時間:2022-01-28 17:53:38
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關鍵詞鍋爐房/計算機控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol,heating,boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內監測與控制的主要目的應為:
·提高系統的安全性,保證系統能夠正常運行;
·全面監測并記錄各運行參數,降低運行人員工作量,提高管理水平;
·對燃燒過程和熱水循環過程進行有效的控制調節,提高鍋爐效率,節省運行能耗,并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐,可將被監測控制對象分為燃燒系統和水系統兩部分分別進行討論。整個計算機監測控制管理系統可按圖5-1形式由若干臺現場控制機(DCU)和一臺中央管理機構成。各DCU分別對燃燒系統、水系統進行監測控制,中央管理機則顯示并記錄這兩個系統的在線狀態參數,根據供熱狀態況確定鍋爐、循環泵的開啟臺數,設定供水溫度及循環流量,協調各臺DCU完成各監測控制管理功能。
5.1.1燃燒系統監測與控制
圖5-1鍋爐房計算機的監控系統
對于鏈條式熱水鍋爐,燃燒過程的控制主要是根據對產熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度,根據爐膛內燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內的負壓度控制鼓風機、引風機的風量,從而既根據供暖的要求產生熱量,又獲得較高的燃燒效率。為此需要監測的參數有:
·排煙溫度:一般使用銅電阻或熱電偶來測量;再配之以相應的溫度變送器,即可產生4~20mA或0~10mA的電流信號,通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量:目前較多采用氧化鋯傳感器,可以對0.1%~21%范圍內的高溫氣體的含氧量實現較精確的測量,其輸出通過變送器后亦可轉換為4~20mA或0~10mA電流信號。
·空氣預熱器出口熱風溫度:同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預熱器出口、除塵器出口煙氣壓力:測點可根據具體要求增減,一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器,再通過相應的變送器變為4~20mA或0~10mA電流信號,接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓,空氣預熱器前后壓差:測量方法同上。
·擋煤板高度測量:通過專門的機械裝置將其轉換為電阻信號,再變成標準電流信號,送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產熱量:由水系統的DCU測出后通過通訊系統送來。
燃燒系統需要控制調節的裝置為:
·爐排速度:由可控硅調壓,改變直流電機轉速
·擋煤板高度:控制電機正反轉,通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量:調鼓風機各風室風閥或通過變頻器調風機轉速
·引風機風量:調引風機風閥或通過變頻器高風機轉速
為了監測上述調節裝置是否正常動作,還應配置適當的手段測試上述調節裝置的實際狀態。爐排速度和擋煤板高度可通過適當的機械機構結合霍爾元件等位置探測傳感器來實現,風機風量的調節則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調節主要包括事故下的保護,啟停過程控制,正常的燃燒過程調節三部分。
·事故保護:這主要是由于某種原因造成循環水停止或循環量過小,以及鍋爐內水溫太高,出現汽化。此時最重要的是恢復水的循環,同時制止爐膛內的燃燒。這就需要停止給煤,停止爐排運行。停止鼓風機,引風機。DCU接收水溫超高的信號后,就應立即進入事故處理程序,按照上述順序停止鍋爐運行,并響鈴報警,通知運行管理人員,必要時還可通過手動補入冷水排除熱水,進行鍋爐降溫。
啟停控制:啟動點火一般都是人工手動進行,但對于間歇運行的鍋爐,封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動,停掉鼓風機,然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機,慢慢開大鼓風機,隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調節:正常運行時的調節主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設定值,同時達到高燃燒效率,低排煙溫度,并使爐膛內保持負壓。這時作為參照的測量參數有爐膛內的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度(即煤層厚度)確定,鼓風機則可以根據空氣預熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化,此時可以調整控制量有爐排速度、煤層厚度(調整擋煤礦板高度)、鼓風機轉速、各風室風閥、引風機轉速或風閥。上述各調節手段與各可參照的測量參數都不是單一的對應關系,因此很難用如PID算法之類的簡單控制調節算法。目前,控制調節效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規則控制"法,都是根據大量的人工調節運行經驗而總結出的調節運行方法。
當燃燒充分時,鍋爐的出力主要取決于燃煤量,因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調節,煤層厚度與煤種有很大關系,爐膛內燃燒狀況可以通過爐膛內溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內中部溫度最高,爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡,溫度降低。鼓風機則應根據進煤量的增減而增減送風量,同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據爐膛內負壓狀態決定運行狀態,維持爐內微負壓,從而既保證煤的充分燃燒,又不會使煙氣和火焰外溢。根據如上分析,可采用如下調節規則:
每h一次,根據爐膛內溫度分布調整煤層厚度及爐排速度,最高溫度點后移,則將爐排速度降低5%,同時將擋煤板提高5%,當最高溫度點前移時,則將爐排速度提高5%,同時將擋煤板降低5%。
每2h一次:若出水溫度高于設定值2℃以上,則將爐排速度降低5%,若出水溫度低于設定值2℃以上,則將爐排速度加大5%,加大和減小爐排速度的同時,還要相應地將鼓風機轉速開大或減小。當采用風閥調整鼓風量時,則調閥,觀察空氣預熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次:若排煙含氧量高于高定值,則適當減少鼓風同風量(降低轉速或關小風閥),若低于高定值,則增加鼓風機風量。
每15min一次:若爐膛負壓值偏小(或變為正壓),加大引風機轉速或開大風閥,若負壓值偏大,則降低引風機風量。
以上調節規則中,所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置,需通過具體運行實測分析后,給出"合理","最高溫度前移","最高溫度后移"的判據,然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣,排煙含氧量的設定值,含氧量出現偏差時對鼓風機風量的修正等參數也需要在鍋爐試運行后,根據實際情況摸索,逐步確定。當然這幾個修正量參數也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到,在這里不做過多的討論。
5.1.2鍋爐房水系統的監測控制
鍋爐房水系統的計算機監測控制系統的主要任務是保證系統的安全性;對運行參數進行計量和統計;根據要求調整運行工況。
·安全性保證:保證主循環泵的正常運行和補水泵的及時補水,使鍋爐中循環水不會中斷,也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統計:測定供回水溫度和循環水量,以得到實際的供熱量;測定補水流量,以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數。
·運行工況調整:根據要求改變循環水泵運行臺數或改變循環水泵轉速,調整循環流量,以適應供暖負荷的變化,節省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環水泵構成的鍋爐房水系統示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點,從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量,最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計,一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高,可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調節閥后面安裝壓力傳感器,根據測出的壓力p3,p4與鍋爐出口壓力p1之壓差,也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調節閥來調整流量,可以使在2臺鍋爐都運行時,流量分配基本一致,而當低負荷工況下1臺鍋爐停止或封火,循環水泵運行臺數也減少時,自動調節流量分配,使運行的鍋爐通過總流量的90%以上,封火的鍋爐僅通過總流量的5%~10%,僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統原理及其測控點
