砼所处环境中，用于检测其对应位置的温度信号，所述预定数量的电磁阀分别用于控制所述散热管网、所述加热管网、所述保温管及所述直回管的通断，所述预定数量的流量计分别用于测量所述散热管网、所述加热管网、所述保温管、所述直回管中的流量，所述预定数量的液位传感器分别用于检测所述冷罐、所述上出液罐、所述下出液罐及所述回液罐的液位，所述控制器接收并分析所述预定数量的温度传感器传回的温度信号、所述预定数量的流量计传回的流量信号、所述预定数量的液位传感器传回的液位信号，并向所述预定数量的电磁阀及所述动力单元发送控制信号。
优选的，所述回液罐中设置有加热器，用于加热所述回液罐中的液体。
优选的，所述上出液罐外表面设置有喷淋装置，所述喷淋装置与所述控制器电连接并接收所述控制器的控制信号。
优选的，所述下出液罐内设置有一第二制冷装置，用于对所述下出液罐中液体进行冷却。
优选的，所述散热管网及所述加热管网采用的管道均为镀锌管。
本发明还提供一种砼降温专用系统智能控制方法，其由所述的砼降温专用系统实施，所述砼降温专用系统智能控制方法包括：
步骤1：在所述砼浇筑完成前的预设时间段内，开启所述冷泵及所述散热泵、开启控制所述冷罐与所述下出液罐通断的电磁阀、开启控制所述下出液罐与所述回液罐通断的电磁阀，通过所述常温水源向所述冷罐内注入常温水，通过所述冷泵将所述冷罐中的常温水泵送到所述下出液罐，并通过所述散热泵将所述下出液罐中的液体通过所述散热管网进一步泵送到所述回液罐，使得所述冷罐、所述下出液罐及所述回液罐均处于设定液位，注水tz时长后关闭所有电磁阀、关闭所述冷泵及所述散热泵，并保证所述加热泵及所述回流泵处于关闭状态；
步骤2：每间隔时间t，设置于所述砼内部的温度传感器检测所述砼的内部温度tn，设置于所述砼表面的温度传感器检测所述砼的表面温度tw，设置于所述砼所处环境中的温度传感器检测环境温度te，并将检测到的所述内部温度tn，及所述表面温度tw传递给所述控制器；
步骤3：所述控制器判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与标准设定温度ts的大小，及表面温度tw与环境温度te差值与标准差值δt0的大小，当所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值小于标准设定温度ts，且表面温度tw与环境温度te的差值小于标准差值δt0时返回步骤2，否则进入步骤4；
步骤4：所述控制器判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与第一设定温度ts1的大小，当两者差值大于所述第一设定温度ts1时，进入步骤8，当两者差值小于等于所述第一设定温度ts1时，进入步骤5；
步骤5：开启控制所述散热管网与所述下出液罐通断的电磁阀，开启控制所述散热管网出口端与所述上出液罐通断的电磁阀，开启所述散热泵，并关闭其他电磁阀、所述冷泵、所述加热泵、所述回流泵及所述第一制冷装置，使得所述下出液罐内的常温水流经所述散热管网后回到所述上出液罐；
步骤6：设置在所述上出液罐的温度传感器及液位传感器分别检测上出液罐温度tu及上出液罐液位su，并将所述上出液罐温度tu及所述上出液罐液位su传递给所述控制器；
步骤7：所述控制器判断所述上出液罐温度tu与第一设定温度tsu大小及所述上出液罐液位su与第一设定液位ssu的大小，当所述上出液罐液位su大于所述第一设定液位ssu或者当所述上出液罐温度tu小于所述第一设定温度tsu时，使所述上出液罐及所述下出液罐保持连通ts时长后关断所述上出液罐及所述下出液罐，并返回步骤2，否则返回步骤6；
步骤8：所述控制器判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与所述第二设定温度ts2的大小，当差值大于所述第二设定温度ts2时，进入步骤12，当差值小于等于所述第二设定温度ts2时，进入步骤9；
