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世界最薄、智能化管理……这一大国重器满满都是中国智慧
自然边坡高陡,意味着浅表层山体和坡面随时有滚石坍塌的风险,坝址区岩石包括灰岩、白云岩、大理岩等多种类型,为确保设计施工安全和坝体结构稳定,大坝建设者在创新中寻找答案,完成部分关键节点。
2015年,乌东德水电站是金沙江下游水电规划四个梯级电站中的第,从向家坝、溪洛渡,到白鹤滩、乌东德,溯江而上,河谷越来越窄,两岸山体越来越高,地质构造更为复杂。
在乌东德建设部技术部副主任刘科看来,这一方案实现了一举多得,在缩短直线工期的同时,方便大坝浇筑和施工质量控制,同时还简化了坝体结构,改善坝体受力条件,以水电工程机器视觉智能建造项目为例。
通过在水电工程建设施工中引进非接触式红外热成像测温,相关技术人员研发了将混凝土施工中的可见光与红外镜头,构建混凝土表面温度与出机口温度、浇筑温度相关模型,可以对大坝混凝土出机口温度、浇筑温度、表面温度进行,并具备超温预警预报功能,目前,乌东德水电站5条导流洞均已下闸并完成封堵施工,水库正在稳步蓄水。
又一高峡平湖呼之欲出,5月26日,乌东德水电站首批机组启动试运行,按计划,今年7月将实现首批机组发电投产,“静力设计、动力调整”。
是指按静力条件初选体形,再根据动力条件优选体形,提高拱坝抗震安全度,翁永红介绍,实践证明,通过动力调整体形,乌东德水电站大坝建设混凝土量仅增加3.1%。
在不同工况条件下,大坝最大应力降低32%,为了实现对大坝状况的实时感知,大坝建设者将目光转向了智能技术应用,在溪洛渡水电站建设中,技术人员进行了300米级特高拱坝智能化建设关键技术,开发了智能拱坝建设与运行信息化平台(iDam)。
有效支撑现场生产管理,2016年,力求坝身“完美无缝”,而在乌东德水电站,经过长江设计院和三峡集团等多家单位的技术创新和联合,改变了这一常态,创造性地采用了将导流隧洞改建成弧门控制的泄水孔技术,科技日报记者 唐婷。
2015年12月16日,国务院常务会议决定对金沙江乌东德水电站项目予以核准,不仅是目前世界最薄的300米级特高拱坝,乌东德水电站大坝也是世界首座全坝应用低热水泥混凝土,追求设计创新的同时,建设施工过程中,在应用新材料、新技术上,乌东德水电站也走在了前面。
如果说溪洛渡水电站开启了大型水电智能化的1.0时代,正在建设中的乌东德水电站则更进一步向水电智能化2.,据介绍,乌东德水电站探索建设的iDam2.0系统,借助大数据、物联网、云计算等技术,建立共享、协同、交互的智能大坝业务管理平台。
可实时感知基础数据,并进行真实分析,最终实现智能温控、智能灌浆、智能喷雾等,可不要小瞧这罐混凝土,它里面所使用的水泥是低热水泥。
不同于普通水泥或者中热水泥,低热水泥发热量低,能显著降低混凝土最高温度,减少混凝土温度应力,有助于防止大坝温度裂缝发生,精准勘察是科学设计的前提,早在勘察之初,长江设计院的技术人员采用遥感测绘、无人机勘察、三维。
详细了解每一座山体、每一处岩石的情况,力求将地质勘察结果精确到米级,“5月26日,乌东德水电站首批机组启动试运行,这是继大坝主体工程全线浇筑到顶后,乌东德水电站建设中的又一个重要进展,这也意味着离计划中今年7月首批机组发电的目标更近了,”三峡集团乌东德工程建设部(以下简称乌东德建设部)。
乌东德水电站大坝是目前世界上最薄的300米级特高拱,也是世界首座全坝应用低热水泥混凝土的特高拱坝,近90度岩壁直插江底、近1800米两岸边坡高度、坝,“不同于三峡、向家坝等,自然边坡高且陡峭、地质构造复杂、层状地层岩性变化大,是乌东德水电站设计施工中面临的突出难点。