溫度傳感器t3,t4,t5和流量傳感器F1一起構成對熱量的計量。用戶側供暖熱量為,GF1cp(t3-t4),其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5),二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經常對其作統計分析,與煤耗量比較,既可檢查鍋爐效率的變化,及時發現鍋爐可能出現的問題,與外溫變化情況相比較,則又可以了解管網系統的變化及供熱系統的變化,從而為科學地管理供暖系統的運行提供依據。
泵1~4為主循環泵。壓力傳感器p1,p2則觀測網路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵,留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環水泵時,如前幾講所述,不僅要能夠控制各臺泵的啟停,同時還應通過測量主接觸器的輔助觸點狀態測出每臺泵的開停狀態。這樣,當發現某臺泵由于故障而突然停止運行時,DCU即可立即啟動備用泵,避免出現因循環泵故障而使鍋爐中循環水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環水是否正常的重要手段。當外網由于某種原因關閉,盡管循環水泵運行,但流量可以為零或非常小,此時也應立即報警,通過計算機使鍋爐自動停止,同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4,恢復鍋爐內的水循環。
泵5,6與壓力測量裝置p2,流量測量裝置F2及旁通閥V3構成補水定壓系統,當p2壓力降低時,開啟一臺補水泵向系統中補水,待p2升至設定的壓力值時,停止補水。為防止管網系統中壓力波動太大,當未設膨脹水箱時,還可設置旁通閥V3來維持壓力的穩定。長期使一臺補水泵運行,通過調整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5,6也是互為備用,因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態,當發現運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時,立即啟動另一臺泵,防止系統因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量,它可以是渦街流量計,也可以采用通常的冷水水表,或有電信號輸出的水表。
5.1.3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示,可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接,協調整個鍋爐房及熱網的運行調節與管理。中央機主要工作任務為:
·通過圖形方式顯示燃燒系統、水系統及外網系統的運行參數,記錄和顯示這些參數的長期變化過程,統計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據外溫變化情況,預測負荷的變化,從而確定供熱參數,即循環水量及泵的開啟臺數、供水溫度、鍋爐運行臺數。將這些決定通知相應的DCU產生相應原操作或修改相應的設定值。負荷的預測可以根據測出的以往24h的平均外溫w來確定:
(5-1)
式中為Q0設計負荷,t0為設計狀態下的室外溫度,Q為預測出的負荷。考慮到建筑物和管網系統的熱慣性,采用時間序列的方法來預測實際需要的負荷,可能要更準確些。
式(5-1)中的負荷盡管每h計算一次,但由于是取前24h的平均外溫,因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為:
(5-2)
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差,一般不會超過5℃,因此ΔQ的變化總是小于Q的1%,所以不會引起系統的頻繁調節。
根據預測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數Nb:Nb≥Q/q0,其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環水泵的開啟臺數。
要求的總循環量G=max(Q/(Δt·cp)Cmin),其中Gmin為不產生垂直失調時要求的最小系統流量,Δt為設定的供回水溫差。由于多臺泵并聯時,總流量并非與開啟臺數成正比,因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數成正比,因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數與流量的關系對應表,由此可求出要求的運行臺數。
·分析判斷系統出現的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現的故障及由計算機進行判斷的方法為:
--水冷壁管或對流管爆管事故此時補水量迅速增加,爐膛內溫度迅速下降,排煙溫度下降,爐膛內溫度迅速下降,排煙溫度下降,爐膛內壓力迅速由負壓變為正壓。
--水側升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高,接近達到或超過出口壓力對應的飽和溫度。
--鍋爐內壓力超壓事故測出水側壓力突然升高,超過允許的工作壓力;
--管網漏水嚴重測了水側壓力降低,補水量增大;
--鍋爐內水系統循環不良測出總循環水量GF1減少很多,壓差p3-p1或p4-p1加大;
--除污器堵塞測出總循環水量GF1減少,當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小,說明壓力傳感器p2的測點至循環水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設定值有較大差別;
--引風機、鼓風機、水泵故障相應的主接觸器跳閘,或所測出的空氣壓差或水循環流量與風機、水泵的設計狀況有較大出入。
利用計算機根據上述規則及實測運行參數不斷進行分析判斷,即可及時發現上述事故或故障,并立即采取報警和停爐等相應的措施,從而防止事故的進一步擴大或故障轉化為事故,提高運行管理的安全性。
5.2蒸汽-水和水-水換熱站的監測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源,通過換熱站向小區供熱的系統來說,換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣,只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應的測控制元件。水側與圖5-2一樣,控制泵5、6及閥V2根據p2的壓力值補水和定壓;啟停泵1~4來調整循環水量;由t2,t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現,F3可以選取用渦街流量計測量,它測出的為體積流量,通過t1和p3由水蒸氣性質表可查出相應狀態下水蒸氣的比體積ρ,從而由體積流量換算出質量流量。為了能由t和p查出比體積,要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調節閥移至測量元件的前面,如圖5-3中所示,這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽,經調節閥等焓減壓后,也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高,則可在L2輸出無水信號后,停止凝水排水泵,當L2再次輸出有水信號時,計算機開始計時,直到L1發出有水信號時,計時停止,同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出,從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內的蒸汽平均質量流量,代替流量計F3,并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大,而應采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側調節閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力,從而決定了冷凝溫度,也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調節特性,可以根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值。調整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比,這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。
