发布时间:2023-10-05 10:23:04
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随着我国经济建设的不断发展和科学技术的不断进步,我国的工业建设得到极大的发展,众多工厂不断竣工。每一间工业厂房都是由许多分部分项工程。地基基础与桩基础土建工程施工技术对于工业厂房土建施工具有极为重要的作用,因此很有必要对其进行探讨。本文结合工程实例,介绍了一种适用于已建厂房内,在不破坏原砼地面的情况下,对厂房地面下沉的处理方法--袖阀管注浆法。
一、袖阀管注浆特点及加固机理
袖阀注浆管是在PVC管上钻射浆孔作为注浆外管(即袖阀管),每隔33cm(即每米3组)钻一组(6~8个孔)射浆孔,射浆孔呈梅花形布设。袖阀管压力注浆是以水泥浆液或其它浆液为主要固化材料,按一定的压力分层、分段灌入需加固的地层中。浆液首先充填、渗透、挤密被加固的土体,紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切,形成塑性变形区,离浆体较远的土体则发生弹性变形,钻孔周围土体的整个密度得到提高;随着注浆压力和注浆量的增加,土体眼弱应力面发生劈裂,浆液随之在土体中扩散或延伸,在地层中形成方向各异、厚薄不一的条状、树根状、团块状不规则凝结体,沿注浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土之间紧密、粗糙地接触而形成复合地基,相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。
二、工程概况及地质条件
1、工程概况 某已建建筑物为104.6 m×56.0m 的5层框架结构,占地面积约为5660m2,柱距为8m ,柱下采用预应力管桩基础,该楼主体结构已完工,地面目前未做。原设计为商场,但并未考虑首层地面的承载和沉降,现被租用为工业厂房。工业厂房采用的机器对地面承载力的要求较高,需要满足承载力至少为15kN/m2,局部还需要满足承载力30kN/m2和100kN/m2,该场地原场地普遍为鱼塘,后经人工填土,沉降较大,不能满足使用要求,需要对地面进行处理。 2、工程地质条件 场地内分布的地层按成因划分为:新近人工填土层( Qml ) ,第四系海陆交互相沉积层( Qmc ) ,第四系残积层( Qel ) 及震旦系云开群变质岩2混合岩( Zyk ) ,场地地下水对混凝土具有弱腐蚀性。各岩土层特征见图1。
图1 柱状图综合以上的工程地质情况,对于承载力为15kN/m2 区域,加固含砂粉质粘土(2-3) 以上土层,使其能作为地面的持力层;对于承载力为30kN/m2和100kN/m2的区域,加固砂质粘性土2.2(3)以上土层,使其能作为地面的持力层。
三、加固处理设计据场地工程地质条件,结合场地地质情况、地面特征以及地面承受荷载情况、层高和场地的限制、经济性,并考虑到树根桩的技术优点和注浆加固法的加固机理,决定采用袖阀管灌浆成桩法加固。袖阀管注浆属于渗入性灌浆,其原理是:在灌浆压力作用下,浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙,压力越大,吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定,在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏,所用的灌浆压力相对较小。 1加固方案设计 1) 地基加固部位(见图2)
图2 灌浆孔平面布置图
(1)承载力为15kN/m2的区域: 桩顶标高-0.480m,要求注浆加固土体段深为-0.480~-6.980m段(从地面起算),桩端进入含砂粉质粘土或中细砂层至1.0m,孔深平均为6.5m,孔的深度范围为6.0~8.9m,其中最少不得少于6.0m。灌浆孔间距2.0m×2.0m。(2)承载力为30kN/m2的区域: 桩顶标高-0.480m,要求注浆加固土体段深为- 0.480~-9.480m段(从地面起算),桩端进入砂质粘性土至少0.5m,孔深平均为9. 0m,孔的深度范围为7.5~10.7m,其中最少不得少于7.5m。灌浆孔间距1.6m×1. 6m。 (3)承载力为100kN/m2的区域: 桩顶标高-0.480m,要求注浆加固土体段深为- 0.480~-10.980m段(从地面起算),桩端进入砂质粘性土至少2.0m,孔深平均为10.5m,孔的深度范围为9.0~12.2m ,其中最少不得少于9.0m。灌浆孔间距1.6m×1.6m。2)褥垫层及面层做法桩顶标高为- 0.480m,注浆完成后两周,在桩顶面设褥垫层,褥垫层厚150mm,采用中粗砂或者级配砂石和碎石分层夯实,最大粒径不宜大于30mm ,不宜采用卵石,一般碾压不得少于3遍,压至密实不松动,其压实系数不小于0.93。褥垫层上设100mm厚C10素混凝土垫层,其上再做200mm厚C20钢筋混凝土板,配筋双向双层II级钢