”乌东德水电站勘察设计项目总工程师翁永红介绍,2019年12月,乌东德水电站左、右岸地下电站先后实现首台85万千瓦,转子顺利吊装,标志着左、右岸机组安装全面步入总装阶段,机组步入总装阶段。
2019年,位于云南禄劝县和四川会东县交界的金沙江干流上的乌东,是继三峡工程、溪洛渡水电站之后建设的又一座千万千瓦,“低热水泥也被称为大坝‘退烧药’,早在三峡工程建设期间,三峡集团就开始了低热水泥研究,通过不断试验和改进,首次在乌东德水电站大坝上实现全坝应用。
是世界大坝建造史上的一项创举,”杨宗立表示,不仅有着“纤细”的身型,乌东德水电站大坝还首次采用了不设导流底孔的创新设计,坝体内设置导流底孔来疏导江水,是大坝建设中的传统方式。
像二滩、溪洛渡、小湾等水电站的大坝坝身均设有导流底,乌东德水电站大事记,大坝拥有“更强大脑”,弹指一挥间,包括杨宗立在内的工程建设者们不畏艰险、勇于创新,见证了乌东德水电站建设中的一个个高光时刻,2015年12月24日。
三峡集团在乌东德水电站工程现场召开建设动员会,标志着乌东德主体工程全面开工建设,至此,历经10多年科研、勘测、设计和筹建,乌东德水电站项目全面进入主体工程建设期,2016年7月。
随着上游围堰填筑至设计高程873米,乌东德水电站大坝围堰工程施工全面完成,顺利实现围堰挡水目标,满足防洪度汛要求,为大坝后续基坑开挖与混凝土施工创造了良好的条件,和以三峡大坝为代表的重力坝相比,拱坝特别是高拱坝的结构、受力情况更为复杂。
整个施工过程中,坝体的受力状况、自身应力都在不断调整,因此,特高拱坝也被认为是水工界最复杂的建筑物,主体工程全面开工,2020年5月4日,乌东德水电站7号坝段最后一仓混凝土浇筑完成,大坝主体工程全线浇筑到顶。
全线浇筑到顶后,大坝进入到表孔金属结构安装、表孔大梁施工等尾工阶段,2016年12月,大坝基坑开挖至设计高程718米,建基面质量完全满足设计要求,坝基开挖工作如期顺利完成,是大坝建设中的关键节点,拱坝混凝土在浇筑硬化过程中产生大量的热量。
由于混凝土体积较大,使得内外热胀冷缩的程度不同,容易形成温度裂缝,如何确保混凝土浇筑后的温度控制在设计要求内,以防止裂缝产生。
一直是特高拱坝建设面临的世界级难题,想要破题,材料是关键之一,2017年3月16日,随着第一罐青灰色混凝土从缆机吊罐倾泻而出,落在了8号坝段第一个仓面。
乌东德水电站大坝工程由基础开挖全面转入主体混凝土浇,乌东德水电站装机总容量1020万千瓦,工程动态总投资约1000亿元,电站建成后,多年平均发电量389.1亿千瓦时,平均每年可减少标煤消耗量超过1220万吨,减少二氧化碳排放量超过3050万吨,乌东德水电站大坝为混凝土双曲拱坝。
共分15个坝段进行浇筑,混凝土浇筑总量约270万立方米,“由于地处金沙江干热河谷,气候炎热少雨,昼夜温差大,施工区大风频发。
大体积混凝土温控防裂更是难上加难,”乌东德建设部大坝项目部主任牟荣峰介绍,在盘点乌东德水电站建设过程中的科技创新大事时,中国三峡集团董事长、党组书记雷鸣山表示:“乌东德水,开展了一系列技术和管理创新,攻克了一项项世界级难题。
在地下工程、坝工技术、装备制造等方面提升了中国乃至,展示了全球大型水电工程智能建造的‘中国智慧’,”,据介绍,项目设计团队首次采用“静力设计、动力调整”的设计新,为乌东德水电站大坝量身打造了“纤细”且“结实”的体,作为一座特高拱坝,乌东德水电站大坝坝顶海拔高程988米。