供水溫度t3的設定值,循環泵的開啟臺數或要求的循環水量的確定,可以同上一節一樣,根據前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量,并算出要求的循環水量。供水溫度的設定值t3,set可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定:
t3,set=t2+Q/(cp·G)
隨著供水溫度t3的改變,t2也會緩慢變化,從而使要求的供水溫度同時相應地改變,以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。
對于一次網為熱水的水-水換熱站,原則上可以按照完全相同的方式進行,如圖5-4。取消二次供水側的流量計F1,僅測量高溫熱水側的流量F3,再通過即可和到二次側的循環水量,一般高溫水溫差大,流量小,因此將流量計裝在高溫側可降低成本。測量高溫水側供回水壓力p3、p4可了解高溫側水網的壓力分布狀況,以指導高溫側水網的調節。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量,即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側供水溫設定值,由V1按此設定值進行調節。在實際工程中,高溫水網側的主要問題是水力失調,由于各支路通過干管彼此相連,一個熱力站的調整往往會導致鄰近熱力站流量的變化。另外,高溫水側管網總的循環水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配,于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側水閥V1開大,試圖增大流量,結果距熱源近的換熱站流量得到滿足,而距熱源遠的換熱站流量反而減少,造成系統嚴重的區域失調。解決這種問題的方法就是采用全網的集中控制,由管理整個高溫水網的中央控制管理計算機統一指定各熱力站調節閥V1的閥位或流量,各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網送來的關于調整閥門V1的命令,并按此命令進行相應的調整。高溫水側面管網的集中控制調節。將在一下節中詳細介紹。
5.3小區熱網的監測與調節
小區熱網指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網的監測調節。小區熱網的主要問題也是冷熱不均,有些建筑或建筑某部分流量偏大,室內過熱,而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣,計算機系統的中心任務就是掌握小區各建筑物的實際供暖狀況,并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測,但實際系統中尤其是對住宅來說,很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現實的方法就是測量回水溫度,根據各支路回水溫度的差別,就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調整到相同值,就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同,因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑,可選在設備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統的流量分配進行調整,在各支路上都安裝由計算機進行自動調節的電動調節閥成本會很高,同時一旦各支路流量調節均勻,在無局部的特殊變化時,系統應保持冷熱均勻的狀態,不需要經常調整。因此可以在各支路上安裝手動調節閥,通過計算機監測和指導與人工手動調節相配合的方法實現小區供暖系統的調節和管理。為便于人工手動調節,希望各支路的調節閥有較準確的開度指示。目前國內推廣建研院空調所等幾個單位研究開發流量調配閥,有準確的閥位指示,閥位可鎖定,并提供較準確的閥位-阻力特性曲線,采用這種閥門將更易于計算機指導下的人工調節。
根據上述討論,計算機系統要測出各支路的回水溫度,并將其統一送到供暖小區的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式:
集中十余個回水溫度測點設置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設的局部網或通過調制解調器經過電話線與小區的中央管理聯接。當這十幾個溫度相互距離較遠時,溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設有時就有較大困難,溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內部裝有單片機的智能式溫度傳感器,可以連接通訊網通訊或通過調制解調器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣,可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調制解調器的溫度變送器,通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器,再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設備每套價格可在1000~1500元人民幣之間。如果每1000~3000m2建筑安裝一個回水溫度測點,則平均每m2供暖建筑投資在0.50~1元間。
小區的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后,可在屏幕上通過圖形方式顯示,使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調整量。對于一般的帶有閥位指示的調節閥,這種分析只能采用某種基于經驗的規則判斷法,下面為其一例:
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max,溫度最低的10%支路和的平均溫度min,全網平均回水溫度。
若max-min<3℃,不需要再做調節。
若max->2℃,將溫度最高的10%支路閥門都關小,與相比溫度每高1℃關小3%5~%;
若max-<-2℃,將溫度最低的10%支路閥門都開大,與相比溫度每高1℃開大3%~5%;
根據上面的分析結果,計算機顯示并打印出需要調節的支路及其調節量。運行管理人員根據計算機的輸出結果到現場進行手動調節。在供暖初期每3天左右進行一次這種調節。一般經過6~8次即可使一個小區基本實現均勻供熱。
采用流量調配閥時可以使調節效率更高,效果更好。此時需要將現場各流量調配閥的實際開度、流量調配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區管網的連接關系圖輸入中央管理計算機,有專門的算法可以根據調整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網的阻力特性及熱用戶的熱力特性,從而可較準確地給出各流量調本閥需要調整的開度[4],每次調整后,調整人員需將實際上各調節閥的調整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調整量,像這樣一次高速可間隔2~5d。模擬分析與實驗結果表明,一般只要進行3~4次調節,即可使各支路的回水溫度調整到相互間差值都在3℃以內,實現較好的均勻供熱[8]。
目前,許多供熱公司和有關管理部門開始提出裝設熱量計,以按照實際供熱量收供暖費,各種采用單片計算機的熱量計相應出臺。這種熱量計多是由一臺轉子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構成。轉子式流量計每流過一個單元流量即發出一個脈沖,由單片機測出此脈沖,得到流量,再乘以當時測出的供回水溫差,即可行到相應的熱量,由單片要對此熱量值進行累計和其它統計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能,通過調制解調器將它與電話線連接,就能實現熱量計與小區供暖的中央管理機通訊。這樣,不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映,各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中,從而可以對網的不平衡發問進行分析,給出熱網的調節方案。這樣,將熱量計、通訊網與小區中央管理計算機三者結合,就可以全面實施小區熱網的熱量計量、統計與管理、運行調節分析三部分功能,較好地解決小區熱網的運行、管理與調節。
5.4熱電聯產的集中供熱網的計算機監控管理
熱電聯產的集中供熱網可以分成兩部分:熱源至各熱力站間的一次網,熱力站至各用戶建筑的二次網。后者的控制調節已在前幾節討論,本節討論熱源至各熱力站間的一次網的監控管理。
一次網有蒸汽網和熱水網兩種形式,對于蒸汽網,各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站,一次網的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量,這在前面也已討論。下面主要研究熱水網的監測控制調節。
