安全设备感应排水自动控制系统新技术

1、 PAGE 感应排水自动控制系统新技术威海建设集团股份有限公司一公司安全设备科QC小组感应排水自动控制系统新技术威海建设集团股份有限公司一公司安全设备科QC小组一、基本概况1.工程概况逸品学府工程由威海市茂铭房地产开发有限公司开发，山东东鲁设计建筑有限公司设计，威建第一分公司承建。工程北邻米山路，南到爬山街，西接龙山路，东临富丰街。总建筑面积约75000，地下两层，地上十一层。其中地下二层为车库，建筑面积约16000。，基坑开挖深度为68m。该项目地形地质特殊，地下水位较高，高水位使基础施工质量不易控制。图1 项目卫星地图2.小组概况表1 QC小组概况表小组名称威海建设集团股份有限公司一公司安

2、全设备科QC小组成立日期2015年5月5日登记注册号WJQ01-2015-01课题名称感应排水自动控制系统新技术课题类型创新型小组人数10人小组平均年龄36活动时间2015.52015.9平均接受教育时间120h小组成员姓名性别年龄文化程度技术等级组内分工冀党恩男41本科工程师组长马丰君男31本科助理工程师副组长张少波男41本科助理工程师副组长林江涛男46本科助理工程师组织实施孙海宁男33本科工程师组织策划王鹏喜男45本科助理工程师落实检查王 超男31本科技术处理安兆静女26本科助理工程师资料整改朱孟利男28专科电器管理宋 刚男44专科材料控制图2 小组成员二、选择课题1.课题背景工程安全要求

3、积水控制范围在垫层以下，但茂铭逸品学府项目地形地质特殊，地下水位较高。为控制地下水位，现行控制办法是由人工进行抽水作业，以保证施工安全要求。但由于水位高，水量大，造成抽水点多、抽水面广、抽水工作量大的问题。由人工控制时，由于无法兼顾多个抽水点的控制，存在抽水反应不及时影响施工质量；存在未及时关机造成干抽烧毁电机等涉及安全和质量的方面隐患。2.改进方向为保证茂铭逸品学府项目的施工安全和施工质量，安全设备科成立了QC小组，期望通过QC活动的开展，摸索出解决这一问题的方法。小组经讨论，一致认为需要将人工控制抽水的现行作业方法改进为自动控制抽水作业。在如何实现自动抽水功能上，小组经讨论提出了两种改进方

4、向。改进方向一：定时排水自动控制系统改进设想：在抽水电机与电源间加装控制系统。控制系统采用带有计时功能的集成芯片和时间继电器控制电源通断。由带计时功能的集成芯片控制电源接通，通过摸索各抽水点的水量等情况，设置时间断电器的断开时间，实现自动接通、断开抽水电机电源的功能。改进方向二：感应排水自动控制系统改进设想：在抽水电机与电源间加装控制系统。在抽水点加装水位信号采集系统，水位信号采集系统将水位信息采集后输出至控制系统，控制系统根据设定的参数控制电源通断，实现自动接通、断开抽水电机电源的功能。3.选定课题小组经过充分论证，从功能性、经济性、安全性、效率四个方面对两种改进方向进行评价：表2 分析评价

5、表改进方向调查结果综合评估定时排水自动控制系统功能性：能够实现自动排水，但受天气影响大（暴雨，干旱）差110经济性：构成简单，元件价格便宜优5安全性：遇极端天气易引起排水不到位差1效率：制作周期短，但需要摸索渗水量规律中3感应排水自动控制系统功能性：能够实现根据水位高低自动排水，设计制作有难度中314经济性：构成较复杂，元件价格便宜中3安全性：能根据水位高低实时控制优5效率：设计制作周期稍长，需要安装调试中3制表人：马丰君 制表时间：2015年5月12日经充分调查分析及讨论，为确保项目按期交付和提高施工质量，降低控制人工成本以及杜绝安隐患，小组选择了“感应排水自动控制系统新技术”作为此次小组活