步骤9：开启控制所述散热管网与所述下出液罐通断的电磁阀，开启控制所述散热管网与所述回液罐通断的电磁阀，开启控制所述加热管网与所述回液罐及所述上出液罐通断的电磁阀，开启所述散热泵及所述加热泵，并关闭其他电磁阀、所述冷泵、所述回流泵及所述第一制冷装置，使得所述下出液罐内的常温水流经所述散热管网进入所述回液罐，然后所述回液罐内的水流经所述加热管网后进入所述上出液罐；
步骤10：设置在所述上出液罐的温度传感器及液位传感器分别检测上出液罐温度tu2及上出液罐液位su2，并将所述上出液罐温度tu2及所述上出液罐液位su2传递给所述控制器；
步骤11：所述控制器判断所述上出液罐温度tu2与第二设定温度tsu2大小及所述上出液罐液位su2与第二设定液位ssu2的大小，当所述上出液罐液位su2大于第二设定液位ssu2或者当所述上出液罐温度tu2小于第二设定温度tsu2时，使所述上出液罐及所述下出液罐保持连通ts2时长关断所述上出液罐及所述下出液罐，并返回步骤2，否则返回步骤10；
步骤12：根据允许降温速率v及砼内外最大允许温差δt匹配所述冷泵的运行功率及所述第一制冷装置的运行功率；
步骤13：开启控制所述散热管网与所述下出液罐通断的电磁阀，开启控制所述散热管网与所述回液罐通断的电磁阀，开启控制所述加热管网与所述回液罐及所述上出液罐通断的电磁阀，开启控制冷罐与上出液罐通断的电磁阀、开启控制冷罐与下出液罐通断的电磁阀，开启所述散热泵、所述加热泵、所述冷泵、所述回流泵及所述第一制冷装置，并关闭其他电磁阀，使得所述所述冷罐中的水泵入所述下出液罐，下出液罐内的水流经所述散热管网进入所述回液罐，然后所述回液罐内的水流经所述加热管网后进入所述上出液罐，所述上出液罐中水回到所述冷罐，并返回到步骤2。
优选的，所述第一设定温度ts1为20～25℃，所述第二设定温度ts2为25～30℃。
优选的，所述标准设定温度ts为15～20℃，所述标准差值δt0为5～8℃。
本发明提供一种砼降温专用系统及其智能控制方法，所述砼降温专用系统包括所述冷罐、所述出液罐及所述回液罐，所述出液罐包括所述上出液罐及所述下出液罐，所述冷罐与所述上出液罐及所述下出液罐均通过所述保温管连接，所述下出液罐通过所述散热管网与所述回液罐连接，所述回液罐通过所述加热管网与所述上出液罐连通，所述散热管网出口端设置有所述直回管，所述直回管直接连接所述上出液罐，所述动力单元可以保证液体能够从所述冷罐中泵入所述下出液罐、所述下出液罐泵送入所述回液罐、所述回液罐中泵送入所述上出液罐以及从所述上出液罐中泵送入所述冷罐中，所述砼降温专用系统智能控制方法可自动适应环境温度，当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差小于等于第一设定温度ts1时，此时说明所述砼内外温差较小，宜采用常温液体通过所述散热管网对所述砼进行冷却，且采用从所述下出液罐出液，然后回流到所述上出液罐中的方式，利用液体在所述上出液罐中自然冷却后再注入所述下出液罐，经济节能，当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差大于所述第一设定温度ts1且小于所述第二设定温度ts2时，所述所述砼内外的温差开始加大，但是温度仍然处于安全可控范围内，此时采用散热管网对砼内部进行冷却，同时利用通过散热管网加热后的液体流经所述加热管网对所述砼表面进行加热处理，经济节能地控制了所述砼的内外温差，最后当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差大于所述第二设定温度ts2时，说明此时所述砼内外的温差极易造成砼裂纹，影响砼的力学性能，采用所述第一制冷装置对所述冷罐中液体进行冷却。另外所述回液罐中设置有所述加热器，在上述冷却工艺不能够保证所述砼内外温差符合要求时启用，可以加快缩小温差，同样所述上出液罐外设置的喷淋装置及所述下出液罐设置的第二冷却装置可以加快冷却进程，缩小所述砼内外温差，防止裂纹的产生。
