[发明专利]大体积混凝土水化热温度测控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程施工自动控制系统领域，具体来讲是一种大体积混凝土水化热温度测控系统及方法。

背景技术

在桥梁、水利、水电等工程建设领域，经常会遇到大体积混凝土的施工。根据建筑构件的不同尺寸，将拌制完成的混凝土浆体倾倒入预先设置好的普通混凝土模板中，待其硬化后，成为混凝土构件。但是胶结质（一般为普通硅酸盐水泥）会由于与水发生的化学反应产生大量的热量，通常称为“水化热”。水化热的产生对混凝土质量影响巨大，特别是在混凝土构件体积较大时，由于混凝土内部与表面散热存在差异，从而产生温度次应力，当混凝土内、外温差特别大时，较大的温度次拉应力可引起混凝土开裂，严重影响混凝土结构的安全。

目前降低混凝构件内部混凝土温度的主要方法，是在混凝土内部埋设冷却水管，循环通入冷却水降温。传统冷却水的控制方式主要由人工手动控制完成，对冷却水循环过程的参数控制精度较差，影响混凝土结构的安全。国内循环冷却水控制水化热温度的施工主要存在以下不足：

1.由于混凝土凝固过程时间很长，混凝土内部的温度由人工定时定点测量，增加了劳动强度，降低了工作效率。

2.当混凝土内部温度变化，需要人工调节冷却水的流量时，人工无法精确地调整冷却水的流量，由于不能实现实时测量，就无法根据混凝土内部温度的变化而实时调节冷却水的流量，增加了整个系统在控制上的不确定性。

3.现场测量的技术数据，均采用人工记录，不便于保存和日后的综合分析。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大体积混凝土水化热温度测控系统及方法，不用人工并且能够实时测量混凝土内部温度的变化情况，提高工作效率；自动调节冷却水的通水流量，确保实施的可控性；便于数据的保存和日后分析。

为达到以上目的，本发明提供一种大体积混凝土水化热温度测控系统，包括循环冷却水系统、中央控制器、变频器、温度传感器和计算机，所述中央控制器分别连接变频器、计算机和多个温度传感器，变频器还连接循环冷却水系统；所述多个温度传感器设置于混凝土内部，将温度信息反馈至中央控制器，中央控制器根据温度信息向变频器发出控制指令，变频器驱动循环冷却水系统变换循环冷却水的流量，同时，中央控制器将实时信息传输至计算机。

在上述技术方案的基础上，所述循环冷却水系统包括变频式水泵、冷却水管和水箱，变频式水泵与所述变频器相连，冷却水管的进水口连接变频式水泵，冷却水管的出水口连接水箱，所述水箱与变频式水泵连接。

在上述技术方案的基础上，所述变频式水泵、冷却水管和水箱之间均通过外部水管相连。

在上述技术方案的基础上，所述多个温度传感器通过信号电缆均连接中央控制器，中央控制器通过通信电缆连接所述计算机，中央控制器通过控制电缆连接所述变频器，变频器通过电力电缆连接所述循环冷却水系统。

在上述技术方案的基础上，所述温度传感器为热电偶型温度传感器。

本发明还提供一种大体积混凝土水化热温度测控方法，包括步骤：S1.循环冷却水系统包括冷却水管，浇筑混凝土前，在混凝土模板里设置冷却水管；将多个温度传感器分别设置于混凝土模板内的各检测点；S2.开始浇筑混凝土，中央控制器发出开始指令给变频器，变频器驱动循环冷却水系统工作；同时中央控制器将实时信息传给计算机；S3.每个检测点的温度传感器实时检测混凝土内部的温度，并将温度信息反馈至中央处理器；S4.中央处理器处理温度信息，通过变频器调节循环冷却水系统中冷却水的流速，降低混凝土内部温度。

在上述技术方案的基础上，所述循环冷却水系统还包括变频式水泵和水箱，二者通过外接水管相连，冷却水管的进水口通过外接水管连接变频式水泵，冷却水管的出水口通过外接水管连接水箱，所述变频式水泵连接变频器。

在上述技术方案的基础上，所述中央控制器预先设定温度值，每个检测点的温度传感器将实时采集到的温度信号传递给中央控制器，中央控制器对各检测点的温度取平均值，并与设定温度值进行比较，当所述平均值和混凝土表面温度之差大于设定温度值时，中央控制器控制改变变频器的运行参数，变频器驱动变频式水泵快速运转，加大循环冷却水的流量，更快带走水化热。

在上述技术方案的基础上，当所述平均值和混凝土表面温度之差小于设定温度值时，减少循环冷却水的流量，直至循环冷却水恢复到正常流量。