新型综合排水系统

2024-08-07

新型综合排水系统（精选5篇）

新型综合排水系统篇1

1 概述

同层排水系统是指卫生器具排水管和排水支管不穿越本层结构楼板到下层空间,与卫生器具同层敷设并接入排水立管的排水系统,排水管和排水支管沿墙体敷设或敷设在本层结构楼板和最终装饰地面之间。因此选材时一定要选择质量优良和性能稳定的产品,施工时一定要保证施工质量。本文介绍的同层排水系统选用的新型材料,其化学组成为高密度聚乙烯(HDPE),为同层排水的专用材料。本文主要介绍了卫生间坐便器墙排水和台盆、地漏的暗排水施工方法。墙排水其主要特点是坐便器的排水管道隐蔽在坐便器后的墙体内;暗排水其主要特点是排水管暗敷在卫生间降板层上。

2 施工工艺

2.1 施工准备

1)与其他施工专业要密切配合,尤其是与土建专业的配合,对卫生间内的降板层的排水坡度要用水平尺逐一测量。2)对排水管道连接专用的热熔机和卡箍电熔机进行设备试运行。3)定出卫生间一米线位置,便于确定管道坡度。

2.2 施工工序流程

确定洁具需预留口位置→下料、切割管材→校对对焊管材中心→切削对焊管材→热熔管材→管道敷设→管道放坡连接→预留口的处理→灌水及通球试验→洁具安装。

2.3 管道布置和管道敷设

2.3.1 墙排水方式

卫生间坐便器排水管管径为100,排水管道布置为墙排水形式,坐便器选用后排式坐便器,其排水管道在坐便器后立面墙内敷设(先做排水管道,后砌墙),墙排水支管长度约为1 m。后排式坐便器排水口中心距卫生间完成面17 cm,考虑到排水坡度,采用两个45°弯头与墙排水支管相连,排水管道预留坐便器接口,其中心距完成面16 cm。墙排水支管与管井主立管相连采用一个专用扫入式三通。墙排水示意图见图1。

2.3.2 暗排水方式

台盆排水管管径为50,管道布置为地面敷设,排水管道安装完毕后,地面再做一层垫层将排水管道暗埋,排水管所有拐角处均采用45°弯头,预留排水口接口中心距卫生间完成面40 cm。台盆排水管设De40软管,直接伸入预留排水口DN50管道中,接口处封堵。地面排水管采用一个专用偏心异径接头在管井(废水排水管专用管井,与坐便器污水排水管井相区别,不是同一个管井)与排水主立管相连。暗埋法同层排水示意图见图2。

多功能地漏采用同层排水DN50可调式单通道地漏,地漏内部自带存水弯,与排水管道卡箍连接。地漏排水管与台盆排水支管在地面用一个顺水斜三通和一个45°弯头相连,一起排入废水主立管中。

2.4 管井管道安装

卫生间内设置两个排水管道井,其设置特点为排水立管靠近排水量最大的排水点设置:污水管井设置靠近坐便器,废水管井设置靠近台盆。污水与废水单独排放至室外。立管在管井安装时,立管与支管在管井采用顺水三通相连,每层设置伸缩节及检查口,立面墙上采用专用管卡固定,通气管出屋面时设置透气帽。

2.5 施工要点

2.5.1 坡度要求

根据洁具位置,首先确定坐便排水口的具体定位,以便进一步确定预留坐便器接口位置。根据GB 50242-2002要求,DN100排水塑料管其排水坡度为1.2%,根据坐便器预留口位置,开始放坡;考虑到日后墙排水检修困难,实际施工过程中,排水坡度约大于规范要求(实际施工时,1 m长墙排水水平管道降2 cm)。后排式坐便器内自带存水弯,因此其排水管免设存水弯。后墙内排水管道安装完毕后,用可调式管卡在墙上固定。坐便器的预留接口出墙面2 cm～3 cm,安装完毕后用混凝土或砖墩固定好,便于后排式坐便器排水软管与预留口的连接。

台盆排水支管管径为50,地面支管长度约为1 m。按GB50242-2002规范要求,DN50塑料管排水坡度为2.5%,实际施工中台盆排水管道拐角处均采用排水顺畅的45°弯头连接。地面排水管坡度用水平尺测量,严格控制,必须满足规范要求,隐蔽之前,必须要做灌水试验,严格把关,否则造成返工维修困难,费用也较高。管道安装完毕后用混凝土及时固定,做好成品保护。

地漏排水支管DN50与台盆排水支管在地面上相连,长度约为1 m。由于多功能地漏自带存水弯,其排水管免设存水弯。地漏立面高度为7 cm,为侧排水,因此地漏及其排水管道的安装是重点也是难点。安装地漏前须与土建方密切配合,地漏下方需在降板层上开洞60,深20 mm,地漏安装完毕后,土建专业用混凝土及时封堵地漏周围;地漏安装时其顶面标高应低于完成地面5 mm～10 mm,便于卫生间完成面的平层及找坡;地漏与排水管相连用的卡箍件必须是专业配套的,安装后用混凝土固定;排水坡度严格控制在2.5%,管道施工完毕后做灌水试验。

