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1、翠峰山隧道防水排水设计6.1 隧道防水排水设计原则隧道防排水应遵循“防,排,截结合,因地制宜,综合治理”的原则,保证隧道结构物 和运营设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水,地下水妥善处理, 洞内外形成一个完整的防排水系统。“防”即要求隧道衬砌,防水层具有防水能力,防止渗水入洞内。“排”即隧道应有畅通的排水设施,将衬砌背后,路面结构层下的积水排如洞内中 心排水沟或侧边沟。“截”是设置截水沟等设施,截走易渗入带隧道的地表水。“堵”是针对隧道围岩有渗漏水的地段,采用注浆,喷涂,堵水墙等方法,堵在岩体 内。1、高速公路的隧道防排水应满足下列要求(1 拱部,边墙,路面,设备箱洞不渗水。(2
2、有冻害的地段的隧道衬砌背后不积水,排水沟不冻结。(3车行横通道,人行横通道等服务通道拱部不滴水,边墙不趟水。2、常用方法(1截水措施:在地表水上游设置截水导流沟,地下水上游设置泄水洞或洞外井点 降水。(2堵水措施:喷射混凝土堵水,塑料板堵水,混凝土衬砌堵水,注浆堵水。(3排水措施:利用盲沟,泄水管,渡槽,中心排水沟或排水侧沟等将水排出洞外。6.2 翠峰山隧道防水设计方案1、一般规定公路隧道防水的基本方法与措施如下(1 公路隧道首先要重视防止地表水的下渗,其措施为填平、铺砌、勾补、抹面 等;(2 围岩破碎、涌水易坍塌地段,宜直接向围岩内预压浆;(3 公路隧道衬砌防水,首先采取引排措施,然后敷设衬
3、砌内、外防水层;也可修建复合式衬砌,采用夹层防水层;(4 混凝土应满足抗渗要求;(5 施工缝、变形缝等处的防渗应采用专门的防水措施。2、复合式衬砌防水系统隧道采用复合式衬砌,在初期支护和二次衬砌之间铺设防水板和无纺土工布组 成的防水层,以防地表水渗漏进入隧道内，无纺布的密度为350g/m?，防水板采用易于 焊接的防水卷材,厚度为1.2m m,接缝长度为120mm。3、二次衬砌防水系统二次摸筑衬砌采用防水混凝土,本身具有一定的抗渗阻水性能。充分利用混凝 土衬砌的防水性能,是最基本的防水措施。改善和利用混凝土衬砌的抗渗防水性能, 可以通过提高混凝土的抗渗等级,以及在施工过程中采用机械振捣,使其密实
4、。二次 衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝等是防渗漏水的薄弱环节。可靠的防水措施是指除按 施工规范要求处理外,还应进行精心的设计,采用合理的防水材料和构造形式,二次衬 砌施工缝、沉降缝的主要构造形式如下图。图 6.1 二次衬砌施工缝、沉降缝的构造形式6.3翠峰山隧道排水设计方案由水文地质条件可知,隧道区地表水系不发育,仅在冲沟内时有小股水流,雨季流 量稍大,旱季甚微,对隧道施工及其运营影响小.场地地下水主要为基岩裂隙水,水文地 质条件属于较简单类型。本隧道拟采用防排堵相结合的方法,在初期支护与二次衬 砌之间设PVC板和无纺布堵水，全隧道布满。衬砌边墙脚喷砼与防水层之间设纵向 透水软管,环向导水盲沟,由
5、于地下水量不大,可不设中心排水沟,衬砌背后的地下水可 以直接由路面边沟排出洞外，隧道洞门顶部设置洞顶截水沟，仰坡上设置截水天沟。隧道的防排水系统具体如下1、洞身部分根据地质勘察质料，隧道内一般地段有少量的地下水，仅在冲沟内时有小股水 流。二次衬砌采用防水混凝土，衬砌背后采用PVC防水板加无纺布的防水层,采用无 钉铺设施工，衬砌防排水见图6.2。防水层外环向每隔10m设一道盲沟，孔径设计为 100mm,将喷射混凝土和防水板之间的裂隙水引入隧道洞内的纵向排水沟，环向盲沟 见图 6.3。两侧边墙各设纵向排水管一根，用以引导衬砌后的裂隙水聚集进入两侧排 水边沟，衬砌边墙留设了纵向排水管检查口，拱角排水