若忽略熱網本身的慣性,則系統各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量,此外各熱力站一次網循環水量之和又總是等于熱源循環泵的流量,不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠,其輸出到熱網的熱量都不是完全由各熱力站的調節決定,而是由熱電廠本身的調節來決定,取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調節輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求,同時還要兼顧發電的要求,不能完全根據各熱力站需要的熱量調整,于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致,這樣,就導致控制調節上的一些矛盾。
為簡單起見,假設熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0,如圖5-5,若此熱量大于各熱力站需要的熱量,則各熱力站二次側調節紛紛關小。以減小流量。由此使總流量相應減少,導致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調節閥的關小并不能使總熱量減少,而只是根據網的特性及各熱力站調節特性的不同,有的熱力產流量減少的多,使得供熱量有所減少;有的熱力站流量減少的幅度小,則供熱量反而電動閥加。同樣,如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時,各熱力站的調節閥紛紛開大,使流量增加,由此導致供回水溫差減小。熱力站1,2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度,供熱量的需求得以滿足,但由于流量增大,泵的壓力降低,干管壓降又減小,導致3,4的資用壓頭大幅度下降,閥門開大后,流量也增加不多,甚至還要下降,這樣,供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側閥門的調節實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調節,而不是對熱量的調節,如果各熱力站都是這樣獨立地根據自己小區的供熱需求進行調節,而熱電廠又不做相應的配合,則整個熱網不可能調整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應的調節,例如發現t供升高時會減少蒸汽量,t供降低時會增加蒸汽量,但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致,上述矛盾是永遠存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此,就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節中的討論的,根據外溫獨立調節。既然各熱力站一次側閥門的調節只解決熱量的分配比例,那么對它們的調節亦應該根據對熱量的分配比例來調節。一種方式是如果認為供熱量應與供熱面積成正比,則測出每個熱力站的瞬時供熱量,根據各熱力站的供熱面積,計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關小調節閥,對q偏小的則開大調節閥,這樣不斷修正,直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內的平均溫度相同,房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側的供回水平均溫度,因此可以各熱力站二次側供回水平均溫度調整成一致目標,統一確定熱力站二次側供回水平均溫度的設定值,根據此設定值與實測供回水平均溫度確定開大或關小一次側調節閥。按照這一思路,對各熱力站的調節以達到熱量的平均分配為目的,以實現均勻供熱。熱電廠再根據外溫變化,統一對總的供熱量進行調整,以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物均處在同一外溫下,因此,一旦系統調整均勻,對各熱和站調節閥的調整很少,熱源的總的供熱以數隨外溫改變,各熱力站的調節閥則不需要隨外溫而變化,只當小區二次系統發生一些變化時才需要進行相應的調節。
要實現這種調節方式,就必須對全網各熱力站的調節閥實行集中統一的控制調節。可以在每個熱力站設一臺DCU現場控制機,測量一、二次側的水溫、壓力、流量及二次側循環泵狀態,并可控制一次側電動調節閥。通過通訊網將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大,通訊距離較過遠,這時的通訊可通過調制解調器搭用電話線,也可以隨著供熱干管同時埋設通訊電纜,使用雙絞線按照電流環方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量,定期計算熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量,定期計算熱力站發送來的實測溫度的設定值與和各熱力站實測值的比較,直接命令各熱力站DCU開大/關小電動調節閥。各熱力站二次側回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程,因此應采有0.5~1h以上的時間步長進行調節,以防止振蕩。
除對熱網工況進行高速外,計算機控制系統還應為保證系統的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式,不使用熱交換器時,最常見的事故就是管道內超壓導致散熱器脹裂,DCU可直接監視用戶的供回水管壓力,發現超壓立即關閉供水閥,起到保護作用。無論直連還是間連網,另一類嚴重的事故就是一次網漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發現并切斷和修復,將嚴重影響供熱系統和熱電廠的運行。根據各熱力站DCU監測的一次網供回水壓力分布,還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置,這對提高熱網的安全運行有十分重要的意義,這類系統壓力分析與事故判斷的工作應屬于中央管理機的工作內容。
5.5參考文獻
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330kV涼州變電站是甘肅武威電網的樞紐變電站,變電站整個系統采用微機監控,系統包括兩部分:站控層和間隔層,網絡結構為開放式分層、分布式結構。站控層為全所設備監視、測量、控制、管理的中心,通過光纜與間隔層相連。間隔層按照不同的電壓等級和電氣間隔單元,以相對獨立的方式分散在各個繼電器室中,在站控層及網絡失效的情況下,間隔層仍能獨立完成間隔層的監測和斷路器控制功能。計算機監控系統通過遠動工作站與調度中心通訊。
1網絡結構介紹
1.1問隔層網絡結構
330kV涼州變電站二次測量、保護單元通過RS485和光纖組成的F—NET局域網,網絡拓撲結構為總線型,網絡傳輸速率為187.5kb/s,網絡成熟可靠,它負責站控層各個工作站之間和來自間隔層的全部數據的傳輸和各種訪問請求。其網絡協議符合國際標準化組織OSI模型。具有良好的開放性,見圖1。
網絡特點:
(1)網絡結構完全符合《中國電力行業標準》中關于繼電保護和智能數據采集設備信息接口標準。基于銅線的雙絞線較之基于光纖的傳輸系統容易受到電磁干擾的影響,且傳輸信息的質量降低。但對于普通的數字智能裝置,如果直接實現光纖接口,必須安裝光纖連接器,這樣就大大提高了設備的成本,對生產商和使用方法都將產生經濟上的壓力,RS-485和光纖通過光纖轉換器組成的以太網,不但避免了以上的不足而且充分利用了RS-485和光纖的優點。
(2)測量、控制及繼電保護裝置的配置:如圖1所示,所有的測量、控制裝置全部通過RS-485接口以總線方式相連接,所有繼電保護裝置通過RS-232接口與串口擴展板(1-16)相連接。這種相對獨立配置方式,大大增強了系統的運行可靠性,系統不會因為某個單元裝置故障而癱瘓。
(3)前置機配置:如圖1所示,2臺前置機互為備用,當主機出現異常和故障時,備用前置機自動切換為主機運行,保證了系統的正常運行。
(4)系統的不足:系統設計的不足之處在當串口擴展板或任何一臺前置機出現故障時,所有的保護信息都無法傳輸,在以后的網絡改造中,將繼電保護裝置的RS-232接口通過串口轉換板轉換為RS-485接口,以總線的方式實現保護信號的傳輸。
1.2站控層網絡結構
站控層網絡為以太網,網絡拓撲結構為總線型,網絡傳輸協議為TCP/IP,網絡傳輸速率為100Mb/s,通訊介質為雙絞線+光纖,它負責站控層各個工作站之間和來自間隔層的全部數據的傳輸和各種訪問請求。其網絡協議符合國際標準化組織OSI模型,具有良好的開放性,站控層網絡按雙網配置,網絡結構如圖2所示。
網絡特點:
(1)操作員站:主機與操作員站獨立設置,主機/操作員站具有主處理器及服務器的功能,為站控層數據收集、處理、存貯及發送的中心。主機/操作員站是所內計算機監控系統的主要人機界面,可實現圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態顯示和查詢,設備狀態和參數的查詢,操作指導,操作控制命令的解釋和下達等。
(2)遠動工作站:遠動工作站具有遠動數據處理及通信功能。遠動通信設備信息直采直送,即直接接收來自間隔層的I/,O數據,進行處理后,按照調度端所要求的遠動通訊規約,完成與調度端的數據交換。遠動通信設備已配置了與國家電力數據網的通信接口設備,以支持變電所遠動、電能量計費等信息的上網傳輸。
(3)工程師工作站:工程師站主要供計算機系統管理員進行系統維護用,可完成數據庫的定義、修改。系統參數的定義、修改,報表的制作、修改,以及網絡維護、系統診斷等工作。