2.5.2 管道连接要求

无论是墙排水方式还是暗排水方式,排水管材连接方式只能是对焊连接或非裸露式电熔管箍,对焊采用专用的热熔机,管箍连接采用专用的电熔机。热熔机设备较大,不能随管道安装而来回移动,只能根据管道的安装空间提前配好管材,再做管道安装,其使用优点是管材损耗率低,且只能在水平空间内使用;管箍连接用的电熔机设备轻巧,灵活性大,随管道安装能随意移动,但管箍的费用较高,在不便于操作的空间内必须选用管箍连接。

管道热熔要点:1)管材及管件进行热熔前,检查管材表面是否有划痕,如伤痕深度超过管材厚度的10%,将局部切除后方可使用;2)接着是下料,下料时需用专业管道切割机,将管材热熔面切平,管材切割面应与管轴线垂直;3)管材经切削合龙时,检查两端对齐情况,如管材两端错位量或间隙量超过壁厚的10%的需再次铣削直至满足要求。切割面应保持清洁,不与其他物体接触。刮大风或下雨施工时,应在热熔焊接处安装相应遮挡措施;4)施工现场温度低于3℃时,即冬季施工时,焊接前用加热板对管材两端进行预烘,温度提升后再进行焊接质量更有保障;5)热熔过程中,施工人员要严格控制热熔的时间,若热熔的时间短,对接部位的严密性和强度无法保证,其表现为对焊翻边凸起量明显少;热熔时间长,浪费施工时间,材料也浪费;正常的热熔时间与施工现场温度及天气情况有关,一般将热熔翻边控制在4 mm～6 mm为合格;6)管道采用卡箍连接时,对接两端材料连接时应保证轴心线一致,同时对接部位要清洁、严密,需要两人配合完成;卡箍件电熔连接时,卡箍件的电极与220 V交流电熔机相连后,卡箍件内圈细铜丝发热,电熔(发热)30 s左右,卡箍件与连接件紧紧相连,当卡箍件两个凹进去的电极凸出来,卡箍件电熔连接合格。

3 结语

通过对同层排水的施工工艺研究和对新型材料在同层排水系统中的应用,得出如下几点结论:

1)同层排水的墙排水和暗排水方式的施工要点是管道连接和管道排水坡度的控制;

2)同层排水系统的发展前景广阔,未来几年完全可以大范围推广使用;

3)同层排水采用的新型排水材料,几乎没有排水噪声,卫生间可用空间和可用高度大幅增加;同层排水技术由于其管道的维护和检修在卫生器具的同层进行,不干扰下层住户,产权清晰。

参考文献

[1]郑华英.浅谈住宅同层排水管道安装的做法[J].科学之友,2010(11):68-72.

[2]GB 50015-2003,建筑给水排水设计规范[S].

[3]俞楷.同层排水在住宅中的合理运用[J].山西建筑,2009,35(17):167-168.

[4]GB 50242-2002,建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].

新型综合排水系统篇2

建筑排水管道系统噪声是建筑室内噪声的主要来源之一。目前, 国内建筑内排水管道系统以硬聚氯乙烯 (PVC-U) 为主。相对其优异的抗腐蚀性能、质轻、易于加工运输、安装方便等优点, PVC-U管材缺点也较为突出, 其隔音性能较差, 造成排水噪声大, 尤其是夜间噪声。国内外研究人员开展了大量工作, 选用低噪声的排水管道系统可降低系统噪声, 以改善室内声环境。

在日常检测的基础上, 我们选用两种降噪效果较好的新型PVC-U排水管材, 与其他管材以及不同管配件组成的系统, 测试系统噪声。

1.测试样品

1.1 PVC-U实壁排水管材:规格, dn110;壁厚, 3.2-3.5mm;密度, 1520kg/m3;

1.2厚壁型PVC-U排水管材:规格, dn110;壁厚, 5.1-5.2mm;密度, 1500kg/m3;

1.3加重型PVC-U排水管材:规格, dn110;壁厚, 3.2-3.5mm;密度, 1640kg/m3;

1.4铸铁管:规格, DN100;壁厚, 3.5-3.8mm;密度, 7050kg/m3;

1.5 PVC-U管配件:正三通、螺旋三通、直通、旋流降噪器等。

2.测试方法及设备

按照标准CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行测试。

图1是CJ/T 312-2009要求的噪声测试示意图。排水系统主要配置如下:

2.1一个进水口;

2.2安装在试验墙上的直管、三通、弯头、管卡接头和进水口的任意组合;

2.3立管底部两个45°弯头。

本文对不同系统分别进行独立测试, 记录流量为:0.5L/s、1 L/s、2 L/s、2.5 L/s、4 L/s时的声源室1的噪声值。由国家建筑材料测试中心管道噪声实验室进行测试。

主要试验设备:MF03 M237-03型振动噪声采集系统, 德国米勒贝姆振动与声学系统有限公司。

3.测试结果及分析

对不同管道系统分别测试系统噪声, 结果如下。

3.1不同管材系统噪声比较

日常检测数据表明, 目前PVC-U排水管材中降噪效果较好的是低噪声PVC-U排水管材 (满足CJ/T 442-2013) , 分为PVC-U厚壁型管材和PVC-U加重型 (高密度型) 管材。图2是这两种管材与普通PVC-U实壁管材和铸铁管系统噪声测试结果图。其中, PVC-U实壁管材和PVC-U加重型管材, 连接普通正三通及其他管件;加厚型PVC-U管材连接相匹配的正三通及其他管件, 要求管材和管件连接后, 结合部位保持连续、平滑、无凸起;铸铁管采用柔性连接。