式中: t--灌浆时间,s;K--砂土的渗透系数,cm/s;v--浆液的运动粘滞系数, cm/s;h1--灌浆压力, MPa;--灌浆管半径,cm;de--被灌土体的有效粒径,cm; n--土的孔隙率。经过粗算及现场试验,确定=1.6m,其有效影响半径为0.8m。②浆液配合比的确定,浆液配合比的确定。经现场对比试验,根据现场所加固土体的特性,选用水灰比(质量)为(水∶水泥) = (1∶1.25)~(1:1) 作为工程注浆配合比,开始注浆时采用稀浆液,如吃浆量大则加浓浆液。同时,考虑到掺加粉煤灰有利于改善水泥浆的稳定性,本工程掺加水泥重量20%~40%的粉煤灰等量替代水泥用量。③注浆压力。注浆压力与所加固土体上覆盖土层的压力、浆液粘度、注浆速度和注浆量等因素有关,注浆过程中压力是变化的。本工程采用初始压力0.2~0.5MPa,稳压0.5~2.0MPa。 ④注浆孔布置。根据注浆有效半径为0.8m 和柱距的大小,设计各注浆孔间距为1.6m和2.0m,以正方形布孔,平均6.5m长的桩有1144根,平均9.0m长的桩有120根,平均10.5m长的桩有206根。⑤注浆量。所需浆量由以下公式推算Q=1000K•V•n 式中, Q--浆液总用量,L;K--液总用量,L;V--土的体积,m3;n--土的孔隙率。
四、袖阀管注浆加固施工1)放线(放点):由加固施工单位按加固平面布置图测放注浆孔,注浆孔间距2. 0 m(1.6m)±0.1m。2)钻机就位、成孔:按现场测放点位置,准确就位,并校正钻杆的垂直度,采用地质钻机钻注浆孔,采用Φ91mm钻头钻进。按设计要求,泥浆护壁成孔到预定深度。3)注入套壳料:套壳料的基本功能为:封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间,防止灌浆时浆液到处流窜,在橡皮袖阀和止浆塞的配合下,逼使浆液只在一个灌段范围开环(即挤破套壳料)而进入地层。套壳料的破碎程度越高,注浆率一般就越大,所需注浆压力也较小。套壳料采用以粘性土为主,水泥为辅的低强度配方,掺入细砂可提高套壳料的脆性本工程借鉴常用的套壳料配方,水泥∶粉质粘土∶水= 1∶1. 50∶1. 88 ,3 d 龄期抗压强度为0. 3 MPa。施工过程是:在孔中插入无孔眼的钢管,并通过此管压入套壳料,直至孔内泥浆完全被顶出孔外,拔出钢管。4)埋管: 为节约成本,采用的袖阀管可采用满足强度要求的PVC 管,由于该场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性,故PVC 袖阀管不应取出。注浆孔径为90~110 mm。本工程采用Φ90的PVC管,管子每隔50cm钻一组小直径射浆孔,射浆孔管底盖必须牢固密封。管连接时,两管口必须对平紧连,外套连接管两端须用胶布密封。管安插过程中如遇阻力,不能顺利向下插入,应查明原因,严禁使用过大外力压入。管安插深度应与孔深一致,最大误差不应大于20cm ,安插完成,向管内注满水,盖好保护帽并作标记。5)开环:所谓开环,是待套壳料养护3d 具有一定强度后,通过注浆泵施加压力把套壳料压裂,为浆液进入地层打开通路。本工程采用快速开环,采用较大的起始泵压、较短的升压间隔时间和较大的压力增值进行开环。6)注浆:注浆方式是自下而上,采用双塞系统止浆塞分段注浆,每段长50cm。在设计压力下,注浆达到终注标准时,将注浆管上拔50cm 后接着注浆,依次操作成孔,并采用1~3 次加密来保证注浆效果。终注标准是必须符合以下情况之一: ①一个50cm注浆段的注浆量达到设计要求时;②在设计压力下注浆时,地面出现裂缝并冒浆;③在设计压力下注浆时, 注入率≤1L/min。7)冲洗并移位:单孔注浆结束后,必要时将水管插入孔底,用清水冲洗塑料管,直至返清水。 8) 为防止注浆时浆液窜孔,可采用跳孔施工,拉长相邻注浆孔注浆时间等措施。五、复合地基载荷试验 为了判定人工填土淤泥层经注浆加固后其地基承载力和压缩性指标,在人工开挖基坑至设计标高处后,委托质监站对该复合地基进行了原位载荷试验。试验选用1.2m×1.2m 刚性压板,以慢速维持荷载法分8 级逐级施加荷载,在承压板顶面装设4个位移传感器,测读试验土层在各级荷载作用下的沉降量。按照地基处理技术规范的规定,在该场地加固范围内,按随机原则选取3个试验点,试验时地基土为人工填土淤泥层与水泥浆形成的复合地基土,其3个点的试验结果根据规范及现场试验结果,综合评价场地复合地基承载力均满足设计要求; 变形模量Es满足设计要求。六、结束语
中图分类号:TU45 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)07-0135-02
0 引言
河北省满城县建筑用白云岩露天矿山,因采矿活动形成的掌子面均为高陡岩质边坡,边坡高度一般在20m~100m,边坡角度一般在45°~75°,边坡上一般未留开采平台,多为一坡到底。矿山爆破开采在掌子面表层均遗留了厚薄不一、大小不等的危岩体,易发生崩塌或掉块,而未受爆破震动影响的岩层其稳固性好,岩石坚硬。
掌子面治理工程一般首先必须进行危岩清理工作,其次是对掌子面实施开槽种植池、穴或种植台阶等进而实施植被绿化重建工作。由于掌子面岩层岩石坚硬,工作面高且狭窄,在掌子面上开凿种植池或种植台阶十分困难,但掌子面与周边环境极不协调且存在崩塌地质灾害隐患,是矿山地质环境治理工程必须重点治理的区域。因此,掌子面治理工程既是矿山地质环境治理工程的治理难点又是治理工程的重点,选择有效、合理的治理方法与技术十分重要。本文根据工程实践,对相关矿山地质环境掌子面治理工作方法与技术进行总结,对取得的成功经验及工程中存在的实际问题进行分析和阐述,与业内同行进行探讨,并提出作者建议。