附图说明
图1是本发明第1实施例提供的立体结构示意图；
图2是本发明第1实施例提供的工艺流程图；
图3是本发明第1实施例提供的控制逻辑图；
图4是本发明第2实施例提供的出液罐的剖视图。
具体实施方式
下面所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合参阅图1及图2，本实施例供一种砼降温专用系统，其包括一冷罐1、一出液罐2、一回液罐3、一动力单元以及一控制单元。
其中所述冷罐1连接一常温水源且内部设置有一第一制冷装置(图未示)。
所述出液罐2包括一上出液罐21及一下出液罐22，所述上出液罐21与所述下出液罐22可选择性的连通与断开，所述上出液罐21均通过保温管61与所述冷罐1连通，所述下出液罐22通过保温管62与所述冷罐1连通。
所述回液罐3通过一加热管网63及一散热管网64分别与所述上出液罐21及所述下出液罐22连通，所述加热管网63预埋在所述砼的表面，所述散热管网64预埋在所述砼内部，所述散热管网64出口端还通过一直回管65与所述上出液罐21连通。
所述动力单元包括一冷泵41、一加热泵42、一散热泵43及一回流泵44，所述冷泵41设置于所述冷罐1连接所述下出液罐22的保温管上，用于将所述冷罐1中液体泵送到所述下出液罐22，所述散热泵43设置于所述散热管网64连接所述下出液罐22的一端，用于将所述下出液罐22中液体泵送到所述回液罐3，所述加热泵42设置于所述加热管网63连接所述回液罐3的一端，用于将所述回液罐3中液体泵送到所述上出液罐21，所述回流泵44设置于连接上出液罐21与所述冷罐1之间的保温管上，用于将所述上出液罐21中的液体泵送到所述冷罐1。
所述控制单元包括预定数量的温度传感器71、电磁阀721、电磁阀722、电磁阀723、电磁阀724、电磁阀725、电磁阀726、预定数量的流量计(图未示)、预定数量的液位传感器(图未示)及一控制器(图未示)，所述控制器(图未示)电连接所述预定数量的温度传感器71、电磁阀721、电磁阀722、电磁阀723、电磁阀724、电磁阀725、电磁阀726、所述预定数量的流量计(图未示)及所述预定数量的液位传感器(图未示)，所述预定数量的温度传感器71分别设置在所述砼表面、所述砼内部、所述冷罐1内、所述上出液罐21内及所述砼所处的环境内，用于检测其对应位置的温度信号，其中电磁阀721、电磁阀724及电磁阀723共同控制散热管网的通断，电磁阀723及电磁阀722共同控制直回管65的通断，电磁阀725及电磁阀726共同控制加热管网63的通断，电磁阀725及电磁阀726共同用于控制所述加热管网63的通断，所述电磁阀728用于控制所述冷罐1与所述下出液罐22的通断，所述电磁阀727用于控制所述冷罐1与所述上出液罐21的通断。
其中所述预定数量的流量计(图未示)分别用于测量所述散热管网64、所述加热管网63、所述保温管61、所述保温管62及所述直回管65中的流量，所述预定数量的液位传感器(图未示)分别用于检测所述冷罐1、所述上出液罐21、所述下出液罐22及所述回液罐3的液位，所述控制器(图未示)接收并分析所述预定数量的温度传感器71传回的温度信号、所述预定数量的流量计(图未示)传回的流量信号、所述预定数量的液位传感器(图未示)传回的液位信号，并向所述预定数量的所述电磁阀721至所述电磁阀728及所述动力单元发送控制信号。
所述散热管网64及所述加热管网63采用的管道均为镀锌管。
本实施例还提供一种砼降温专用系统智能控制方法，其由所述的砼降温专用系统实施，所述砼降温专用系统智能控制方法包括：
步骤1：在所述砼浇筑完成前的预设时间段内，开启所述冷泵41及所述散热泵43、开启控制所述冷罐1与所述下出液罐22通断的电磁阀728、开启控制所述下出液罐22与所述回液罐3通断的电磁阀721、723及724，通过所述常温水源向所述冷罐1内注入常温水，通过所述冷泵41将所述冷罐1中的常温水泵送到所述下出液罐22，并通过所述散热泵43将所述下出液罐22中的液体通过所述散热管网64进一步泵送到所述回液罐3，使得所述冷罐1、所述下出液罐22及所述回液罐3均处于设定液位；