考虑到国内住宅排水系统噪声主要来源于卫生器具排水所产生的噪声, 根据建筑给水排水设计规范 (GB 50015-2003) 规定, 一般排水流量小于2L/s, 故国内大部分产品标准, 如CJ/T 273、CJ/T 442, 噪声要求的流量均为2L/s (dn110) 。通过图2可以看出, 流量为2L/s时 (下同) , 普通PVC-U实壁管材系统噪声最大, 铸铁管最小, 厚壁型和加重型PVC-U管材均介于两者之间。

铸铁管密度大, 一般为7000kg/m3, 远大于PVC-U管材。密度越大, 水流冲击时产生的振动越小, 同时隔声性能也好, 能减少噪声由里及外的传递, 因此铸铁管系统噪声较小。然而, 铸铁管及其配件价格较高, 易锈蚀, 影响美观, 使用寿命较短, 安装维修费用较高, 故出于全生命周期考虑, 新型PVC-U降噪管材具有一定优势。按照标准CJ/T 442-2013, 现阶段通过增加管材壁厚, 或者加大管材密度, 可以一定程度上降低噪声, 从图2看出, 在流量为2L/s时可降低1-2d B/A。

3.2不同三通系统噪声比较

采用普通PVC-U管材, 连接普通PVC-U正三通、螺旋三通及新型旋流降噪器, 分别测试系统噪声。

研究表明, 横管与立管连接处的三通, 对水流形态及测试结果影响较大。水流在三通的下端非常容易产生水跃现象, 为减少水流对正三通的直接冲击作用, 国内外研究者们开发出了大量的新型三通, 如:螺旋三通 (顺水三通) 和旋流降噪器 (扩容旋流三通) 等, 目的是尽量减少水流从横管进入立管时产生的水舌, 改变水流形态。

从图3可以看出, 旋流降噪器能较大幅度降低系统噪声, 而螺旋三通在流量较小时, 可以降低系统噪声, 但随着流量的增大, 其系统噪声与普通正三通相近。在小流量时, 螺旋三通可以改变水流形态, 形成旋流, 减少水流对立管壁的冲击, 但流量增大时, 该结构与正三通起到的作用相差不大, 不能降低系统噪声。而旋流降噪器则可以有效改变水流形态, 减少横立管处水流冲击, 降噪效果明显, 在流量为2L/s时, 其系统噪声可比铸铁管降低3-4d B/A。

3.3不同旋流降噪器系统噪声比较

图4是普通PVC-U排水管材, 分别安装四种不同旋流降噪器的系统噪声测试结果。旋流降噪器之所以能起到降低噪声的效果, 主要取决于自身的特殊构造:进水口处螺旋结构、中间弧形扩容结构、底部平稳缩径结构。通过研究这四种旋流降噪器结构发现, 1#和2#旋流降噪器存在共同点, 内部结构设计较为合理, 能有效减少水流冲击, 引导水流快速形成附壁螺旋水流, 效果较好。而3#旋流降噪器虽然外形跟1#和2#非常相似, 但内部结构相差甚远, 无法使水流形成缓冲, 存在多个冲击点, 不能减小水流冲击, 系统噪声与普通三通相差不大;4#旋流降噪器中间扩容部分不是弧形, 而是直管状结构, 底部无缩径段, 形成一个较大台阶, 水流既没有太多的旋流, 而且中间扩容处以及底部台阶处形成冲击点, 造成系统噪声变大。

旋流降噪器出现的时间较短, 目前国内大部分厂家仍处于研发阶段, 其中相当一部分厂家只是在外型上模仿某些性能优异的产品, 而没有对其内在降噪原理加以研究, 造成性能差异很大。所以, 应该在该领域继续加大研发力度, 更为有效降低管道系统噪声。

4.结论

4.1通过增加壁厚, 或者加大密度改进的新型PVC-U排水管材, 降噪性能优于普通PVC-U管材, 接近铸铁管;

4.2 PVC-U螺旋三通不能有效降低PVC-U管道系统噪声, 新型PVC-U旋流降噪器能大幅度降低PVC-U管道系统噪声, 甚至可优于铸铁管系统噪声, 但仍需加大其研发力度。

5.结束语

城市高架桥综合排水系统设计篇3

城市高架桥排水设施是市政桥梁的附属工程, 其工程质量的好坏直接影响桥梁工程的外观质量和整体质量。由于破坏时不会影响主体结构, 设计时往往不被重视。

随着城市经济发展, 高架桥作为提高城区道路通行能力和服务水平, 缓解城市交通压力, 方便市民出行的重要手段, 在国内各大城市得到越来越广泛的应用。但是在高架桥使用过程中, 有关城市高架桥排水设施的问题频频发生:排水不畅, 桥面道路长期浸泡在积水中, 路基强度大大降低, 破坏了路基的整体性能;桥面排水系统损坏, 造成夏天瀑布, 冬日冰凌, 降低桥下车辆的行动力, 使车辆在行车过程中容易产生交通事故;泄水管养护、检修不及时, 造成坠落, 严重影响桥下行人和车辆的安全。