1 掌子面危岩清理
掌子面危岩清理的目的包括两个方面,一是尽可能消除掌子面易发生崩塌或掉块所产生的地质灾害隐患,另一方面是保证掌子面及掌子面下部采矿平台生态重建工程施工安全,能否达到预期的清理效果,与选择的清理方法和采用的清理技术有直接关系。
1.1 危岩清理方法与技术 掌子面危岩清理主要包括两个方面:一是清理残存在掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石;二是清理受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体。河北省满城县矿山地质环境治理工程设计一般根据掌子面的高度、危岩体数量和规模大小、坡面和坡顶松散物情况,综合考虑确定了清危方法和工艺。一般根据危岩实际情况,掌子面岩坎、岩腔或裂缝中的块石和碎石,设计多采用蜘蛛侠人工清理方法,主要工具为撬杠和锹镐;受爆破震动影响或被裂隙切割形成的危岩体,因需清理量大,设计多采用搭设综合脚手架人工清理方法,主要工具为撬杠和千斤顶。
1.2 危岩清理工作存在的问题及建议 人工结合机械手段清理危岩的方法,优点是投入少,相对比较安全;缺点是坡面的大块石、受爆破震动及裂隙切割形成的危岩体,因其体积大、需清理量大,很难彻底清除,致使部分地段仍留有安全隐患。因此,为彻底消除掌子面崩塌地质灾害隐患,对人工无法有效清除的较为集中的危岩体,建议在设计之初即聘请具有相关资质的单位编写爆破专项设计,在确保安全的前提下采取浅孔爆破法实施危岩清理工作,对公路、村庄周边,爆破法可能影响交通运输及村民安全的区域建议利用膨胀水泥实施危岩清理工作。对坡面残留的人工无法清除的孤立大体积块石,建议采用挂网喷浆等方式进行加固。
2 掌子面绿化
掌子面绿化工程一般分掌子面顶部、掌子面和掌子面底部三个区域,其中掌子面顶部和底部绿化工程方法技术比较成熟,掌子面绿化工程方法技术则在不断的探索与完善之中。
2.1 掌子面顶部绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面顶部绿化方法技术,一般是在掌子面坡顶距离掌子面1.0m处开挖宽度50cm、深度60cm的种植槽,回填底土和肥土后在种植槽内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵,利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性,短期内达到有效遮挡掌子面上部区域的目的。
掌子面顶部绿化种植槽开挖设计多采用人工与手持式风钻相结合的方法,回填土多采用人工搬运和小型升降机搬运人工回填的方法,爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明,只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面顶部绿化,均可取得良好的治理效果。
2.2 掌子面底部绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程设计掌子面底部绿化方法与技术,一般是在掌子面底部坡积裙下方采用干砌石砌筑宽度50cm、深度60的种植池,回填底土和肥土后在种植池内每延米栽植3年生爬山虎幼苗3棵,利用爬山虎耐旱、耐贫瘠、速生、固土能力强、攀爬力强的特性,短期内达到有效遮挡掌子面底部区域的目的。
掌子面底部绿化种植池砌筑及回填土多采用人工方法,爬山虎浇水养护则多采用滴灌的方法。实践证明,只要严格按照设计采取上述绿化方法技术进行掌子面底部绿化,一般可以取得良好的治理效果。但工程部分部位亦可能发生因雨水冲刷造成种植池内回填土流失进而造成爬山虎面积性枯萎死亡的现象。因此,掌子面底部绿化种植池采用干砌石砌筑的设计欠妥,建议对干砌石砌筑的种植池进行M10砂浆勾缝,或采用浆砌法进行砌筑。
2.3 掌子面绿化方法与技术 河北省满城县矿山地质环境治理工程,设计掌子面绿化方法与技术一般有以下几种,归纳总结如下:
①局部生态袋绿化。掌子面局部生态袋绿化是指利用掌子面上有利于土壤储存,并能为植物生长提供稳定生长条件的岩腔、较大裂缝和岩坎,采用生态袋绿化技术对掌子面进行的局部绿化。以京昆高速沿线(保定段)矿山环境治理一期项目A包为代表工程,设计要求在掌子面上容土体积不小于0.8m3的岩腔、较大裂缝、岩坎中码放生态袋,并使其牢固在掌子面上。生态袋绿化厚度50cm,其中基层30cm,表层20cm。装袋基材一般由泥碳土50%、种植土20%、草纤维8%、木屑(或谷糠、蘑菇肥)12%、保水剂5%、粘合剂1%、速效缓释肥2%组成。生态袋表层为拌和种子的基材,每立方基材拌和植物种子100g~125g(按种子用量20g~25g/m2计算),由草(含草花)及灌木种子组成,其中前者60%,后者40%。草(含草花)种子一般选择狗尾草、虎尾草、阿尔泰紫菀、苍耳、节节草、鹅冠草、白草等,灌木选择胡芝子、黄刺梅、酸枣等耐旱耐高温的植物。生态袋稳固之后,再在生态袋上栽植荆条或爬山虎幼苗。