最大坝高270米,坝顶上游面弧长326.95米,厚高比仅为0.19,是目前世界上最薄的300米级双曲拱坝,“技术人员通过iDam2.0系统,可随时了解它的‘头疼脑热’,及时进行动态调整。
让大坝一直处于健康状态,”乌东德建设部工程师乔雨说,最薄拱坝“身强体健”。
世界最大断面泄水隧洞开挖完成
双江口水电站位于四川阿坝州马尔康市和金川县境内,项目泄洪系统洞式溢洪道呈城门洞型,最大开挖断面19.3米宽×27.75米高,面积达516平方米,按照设计规划。
泄洪系统主隧洞——洞式溢洪道是确保水电站在遇到超标,是保证整个水电站安全的最后一道防线,由于当地地质条件复杂,具有“高海拔、高大坝、高地应力、高流速、高边坡、高,施工单位采用了中导洞先行、分层分部位开挖的工法。
确保施工安全,中国铁建大桥局双江口水电站泄洪系统项目部总工程师介,洞式溢洪道单孔泄洪量最大为每秒4138立方米,流速最高可达到42米每秒,相当于时速140公里的高速公路行车速度,极限泄洪状态时。
洞室整体承受地过水自重将达88.6万吨,可以承受百年一遇的洪水,据了解,双江口水电站是国家西部大开发重点工程,也是“南水北调”西线工程主要取水点之一。
大渡河双江口水电站建成后,可使大渡河干流每年增加枯期电量66亿千瓦时,节约标煤约296万吨,减少二氧化碳排放718万吨,并显著提升下游城镇防洪能力。
项目预计2024年11月初下闸蓄水,2026年全部机组投运,(总台记者 温晓),编辑 孙琳智,中国水电七局双江口水电站项目部副总经理介绍,双江口水电站大坝工程高315米,是世界上第一高坝。
相当于110层楼高,总填筑方量4600万方,换算成立方体可以绕地球1.1圈,据央视新闻消息,8月12日,国家重点工程、大渡河上游控制性水库——双江口水电站,这是目前在建的世界最大断面泄水隧洞。
至此,双江口水电站泄洪系统四大洞室全部转序进入高强度抗冲,为水电站按期完工奠定了坚实基础。
3D打印材料篇(下)
(3)固化速率快,一般成型时以每层厚度0.1~0.2 mm进行逐层固,完成一个零件要固化百至数千层,因此,如果要在较短时问内制造出实体,固化速率是非常重要的。
激光束对一个点进行曝光时问仅为微秒至毫秒的范围,几乎相当于所用光引发剂的激发态寿命,低固化速率不仅影响固化效果,同时也直接影响着成型机的工作效率,很难适用于商业生产,(6)固化程度高,可以减少后固化成型模型的收缩,从而减少后固化变形。
可3D打印的钴铬钼合金有多种,它们常表现出高强度、高硬度、耐腐蚀和高温等性能,钴经常与铬、钨等元素组合来制作重型切割工具或冲模,也与磁性不锈钢一起用于喷气机或燃气轮机零部件,了解更多材料、工艺、表面处理资讯请微信搜索“CMF,2.金属,3)光敏树脂材料的组成。
3) 钛,1)不锈钢,高分子凝胶具有良好的智能性,海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚丙烯酸等高分,在一定的温度及引发剂、交联剂的作用下进行聚合后,形成特殊的网状高分子凝胶制品,如受离子强度、温度、电场和化学物质变化时。
凝胶的体积也会相应地变化,用于形状记忆材料,凝胶溶胀或收缩发生体积转变,用于传感材料,凝胶网孔的可控性,可用于智能药物释放材料,Global Tungsten & Powders。
只销售已成功打印的粉末,GTP公司研发经理Rick Morgan解释了其公,它有能力开采钨矿砂,并进行化学提存,可制备钨粉和碳化钨粉,可通过钴喷雾干燥它,可对其球化处理以适应3D打印工艺。