(4)前置機:前置機屬于間隔層設備,其中前置機I和前置機Ⅱ互為備用,前置機Ⅲ和前置機Ⅳ互為備用。在數據庫的定義上,也具有相對的獨立性,任何一臺前置機主機數據庫出現故障,在操作系統正常的情況下,可以通過工程師工作站將備機的數據庫進行遠程復制,能迅速恢復主機的正常運行。
(5)切換板:當變電站增容或某些設備更換后,相應的數據庫參數發生了改變,數據庫重新定義后必須重啟計算機,若重啟的計算機為主機,將會影響系統的正常運行。因此,必須通過切換板強制將主機切換為備機,切換板的運用大大提高了系統的可靠性。
2系統評價
330kV涼州變電站計算機監控系統在站控層采用以太網,在間隔層采用了F—NET網(RS-485總線結構),使間隔層和站控層網絡具有相對的獨立性,整體網絡又具有完整的統一性。
(一)計算機系統的監控對象
抽水蓄能電廠使用計算機監控的主要對象是廠房、地面開關站、上下水庫、施工變電所等。主要監控設備有水泵水輪機、主變壓器及其輔助設備、一套變頻啟動裝置,此外,還有進水閥設備和所有的輔助設備,柴油發電機等機電設備。除了主要設備以外還有公用設備,主要是上水庫和下水庫的進水口閘門,還有水文測量系統和水位測量系統,壓縮空氣系統和供排水系統等。
(二)計算機監控系統的設計原則
抽水蓄能電廠的主要作用是為電網的調峰和調頻提供保障。在設置控制系統的過程中首先應該考慮到電網的相關問題,其次應該對系統的性能價格比進行考慮,在設計過程中既要追求技術的先進性,又要遵循一定的設計原則。監控系統在進行方案設計時應該考慮四個原則,第一個原則是按照國際的先進水平進行設計,其設計的前提是滿足可靠性和實用性的要求。其運行值班方式是無人值班或是少人值班的方式。為了保障監控的統一性,應該設置全場計算機監控系統,避免使用傳統獨立的常規集中監控系統。由于考慮到電廠的安全性和可靠性,還需要在設計的過程中外加簡單的停機安全閉鎖的功能,確保在緊急情況下系統的安全運行。對電廠的其他重要設備進行緊急處理時要使其滿足可靠性的要求。第二個原則是采用分布式系統結構的形式,確保系統中一個設備發生故障時其他的設備仍然能夠正常運行。第三個原則是保持系統的可靠性,采用環網配置的裝置設置其監控網絡。在運行的過程中,要使系統本身故障影響力適當減少,不能讓系統本身的故障影響到環網的運行。第四個遵循的原則是實現計算機監控系統與多各系統的通信,主要的系統有電站系統、網調監控子系統、全場通風空調系統和電廠用電系統等。
(三)計算機監控系統的整體結構
抽水蓄能電廠的計算機監控采用的是開放式和分層分布兩種結構的系統,外加全分布的數據庫。在各個計算機中都有分布全場數據庫和歷史數據庫,在LCU中還有各單元的數據庫分布。在系統的各個環節點上還有系統功能的分布,任何一個節點都可以通過系統網絡和其他節點通信。監控系統主要由三部分組成,首先是集控中心,其次是電站主控級,最后是現地控制單元。前兩個部分在通訊時主要采用的是以太網,后兩者之間采用的是以太環網的形式進行通訊,以太環網還可以協助三者進行數據的交換,采用這樣的互聯控制方式主要作用是實現三者之間的緊密聯系,當主控級退出之后,仍然能夠實現機組抽水啟動。
二、電廠監控系統的網絡通訊原理分析
(一)計算機監控系統中的H1網絡通訊原理
H1網絡是一種規范型的總線型系統,其在系統的開發過程中主要涉及到網絡開發中的三個層次,分別是數據鏈據層、傳輸層和物理層。傳輸接口是研究部門自己開發的,符合規定形式的傳輸協議。H1網絡系統具有兩個主要的站點,其站點包含的位置是S5和S7系列PLC和計算機中。S5PLC是H1網上的一個單獨的站點,主要通過通信協議處理器模塊和其他站點進行通訊的。通信協議處理器模塊(CP1430)對數據進行交換時主要采用的是RAM和PLC的控制程序。當控制器的通信有一定的需要時,處理器就會將不同程序的數據打包使其成為多個協議數據單元,然后使用局域網將數據單元發送給通信伙伴。對于遠程通訊站點發送的相關信息也可以通過局域網使用CP1430進行接收,將接受的數據進行解碼就能保證數據被不同站點接受。通過組態軟件對CP1430進行配置一定程度上能夠保障控制器接入到以太網。在電廠工作中,要實現工業以太網和計算機站點的通信,就需要配置一定的通訊處理設備,在通訊設備上面安裝合適的通訊軟件。計算機站點可以使用Hardnet和Softnet兩種形式的通訊處理設備。其中Hardnet自身帶有微處理器,可以有效減少計算機CPU上面的荷載,但是Softnet沒有自身的微處理器。H1的網絡通訊系統是一種點對點的通訊系統,對數據進行傳輸時需要將通訊者的參數進行匹配之后才能進行傳輸。在進行組態時,還需要設置接口好的作業號,通過這兩者可以指明CP卡的通訊作業,然后通過CP卡的通訊作業進行數據傳輸。從而使得通訊作業的等級有所提高。
(二)計算機監控系統中的通訊程序
分析在計算機系統的監控體系下,可以將通訊系統分為三部分,首先是通訊報文的準備發送階段,接受通訊報文階段,網絡通訊階段。通訊報文的準備發送階段的功能塊主要有七個,分別是PB211、PB212、PB213、PB214、PB215、PB218、PB219。通過這七種功能塊可以將數據格式進行轉換,將轉換過來的格式存儲到相關模塊當中。其次是通訊報文程序的接收階段,在這一階段中,主要是將接收到的通訊報文進行解壓打包,然后再將其存放在一定的模塊當中。最后一個部分是實現接收和發送的綜合性能。為了確保通訊系統整體優勢的發揮,可以通過網絡對通訊系統進行組態,將各個數據點的存放位置進行有效的配置,對于各個系統的上級協議采取自定義的形式進行編制。使用下位機通訊程序將原有的相關功能進行代替,從而組成新型的應用協議。
三、結束語
關鍵字:減壓孔板計算
在高層建筑的消火栓系統的設計中,必定會碰到系統分區的情況,按“高規”第7.4.6.5條“消火栓栓口的靜水壓力不應大于0.80MPa,當大于0.80MPa時,應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時,消火檢處設減壓裝置”。
通常所設的減壓裝置是減壓孔板。設置孔板,一是安裝方便,二是便于調整。孔板的大小可通過計算得到。筆者經過對某工程的孔板設計計算,覺得通過以下幾個步驟,能較準確地作出選擇。
該工程的消火栓系統原理如附圖所示。
在進行計算之前,首先要明確孔板將安裝在何處。由于現在有些建筑物中,有單出水消火栓,也有雙出水消火栓,而兩種類型的消火栓與立管的接口分別為DN65、DN80,其流量也不相同,因此,不先搞清楚孔板位置,會導致計算的錯誤。在本工程中,筆者將孔板設于消火栓栓口,以方便計算。
按規定,為保證水槍的充實水拄13米的要求,DNl9噴嘴的流量為5.7L/S,壓力為0.205MPa,按DN70查水力計算表,得到此時管內流速:
V=1.62m/s
根據《建筑給水排水設計手冊》(P401.5—16)
H′=H/V2×1=H/1.622×1=0.381H(m)
其式中:H′——流速1m/s時的剩余水頭(m)
V——水流通過孔板后的實際流速(m/s)
H——設計剩余水頭,即須減去的多余水頭(m)
對系統中地下4至地上6層區域來講,在7層設有可調式減壓閥,井控制閥后壓力H1=0.25MPa,以室內一層地坪為1.00米計,閥的安裝標高H2=40.00米。現以地下4層孔板計算為例:
1、確定該層消火栓栓口標高H0=-13.60M;
2、栓口的動壓值(為方便計算,水頭損失均按10米計)
H=H1十(H2—H0)=25十(40十13.60)=68.6M
3、栓口允許的最大動壓:按規范壓力控制在0.25MPa-0.5MPa,現按0.40MPa計。
4、多余動壓:
H4=栓口的動壓值-栓口允許最大動壓=68.6-40=28.6M
即該層須減去28.6M的多余動壓。
5、修正后的壓力:
按公式:當流速V=1(m/S)時,對壓力進行修正:
H5=0.381×多余動壓=0.381×28.6=10.90M
6、根據H5的結果,再查《手冊》表1.5——18選擇孔板的孔徑:孔板的孔徑d=23mm
相應的板水頭損失h=10.10M
7、再據公式校核在實際流速下,該孔徑的孔板的水頭損失:
H=10.10/0.381=26.51M
8、設孔板后的栓口實際動壓:
68.6-26.51=42.09M
9、經計算:42.09<50M,壓力控制在0.50MPa范圍之內,符合規范要求。
其余層面的計算結果見下表:
層面B3FB2FB1F1F6.00F
1、栓口標高(M)-10.40-7.20-3.902.107.10
2、栓口動壓(M)65.4062.2058.9052.9047.90
3、保證栓口動壓(M)≤40
4、多余動壓(M)25.4022.2018.9012.907.90
5、修正后的壓力(M)9.688.467.204.913.01
6、選擇孔徑(mm)d=23d=25
7、孔板水頭損失(M)10.107.03
8、實際流速下的孔板水頭損失(M)26.5118.45
關鍵詞空調空氣幕作用壓差
不設空氣幕的空調建筑大門在5Pa正壓作用下每平方米面積外泄的冷量相當于三百多平方米建筑所耗冷量。因此人員出入頻繁的大門口要設計安裝空氣幕。但相當多的空調建筑空氣幕實際未能起到應有作用。究其原因,從根本上說,是目前使用的空氣幕設計計算方法不當造成的,其中空氣幕作用壓差計算不當是最主要的問題。空氣幕是一種平面射流。平面射流在兩側壓力不平衡時產生彎曲,偏向壓力較小一側。對空氣幕而言,彎曲達到一定程度后就失去封閉作用。因而空氣幕必須具有足夠的抗彎能力,以抵抗相應的作用壓差。因此,空氣幕作用壓差是空氣幕設計后一個最重要的條件參數,其確定是空氣幕計算的第一步,也是最重要的一步。但是國內對于空氣幕總作用壓差空竟由幾部分組成,只計算某一部分會有多大誤差,沒有清楚的認識和明確的把握。目前國內廣泛應用的幾種計算方法,均是計算單一熱壓或單一風壓作用下的空氣幕的,雖然人們已認識到這是不合理的,但是目前還未有成熟的符合我國實際情況的方法[1],從而造成空氣幕計算結果偏小的后果。為此,有必要對空調建筑的空氣幕作用壓差進行全面深入的分析,以便正確確定空氣幕作用壓差。