工程实践表明,局部生态袋绿化方法的优点是需投入的人力物力较少,缺点是采用此技术需要掌子面上有足够的岩腔、较大裂缝或岩坎,绿化覆盖率一般仅可达到10%左右。在高陡掌子面上放置生态袋,施工非常困难,且放置的生态袋日久天长易老化破裂,雨天易造成水土流失,致使局部生态袋绿化工程失败。
②机械法开凿种植池或种植台阶绿化。以满城县抱阳山风景区白云岩矿采石场治理恢复工程施工项目为代表工程,设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备凿取种植池,“品”字形布置,种植池间距2m,行距不大于12m,种植池长、宽、深基本规格为1m×1m×1m,然后在种植池内覆土种植爬山虎。
以京昆高速沿线(保定段)矿山地质环境治理恢复施工A包为代表工程,设计掌子面绿化工程为在掌子面上利用凿岩设备等距(6m)开凿种植台阶,开凿台阶宽度一般0.6m,高一般0.8m,台阶上砌筑种植池,外缘用M10水泥砂浆砌筑水泥砖池壁,壁厚0.12m,高度0.4m,然后在种植池内覆土,前后栽植爬山虎两排,每延米栽植爬山虎幼苗5棵,以达到垂直绿化的目的。
工程实践表明,在高陡掌子面上利用凿岩设备开凿种植池或种植台阶,因岩石坚硬、施工空间狭小,施工十分困难,最终虽能取得一定的绿化效果,但存在诸多不确定性。笔者认为,属较保守(回避爆破施工方案)、较理想化(对施工方法的困难程度估计不足)设计方案,实际施工很难达到预期的设计效果。因此,建议掌子面绿化方法技术设计充分尊重凿岩机开槽种植池或种植台阶困难极大的客观事实,在设计之初即聘请具有相关资质的单位实地勘查工程区各掌子面的实际情况,经爆破专家论证,对爆破施工不存在安全隐患的掌子面,尽量采取爆破手段进行种植池或种植台阶开凿。爆破法台阶开凿可根据掌子面的实际情况,15m开凿一个台阶,开凿后掌子面各台阶边坡角度保持在500以下,种植平台宽度3m~5m。完成种植台阶开凿后在各种植平台靠台边缘1.0m的位置砌筑浆砌块石挡墙,墙高0.6m,墙宽0.4m,回填肥土后前后种植爬山虎各一排,以达到全面绿化掌子面的目的。对于爆破手段确有可能影响周边公路、村庄安全的掌子面,掌子面顶部区域可采取在掌子面顶部种植爬山虎的方式进行遮挡,掌子面底部区域可采取在掌子面底部种植爬山虎结合在采矿平台上种植高大乔木的方式进行遮挡,掌子面中部则可利用高大广告牌或采用M10砂浆抹面后书写宣传标语的方式进行遮挡,既可达到美化矿山环境的目的,又可起到招商、宣传党的政策的目的。
③钻孔洞穴绿化。为探索更为有效、可行的掌子面绿化方法与技术,有关单位技术人员提出了钻孔洞穴的掌子面绿化方案,具体方法是利用普通的打孔设备在掌子面上实施钻孔作业(钻孔间距1m、深度0.6m),在钻孔中回填肥土后种植爬山虎。钻孔洞穴绿化法仅在某掌子面下部区域实施了小面积实验,由于实验工程位于掌子面底部,便于浇水养护,爬山虎成活率可达95%以上,绿化面积可达40%以上。如采用钻孔洞穴法绿化掌子面,由于掌子面均为高陡边坡,实际施工时需搭设人工脚手架,施工难度较大,掌子面上部绿化工程浇水养护亦有一定难度,能否达到实验工程这样的绿化效果,尚有待工程检验。
3 结论
矿山地质环境保护与恢复治理工程在全国仍处于初步探索阶段,河北省满城县建筑用白云岩矿开采后遗留的矿山地质环境问题复杂多样,特别是高陡掌子面的治理,难度巨大。尚需广大业内同行不断总结完善,以创新、拓展掌子面治理的新方法、新技术,使矿山地质环境掌子面治理工程达到更好的治理效果。
本文观点只代表作者个人的经验总结和粗浅认识,其中难免有错谬之处,敬请业内专家和同仁批评指正。
参考文献:
关键词: 空压机;变频;技术经济分析
Key words: air compressor;frequency conversion;technical and economic analysis
中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)17-0061-02
0 引言
空压机是电动机的机械能转换成气体压力能的装置,按工作原理可分为容积式压缩机和速度式压缩机,按结构型式可分为诸多种类,目前用于火力发电机组主要有螺杆式空气压缩机、离心式压缩机,而螺杆式空压机以其独有的特性,得到了更为广泛地应用,故本文为将围绕螺杆空压机展开论述。
1 电厂空压机实际运行分析
目前,电厂内空压机主要用于仪表控制和物料输送2个方面。按照《大中型火力发电厂设计规范》GB50660-2011中规定的“仪表与控制用气、检修用气和厂内除灰气力输送用压缩空气宜统一规划设计、集中布置,空压机宜统一配置,供气系统应分开设置”要求,电厂压缩空气系统设计一般都采用同形式、同容量的螺杆式空气压缩机。
仪表控制用气量一般与机组容量、控制水平和运行工况相关,机组容量越大和控制水平越高耗气量也越大,在机组调试运行和负荷变化时耗气量最大,从电厂实际运行的统计数据看,以2台600MW机组为例,耗气量一般在40-60Nm3/min。