为保证交通安全、改善城市环境条件, 城市高架桥排水设施的设计优化成为亟待解决的问题。本文结合济南市二环西路高架桥工程, 对城市高架桥综合排水设施进行了方案比选和优化设计。

2 排水设计方案的比选

城市高架桥排水系统由桥梁纵横坡、排水口、集水槽、排水管等组成。桥梁顶面设置纵横坡后将雨水汇至桥面排水口, 集水槽集水后通过排水管排到桥梁以外的地下排水系统。对济南市二环西路高架桥工程, 提出三种排水方案, 见表1。

城市高架桥桥面排水管的设计应保证桥面雨水迅速排走, 不影响车辆的行驶安全, 从施工质量、后期养护等各方面综合考虑, 结合国内外城市高架桥综合排水的设计经验, 济南市二环西路高架桥工程采用方案一。

3 桥面排水系统设计

3.1 设计径流量计算

依据JTJ 018-97公路排水设计规范, 济南市二环西路高架桥5年重现期10 min降雨历时的降雨强度为q5, 10=2.5 mm/min, 5年重现期转换系数为1.0, 60 min降雨强度转换系数为0.5, 5 min降雨强度转换系数为1.25, 则降雨强度q=3.125 mm/min。沥青路面桥面的径流系数=0.95。排水口设置在桥墩处, 跨径按30 m考虑, 桥梁净宽11.75 m, 则汇水面积0.000 352 5 km2。

推出设计径流量Q=16.67q F=16.67×0.95×3.125×0.000 352 5=0.017 5 m3/s。

3.2 排水管的选择

排水管的直径不仅要根据排水量确定, 还需要考虑桥梁使用期间的杂物堵塞等因素, CJJ 11-2011城市桥梁设计规范中要求排水管道应采用坚固的、抗腐蚀性能良好的材料制成, 管道直径不宜小于150 mm。二环西路高架桥排水管以PVC-U材料圆管为主, 排水管横坡1.5%, 排水管内平均水流速度排水管的泄水能力由设计径流量联立方程可以求得排水管直径D=133 mm。因此选用外径=160 mm完全能满足桥梁的排水功能。

4 排水口和集水槽方案设计

由于沥青路面的渗透作用, 沥青结构层间将会存在层间水。济南市二环西路高架桥工程在外侧防撞护栏与路面之间设置碎石盲沟, 层间水横向渗入碎石盲沟内, 纵向通过渗水孔排入排水口。排水口设置于道路两侧的墩顶位置, 大约30 m一个, 在凹曲线、超高段位置对排水口适当加密, 增加1个~2个排水口。利用纵坡和横坡将桥面雨水汇集至墩顶处的集水槽, 通过泄水管引入横向排水管进而引至桥墩处地面雨水收集系统。

早期的集水槽预埋件及雨篦均采用铸铁, 运营过程中会发生锈蚀, 也容易被盗窃, 养护难度大。为改善上述不利状况, 二环西路高架桥箱梁施工时预埋泄水管, 泄水管采用不锈钢管, 与集水槽底采用钢板焊接, 集水槽预埋件采用4 mm厚Q235c钢板。雨篦采用玻璃纤维增强复合材料制作, 玻璃纤维增强复合材料具有轻质高强、成型方便、结构可设计、耐冲击、耐腐蚀、耐温度等许多优良特性。雨篦可以根据玻璃纤维的用量和铺向以满足强度要求, 拉伸强度高, 弹性系数高, 但重量是铸铁的1/3, 且无需养护, 大大减少了后期被盗的养护工作。

5 排水管固定

为保证外挂排水管的坚固性, 利用管卡和膨胀螺栓将排水管固定在箱梁下缘。管卡采用不锈钢材料制作, 排水管直线段管卡间距不大于50 cm, 曲线段不大于20 cm。锚栓埋入深度不小于厂家提供标准埋深长度, 通过锚栓配套螺母调整PVC-U管位置, 调整锚栓规格和埋入深度形成箱梁底水平段PVC-U管横坡, 螺母采用双螺母形式。膨胀螺栓性能应符合JB/ZQ 4763-2006膨胀螺栓的要求。

排水管在箱梁外缘固定的方式早期采用圆形管卡为主, 该方法固定不牢固, 不易更换管卡, 在使用过程中经常发生PVC-U管坠落的情况。济南、西安、武汉等地就报道过排水管坠落事故。为避免PVC管外挂在箱梁外缘出现脱落, 影响桥下行人和车辆的行驶安全, 济南市二环西路高架桥在横向排水管弯头两侧的梁底预埋钢板, 采用不锈钢U形管卡焊接在钢板上进行加强, U形管卡强度大, 维护也较方便, 大大减少了PVC-U管坠落的几率。这种方法在二环西路高架桥的使用过程中初见良好。

6 结语

城市高架桥排水系统作为附属工程虽对结构整体安全无大影响, 但其设计的科学合理与否, 可直接反映出这个城市的经济状况、管理状况如何。本文结合济南市二环西路高架桥工程, 对城市高架桥的排水设计进行了优化, 设计方案方便养护、维修。为类似城市高架桥的排水设计提供了较好的参考依据。

参考文献

[1]JTJ 018-97, 公路排水设计规范[S].

[2]CJJ 11-2011, 城市桥梁设计规范[S].