",光敏树脂是由聚合物单体与预聚体组成,由于具有良好的液体流动性和瞬间光固化特性,使得液态光敏树脂成为3D打印耗材用于高精度制品打印,光敏树脂因具有较快的固化速度,表干性能优异,成型后产品外观平滑,可呈现透明至半透明磨砂状。
尤其是光敏树脂具有低气味、低刺激性成分,非常适合个人桌面3D打印系统,7) 钴,采用3D打印技术制造的钛合金零部件,强度非常高,尺寸精确,能制作的最小尺寸可达1mm,而且其零部件机械性能优于锻造工艺。
钛金属粉末耗材在3D打印汽车、航空航天和国防工业上,科学家利用镓(Ga)与铟(In)的液态金属合金通过,这一奇迹的诞生得益于镓-铟合金在空气中与氧气发生反,这一技术在3D打印中被用于连接电子部件,2)高温合金。
(4)溶胀小,在模型成型过程中,液态树脂一直覆盖在已固化的部分工件上面,能够渗入到固化件内而使已经固化的树脂发生溶胀,造成零件尺寸发生增大,只有树脂溶胀小。
才能保证模型的精度,4.陶瓷材料,(3)光引发剂和光敏剂,一、3D打印材料之光敏树脂、金属材料及其他材料,3D打印用光敏树脂和其他行业使用的光敏树脂基本一样。
10) 贵金属,9) 铜,(7)湿态强度高,较高的湿态强度可以保证后固化过程不产生变形、膨胀、,(2)活性稀释剂,(5)高的光敏感性。
由于SLA所用的是单色光,这就要求感光树脂与激光的波长必须匹配,即激光的波长尽可能在感光树脂的最大吸收波长附近,同时感光树脂的吸收波长范围应窄,这样可以保证只在激光照射的点上发生固化,从而提高零件的制作精度。
Inconel 718、Inconel 625、H,这些材料耐高温、耐氧化、耐腐蚀,在高达1200℃环境下仍表现出高强度,捏脊合金零件的焊接性能优秀,可通过后期热处理进一步提高强度,这些材料被应用于航空和赛车行业,尤其是有显著高温和氧化风险的环境下,比如燃烧室和风扇。
在高温环境下,尽管Inconel 625比718的耐腐蚀性和稳定,但后者的强度和传导性是前者的两倍,三种材料中哈氏合金的焊接性能可能是最好的,3D打印的产品在时尚界的影响力越来越大,世界各地的珠宝设计师受益最大的似乎就是将3D打印快,且可方便替代其他制造方式的创意产业。
在饰品3D打印材料领域,常用的有金、纯银等,活性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子量环氧化合物,它们可以参加环氧树脂的固化反应,成为环氧树脂固化物的交联网络结构的一部分,4) 镁铝合金。
铜在3D打印行业的应用并不常见,但仍有一些公司在为粉末床熔融工艺开发铜合金粉末,此外,DED工艺可能已将铜用于焊接行业,和银相比。
铜的美学价值和硬度更高,这种材料可应用于珠宝和工艺品,铜也应用于航空领域,1.光敏树脂,不锈钢是最廉价的金属打印材料。
经3D打印出的高强度不锈钢制品表面略显粗糙,且存在麻点,不锈钢具有各种不同的光面和磨砂面,常被用作珠宝、功能构件和小型雕刻品等的3D打印,2)光敏树脂特性,陶瓷材料具有高强度、耐高温和耐腐蚀等优点,具有应用于航空航天和汽车等领域的潜能,同时。
陶瓷材料可以选择的颜色大量,可打印出形态逼真、色彩丰富的产品,是工艺品、建筑和卫浴产品的理想选择,(1)光敏预聚体,5) 镓,8) 镍,高温合金因其强度高、化学性质稳定、不易成型加工和传。
目前已成为航空工业应用的主要3D打印材料,随着3D 打印技术的长期研究和进一步发展,3D打印制造的飞机零件因其加工的工时和成本优势已得,(1)黏度低,光固化是根据CAD模型。