物料(火力发电厂中主要指粉煤灰和干法脱硫用石灰石粉)输送用压缩空气耗量只与燃烧煤质和除灰系统设计有关,输灰系统耗气量受煤质变化影响最为明显。正因为这个特点,电厂考虑到国内电厂燃煤不可控制的实际情况,往往在工程设计时要求在空压机容量选择上留有足够裕量,以应对煤质变化后各输送系统的正常运行。空压机选型裕量大,从系统安全角度考虑是有利的,普通空压机都是出于恒速运转状态,当用户进气量减少时,但这也将随之带来一些负面的问题,实际中运行存在部分空压机长期可能处于减少进气的低负荷运行状态,也存在备用空压机长期空载运行和频繁加卸载的情况,运行效率低,电耗高,也影响设备的使用寿命。
2 定速、变频空压机技术特点比较
2.1 普通空压机技术特点
螺杆空压机属于容积式压缩机,通常是由一对相互平行啮合的阴阳转子在机体内做高速旋转运动,使阴阳转子齿槽和机体之间形成齿间容积随转子的回转不断地产生周期性的容积变化,空气则沿着转子轴线方向由吸入端送至输出端,实现螺杆空压机的吸气、压缩和排气的全过程。对空压机来说,在其设计范围内,吸、排气量和转速呈线性正比关系,当转速提高时排气量也随之加大。普通螺杆空压机是恒速运行,而电厂实际中,气量需求都处于变动状态,使得用户用气量小于额定排气量时,空压机出口管路压力上升,当压力达到设定的压力值时,机器自带的控制器将关闭进气阀,此时电机处于空在状态,由于用户仍在用气,稍后一段时间内,空压机出口供气管路压力会逐渐下降,其下降和再次上升速度主要取决于2个因素:
①用户实际用气量与空压机额定吸、排气量的比值k。k值越小压力下降速度越小,同时也表示卸载空压机的空载运行时间越长;反之,k值越大压力下降会越快,表示空压机在进入空载状态后会很快重新进入负载运行状态;当k值持续为1时,系统不会出现空载和加卸载交替出现的状态,会一直处于满负荷运行状态。
②空压机系统配套的储气罐和输气管道的尺寸和长度。储气罐容积越大,供气压力下降和再次上升的速率越慢,空压机由负载状态转为空载状态的频率会降低,从而降低了空压机因频繁满载和空载转换的转换带来的额外功率损耗。
综上所述,空压机运行方式一般就是从正常供气压力点运行,到超过正常压力设定点后关闭进气阀后空载运行,当供气压力低于正常压力点时再重新加载满负荷运行这么一个过程,如此循环往复。根据空压机设备的结构原理可得知,空压机运行压力与转矩正正比,管线压力越高,空压机电机轴功率消耗也会越大;而空压机空载时也会有30-40%的电机效率。
2.2 变频空压机技术特点
所谓变频空压机,就是通过改变电源的频率来改变空压机的运行转速,从而调节空气机的吸、排气量。目前,变频空压机的运行频率大多是由变频器根据系统需要的正常压力和供气端反馈的实时压力的差值进行自动调节。当供气端反馈压力超过正常压力时,变频器减小输出频率;反之,将增大输出频率;当供气端反馈压力与是正常值相吻合时,变频器将维持恒定的输出功率运行。变频空压机启动后,其输出频率平稳上升至额定频率,该过程为软启动,启动时间可以调节设定,然后维持频率的过程,排气量可以根据供气需要做到实时调节,确保气量达到一个动态平衡状态。
变频螺杆空压机与常规螺杆机从运行角度考虑有以下优点:①供气压力稳定。采用变频器无级调速控制,通过控制器或变频器内部的调节器能对供气量实时控制,达到供气压力稳定,比普通定速螺杆运行的上下限相比,气压稳定性更好。②节能更明显。尽管各空压机厂家都采取了不同的节能措施,如进气阀开度和螺杆螺距调节等,但变频空压机是根据实际用气需求实时调节,在用气量低的时候空压机可以自动休眠,可以大大节约电能消耗。③启动平稳。变频器是一种软启动装置,启动的电流最大是额定电流的2倍左右,与定速电机的启动电流为额定电流的6倍以上比,对供电系统和机械转动部件的启动冲击小得多。④运行噪音低。启动和低速连续运行时,机械噪音下降,机械磨损小。⑤对储气罐和管路尺寸要求低。
3 某2×600MW工程空压机变频运行的实施情况
根据计算,2台机组拟选择8台排气压力0.8MPa、吸气量为40m3/min、电机功率250kW的螺杆式空压机。由于电厂的空压机为集中统一配置,仪表控制用气在供气安全性方面远高于输送用气,所以在系统设计上,空压机出口母管上也设置2个电动门,分别布置在第5台空压机两侧。5台输送空压机,4运1备,4台运行空压机中其中1台为变频;3台仪用空压机,2运1备,2台运行空压机中其中1台为变频;输送备用空压机可以切换作为仪用空压机的备用。
电厂可根据运行实际情况开启或关闭此阀门,方便做到仪用气的单独供给,也可以有效地保证仪用气系统的稳定供给。也在仪用、输灰、检修用气上设置压力测点和压力保护值,当仪用压力低的保护值时,输灰或检修用气的电动门可自动关闭,以保证仪用气的母管的稳定性,可以实现仪用压缩空气优先。仪用储气罐的设计容积按满足机组故障失电时,维持5分钟的仪表控制耗气量考虑,以确保机组安全停机。
综合电厂实际运行情况和设备购置成本,空压机在火力发电厂全部采用变频的必要性不大,而且会导致设备投资大大增加,故全部采用变频方案不予以考虑。下面仅对“全部采用定速螺杆”(常规设计方案)以及“6台定速螺杆和2台变频螺杆相结合”两种方案,进行经济性分析。
4 本工程与常规设计方案经济比较
4.1 两种方案主要参数比较
4.2 两种方案的经济比较
本工程与常规设计方案的经济比较。
5 总结
从上述工程为例分析,空压机采用“定速螺杆和变频螺杆相结合”方案与火力发电厂“全部采用定速螺杆”的常规设计方案比较来看,虽然设备初投资略高,但年费用低,节能效果较好,3年左右就能收回投资成本。