新型综合排水系统篇4

1.1项目实施的背景

高家堡矿井位于彬长矿区西北部,南与杨家坪、孟村井田相接,北至泾河,东与雅店矿井毗邻,西至陕甘省界,是淄矿集团在彬长矿区建设的大型现代化矿井。矿井井田面积219.1681km2,采用立井单水平开拓全井田方式,共划分为十三个盘区,总资源储量为973.57Mt,设计可采储量为468.52Mt,主采延安组4号煤层;设计生产能力5.0Mt/a,服务年限62.5a。矿井于2011年11月正式开工建设,计划2015年10月实现联合试运转,12月完成竣工验收。

1.2项目实施的目的、意义

高家堡矿井开采深度最深处达到近1000m,随着矿井开拓、开采深度的不断加深,水文地质条件愈发复杂,水害对矿井安全生产的威胁日益加重。因此,矿井主排水系统的形成速度,对矿井的安全建设起着关键性作用,直接影响到矿井能否顺利实现联试运转和竣工验收。围绕矿井主排水系统的施工速度,就相关支护设计和现场施工组织优化,展开研究分析并采取有效措施,将会创造较大的经济效益和社会效益。

2项目实施的基本情况及达到的技术经济指标

2.1项目实施的基本情况

2.1.1矿井主排水系统设计情况

高家堡矿井井底车场位于+120m水平,其附近布置有主排水系统,包括主排水泵房、水仓、管子道及水处理峒室等,另与主排水泵房联合布置了抗灾排水泵房。各工程原设计和优化设计情况详述如下:

(1)主排水泵房

主排水泵房及通道设计工程量330m,共6个吸水井及壁龛、2个配水井及壁龛、1个闸阀井及壁龛、3个抗灾潜泵吸水井及壁龛和3个电器壁龛;设计选择MD420-96×10B型离心水泵7台,配10k V 1800k W 1480r/min防爆电动机,正常涌水时水泵3台工作,3台备用,1台检修;选用5趟Ф325×22、12mm无缝钢管,正常涌水时3趟工作,2趟备用,管路经管子道沿副井井筒敷设至地面水处理站调节水池。矿井正常涌水时,3台泵工作,排水时间16.9h,矿井最大涌水时5台泵工作,排水时间14.67h。抗灾潜水泵房内安装3台BQ550-850/10-2000/W-S型矿用单吸自平衡卧式潜水泵,配套电机YBQ-2000/4-S(10000)增安防爆型,功率2000k W,电压10k V,转数1480r/min;抗灾排水管路选择三趟Ф325×22/15mm无缝钢管,沿主井井筒敷设。

(2)井底车场水仓

井底车场水仓设计总长度1071m,其中存水段内水仓445.6m,外水仓532.4m,巷道掘进断面13.3m2,净断面11.5m2;总容水量11250m3,包括内仓5125m3,外仓6125m3;内外水仓存水段原设计采用一次锚喷和二次素混凝土砌碹联合支护形式,巷道长度978m,砌体厚度300mm;实际施工时因现场巷道围岩岩性以细砂岩为主,岩石坚硬(围岩级别Ⅱ~Ⅲ,普氏硬度系数f=8~10),完整性好,较稳定,经认真研究分析后对支护参数进行了设计优化,优化后将该段二次素混凝土砌碹支护取消,直接采用一次锚网索喷支护形式,节约C30混凝土消耗量2660m3,同时在喷射砼中添加了WG型高效混合防水剂,以防水仓漏水。

(3)井底车场水处理峒室

井底车场水处理峒室设计工程量114.4m,设计有1个格栅池、3个预沉淀池、2套反应池(包括一级、二级和混合反应池)、2套磁分离设备、1个污泥池和2个污泥中转池。原设计中超磁分离机、反应池及污泥中转池峒室共52.5m,采用一次锚喷和二次钢筋混凝土砌碹联合支护形式,砌体厚度550mm;实际施工时因现场峒室围岩岩性以细砂岩为主,岩石坚硬(围岩级别Ⅱ~Ⅲ,普氏硬度系数f=8~10),完整性好,较稳定,经认真研究分析后对支护参数进行了设计优化,优化后将该段二次钢筋混凝土砌碹支护取消,直接采用一次锚网索喷支护形式,节约φ20mm和φ22mm钢筋消耗约量30.1t,减少C40混凝土消耗量621.4m3。

2.1.2矿井主排水系统施工情况

主排水系统各大工程均采用普通钻爆法施工,施工期间通过采取一系列的有效措施对现场施工组织进行了全面、深入的优化,实现了平行作业,提高了施工效率,加快了系统形成速度,为全矿井实现安全、快速、优质的建设目标提供了可靠保障。