建筑內外空氣總作用壓差的形成建立在建筑物空氣質量平衡的基礎上。人們早已認識到它與熱壓Δph及風壓Δpw有關。但這并非全部。對建筑物空氣流動的原因進行全面分析,可知還有兩項對總作用壓差有重大影響的部分目前未引起足夠注意。首先是建筑物特別是空調建筑內機械送風和排風量不平衡導致的室內外空氣壓差,稱為機械壓Δpm,如空調建筑保持的正壓。其次是建筑物自然滲透發生變化引起的室內外空氣壓差變化,稱為平衡壓Δpe。實際建筑物內外交外壓差即部作用壓差Δpz是這四個因素綜合作用的結果,可用其代數和表示,即
Δpz=Δpw+Δph+Δpm-Δpe時(1)
1風壓Δpm
室外空氣以一定速度流動,碰到建筑物后速度降低轉化為靜壓而形成風壓Δpw,可用下式表示:
(2)
式中Cw----建筑風壓系數,或稱空氣動力系數,用以表達動壓轉化為靜壓的程度;
ρw----室外空氣密度,kg/m3.
vw----室外風速,m/s.
Cw是建筑物在風場中相對于風向的形狀和方位的函數,在有關的手冊和專著中可查到。表1給出了長方形建筑的風壓系
數,可以大致上了解風壓系數的分布情況。室外風速vw一般采用國家建筑氣象參數標準中給出的季節最大頻率和風向的數據,這種數據是在地面以上10m高度獲得的。實際上由于地形、高度和樹木及其他建筑遮擋的原因,一般建筑表面附近的風速往往低于氣象參數標準給出的室外風速,而10m以上的風速則高于此數:
長方形建筑的風壓系數Cw表1
建筑方位垂直偏斜
迎風面0.950.70
側面-0.4-
背風面-0.15-0.50
(3)
其中k=0.11~0.14。非高層建筑可不考慮此問題。
現有以自然通風計算法為基礎的空氣幕計算方法認為只要不是迎風面,為避免復雜計算,可忽略風壓,僅計算熱壓引起的空氣流動[2]。這種方法對以增大通風量業排除余熱為目標的工業建筑通風是有好處的,因為它能加大計算的安全系數。但對以減小通過大門風量為目標的空調建筑空氣幕設計,是不合適的,因為不能充分考慮可能的最大壓力,會造成計算結果偏小,使得空過空氣幕的風量增加從而加大冷熱量的消耗。由表1,可知即使不是迎風面,風壓系數仍有相當數值。另外,對于空調建筑物,由于夏季冷氣的流動方向是由內而外,背風面負壓加劇這種流動。因而空氣幕計算中不論迎風在還是背風面,風壓都不應忽略。
2熱壓Δph
室內外空氣溫度不同而產生密度差,使同一高度上承受的氣柱壓力不同,導致空氣從冷側向熱側流動的壓力稱為熱壓。熱壓用以下公式表式:
(4)
(5)
式中Ch----熱壓系數;Ch是建筑物內部縱向隔斷狀況的函數。對高大廠房之類無內部縱向隔斷的場合等于1.0;
各層樓之間的樓梯間和電梯間均有門隔斷的現代建筑,Ch是等于0.65[3]。
其余根據內部縱向隔斷程度在此區間取值;
ρc,ρh-----分別是冷、熱側空氣密度,kg/m3;
H,h-----分別是大門高度,建筑物最高排風點高度,m;
HZ-----空氣幕作用下中和面高度,由地面起算,m;
q,μ-----分別是空氣幕效率和空氣幕作用下大門的流量系數;
Fm-----大門面積,m2;
Fp-----與大門處空氣流動方向相反的空氣流動總凈面積,m2;
Fm-----與大門處空氣流動方向相同的空氣流動總凈面積,m2;
由于現代空調建筑都采用鋁合金門窗,氣密性高,其縫隙的μF值在10-5,大大小于一般工業廠房的10-3水平,所以二樓以上的一般房間幾乎沒有滲透,應將注意力集中于大門、屋頂排風口等處。
中和面主度HZ主要與建筑高度、進排風面積比等因素有關。對一般建筑物為建筑高度的0.4~0.7倍。而建筑氣密性好的建筑,在設有帶空氣幕的開敞大門時,可能超出此范圍。
3機械壓Δpm
為防止未經處理的空氣無組織流入室內,空調建筑往往通過送風量大于排風量的方式保持室內正壓。這種由送風和排風量的不平衡造成的室內外交困壓差稱為機械壓。機械壓與風壓、熱壓疊加使室內外壓差增大。根據我國暖通空調設計規范規定,空調房間的正壓不應大于50Pa。一般空調房間按5Pa正壓設計,實際上,由于設計和設備情況的不同,空調房間的正壓從0到50Pa甚至更大,有一個很大的分布范圍。
機械的大小于送排風量之差及護結構上的開孔或縫隙面積有關,可按下式計算:
(6)
式中Cm-----機械壓系數,當排風量大于進風量,Cm=1;否則Cm=-1;
ρ-----進排風平均空氣密度,kg/m3;
Lj、Lp-----分別是進風量,排風量,m3/s;
∑Fi-----進排風總凈面積,m2,含設有空氣幕的敞開大門在內。有效大門面積按下式計算:
(7)
q-----空氣幕效率系數。
在沒有確切的排風量數據時,上式中的Lj、Lp也可以用建筑物總的送風機和排風機容量代替。但因送排風管道阻力可能不同,會產生一定誤差。
4平衡壓Δpe
當風壓、熱壓、機械壓共同作用建立起室內外空氣壓差后,空氣在此壓差作用下將從圍護結構上的孔洞和縫隙向壓力較小一側滲透,使得壓差逐漸下降,直至進出建筑物的空氣量平衡,形成一個新的穩定的總作用壓差為止。這種建筑物為保持空氣滲入和滲出量平衡而產生的壓差變化,稱不平衡壓。平衡壓與風壓、熱壓、機械壓的大小和圍護結構的氣密性有關,可在后三項之和的0~30%之間[4],必須通過整個建筑物的空氣質量平衡計算才可算出:
(8)
式中I表示迎風面,o表示背風面,風壓與計算點方位有關,熱壓與計算點的高度有關,可用計算機采用疊代法計算。不便要用上述方法計算時,也可采用以下結果偏大的公式近似計算[5]:
(9)
式中-----分別是迎風面、背風面的風壓,用式(1)計算;
F′,F′′-----分別是空氣幕作用下迎風面、背風面的總開口(縫隙)凈面積,策m2。
其中設空氣幕的大門面積按式(7)計算。
5各壓差成分對總作用壓差的影響及比例
如上所述,建筑物內外空氣總作用壓差Δp是風壓、熱壓、機械壓和平衡壓四個因素綜合作用的結果。可否忽略某些因素,只計算其中的1~2項呢?以下通過一個例子來考察。
【例】某空調建筑總高27m,內設直接采光的中庭,中庭頂部設有排風口,面積總計0.4m2,大門們地迎風面,寬B=4.4m,高H=2.5m。單層鋁合金窗,窗縫總長L=2000m;其他門處于背風面,是經常關閉的,門縫總長L=30m;室內溫度tn=26℃,ρ=1.181kg/m3,室外夏季空調計算溫度tw=35℃,ρ=1.146kg/m3;室外平均風速1.6m/s;室內新風量為9.8m3/s,機械排風量為8m3/s。計算空氣幕總作用壓差并比較熱壓、風壓、機械壓、平衡壓各部分相對大小。
【解】根據Δpz=Δpw+Δph+Δpm-Δpe由式(2)~(9),分別計算出風壓、熱壓、機械壓、平衡壓的數值,列于表2。計算細節說明如下:
計算例表2
壓差組成熱壓Δph風壓Δpw設備壓Δpm平衡壓Δpe總壓差Δpz
計算值(Pa)-0.751.39-1.700.54-1.59
比例0.470.871.070.341
(1)設計算對象近似矩形建筑,查得迎風面風壓系數Cw=0.95,背風面風壓系數Cw=-0.15,不考慮風速沿高度的變化。
(2)車間建筑設計對稱,除大門以外,迎見面和背風面的其他空氣流動面積(縫隙面積)分布均勻,可認為相等。
(3)由[9]表3.23推得鋁合金窗窗縫μF≈3.2×10-5,由[5]表4-4門縫μF=0.01
(4)取空氣幕效率q=0.8,據[4]空氣幕射流角30°,,可用側送空氣幕的大門流量系數值。查[5]表4-3得μ=0.425,則包含空氣幕的大門的迎風面空氣流動面積F′和北風面空氣流動面積F′′分別為:
F′=4.4×2.5×(1-0.8)×0.245+2000×3.20×10-5/3=0.56m2
F′′=30×0.01+2000×3.20×10-5×2/3+0.4×0.64=0.3+0.043+0.256=0.599
(5)考慮到空調送排風系統管道的復雜,計算熱壓時不計機械送排風開口的影響。
分析表2數據可看出:
(1)由于總作用壓差是代數和,因而有可能出某項壓差絕對值大于總壓差的現象。
(2)夏季空調建筑熱壓所占比例很小。其原因首先是因為空調內外溫差較小,如果按冬季空調,室內20℃,室外-10℃時,經試算熱壓將達2.93Pa,其絕對值大于總壓差。其次現代空調建筑門窗氣密性大大提高,使得中和面高度降低,熱壓減少。若按一般雙層鋼窗流量系數μF=0.0014計,經試算熱壓可達6.91Pa,其絕對值亦大于總壓差。由此可知,對夏季密閉良好的空調建筑,僅計算單一熱壓來確定空調建筑空氣幕時,計算結果將偏小。本例中小50%以上,其他情況下偏小程度與風速、溫差、排風比和密閉程度有關。
(3)設備壓所占比例相當大。本例中空調建筑為保持正壓而設置的風機設備造成的壓力絕對值比總作用壓差還大,若忽略不計將造成重大誤差。
(4)風壓所占比例較高。婁室外風速較高時,風壓絕對值有大于總作用壓差的可能。但由于平衡壓也隨風速增大且與風壓方向相反,部分抵消了風壓的作用,故若用單一風壓計算空氣幕將有偏大和偏小兩種可能,其偏離程度與風速、溫差、排風比和密閉程度有關。
6結論
1.目前國內使用的空氣幕設計方法未全面考慮空調建筑空氣幕所實際隨的壓力,采用單一熱壓或風壓做計算壓差,計算結果嚴重偏小,不宜用于空調建筑物空氣幕計算。
2.空調建筑空氣幕總作用壓差應綜合考慮熱壓、風壓、機械壓及平衡壓,按式(1)~(9)計算。
參考文獻
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關鍵字:減壓孔板計算
在高層建筑的消火栓系統的設計中,必定會碰到系統分區的情況,按“高規”第7.4.6.5條“消火栓栓口的靜水壓力不應大于0.80MPa,當大于0.80MPa時,應采取分區給水系統。消火栓栓口的出水壓力大于0.50MPa時,消火檢處設減壓裝置”。
