光电耦合霜层厚度监测与空气源热泵除霜控制系统研究

现有测量技术无法对霜层厚度进行准确监测，是影响热泵、制冷装置除霜技术发展的关键问题。本项目拟引入光电子领域成熟的光电耦合原理，研究新型光电耦合霜层厚度监测方法，针对空气源热泵在我国长江流域冬季供暖时，频繁出现误除霜的实际问题，研究新型光电耦合除霜控制技术。研究过程拟采用实验室小试、现场中试以及计算机仿真相结合的思路，对霜层生长过程中，结霜条件、霜层微观形貌等问题进行机理研究；对光电耦合除霜控制技术，从最佳除霜时机与结束时机、霜层厚度最佳监控位置等方面进行现场中试研究；建立计算机仿真数学模型，对空气源热泵采用新技术后，除霜过程热力性能，进行全面的计算机仿真研究。项目的研究成果将有力推进霜层厚度监测技术的发展，完善冷表面结霜问题的机理研究，推动现有空气源热泵、制冷装置除霜控制策略的更新，提高空气源热泵在长江流域的适用性，进而在一定程度上缓解未来长江流域供暖能耗压力。

根据2010年新的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）保护层厚度不再是纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的最小距离，而是“以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋等）的外缘计算混凝土的保护层厚度”。

保护层最小厚度的规定是为了使混凝土结构构件满足的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。

混凝土保护层厚度大，构件的受力钢筋粘结锚固性能、耐久性和防火性能越好。但是，过大的保护层厚度会使构件受力后产生的裂缝宽度过大，就会影响其使用性能（如破坏构件表面的装修层、过大的裂缝宽度会使人恐慌不安），而且由于设计中是不考虑混凝土的抗拉作用的，过大的保护层厚度还必然会造成经济上的浪费。因此，2010年《混凝土结构设计规范》8.2.1条，规定纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度(钢筋外边缘至混凝土表面的距离)不应小于钢筋的公称直径d，且应符合下表的规定。一般设计中是采用最小值的。

混凝土保护层最小厚度(mm)

注：1.混凝土强度等级不大于C25时，表中保护层数值增加5mm.

2.钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层，基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起，且不应小于40mm.

3.板在混凝土等级强度大于C25时，保护层厚度不小于20mm，且不应小于钢筋的公称直径d。

厚度控制系统为提高厚度的控制精度，可采取提前检测来料情况和调整辊缝。例如，在前一架轧机出口处就对将送入本架轧机的带钢的厚度偏差提前进行检测。并据此在经过适当的时间延迟后，在带钢进入本架轧机以前调整辊缝值来消除前一架轨机所造成的厚度偏差。这种控制方式称为厚度的前馈控制。图2为厚度前馈控制系统的组成。前馈偏差信号Δ和轧辊位移的校正值Δ以头部锁定值为基准计算而得。当计算轧机有控制信号时,还需要考虑轧辊的实际位置与头部锁定位置之差。轧辊的位置信号Δ引入前馈控制器中。前馈控制器实际上是一台计算机。在轧制过程中，生产过程的许多参数实际上是变化的，只靠前馈控制并不能消除由于参数变化造成的厚度偏差。通常采用前馈与反馈的复合控制来提高精度。