步骤2：每间隔时间t，设置于所述砼内部的温度传感器71检测所述砼的内部温度tn，设置于所述砼表面的温度传感器71检测所述砼的表面温度tw，设置于所述砼所处环境中的温度传感器检测环境温度te并将检测到的所述内部温度tn，及所述表面温度tw传递给所述控制器(图未示)；
步骤3：所述控制器(图未示)判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与标准设定温度ts的大小，及表面温度tw与环境温度te差值与标准差值δt0的大小，当所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值小于标准设定温度ts，且表面温度tw与环境温度te的差值小于标准差值δt0时返回步骤2，否则进入步骤4；步骤4：所述控制器(图未示)判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与第一设定温度ts1的大小，当两者差值大于所述第一设定温度ts1时，进入步骤8，当两者差值小于等于所述第一设定温度ts1时，进入步骤5；
步骤5：开启控制所述散热管网64与所述下出液罐22通断的电磁阀721，开启控制所述散热管网64出口端与所述上出液罐21通断的电磁阀722及电磁阀724，，开启所述散热泵43，并关闭其他电磁阀，也就是电磁阀723、电磁阀725、电磁阀726、电磁阀727及电磁阀728，关闭冷泵41、加热泵42及回流泵44，使得所述下出液罐22内的常温水流经所述散热管网64后回到所述上出液罐21；
步骤6：设置在所述上出液罐22的温度传感器(图未示)及液位传感器(图未示)分别检测上出液罐温度tu及上出液罐液位su，并将所述上出液罐温度tu及所述上出液罐液位su传递给所述控制器(图未示)；
步骤7：所述控制器(图未示)判断所述上出液罐温度tu与第一设定温度tsu大小及所述上出液罐液位su与第一设定液位ssu的大小，当所述上出液罐液位su大于第一设定液位ssu或者当所述上出液罐温度tu小于第一设定温度tsu时，使所述上出液罐21及所述下出液罐22保持连通ts时长关断所述上出液罐21及所述下出液罐22，并返回步骤2，否则返回步骤6；
步骤8：所述控制器(图未示)判断所述内部温度tn与所述表面温度tw的差值与所述第二设定温度ts2的大小，当差值大于所述第二设定温度ts2时，进入步骤12，当差值小于等于所述第二设定温度ts2时，进入步骤9；
步骤9：开启控制所述散热管网64与所述下出液罐22通断的电磁阀721，开启控制所述散热管网64与所述回液罐通断的电磁阀723及电磁阀724，开启控制所述加热管网63与所述回液罐3通断的电磁阀725及控制所述加热管网63与所述上出液罐21通断的电磁阀726，并开启所述散热泵43及所述加热泵42，关闭电磁阀722、电磁阀727及电磁阀728，使得所述下出液罐22内的常温水流经所述散热管网64进入所述回液罐3，然后所述回液罐3内的水流经所述加热管网63后回到所述上出液罐21；
步骤10：设置在所述上出液罐21的温度传感器(图未示)及液位传感器(图未示)分别检测上出液罐温度tu2及上出液罐液位su2，并将所述上出液罐温度tu2及所述上出液罐液位su2传递给所述控制器；
步骤11：所述控制器(图未示)判断所述上出液罐温度tu2与第二设定温度tsu2大小及所述上出液罐液位su2与第二设定液位ssu2的大小，当所述上出液罐液位su2大于第二设定液位ssu2或者当所述上出液罐温度tu2小于第二设定温度tsu2时，使所述上出液罐21及所述下出液罐22保持连通ts2时长后关断所述上出液罐21及所述下出液罐22，并返回步骤2，否则返回步骤10；