树脂一层层叠加成零件,当完成一层后,由于树脂表面张力大于固态树脂表面张力,液态树脂很难自动覆盖已固化的固态树脂的表面.必须借,而且只有待液面流平后才能加工下一层,这就需要树脂有较低的黏度,以保证其较好的流平性,便于操作。
现在树脂黏度一般要求在600 cp·s(30℃)以,硅酸铝陶瓷粉末可用于3D打印陶瓷产品,一般呈粉末状,通常用于选择性激光烧结(SLS)打印机,3D打印用的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某一种粘结剂粉末所,陶瓷粉末和粘结剂粉末的配比。
会直接影响到陶瓷零部件的性能,粘结剂份量越多,烧结比较容易,但在后续工艺过程中部件收缩比较大,会影响部件的尺寸精度。
粘结剂份量少,则不易烧结成形,光引发剂和光敏剂都是在聚合过程中起促进引发聚合的作,但两者又有明显区别,光引发剂在反应过程中起引发剂的作用,本身参与反应,反应过程中有消耗,而光敏剂则是起能量转移作用。
相当于催化剂的作用,反应过程中无消耗,3.高分子凝胶,1)光敏树脂简介,光敏预聚体是指可以进行光固化的低分子量的预聚体。
其分子量通常在1 000~5 000之间,它是材料最终性能的决定因素,镁铝合金因其质轻、强度高的优越性能,在制造业的轻量化需求中得到了大量应用,在3D打印技术中。
它也毫不例外地成为各大制造商所中意的备选材料,6) 镓-铟合金,用于SLA的光固化树脂和下面介绍的普通的光固化预聚,但由于SLA所用的光源是单色光,不同于普通的紫外光,同时对固化速率又有更高的要求。
因此用于SLA的光固化树脂一般应具有以下特性,11)难熔金属,镓(Ga)主要用作液态金属合金的3D打印材料,它具有金属导电性,其黏度类似于水,不同于汞(Hg),镓既不含毒性,也不会蒸发。
镓可用于柔性和伸缩性的电子产品,液态金属在可变形天线的软伸缩部件、软存储设备、超伸,难熔金属种类比较少,包括铌、钼、钽、钨、铼,它们以极高的耐热性能而出名,它们的熔点都超过2000℃,化学反应不活泼,密度大。
硬度高,钽有高耐腐蚀性、传导能力非常好,这在电子行业非常有意义,根据洛斯阿拉莫斯国家实验室研究,这种材料60%用于真空炉零件和电解电容器。
理论上,钽可以提高核微粒的放射性,纯净钨的熔点比任何元素都高,高达3422℃,这种金属密度很高,难以加工,但其稳定性适用于耐磨产品,如刀、钻头、磨、锯子等。
钨的耐氧化、耐酸碱性能也很好,可用于辐射屏蔽,(2)固化收缩小,液态树脂分子间的距离是范德华力作用距离,距离约为0.3~0.5 nm,固化后,分子发生了交联。
形成网状结构分子间的距离转化为共价键距离,距离约为0.154 nm,显然固化前后分子间的距离减小,分子间发生一次加聚反应距离就要减小0.125~0.,虽然在化学变化过程中。
C=C转变为C—C,键长略有增加,但对分子间作用距离变化的贡献是很小的,因此固化后必然出现体积收缩,同时。
固化前后由无序变为较有序,也会出现体积收缩,收缩对成型模型十分不利,会产生内应力,容易引起模型零件变形。
产生翘曲、开裂等,严重影响零件的精度,因此开发低收缩的树脂是目前SLA树脂面临的主要问题,ExOne公司为其粘结剂喷射工艺提供可粘结钨粉,该公司推出该材料来代替铅制造医疗器械和航空零件,因为铅的毒性更高,GTP的碳化钨钴材料已被ExOne公司成功应用,该公司已开发出脱脂/烧结方案来保证致密度。
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