一是经过上述一系列的支护设计优化,减少了大量的钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑等作业环节,大大缩短了单循环作业时间;二是通过工序调整,实现了不同工序之间的合理穿插和平行作业,其中主排水泵房对主体峒室和相应壁龛及吸水井同时进行砌碹作业,并对每段工程的主体部分和其后一段工程的附属部分,同时施工、平行作业,避免了相互影响,提高了施工效率;三是为了尽早进入水平标高低于泵房峒室底板标高5.6m的配水巷及相关吸水井施工,在内水仓与6#配水井未贯通前,先在泵房主体峒室内落底人工制造15°斜坡,通过6#配水井进入两侧配水巷施工,利用耙装机后接矿车直接进行矸石装运作业,解决了施工期间矸石装运难度大的实际问题,加快了配水巷形成速度,为泵房正式安装工程的开展争取了宝贵时间;四是井底车场水仓施工前,按正常施工顺序需由水仓通道进入施工,实际因该条施工线路进度相对滞后,现场不具备进入水仓通道的条件,经认真研究分析后,决定从施工进度较快的临时水仓直接进入外水仓施工,这一方案既提前了水仓开工时间,又为后期临时水仓与正式外水仓联通创造了条件,增大了外水仓实际容水量,进一步提高了矿井主排水系统的安全可靠性;五是在施工队伍选择时,择优选用了机械化装备程度较高的中煤五建三十一处项目部,施工期间调集项目部5t轮胎式大型装载机和履带式小型挖掘机,进行大断面峒室和深基坑掘进期间的矸石装运作业及施工材料的转运工作,大大降低了职工的劳动强度,提高了施工效率。

2.2项目实施达到的技术经济指标分析

2.2.1支护形式设计优化技术经济指标

通过对矿井主排水系统各大工程进行支护设计优化,节约了大量的钢筋、U29型钢及混凝土等支护材料消耗,减少了烦琐的钢筋绑扎、模板支设及混凝土浇筑等作业环节,极大地降低了工程建设投资,缩短了施工工期,创造了极高的经济效益。

一是主排水泵房主体峒室通过支护设计优化,节约φ20mm和φ22mm钢筋消耗量73.7t,减少U29型钢消耗量61t,节约C40混凝土消耗量165.4m3,折合每米峒室造价降低36563元,工程量71m,节约建设投资71×36563=259.6万元;同时缩短施工工期约2个月。二是井底车场水仓通过支护设计优化,减少C30混凝土消耗量2660m3,折合每米巷道降低造价5309元,工程量978m,节约建设投资978×5309=519.2万元;同时缩短施工工期约4.5个月。三是水处理峒室通过支护设计优化,节约φ20mm和φ22mm钢筋消耗量30.1t,减少C40混凝土消耗量621.4m3,折合每米峒室降低造价9514元,工程量52.5m,节约建设投资52.5×9514=49.9万元;同时缩短施工工期约1个月。

共计节约建设投资828.7万元,缩短施工工期约7.5个月。

2.2.2施工组织优化技术经济指标

通过对矿井主排水系统现场施工组织的优化,实现了平行作业,提高了施工效率,加快了系统形成速度。

一是主排水泵房施工期间通过工序调整、平行作业,并采取落底人工制造15°斜坡施工配水巷和吸水井等优化施工组织措施,缩短施工工期约1个月;二是井底车场水仓施工期间,通过采取提前从临时水仓直接进入外水仓施工及施工内外水仓临时联络巷等优化施工组织措施,缩短施工工期约3个月;三是水处理峒室施工期间,通过配备5t轮胎式大型装载机和履带式小型挖掘机,提高了矸石装运和材料转运效率,缩短施工工期约1个月。共计缩短施工工期5个月。

3总结

经上述技术经济指标分析,通过该项目的实施,高家堡矿井主排水系统施工期间共节约建设投资828.7万元,缩短施工工期12.5个月。

摘要：高家堡矿井主排水系统由井底车场水仓、主排水泵房及水处理峒室组成,原设计支护形式中均包括二次混凝土砌碹支护,结合现场实际施工条件,通过对系统各大工程设计支护形式和施工组织的优化,节约了工程建设投资,提高了施工效率,加快了矿井主排水系统形成速度,为矿井安全、快速、优质的建设和顺利实现联合试运转及竣工验收提供了可靠保障,奠定了坚实基础,创造了较高的经济和社会效益。本文将系统阐述这一项目的优劣,希望给后来者研究提供依据。

新型综合排水系统篇5

随着电机技术的发展,变频电机和永磁同步电机、汽车电机、高速电机、无刷电机等新型电机得到越来越多的应用,且今后在电机业中的比重也将越来越大。在新产品的研制过程中,除了必须对电机设计、工艺过程及理论分析方面进行研究外,还须对产品或样机进行大量的实验验证,以探索改进的途径,从而对各种新型电机测试技术提出了更高的要求,被测电机的精度要求越来越高,传统的手工测试方法已经很难满足实际的测试要求。近年来,计算机技术得到了迅猛发展,其丰富的软、硬件资源,使得计算机在测试系统领域中发挥了极其重要的作用。为解决传统测试方法缺陷和不足,研制一种电机综合性能自动测试系统以提高电机测试效率和准确度,建设新型电机综合性能自动测试平台,并向全校及社会开放,进一步改善浙江大学电气学院电机与电器学科科研和教学的软硬件条件,提高学科承接大型科研项目的能力,使其在高层次人才培养、重大科研攻关等方面发挥更大的作用具有深远的意义[1,2]。

本文在利用高性能的进口设备WT1600数字功率计的基础上,结合JN338A型转矩传感器,采用计算机辅助测试先进技术和手段,提高电机测试系统的测试精度和速度,利用工控机实现对仪器的操作、控制,代替传统的人工操作方式,排除人为因素造成的测量误差,提高测试效率和精度。成功研制了一套测试方便、准确度高、自动化程度高的新型电机综合性能自动测试平台,实现对电机性能测试过程的控制和测试数据的处理[3,4]。