6、大样见图 6.4。施工缝设缓膨胀 型橡胶止水条，见图 6.5，沉降缝采用中埋式橡胶止水带，见图 6.6。图 6.2衬砌防排水立面图图 6.3 环向盲沟示意图图 6.4 拱脚排水大样图图 6.5 施工缝防水示意图图 6.6 沉降缝橡胶止水带示意图2、洞口部分对两端洞口段地表水采用以截为主,排,堵,截结合的原则,在洞口山坡上设置截水天沟，尺寸大小为50cmx50cm。洞门顶部设置排水沟，尺寸大小为PVC垫片复合 300g/m2 无纺布防水层1.2mm厚PVC 防水卷材膨胀型橡胶止水条背贴式PVC止水带焊接围岩初期支护钢筋卡橡胶止水带复合 300g/m2 无纺布初期支护PVC垫片焊接背贴式PVC止水
7、带围岩防水层1.2mm厚PVC 防水卷材60cmx60cm，见图6.7,边墙设纵向透水软管，使洞内外形成一个完整的排水体系。图 6.7截水天沟3、路面排水隧道内路面设置单面横坡,坡度为-1.29%,隧道两侧对称设置有开口式明沟,如图6.8。检修道路面设计横坡 1.5%,以利于表面排水;在墙脚侧设纵向凹槽,排水槽细部 如图6.9,路侧边沟主要排引隧道围岩中的地下水、营运中隧道内清洗污水、消防污 水和其它污水,电缆沟内集水也应引入路侧边沟,集中排出洞外。该隧道的防排水系统布置见图 6.10所示图 6.8 开口式明沟2012年2月1.课程设计内容:学习过程控制工程课程和下厂实习后,在对现场的实际过程
8、控制策略、实 习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上,针对实习环 节的被控对象和控制装置,设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和 6-7个 简单回路,并利用组态软件进行动态仿真设计,调节系统控制参数,使控制系统达到要 求的控制效果。1确定自己的课程设计题目,三人一组;2用CAD软件绘制工艺流程图；3选用一种组态软件（例如:采用力控组态软件绘制系统工艺流程图,绘制控制系统原有的控制回路；4利用下厂收集的实际数据和工艺要求,选择被控对象模型,利用组态软件,对控制系统进行组态；5改进原有的控制回路,增加1-2个复杂回路,并进行组态；6 调节控制参数 , 使性能指标达到要求
9、 ；7写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤:如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明,并对所 完成的设计作出评价,对自己整个设计工作中经验教训,总结收获。2. 进度安排（时间 3周第 1 周第一天:课程设计安排,分小组,确定课题。第二天;安装需要用到的Auto CAD，组态软件MCGS。任务的分解。第三天:绘制工艺流程CAD图纸,（完毕第四天:搜集资料,做对象特性分析第五天:开始着手用MCGS绘工艺流程图，历史，实时，报警窗口的组态第二周任 务一:理论控制方案的设计,根据要求有 67个简单回路,12个复杂回路。周二日志，发现MCGS组态还需要M
10、TALAB来搭建运行平台，而任务二:在控制方案完成的基础上进行实时数据库库的建立，第 3 周 （1-3 动画连接 ;设计控制策略（PID的应用，基于控制回路的；PID 参数整定;调试，试运行。提高部分:为达到更好的控制效果，改进原有的控制回路，增加 1-2个复杂回路，并 进行组态；调节控制参数，使性能指标达到要求；第 3周（4 写设计工作小结第 3周（5 演示、答辩3 锅炉对象特性分析 :3.1 工业锅炉工艺流程描述:本课题所选对象为自然循环锅炉，其工艺流程如下图 1-1 所示。软化水流量为F1106，温度为常温20C,软化水经由上水泵P1101泵出。锅炉上水流量为F1101,锅炉上水管线上设
11、有上水泵出口阀XV1101,上水管线 调节阀V1101，以及旁路阀HV1101。锅炉上水被分为两路。一路进入减温器E1101 预热,预热后与另外一路混合进入省煤器E1102。两路锅炉上水管道上分别设有调 节阀V1102和V1103。正常工况时，大部分锅炉上水直接流向省煤器，少部分锅炉上 水流向减温器,其流量为 F1102。汽包V1102顶部设放空阀XV1104,汽包压力为P1103。汽包中部设水位检测点 L1102。在汽包中通过汽水分离得到的饱和蒸汽温度为T1102，经过炉膛汽相升温得 到的过热蒸汽温度为 T1103。过热蒸汽进入减温器E1101,进行温度的微调。最终过热蒸汽压力为P1104，