随着国家对节能要求不断提高,新版《压缩空气站设计规范》也随之对空压机节能提出新的要求,条文中已经明确规定:“当负荷变化比较频繁时,宜选用1~2台变容或变频节能型调节气量的压缩机。”在这种情形下,在今后类似工程设计中应积极响应国家的节能政策,空压机可推荐采用定速和变频螺杆空压机结合运行方式。
参考文献:
1.科学性。风险评估指标体系必须建立在科学的基础上,指标概念必须明确,统计计算方法规范,指标体系能较客观真实地反映金融机构理财风险状况。
2.全面性。金融机构理财业务有众多风险点和风险表现,构建的指标体系应能全面反映理财业务的风险状况。
3.发展性。理财业务创新不断出现,随之,风险状况也不断变化,指标体系应能反映理财业务最新的风险状况。
4.可比性。各项指标的含义、统计口径、分类方法、计算公式,要力求规范化、标准化,不同金融机构理财业务风险评估具有可比性。
5.可操作性。指标选择要考虑数据取得的难易程度、可靠性和成本,还要保证可以量化评估,特别是指标体系应该注意简单与复杂的平衡统一,应在信息量表达尽量充分的前提下,选取较的指标,避免相同或含义相近的变量重复出现。
(二)商业银行理财业务风险评估指标体系的构建
1.风险评估指标设置理财业务风险定性因素较多,为避免主观因素干扰,本文尝试尽可能用可测的定量指标来反映理财风险状况,构建的风险评估指标体系包含一级指标6个,二级指标14个,分别从宏中观和微观角度考查理财业务风险情况。宏中观指标包括对货币政策及行业监管的影响及系统性风险,微观指标涉及该机构制度建设及执行情况、产品设计研发、发行销售、投资管理、核算分配和信息披露方面;具体指标见下表:
2.指标解释和定义理财业务风险管理体系和内部控制制度健全性和可操作性,是指制度是否覆盖理财业务全过程(研发、定价、风险管理、销售、资金管理运用、账务处理、收益分配、内外部审核检查、投诉及纠纷处置、应急预案、信息披露等),制度是否具有可操作性。制度执行程度,指日常理财业务操作是否严格按制度执行。独立理财产品研发能力,用独立开发产品/同期销售理财产品总数表示。理财产品定价能力,用1/{∑ABS(各产品实际收益-产品预期平均收效)/产品发行数量}表示。理财人员专业素质,用理财销售人员每人每年平均培训小时数表示。
销售过程规范程度,是指销售过程是否合规、是否存在误导及诱导客户现象,客户是否是目标客户、是否进行了客户风险承受力测评,是否签订了销售合同、合同内容是否完整(是否充分说明了产品各项特征及充分进行了风险揭示),是否定期向客户提供账单,账单是否规范(列示资产变动、收入费用、期末资产估值等),不得与储蓄进行强制性搭配销售。按合同约定投资产品占比,用严格按合同约定选择投资方向和投资工具的理财产品数/同期理财产品发行数表示。后续市场风险监测能力,用对相关市场的日常风险监测指标数量表示。应急处置能力,用投资工具市场价格波动较大时的紧急处置能力,以及突发事件应急预案的可行性和实际执行效果来衡量。
第三方托管产品占比=理财资金由第三方托管的理财产品数/同期发行的理财产品数。信息披露规范程度,用是否建立了完整的事前、事中、事后信息披露制度,实际操作是否符合信息披露的相关制度规定,信息披露场所和方式,是否最方便客户知晓来衡量。敏感时间点产品占比=募集期在月末、季末的理财产品发行金额/同期理财产品发行总金额。对资本充足率的影响程度,用理财产品未纳入表内核算的资本充足率-理财产品纳入表内核算的资本充足率来衡量。风险扩大倍数=涉及的银证保市场个数*本行理财销售额/本行资本净额*该行系统重要性系数来衡量。其中,该行系统重要性系数可用该机构资本规模占评价区域同类机构资本总额的比重来计量。
3.指标的取值和评价标准理财业务风险评估指标体系包含5个定性指标和9个定量指标,11个正向指标和3个逆向指标。各定量指标可用该指标的目标值、期望值或行业(或该机构)近几年平均值作为评价标准。定性指标可以采用德尔菲专家评价法进行评价。
(三)商业银行理财业务风险评估模型的构建
理财业务风险具有一定的模糊性,且理财业务统计制度不健全,缺少完善的数据支持,很难通过计算精确地反映出来,用经典计算方法是不太确切和科学的。为了能合理科学地评价理财业务的整体风险,我们采用软计算中的模糊综合评价方法进行评价。模糊综合评价方法是应用模糊关系合成原理,用多个因素对被评事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。
1.确定评价因素集各项需要评价的指标集合称为因素集,通常用字母U来表示,通常U为多级集合。此处即为前面构建的理财业务风险评估指标体系。
2.建立评价集本文对商业银行理财业务风险的评价分为四个级别:低风险、较低风险、中度风险、较高风险和高风险。对其中任一指标的风险评价均使用这五个风险级别来衡量。因此,建立的评价集为V={v1,v2,v3,v4,v5}。式中,v1为低风险,v2为较低风险,v3为中度风险,v4为较高风险,v5为高风险。为便于定量计算,对评价分别赋值为;低风险为1,较低风险为2,中度风险为3,较高风险为4,高风
3.建立隶属度矩阵隶属度矩阵表明因素uij对评语集V的隶属度,若有n个一级指标,一级指标包含m个二级指标,共有t个评语等级,则隶属度矩阵R可以表示为:
4.建立权重集一般来说,U中各个风险影响因素的重要程度不尽相同,对各因素应赋予相应的权数,由各权数组成的集合为权重集,用字母W表示:确定权重的方法有很多种,本文选用层次分析法确定指标的权重。按照指标层次,根据九九比率标度法,通过两两比较,确定层次中各指标相对于上一层次指标的相对重要性,构造出两两比较判断矩阵,然后对判断矩阵进行归一化处理,得权重矩阵W。为保证判断矩阵及特征向量的可靠性和一致性,需要通过一致性指标CI和随机一致性比率CR对其进行一致性检验。
5.进行多级模糊综合评价在评价时为了综合考虑全部因素影响,需作多级模糊综合评价,即从最底层开始,逐层上移。首先,进行一级模糊综合评价。由评价因素的权向量Wi和隶属度向量Ri可计算得一级指标对V的隶性向量B
二、商业银行理财业务风险评估体系的运用—以某商业银行为例
在个人理财规划业务中,理财规划师为了保证客观、专业的制定理财方案,首先需要了解客户及其家庭的实际情况,关键在于其能否对客户的财务信息和财务目标的充分掌握,通过相关比率分析客户现行的财务状况并预测客户未来的财务状况。
一、个人理财与公司理财财务分析的区别
公司理财与个人理财中的财务分析都是通过编制财务报表,按照一定的程序和方法计算系列评价指标,对过去的财务状况进行总结性分析和评价、对当前财务状况进行调整、对未来的财务运作进行预测,找出存在的问题并拟定发展的方向。但由于其财务分析复杂性不同,与公司理财相比,个人理财的财务分析有其独到的特点。
(一)财务分析的目标不同
企业财务分析的主要目标是向外部投资者、债权人、内部经营管理者和政府部门以及监管当局提供有关企业可以利用的经济资源、外部要求、各类交易的发生和变动,以及利润及其构成等各方面的信息,以便各方了解企业的财务状况和经营成果,并以此作为投资、信贷、决策的信息依据。而个人理财财务分析的主要目标是让客户了解他本身及家庭的财务健康状况,并为理财规划师对其进行理财规划提供准确信息。因此公司理财和个人理财都以资产负债表和损益表为基础,但使用的财务比率、计算方式、参照指标等是不同的。
(二)没有严格的会计准则要求
个人和家庭的财务报表可以根据自己的需要和特点来进行编制。资产负债表和损益表也不需要像企业会计中严格对应。在企业的财务分析中,根据谨慎性原则的需要,需要对应收债款、证券投资、无形资产等各种资产项目计提减值准备,而在个人理财中一般没有体现。因此个人理财的财务分析一般不严格依照会计准则进行,往往需要理财规划师根据客户的实际情况进行调整。
(三)会计基础不同
企业的资产负债表和损益表一般都是以权责发生制为基础编制的。而个人理财中个人及家庭财务状况大多以收付实现制计算。
(四)准确性依赖于客户
公司理财中有专业和独立的会计对企业的财务状况进行记录和分析,依照严格的会计准则和处理方法,财务报表勾稽平衡,能够较为准确全面的反应企业一定时期内的经营状况。而个人理财中能否提供准确的财务信息完全依赖于客户是否有记录收支状况的习惯,是否能够提供准确的资产负债信息,是否对相关的非财务信息有足够的估计。
二、个人理财财务比率的应用
国内外对个人理财业务中的财务比率研究较少,也没有达成共识的财务分析体系,目前比较常用的是劳动和社会保障部的CHFP和中国注册理财规划师协会CFP提出的财务比率体系。
(一)CHFP对个人理财中财务比率的研究
CHFP主要要求理财规划师对客户的6项主要财务比率进行分析,并依据财务分析的结果对客户现行财务健康状况进行分析,结合对客户及其家庭未来的收入和负债情况的预测,提出理财规划建议。
1 结余比率=结余/税后收入
结余比率反映客户提高其净资产水平的能力。其中结余和税后收入均来自客户收入支出表,一般认为该比率保持在0.3左右较为适宜。
2 投资与净资产比率=投资资产/净资产
投资与净资产比率反映客户通过投资提高资产规模的能力。其中投资资产和净资产均来自客户资产负债表,投资资产包括“其他金融资产”的全部项目和“实务资产”中房地产方面的投资及以投资为目的的收藏品。一般认为该比率保持在0.5或稍高较为适宜。
3 清偿比率=净资产/总资产
清偿比率反映客户综合偿债能力的高低。其中净资产和总资产均来自客户资产负债表,净资产等于总资产减去负债。一般认为该比率应该高于0.5,保持在0.6~0.7较为合适。
4 负债比率=负债总额/总资产
负债比率与清偿比率相加等于1,同样反映客户的综合偿债能力,其中负债比率和总资产均来自客户资产负债表。一般认为该比率应控制在0.5以下,但也不应低至接近0的程度。
5 负债收入比率=负债/税后收入
负债收入比率反映客户在一定时期财务状况良好程度的指标,其中负债来自客户资产负债表,税后收入来自客户收入支出表。一般认为该比率控制在0.4以下较为合适。
6.流动性比率=流动资产/每月支出
流动性比率反映客户支出能力的强弱,其中流动资产为客户资产负债表中“现金与现金等价物”项目,每月支出来自于客户收入支出表中年支出除以12个月。一般认为该比率保持在3左右较为合适。
(二)CFP对个人理财中财务比率的研究
CFP要求理财规划师根据客户的家庭资产负债表和收支储蓄表分别进行负债比率、支出比率、储蓄比率分析,还需要对家庭综合财务状况进行理财成就率、资产成长率、财务自由度进行分析,并建立了致富公式,对净资产成长率进行分析。
1 负债比率=总负债/总资产