步骤12：根据允许降温速率v及砼内外最大允许温差δt匹配所述冷泵41的运行功率及所述第一制冷装置(图未示)的运行功率；
步骤13：开启控制所述散热管网64与所述下出液罐22通断的电磁阀721，开启控制所述散热管网64与所述回液罐3通断的电磁阀723及电磁阀724，；开启控制所述加热管网63与所述回液罐3通断的电磁阀725及控制所述加热管网63与所述上出液罐21的电磁阀726，开启控制所述冷罐1与所述下出液罐22通断的电磁阀728及控制所述冷罐1与所述上出液罐21通断的电磁阀727，开启所述散热泵43、所述加热泵42、所述冷泵41、所述回流泵44及所述第一制冷装置(图未示)，并关闭控制所述散热管网64出口端与所述上出液罐21通断的电磁阀722，使得所述所述冷罐1中的水泵入所述下出液罐22，下出液罐22内的水流经所述散热管网64进入所述回液罐3，然后所述回液罐3内的水流经所述加热管网63后进入所述上出液罐21，所述上出液罐21中水回到所述冷罐1，并返回到步骤2。
本实施例中所述所述标准设定温度ts为15℃，标准温差δt0为6℃，第一设定温度ts1为22℃，所述第二设定温度ts2为28℃。
本实施例提供一种砼降温专用系统及其智能控制方法，所述砼降温专用系统包括所述冷罐1、所述出液罐2及所述回液罐3，所述出液罐2包括所述上出液罐21及所述下出液罐22，所述冷罐1与所述上出液罐21及所述下出液罐22分别通过保温管61及62连接，所述下出液罐22通过所述散热管网64与所述回液罐3连接，所述回液罐3通过所述加热管网63与所述上出液罐21连通，所述散热管网64出口端设置有所述直回管65，所述直回管65直接连接所述上出液罐21，所述动力单元可以保证液体能够从所述冷罐1中泵入所述下出液罐22、所述下出液罐22泵送入所述回液罐3、所述回液罐3中泵送入所述上出液罐21以及从所述上出液罐21中泵送入所述冷罐1中，所述砼降温专用系统智能控制方法可自动适应环境温度，当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差小于等于第一设定温度ts1时，此时说明所述砼内外温差较小，宜采用常温液体通过所述散热管网64对所述砼进行冷却，且采用从所述下出液罐22出液，然后回流到所述上出液罐21中的方式，利用液体在所述上出液罐21中自然冷却到一定温度后再注入所述下出液罐22，经济节能，当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差大于所述第一设定温度ts1且小于所述第二设定温度ts2时，所述所述砼内外的温差开始加大，但是温度仍然处于较为安全的范围内，此时采用散热管网64对砼内部进行冷却，同时利用流经散热管网64加热后的液体通过所述加热管网63对所述砼表面进行加热处理，经济节能地控制了所述砼的内外温差，最后当所述砼内部温度内部温度tn与表面温度tw之差大于所述第二设定温度ts2时，说明此时所述砼内外的温差极易造成砼裂纹，影响砼的力学性能，进行采用所述第一制冷装置(图未示)对所述冷罐1中液体进行冷却。
实施例2
参阅图4，本实施例提供的砼降温专用系统与实施例1提供的砼降温专用系统主要的不同在于，所述回液罐3中设置有加热器(图未示)，用于加热所述回液罐3中的液体；所述上出液罐21外表面设置有喷淋装置211，所述喷淋装置211与所述控制器(图未示)电连接并接收所述控制器(图未示)的控制信号；所述下出液罐22内设置有一第二制冷装置221，用于对所述下出液罐22中液体进行冷却。
所述回液罐3中设置的所述加热器(图未示)，在上述实施例1中冷却工艺超出所述砼内外温差符合要求时启用，可以加快缩小温差，同样所述上出液罐21外设置的喷淋装置211及所述下出液罐22设置的第二冷却装置221可以加快冷却进程，缩小所述砼内外温差，防止裂纹的产生。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。