6、动课题。三、设定目标1.设定目标小组结合施工安全和质量方面的需要，提出项目研制目标：达到设定水位时，控制水泵电机开关准确率100%。2.目标可行性分析（1）小组成员业务精湛，均拥有本科及以上学历，其中2人为高级技术职称，2人为中级技术职称。实践经验和理论技术都比较丰富，技术实力雄厚。其中多人还曾获得省部级新技术应用推广方面的奖励。（2）团队团结向上、富于创新精神，多名成员多次参与QC小组活动。（3）为防范安全隐患和提高作业效率，单位领导十分重视，小组所需各项资源能够得到保障。四、提出方案并确定最佳方案1.方案分解小组经集体讨论，对研发的流程进行了分解。如下图：图3 方案分析系统图2.自动控制系

7、统方案选择自动控制电流感应式雷达感应式浮力感应式（1）雷达感应式雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。发射反射接收是雷达式料位计工作的基本原理。其优点是：可在恶劣条件下连续准确地测量；操作简单，调试方便；准确安全且节省能源；无需维修且可靠性强；几乎可以测量所有介质。图4 雷达感应原理图（2）电流感应式利用一颗发光二极管（LED）等发光元件与一颗光晶体管等光接收元件作成之光耦合器，触发硅控整流器(SCR)或双向硅控整流器（TRIAC），因此可以接受低压(DC或AC)信号输入，而驱动高压之输出，具隔离输出入及控制高功率输出之效果。优点是开关速度快、工作频率高

8、、使用寿命长、噪声低和工作可靠。图5 电流感应式原理图（3）浮力感应式利用浮球液位开关的磁性浮子随着液位升降，使传感器检测管内设定位置的干簧管芯片动作，发出接点开关的转换信号，从而实现输出一个开关信号的作用。浮球液位开关使用磁力运作，无机械连接件使其运作简单可靠，成本更为低廉，当浮球液位开关被测介质浮动浮子时，浮子带动主体随之移动，同时浮子另一端的磁体将控制开关动作杆上的磁体，操作简单快捷。 图6 浮力感应式工作原理表3 方案评估分析表方案调查结果综合评估雷达感应式功能性：能够实现水位液面探测优510经济性：构成较复杂，元件价格较贵差1安全性：现场工况恶劣，影响可靠性和寿命中3效率：结构复杂，

9、制作和安装调试周期长差1电流感应式功能性：能够实现水位液面探测优518经济性：构成较简单，元件价格便宜优5安全性：工作电压低于36V，可接受，可靠性高中3效率：结构简单，制作和安装调试时间短优5浮力感应式功能性：能够实现水位液面探测优518经济性：构成较简单，元件价格便宜优5安全性：故障率低优5效率：结构简单，制作时间短，安装调试时间长中3制表人：马丰君 制表时间：2015年6月1日由于电流感应和浮力感应得分相同，小组采取实验方式进行验证。 图7 电流感应实验 图8 浮力感应实验浮力感应式：由于抽水管运动、工地施工震动、飘浮物等原因易使浮力元件定位位置发生改变，导致个别时候不灵敏。电流感应式：

10、无异常情况发生，灵敏度较高。经实验，小组选择了采用电流感应式。3.信号采集元件选择信号采集JYB-714JYB-714BJYB-714CYB-714系列液位继电器：其中，JYB-714为基本型；JYB714B为带工作状态指示灯；JYB714C为带供水、排水功能。表4 方案评估分析表方案调查结果综合评估JYB-714功能性：能够实现水位液面探测优520经济性：28元/只优5安全性：能够满足使用条件优5效率：制作安装周期短优5JYB-714B功能性：能够实现水位液面探测优518经济性：35元/只优5安全性：能够满足使用条件优5效率：制作安装较基本型稍复杂中3JYB-714C功能性：能够实现水位液面