12、温 度为T1104，流量为F1105。过热蒸汽出口管道上设调节阀V1105。燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器，燃料流量为F1103,燃料压力 为P1101,燃料流量管线设调节阀V1104，燃料泵出口阀XV1102。空气经由变频风机 K1101送入燃烧器,变频器频率为S1101（被归一化到0100%之间，空气量为F1104。省煤器烟气出口处的烟气流量为F1107,温度为T1105。烟气含氧量A1101设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板 DO1101。炉膛压力为P1102，炉膛中心火焰温度为T1101,为红外非接触式测量，仅提供大 致温度的参考。3.2工业锅炉装置特性描述:锅炉
13、作为重要的动力设备,其控制的基本要求是供给蒸发量适应符合的需要。 为此,生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备也是一个复杂的控制对象, 主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、送风和引风等。主要输出变量是汽包水 位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（烟气含氧量等。所以说锅炉 是一个复杂的调节对象,有许多个调节参数和被调节参数,还存在着错杂的扰动参 数。3.3 锅炉汽包水位对象特性分析维持水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。因为水位过高会影 响汽包内的水汽分离,产生蒸汽滞液现象,会使过热器管壁结垢导致损坏,同时,也会使 过热蒸汽温度急剧下降。水位过低,则由于汽包的水量较
14、少,当负荷增大时,水的汽化 速度加快,若不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致水冷壁烧坏,甚至引起爆 炸。对锅炉汽包水位调节系统产生扰动的主要因素有蒸发量D、燃料量M、给水 量 W 等。汽包水位控制系统的任务图4蒸汽量扰动下的水位反应曲线是使给水量适应锅炉蒸发量的需要,以维持汽包水位在允许的范围内,同时保持 给水量的稳定,尽量减少波动。以下将从蒸发量、燃料量以及给水量三个因素扰动下汽包水位的动态特性。蒸汽量 D 扰动作用下水位动态特性当给水量不变,蒸发量突然增加 D 时,如果只从物质平衡角度来看,则反映曲线 如上图4中的Hl(t所示,但由于蒸发量增加时，汽包容积的增加，水位的反应曲线如 H
15、2(t所示。H2(t和H1(t相结合，实际水位阶跃反应曲线如H(t所示。从上图可以看 出,当蒸汽负荷增加时,虽然锅炉的给水量少于蒸发量,但在一开始,水位不仅不下降反 而迅速上升，然后再下降。如果蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后上升，这种现 象称之为“虚假水位”。当负荷变化时，我们可以看到水位下汽包变化引起水位的变 化速度是很快的。图中的H2的时间常数只有1020s当蒸汽量D扰动时，水位变化 的动态特性可以用以下传递函数表示:1222(1fk H s H s k H s D s D s D s s T s =+=-+式中f k -响应速度,即蒸汽流量变化单位流量时，水位变化的速度,mm/s或者t/h ;2k -响应曲线H2的放大系数；2T -响应曲线H2的时间常数。“虚假水位”变化的幅度与锅炉的工作压力和蒸发量有关。例如,一般 100200t/h 的中高压锅炉,当负荷变化 10%时,“虚假水位”可以达到 3040mm 。“虚假水位”现象 属于反向特性,这给控制带来一定困难,在设计控制方案时,必须加以注意。燃料量M扰动作用下水位的动态特性D蒸汽量阶跃D t水位阶跃响应 H tH 2(t H(tH 1(t