通常所設的減壓裝置是減壓孔板。設置孔板,一是安裝方便,二是便于調整。孔板的大小可通過計算得到。筆者經過對某工程的孔板設計計算,覺得通過以下幾個步驟,能較準確地作出選擇。
該工程的消火栓系統原理如附圖所示。
在進行計算之前,首先要明確孔板將安裝在何處。由于現在有些建筑物中,有單出水消火栓,也有雙出水消火栓,而兩種類型的消火栓與立管的接口分別為DN65、DN80,其流量也不相同,因此,不先搞清楚孔板位置,會導致計算的錯誤。在本工程中,筆者將孔板設于消火栓栓口,以方便計算。
按規定,為保證水槍的充實水拄13米的要求,DNl9噴嘴的流量為5.7L/S,壓力為0.205MPa,按DN70查水力計算表,得到此時管內流速:
V=1.62m/s
根據《建筑給水排水設計手冊》(P401.5—16)
H′=H/V2×1=H/1.622×1=0.381H(m)
其式中:H′——流速1m/s時的剩余水頭(m)
V——水流通過孔板后的實際流速(m/s)
H——設計剩余水頭,即須減去的多余水頭(m)
對系統中地下4至地上6層區域來講,在7層設有可調式減壓閥,井控制閥后壓力H1=0.25MPa,以室內一層地坪為1.00米計,閥的安裝標高H2=40.00米。現以地下4層孔板計算為例:
1、確定該層消火栓栓口標高H0=-13.60M;
2、栓口的動壓值(為方便計算,水頭損失均按10米計)
H=H1十(H2—H0)=25十(40十13.60)=68.6M
3、栓口允許的最大動壓:按規范壓力控制在0.25MPa-0.5MPa,現按0.40MPa計。
4、多余動壓:
H4=栓口的動壓值-栓口允許最大動壓=68.6-40=28.6M
即該層須減去28.6M的多余動壓。
5、修正后的壓力:
按公式:當流速V=1(m/S)時,對壓力進行修正:
H5=0.381×多余動壓=0.381×28.6=10.90M
6、根據H5的結果,再查《手冊》表1.5——18選擇孔板的孔徑:孔板的孔徑d=23mm
相應的板水頭損失h=10.10M
7、再據公式校核在實際流速下,該孔徑的孔板的水頭損失:
H=10.10/0.381=26.51M
8、設孔板后的栓口實際動壓:
68.6-26.51=42.09M
關鍵詞:子空間算法 汽車輪胎 穩態響應
中圖分類號:U44 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)06(b)-0002-02
輪胎作為汽車的接地部件,不僅要在結構方面滿足設計的要求,而且還要和整車能夠匹配,避免發生共振等現象,因此,有必要從汽車輪胎的固有頻率方面入手來分析汽車輪胎的陣型。近年來,使用有限元的方法來對汽車輪胎的動力性能進行分析逐漸成為熱點,有限元分析能夠精確的描述汽車輪胎的結構,考慮結構的非線性、材料的不均勻性等各種因素,有很高的精度和工程實用性。
本文以12.00R20規格的子午線輪胎為例,應用大型有限元計算軟件ABAQUS建立汽車輪胎的三維有限元模型,基于子空間算法計算汽車輪胎的諧波激勵穩態響應,得到汽車輪胎的固有頻率和相應振型。
1 有限元分析及輪胎模型
汽車輪胎是由橡膠材料和眾多的骨架材料組成的復合結構,而有限元本身計算涉及到材料的非線性和幾何非線性等因素,模型很復雜,計算時為了減少單元數量,降低單元劃分難度,對汽車輪胎進行適當簡化。
本文是應用子空間穩態動力學分析方法對汽車輪胎進行分析。
1.1 汽車輪胎結構的簡化
本次計算對汽車輪胎做如下簡化。
(1)忽略輪胎上的防擦線、標志線等線條。
(2)不考慮輪胎上花紋的影響。
(3)不考慮0°帶束層與第3帶束層之間的縫隙的影響。
(4)不考慮氣密層的影響,氣密層非常薄,把氣密層和內襯層合并考慮,進行網格劃分和計算。
(5)由于汽車輪胎上的胎面基部膠和胎肩墊膠是同一種材料,這兩部分也是整體進行網格劃分和考慮。
1.2 汽車輪胎的建模
如圖2所示,建立汽車輪胎的軸對稱模型,然后利用ABAQUS中*SYMMETRIC MODEL GENERATION命令將2D的軸對稱模型旋轉360°,建立汽車輪胎的3D模型,建立的汽車輪胎3D模型如圖3所示。這樣的建模方法可以保證輪胎模型的幾何輪廓對稱和材料區域的劃分、單元網格的劃分、rebar單元的定義的對稱。
1.3 材料模型
汽車輪胎的主要材料是橡膠,橡膠是一種非線性不可壓縮或近似不可壓縮的超彈性材料。橡膠在受到載荷作用時會產生較大的變形。因此對超彈性材料來說,其本構關系一般是從應變不變量或基本的伸長率表示的應變能密度來得到。根據對橡膠材料純剪切、單軸拉伸和單軸壓縮三項試驗的數據,在ABAQUS軟件中使用neo-Hookean橡膠本構模型更加精確些,因此,本次計算應用neo-Hookean橡膠本構模型來進行計算。材料參數見表1和表2。
1.4 荷載和邊界條件
在汽車輪胎的參考點上作用有200N的垂直動載,載荷覆蓋了80~130 Hz的頻率范圍。在分析中輪胎邊緣被約束。在定義子空間法求解穩態響應步之前要先進行模態分析,提取前20階特征模態,能夠完全覆蓋載荷的頻率范圍。
2 計算結果
根據計算結果,分別提取汽車輪胎的固有頻率和振型,得出汽車輪胎在諧波激勵下的模態響應。
2.1 汽車輪胎的固有頻率和振型
汽車輪胎的前十階固有頻率和振型見圖4~圖5。汽車輪胎的振動模態不同,根據振動的方向,可以分為旋轉振動模態、側向彎曲振動模態和面內徑向振動模態,三種振動模態當中,面內徑向振動模態對汽車輪胎的動力學性能影響最大。
2.2 汽車輪胎在諧波激勵下的模態計算結果
汽車輪胎在諧波激勵下的模態計算結果見圖6,由圖可知,在200N的動荷載作用下,汽車輪胎出現的最大位移是1.8 mm。
3 結論
通過基于子空間算法計算汽車輪胎在諧波激勵下的穩態響應,得出以下結論。
(1)和直接穩態動力學分析方法、模態穩態動力學分析方法相比,子空間穩態動力學分析的方法在計算汽車輪胎的動力模態響應時速度快,計算速度可以達到直接法的10倍以上。
(2)汽車輪胎在自由狀態下的振動可以分為三種,分別是旋轉振動、側向彎曲振動和面內徑向振動。
(3)汽車輪胎的固有頻率和汽車輪胎的接地荷載和徑向尺寸有關,對相同材料的汽車輪胎來說,其尺寸越小,受到的荷載越大,固有頻率越高。
參考文獻
[1] 莊繼德.汽車輪胎學[M].北京:北京理工大學出版社,1996.
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【關鍵詞】工程項目;預結算;問題;控制措施
1、工程預結算的主要工作內容
工程預結算是工程造價管理工作的重點內容之一,其管理效果直接影響到工程造價管理工作是否能夠得以全面落實,并關系到工程項目的經濟收益能否實現等多方面的問題。工程預結算工作的管理內容較為復雜,涉及到工程項目建設中資金運用中可能出現的方方面面問題,是現代工程管理的基本內容之一。目前,我國工程預結算的工作內容主要有以下幾方面:
1.1工程量的計算
在建筑工程項目造價管理工作中,工程量的計算是工程項目預決算管理工作的基本內容之一,其決定了工程資金的投入與運用的總體狀況。建筑工程項目的工程量計算是一項相對復雜的工作內容,其對于技術性、科學性、客觀性的要求較高。工程量的計算要由專業的建筑工程造價人員來進行計算,首先要熟悉定額的計算規則,以及定額中的內容,對每個分部分項都要理解到位;其次要結合每個工程項目具體情況,了解工程項目的整體建設目標,詳細了解施工設計圖紙要求,并準確的把握好圖紙以及相關的施工規范,還要加上工程項目的具體質量標準、施工工藝、技術流程等最終來確定。工程量是工程造價的基礎,只有準確的掌握了工程量的計算結果,才能較為全面的計算出工程項目建設費用以及所需要的資金情況,進而做出全面準確的工程造價方案。
1.2工程整體建設成本的預算
項目成本內容很多,主要有土地費用、報建費用、建安工程費用、基礎設施費用、公共配套費用以及財務管理費用等等諸多的費用構成了成本費用。一個項目的利潤高低,成本的高低影響著利潤的高低,因此成本的預算就成了至關重要,必不可少的一項工作。工程建設成本的預算是在工程量計算結果的基礎上來進行的(可計算工程量部分),在有量的情況下,那就存在一個價格的問題,價格的合理性,以及價格的不可預見性等,在做成本時都要充分考慮,只有充分考慮了才能說明成本預算的準確性。整體建設成本預算是對于工程項目整體資金運用情況的科學計劃方案。在工程整體建設成本預算工作中,一些較大的項目相對容易計算出來,而應該重視的則是一些細節項目的預算,同時工程預算人員還要堅持“降低工程成本、提高經濟收益”的基本原則,確保工程項目參與各方經濟收益的實現。
1.3工程項目的竣工結算
工程項目的竣工結算是對工程項目預結算工作的總結,其主要工作內容是結合工程項目實際資金運用情況對工程各項預算工作進行全面的審核,以最終計算出工程項目的經濟收益。工程項目的竣工結算不僅僅具有審核工程預算方案的作用,還應該注意對于工程資金管理工作經驗的分析與總結,以更好的促進工程項目預結算工作的全面發展與進步。
2、國內工程預結算中常見的問題
近年來,在長期的實踐與創新發展過程中,國內工程預結算管理工作已經有了較大的發展與進步,現已基本實現工程預結算管理工作的科學化、現代化。但是在預結算管理工作中也不可避免的出現了一些問題與弊端,是急需得到改進與完善的。目前,國內工程預結算中常見的問題主要有以下幾點:
2.1普遍缺乏健全的管理組織
目前,國內工程預結算管理工作普遍存在缺乏健全管理組織的問題,這與建筑工程行業科學化管理的要求不相適應。部分建筑工程項目為了節省工程開支,而大量壓縮預結算管理人員的數量,這就必然導致了管理組織難以健全,管理制度的制定與落實難以全面得到保障的問題。工程預結算管理工作的內容較為復雜,并不是一個人或幾個人就可完成的,它需要有一個健全的管理組織、管理體制來全面監督與管理,這樣才能切實保證工程項目預結算管理工作的開展與進行。
2.2招標、投標制的實施還需進一步完善