11、探测优516经济性：47元/只优5安全性：能够满足使用条件优5效率：制作安装周期稍长差1制表人：马丰君 制表时间：2015年6月15日方案评估结论：因JYB-714基本型能够满足项目需要；B型和C型的部分功能本课题暂不需要，同时考虑到因功能增加带来安装调试复杂以及可靠性方面的因素，小组最终选择了JYB714基本型液位继电器。4、方案优选小结图9 最佳方案系统图5、方案关键问题遇测：按方案选优结果进行设计，感应自动排水控制系统图纸，图纸绘制完成后进行二次检查，确认无误后，按设计图的要求进行采购零器件，采购完成后，进行照图组装。整个系统完成后，进行实验检查，确保排水系统可靠性完好。五、制定对策小组

12、经讨论，按5W1H原则制定了对策表如下：表5 对策表序号项目对策目标措施负责人地点完成时间1设计图纸按方案选优结果设计图纸符合方案选优结果满足强度需要按方案选优结果进行设计感应自动排水控制系统图纸。林江涛办公室2015年7月5日前2组装系统按图纸采购组装系统部件组装符合图纸要求1、按图采购零件。2、进行组装。林江涛工地2015年7月15日前3系统调试对系统进行安装调试控制水泵电机开关准确率100%工地现场进行水位设置并实验林江涛工地2015年7月20日前制表人：马丰君 制表时间：2015年7月1日六、对策实施1.对策实施一：设计图纸7月3号QC小组成员主要成员在项目部办公室内，按方案选优结果进

13、行设计感应自动排水控制系统图纸。 图10 小组成员讨论设计绘制系统图纸效果确认：7月5号QC小组成员在项目部会议室内，对设计感应自动排水控制系统图纸进行效果确认，经集体讨论与检查后，一致认为自动排水控制系统图符合方案结果，可以进行下一步施工。图11 小组对设计图纸进行了评审2.对策实施二：采购、组装7月10号以QC小组成员负责人林江涛主，按设计图纸采购零件后，在施工现场组装自动排水控制系统，组装的内容包括制作了信号杆、安装JYB-714液位晶体继电器，按图纸进行布线。 图12 采购器件单据 图13 制作信号反馈杆 图14 制作控制系统 图15 控制系统内部效果确认： 7月12号以QC小组成员负

14、责人林江涛主，在施工现场对已组装好自动排水控制系统进行了通电前线路检测，并按照设计图纸的要求，对整个线路及电器安装进行全面检查与审核，审核确定电路及电器的安装与设计图纸一致。 图16 检查电器与线路 图17 检测线路回路3.对策实施三：调试 7月18号以QC小组成员负责人林江涛主，在施工现场对自动排水控制系统进行调试，调试内容包括对信号杆标尺位置确定，及辅助电机进行了通电实验，调试后系统完好正常，可以投入使用。 图18 实验前准备 图19 实验前准备确认效果：7月19号经小组在施工现场实验水塘进行测试，系统能够实现在高于设定水位时自动抽水，在低于设定水位时断开水泵电机电源，系统功能检查达成。小

15、组在实验水塘进行反复充水，用以检查排水系统可靠性。经充水50次，排水系统排水、断电功能未出现异常情况，100%按设定完成通、断电动作。系统可靠性检查达成。 图20 进行测试 图21 进行测试七、效果检查1.目标检查2015年8月10日，小组成员在施工现场安装完成的4套感应自动排水系统投入使用。 图22 1号排水点 图23 2号排水点 图24 3号排水点 图25 4号排水点经测试，投入使用后的4套感应自动排水系统运作正常，能实现根据设定水位自动排水和自动停止排水功能。2.经济效益分析（1）活动支出4套感应自动排水系统元器件费为180元，投入制作、安装、调试人工费用600元。共支出费用为780元。（2）活动前由人工兼职进行排水，给予22000元补贴/月。活动效果检查期（8月10日起）至巩固期（9月20日止）已停止发放补贴，节约补贴费用为23000多元。（3）活动经济效益活动收益活动支出23000元780元22220元。3.社会效益分析八、标准化图26 感应自动排水系统制作