1 系统总体结构及硬件设计

本系统将工控机、测量仪器等硬件设备与虚拟仪器软件技术相结合进行试验,对被测电机的转速和转矩、电机电参数和性能进行测定,从而实现电机型式试验的自动控制。测试系统总体组成结构框图如图1所示。系统组成包括工控机、交直流电源、综合测试平台、转矩传感器、被测电机以及负载装置等。该系统以工控机为核心组成的数字化测试系统,电机的各类信号通过PCI数据采集卡传送给计算机。自动完成信号的采样和处理、实时监测电机运行数据、数据的分析与计算、生成报表、数据记录等文件、测试报告与特性曲线的打印输出等,提高了测试效率和质量,适应新型电机的高精度的综合性能测试[5,6]。

1.1 新型电机综合性能自动测试平台组成

新型电机综合性能自动测试平台包含如下检测设备:WT1600数字功率计,DSP6001闭环控制器,配套MAGTROL磁滞测功机、高速电涡流测功机,闭环控制器,工业计算机、数据采集卡和液晶显示器;测试软件,带扭矩测量传感器信号接口;控制电源可进行交流/直流调速;配套不同的负载类型。兼顾不同新型的电机综合性能测试、操作维护方便,手动、自动等多种测控模式。模块式结构,具有高可靠性、可扩展性、可定制性等功能,使其可以单独或整合使用,集现代测试技术,提供全面的高精度电机性能参数测试,满足各种新型电机测试需要。其中包括:(1)高精度数据采集计算机虚拟仪器测试平台:结合诸多新工业标准技术、实验室技术以及电机测试技术研制的新一代电机测试系统,测试数据由计算机自动采集并通过电机测试软件进行分析处理;(2)高速电机测试平台:高速电涡流测功机,转速50 000r/min,力矩20 N·m;(3)大转矩汽车电机测试平台:克罗伏特电涡流机,420 N·m,6 000 r/min;(4)变频电机测试平台:变频控制器,380 V,50 Hz,7.2 k VA。该系统采用JN338A型转矩转速传感器,力矩范围为5 N·m、20 N·m、100 N·m,测量电机的输出扭矩和转速。

负载类型有:(1)以直流发电机作负载,功率为5.5 k W、1.5k W,其负载的调节方法采用直接消耗法;(2)大力矩电涡流机测功机(420 N·m,6 000 r/min),选用克罗伏特PAU电涡流机免维护的电涡流制动装置;(3)MAGTROL磁滞式测功机,转速25 000 r/min,力矩范围为0.28 N·m、0.85 N·m、3 N·m,用于测试小功率电机;(4)MAGTROL高速电涡流测功机(20 N·m,50 000 r/min)。根据被测电机的要求选定相应的测功机,以保证测量的精度。

1.2 WT1600数字功率计

WT1600数字功率计最多可以有6电压/6电流输入,利用PLC实现手动、自动接线,自动接线包括常用的单相1P2W接法(模块1)、单相1P2W接法(模块2)和三相3A、3V接法(模块1、2、3)、三相3A、3V接法(模块4、5、6)。通过GPIB接口与工控机PCI-GPIB测量板卡相连,用于测量电压、电流、输入功率、功率因数、频率等。带有GPIB接口的程控仪器与计算机的连接,不但方便了程序的编制,而且也为以后加入新的测试任务提供了便利。

1.3 JN338A型转矩转速传感器

JN338A型转矩传感器可测量稳态旋转扭矩及动态过渡过程的旋转扭矩。测量正、反向扭矩时,不需调整零点。扭矩信号的提取方式为应变电测技术。扭矩测量精度与旋转速度、方向无关。WDH-PCI转矩转速测量板卡通过DB25通用接口与JN338A型转矩测量传感器相连,实时测量电机的转矩、转速频率数据。板卡在设计中采用高精度石英晶体振荡器作为时钟基准,对JN338A型传感器输出信号的频率进行测量,确保了测量的准确度。假定测量定时时间用T(秒)表示,在T的时间内:转矩输出的频率测量值为fm;转速输出的频率测量值为fn;假定传感器测速码盘齿数为Z;转矩量程为N(N·m);转矩零点输出频率f0;正向满量程输出频率fp;负向满量程输出频率fr;则由下列公式可计算出当前时刻的转速值:

由工控机采集,显示被测电机的转矩、转速动态值,可计算电机的输出功率等[7,8]。

1.4 测量软件与采集板卡

工控机测量软件接收WT1600功率计的PCI-GPIB和JN338A型传感器的PCI板卡得到的测量数据,将电机的电压、电流、输入功率、功率因数、频率、转矩、转速,以及计算得到的输出功率和效率数据显示在屏幕上。为满足系统的整体需求,测试系统软件主要分为了四个整体功能模块。分别为电机控制模块、数据采集模块、数据分析模块和参数设置模块。电机测试完毕后由于微型计算机具有较强的数据处理功能,能实现实时数据曲线绘制功能、参数设置功能、各种数据分析和处理、状态显示功能、数据保存功能,可以实现铭牌数据的导入、导出,各种测试曲线的绘制,电机测试报告打印[1,2]。图2为电机系统综合测试平台。