其中负债包括自用资产、投资性资产和信贷消费,负债比率越高,财务负担越大,如果收入不稳定,无法还本付息的风险较大。
2 支出比率=总支出/总收入
影响家庭支出比率的因素有两个:消费负担率和财务负担率,其中消费支出与总收入之比为消费负担率,通常情况下边际消费负担率会随着总收入的增加减小。理财支出与总收入之比为财务负担率,包括利息支出、保费支出、投资交易成本等,一般不超过总收入的30%。
3 储蓄比率=自由储蓄额/总收入
自由储蓄额为总收入减去总支出和已经安排的本金还款或投资,可以用来实现一些短期目标、或用于提前还款以降低贷款的利息负担,或用于增加投资以其净资产的迅速增长,可以设定自由储蓄率10%为目标。
4 综合财务比率
综合财务比率包括理财成就率、资产成长率和财务自由度。
(1)理财成就率=目前的净资产/(目前的年储蓄×已工作年数)
理财成就率计算的前提是储蓄增长率和投资回报率相等,标准值为1,该比率越大表示过去的理财成绩越好,储蓄运用的投资回报率是影响理财成就率的重要原因。
(2)资产成长率=资产变动额/期初资产=(年储蓄+年投资收入)/期初总资产
资产成长率表示家庭财富增加的速度,通常情况下年轻人的资产数量较少,资产成长率也会稍高,若不考虑以上因素,则积极储蓄并将其转化为投资的人,资产成长率较高。
(3)财务自由度=(目前的净资产×投资报酬
率)/目前的年支出
财务自由度的目标值是退休时等于或大于1,即包括退休金在内的资产,风险较低的投资所获得的利息就可以维持家庭基本的生活水平。如果更早达到1的水平,则可以更早选择退休或从事自己喜欢的职业。
5 致富公式=净储蓄/净资产
致富公式也称为净资产成长率公式,代表个人累积净资产的速度,可以根据不同时期和状况,通过提高储蓄率、提高投资报酬率、提高生息资产占总资产的比重、积极增加理财收入、有效利用财务杠杆等方式提高净资产成长率。
三、对个人理财规划业务中财务比率应用的建议
(一)重视财务信息的收集和财务比率的使用
分析企业财务状况的最为广泛使用的方法就是财务比率分析,财务比率分析可以帮助我们了解企业在管理、市场营销、生产、研究和发展等方面的长处和短处。而在目前中国的个人理财业务中,由于专业理财人员的缺乏和广大客户对理财规划业务认同感不足,各大银行、基金公司、保险公司、第三方理财机构的工作重点更多的放在了客户当前富余资产的保值与增值,而对客户本身的财务健康状况的分析仅作为参考指标或根本不进行。伴随经济和金融市场的高速发展,越来越多的人开始重视自身金融资产的分配和家庭财务状况的整体情况。为此,各金融机构的个人理财业务应更多的从客户利益出发,以详细、认真的记录客户的财务信息基本情况并对各项财务比率进行系统分析为基础,实事求是的帮助客户配置金融资产。
(二)根据客户所处的生命周期设定适合的财务比率体系和参考值
目前个人理财业务中尚无广为认可的财务比率体系,较为常用的是负债比率、流动性比率、投资净资产比率和财务自由度指标。对于处于不同生命周期的客户,因其资产状况、家庭状况和理财重点的不同,使用的财务比率体系和参考值都应有所调整。例如对于单身期青年人,重点应保证储蓄比率和结余比率,积累投资用的第一桶金;而对于已有子女的中年家庭,应增加教育支出比率和保险比率的考虑;对于即将退休的中老年家庭,应调整退休前后的生活费用提高财务自由度。同时针对不同的家庭情况和客户职业特点,财务比率的参考值也应有所不同,不能照搬国外的经验,应结合中国国情,根据职业、年龄、家庭状况、风险态度、城市地区等指标进行较大规模的数据调研,得出实用的财务比率参考值。
(三)通过财务比率的横纵向比较发现和解决客户的财务问题
对于企业理财而言,单纯计算企业的财务比率只能反映企业在某一个时点上的情况,只有把计算出来的财务比率与以前的、与其他企业的、和整个行业的财务比率进行比较,财务比率分析才有意义。但目前的个人理财业务中基本只分析客户目前或当年的财务比率,而很少就客户往年的财务比率或与客户类似家庭的财务比率进行横向和纵向的比较,这一方面是由于对于财务信息分析的不重视,另一方面是客户历史财务信息不完整,无法进行比较。这样导致的直接问题是突发事件或短期财务信息变化可能掩盖客户家庭财务健康状况的本来面目,导致所进行的理财规划产生偏差。因此要建立客户的财务信息档案,积累客户财务信息,跟踪客户财务比率,对突然变化的财务比率要帮助客户认真分析原因,剔除财务分析中的偶然因素,提升财务分析质量,为理财规划提供更准确的工作基础。
(四)开发更为简便、全面的财务记录和分析软件
尽管伴随个人理财业务的逐渐兴起,国内很多企业如金蝶的友商网、用友的伟库网、网大账本等已经开始提供个人理财的财务记录平台,但相较Mint、Quicken、Yodlle和Microsoft Money国外比较成熟的理财软件,国内的相关软件和平台尚缺乏客户数据与金融机构的连接,所进行的记录也只能为客户本身提供简单的财务报表,不完全适用于理财规划师的要求。因此各金融机构应为自己的客户免费提供好用、易用、功能适当的个人理财软件,用于客户全面记录财务信息并进行简单分析,并能够在客户授权下自动从金融机构获取财务数据,即时更新财务信息,同时在保证客户信息安全的基础上进行财务健康状况分析。
主要参考文献:
[1]中国就业培训技术指导中心.理财规划师基础知识[M].北京:中国财政经济出版社.2007(11).