近年來,國內建筑工程項目普遍實行招標投標制,將競爭的機制引入建筑市場是社會主義市場經濟的內在要求,它對于規范市場行為、避免腐敗的產生無疑起到了重要作用。招標、投標工作是工程預結算管理工作的前提和基礎,但在招標投標的實踐中,仍然存在許多不足,如:規避招標、不合理分標、串標、排斥潛在的投標人、行業封鎖等行為,使招標投標流于形式,這些都不利于建筑工程造價管理工作的全面開展和進行。
3、工程預結算的主要控制措施
工程預結算控制的目的不僅是要對工程項目投入的資金做全面的管理與分配,更要以科學、合理的管理理論,更好地利用有限的資金,使工程項目獲取更大的經濟收益。工程預結算的控制工作要考慮全面,并結合客觀實際情況,進行細致的分析和研究,進而制定出合理的工程預結算控制措施。工程預結算的控制措施,主要表現在以下兩方面:
3.1加強工程投資計劃管理
工程預算內建設投資計劃的管理是十分重要的,目前,國內實行的主要是分級管理,投資總額和分部門、分地區投資由國家確定。按照建設項目隸屬關系和計劃安排權限,國務院各部門和各地區安排的項目,所需資金分別由中央財政預算和地方財政預算撥給。與此相適應,銀行收回貸款,其中屬于中央預算安排的,上交中央財政;屬于地方預算安排的,上交地方財政部門。工程建設單位一律要在建設銀行開戶,并將批準的工程建設計劃、項目建議書、設計任務書、初步設計、設計概算及投資包干合同等提送開戶的建設銀行,以便銀行進行有效的工程造價監督與管理。對于各單位而言,每個項目啟動前,都應有詳細的投資計劃,做到計劃先行,按計劃進行工作的安排,有條不紊的開展各項工作,加強計劃管理,更好的為項目服務。
3.2嚴格執行工程預結算工作的基本準則
在工程預結算的管理工作中,控制措施的制定與落實主要取決于工程預結算工作應嚴格的按照基本準則來執行。在工程預結算控制中,管理人員只有熟悉和精通工程預結算工作的基本準則,才能準確無誤進行各項工程資金管理工作。建筑工程施工單位編制的工程預結算方案,往往存在一些與相關準則相背離的現象。國內大部分工程項目的預結算工作管理人員都是按照傳統的方法進行預算與結算,這就造成了工程資金運用中經常出現誤差的問題,無形中提高了工程造價工作的準確性與難度。只有建筑工程的預結算審核人員嚴格執行工程預結算工作的基本準則,才能去偽存真,確定合理的價位,制定出正確的建筑工程預結算控制方案與措施。
參考文獻
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關鍵詞:畢業設計管理;過程管理;
中圖分類號:TP3-4;G642.477
1 問題的提出
畢業設計(論文)是培養學生知識應用能力、實踐能力和創新能力的關鍵環節,能否對畢業設計的各個環節進行有效管理直接關系到畢業設計的質量。近年來,隨著畢業生數量的不斷增加,學生畢業設計期間面臨考研和就業等情況,導師指導畢業設計的時間和精力得不到充分保證,缺乏對畢業設計過程的跟蹤、檢查、指導,畢業設計質量有所下降。畢業設計包括選題、開題、過程跟蹤、撰寫論文、答辯等多個環節,每個環節需要提交的文檔種類繁多,目前主要是依賴人工進行管理,存在工作量大和工作程序繁瑣等問題,給畢業設計管理工作帶來了很多麻煩。
計算機專業除了提交畢業設計相關文檔外,大部分課題涉及到計算機應用系統的設計與開發,還需提交系統需求說明、系統概要設計、詳細設計等文檔,期間老師還需跟蹤每個階段系統各功能模塊的完成情況。南京理工大學泰州科技學院計算機系在多年畢業設計管理經驗的基礎上,逐步探索了一套適應本三層次畢業生的管理體系。2012年本專業申報“江蘇省大學生創新計劃”項目(編號2012JSSPITP3017),組織教師、學生開發了一套畢業設計管理系統,并將該管理體系融入其中,起到了較好的效果。
2 畢業設計制度管理
建立健全畢業設計各項管理制度是保證學生高質量完成畢業設計的前提,計算機系成立以系主任為首的畢業設計工作領導小組,負責畢業設計的教學管理。教務處強化宏觀管理,貫徹落實學院有關畢業設計工作的要求,制定了《南京理工大學泰州科技學院畢業設計(論文)管理規定》及相關規范化文件。計算機系專門制訂了《計算機科學與技術系畢業設計工作實施細則》、《計算機科學與技術專業畢業設計大綱》,通過一系列具體措施保障畢業設計的順利開展。
3 畢業設計過程管理
為了保證畢業設計(論文)質量,計算機專業嚴抓畢業設計過程。畢業設計分解為選題審題、任務書下達、畢業設計指導、論文評審、答辯五個過程和開題與開題報告、中期檢查、設計成果驗收三個監控節點,如圖1所示。
3.1 五個過程控制
(1)選題審題過程
為了保證畢業設計的選題能夠達到專業人才培養的要求,提高學生應用能力和創新能力,本專業要求指導教師提前一個學期準備畢業設計課題,由專業教研室和系部進行兩級審核,對其性質、難度、分量及綜合訓練等情況進行把關。以保證所選課題能夠培養學生的創新能力和應用開發能力。同時,計算機專業的課題強化學生的動手實踐能力的培養,大多數課題是工程技術類或軟件開發類課題,且多數面向企業,對學生理論聯系實際、培養應用能力和創新能力起到了很好的促進作用。
(2)任務書下達過程
確定選題后,由指導教師依據畢業設計工作規范擬定畢業設計任務書,提交教研室嚴格把關和審核后下達給學生。指導教師向學生明確課題的具體要求,并指導學生如何完成畢業設計。畢業生在此階段查閱相關資料,熟悉開發平臺,需要提交的技術文檔包括:需求分析報告、系統概要設計說明書等。
(3)畢業設計指導過程
該階段畢業生在指導教師的指導下,按任務書的計劃進行課題的研發。期間要求每位教導教師每周與畢業生至少輔導二次,學生可采用電話、Email以及見面等多種形式與指導教師溝通,向指導教師咨詢相關技術問題。所有指導教師及時解答學生們所提的問題,并輔導學生完成軟件系統的設計、開發、調試、運行。
(4)論文評審過程
本專業要求畢業生在畢業答辯前15天提交研究成果和論文初稿,由指導教師進行預審,對設計成果和論文初稿提出整改和完善意見。指導教師從論文格式到內容進行嚴格把關,對相關的軟件系統做最后的驗收、測試,并根據學生論文完成質量給出成績。通過指導教師審核的學生論文,由系畢業設計領導小組指定教師互評,并根據完成質量給出互評成績。
(5)答辯過程
審核通過的畢業生可參加答辯,答辯按時間順序分為:公開組觀摩答辯、正式答辯、補答辯。其中觀摩答辯是對各組推選出來的優秀畢業生進行公開答辯。通過觀摩答辯,使學生熟悉規范的畢業答辯過程。答辯遵循公正、公平、公開的原則,最終由答辯委員會給出答辯成績。
3.2 三個監控節點
(1)開題報告與開題
在畢業設計任務書下達后組織學生提交開題報告,完成開題。該監控節點不僅要求學生給出書面開題報告,而且要求學生在教研室組織的開題報告會上介紹和展示,教師著重就其設計思路和技術路線進行把關,然后由教研室主任審核,對不符合要求者要求限期修改,重新開題。設置該監控節點的目的在于監控學生課題調研、需求分析、總體設計完成情況。
(2)中期檢查
在學院規定的期中教學檢查期間,完成畢業設計中期檢查。中期檢查主要對畢業生前半階段的設計情況進行檢查,包括設計的進度和質量如何,評估學生能否正常完成畢業設計任務,是否需要調整,對一些差生要制訂幫扶措施。
(3)設計成果驗收
在學生畢業答辯前,由答辯小組組織對學生的設計成果進行最后的驗收,主要從系統設計的科學性、實現的方法和手段以及運行界面和功能模塊進行驗收。
4 畢業設計質量管理
嚴格的畢業設計質量監控體系是學生高質量完成畢業設計的紀律組織體系,在畢業設計工作期間,督導組專家對畢業設計的各個環節進行檢查督促和指導,發現問題后及時與指導教師和有關部門反饋,保證畢業設計工作的正常和有效進行。
為了保證畢業設計(論文)的質量,本專業實現系主任-指導教師-互評教師三級審查制度。還通過畢業設計過程跟蹤表對于畢業設計各個環節和階段的質量要求和任務完成的時限做出明確規定,并對教師的指導工作進行督導。特別是對畢業生提交的計算機專業的設計文檔和程序進行嚴格審核和把關,由各審核人簽字確認。
在畢業答辯前10天提交畢業設計的成果和設計論文初稿,由答辯小組教師進行驗收和初審,然后提出整改方案和意見,讓畢業生在答辯之前進行最后的完善和修改。在指導教師和論文評閱教師都同意提交答辯后,由教研室對學生的畢業答辯資格進行審核,通過審核的學生方可進入畢業答辯。由于各個過程都能嚴格把關,學生畢業設計的論文質量逐年提高。本專業2008屆-2011屆畢業生的畢業設計成績統計如表1。
5 網絡平臺管理
為了加強畢業設計的過程跟蹤和電子文檔的規范化管理,本專業基于B/S架構、平臺開發了一個畢業設計管理系統,系統具有學生信息管理、教師信息管理、課題信息管理、選題管理、過程跟蹤、文檔管理、角色管理等功能。系統在南京理工大學泰州科技學院得到應用,為廣大師生提供了一個畢業設計交流和管理的平臺。
系統分為學生模塊、教師模塊、管理員模塊。學生模塊包括學生基本信息維護、學生選題、上傳文檔、提交進度、討論區留言等功能;教師模塊包括教師基本信息維護、上報課題、查看學生進度、管理成績等;管理員模塊包括公共、審核課題、上報成績、設置權限、文檔歸檔等。
6 結束語
經過近幾年的研究探索,南京理工大學泰州科技學院計算機系已經逐步建立起一套特色鮮明、適合本三層次計算機專業畢業生的畢業設計管理體系。該體系提出的五個過程和三個監控點規范了畢業設計管理的流程,利用網絡化管理平臺減少了繁瑣的工作量,提高了畢業設計的效率和質量。近幾年本專業畢業生的成績和研究成果有了明顯提高,并在2011年順利通過江蘇省教育廳關于畢業設計的抽查工作。
參考文獻:
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作者簡介:丁勇(1980-),男,江蘇泰州人,教師,碩士研究生,講師,主要研究方向:數據庫、數據挖掘;儲久良,男,江蘇泰州人,本科,副教授,主要研究方向:數據庫、計算機網絡;張飛(1990-),男,江蘇淮安人,2009級計算機科學與技術專業,在校學生。