2 测试系统软件设计

2.1 系统软件的整体功能及基本架构

本系统软件设计主要用于提供友好的人机操作界面,从而实现系统控制、数据采集、数据显示等功能。软件系统功能结合实际的工程项目需求,并在完成了硬件设计的基础之上,采用在windows XP平台下的QT5工具进行软件系统的C++开发设计。实时测量电机数据,并进行各种类型的测试,最后进行数据处理得到电机测试报表。在软件设计系统中,将通过采集的数据并用曲线拟合的方法对电机的扭矩和转速进行分析。图3为测试系统软件的整体功能框架图。

电机测试系统软件设计主要从开发工具、电机测试功能模块设计、采集流程设计、软件抗干扰设计以及人机交互界面程序设计等方面入手。测试系统中的数据通过数据采集卡来采集,驱动软件是完成数据采集卡的控制与通讯的软件层,是应用程序实现仪器控制的桥梁。本系统采用模块化的理念对各个试验进行编译,不仅满足系统本身对数据采集、数据分析处理、数据存储回放等功能外,还具有非常友好的界面、界面的操作系统简单。实现了电机转速、转矩、电压、电流等信号的采集与分析功能,任意时刻都可以对已经记录的数据点进行数据操作或数据处理。测量软件可以实现各种形式的电机测试,包括手动测试、定点测试、耐久测试、空载测试和堵转测试。可以同时使用多种测试模式,但空载测试和耐久测试不能同时使用。图4为软件的基本架构[9,10]。

2.2 用户界面设计

本程序界面设计站在用户的角度,以便利性为主,设计简洁,一目了然,各功能在主界面上均有体现,使用户不需要很复杂的操作就能完成软件的使用。本程序共有八个界面组成,包括主界面、定点测试参数设置、耐久测试参数设置、空载测试参数设置、堵转测试参数设置、绘图参数设置、打印设置、铭牌数据设置。其中主界面可通向其它界面。主界面包括菜单栏、工具栏、数据显示区、数据记录区和测试参数显示区。如图5所示。

定点测试界面包括定点设置、稳定范围两块,其中定点测试用于设置测试点。图6为定点测试参数设置界面。

采集到的数据进行处理并拟合出曲线,得到试验对应的特性曲线,实现了系统配置、手动测试、自动控制、报表生成等功能。图7为拟合曲线流程。

绘图方式指散点图/曲线图,默认范围/手动选择范围,数据拟合/折线图。一般有多个数据类型需要绘制在同一张图上,因此有多个Y轴。输出图表有窗口、文件两种形式,图表窗口右键可直接返回图表参数选择界面。绘图设置界面如图8所示。

绘图设置界面包括数据类型选择、拟合方式、横轴选择、坐标轴范围、绘图方式。

2.3 五轴曲线图

选择电压、电流、输入功率、功率因数、频率、转矩、转速、输出功率、效率中的一个作为横坐标,其余若干个作为纵坐标,选取适当的刻度范围,将测量得到的数据点拟合或插值后得到的曲线图。

图9为型号为M6-101,转速4 000 r/min,功率500 W无刷电机性能测试的五轴曲线图,根据电机性能测试的要求和原则,对被测电机进行了空载试验、负载试验、堵转试验以及转矩转速试验,并对采集到的数据进行处理拟合得到了对应试验的特性曲线,结合理论值进行比较验证,表征了被测电机的基本性能。

3 结束语

电机试验是对电机设计、加工工艺、装配质量及技术性能综合评价的重要环节。该系统将工控机、采集卡、传感器等硬件与数据采集、分析以及图形用户界面的应用软件有效地结合起来,能够充分地发挥工控机的软件功能,大大缩短人工数据采集和计算的时间,提高数据采集的准确性。根据新型电机测试的需要,测试系统功能比较齐全,结合当前测试技术,在QT5软件平台上完成C++软件设计,友好的人机界面和强大的数据处理功能,可提供良好的控制界面,较好地实现各类电机的输入参数和输出参数等特征点数据的自动测试,具有精度高、操作简单、工作可靠等特点。为电机的性能测试开辟了一条崭新的道路,充分发挥了进口设备仪器的作用和潜能,测试结果证明,该平台能够按照测试系统设计功能要求,WT1600数字功率计与JN338A型转矩传感器在检测设备系统中的集成,符合当今高效电机测试的要求,成功实现对各种新型电机的测试工作。该系统已在浙江大学电气学院电机与电器学科平台中获得了应用[11,12]。

摘要：介绍了WT1600数字功率计与JN338A型转矩传感器在新型电机综合性能检测设备系统中的集成,可以测量电压、电流、转矩、转速、功率等电机特性参数。测试系统将工控机、采集卡、传感器等硬件与数据采集、分析以及图形用户界面的应用软件有效地结合起来,较好地实现新型电机的输入参数和输出参数等特征点数据的自动测试,提高电机测试效率和准确度。应用结果表明,测试系统操作方便,安全可靠,具有一定的工程指导价值,符合当今新型电机测试的要求。系统已成功应用于浙江大学电气学院电机与电器学科平台。

关键词：WT1600数字功率计,JN338A型转矩传感器,虚拟仪器,自动测试系统,电机特性曲线

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