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關鍵詞:砌體結構裂縫控制措施
1裂縫的性質
引起砌體結構墻體裂縫的因素很多,既有地基、溫度、干縮,也有設計上的疏忽、施工質量、材料不合格及缺乏經驗等。根據工程實踐和統計資料這類裂縫幾乎占全部可遇裂縫的80%以上。而最為常見的裂縫有兩大類,一是溫度裂縫,二是干燥收縮裂縫,簡稱干縮裂縫,以及由溫度和干縮共同產生的裂縫。
溫度裂縫
溫度的變化會引起材料的熱脹、冷縮,當約束條件下溫度變形引起的溫度應力足夠大時,墻體就會產生溫度裂縫。最常見的裂縫是在砼平屋蓋房屋頂層兩端的墻體上,如在門窗洞邊的正八字斜裂縫,平屋頂下或屋頂圈梁下沿磚(塊)灰縫的水平裂縫,以及水平包角裂縫(包括女兒墻)。導致平屋頂溫度裂縫的原因,是頂板的溫度比其下的墻體高得多,而砼頂板的線脹系數又比磚砌體大得多,故頂板和墻體間的變形差,在墻體中產生很大的拉力和剪力。剪應力在墻體內的分布為兩端附近較大,中間漸小,頂層大,下部小。溫度裂縫是造成墻體早期裂縫的主要原因。這些裂縫一般經過一個冬夏之后才逐漸穩定,不再繼續發展,裂縫的寬度隨著溫度變化而略有變化。
干縮裂縫
燒結粘土磚,包括其它材料的燒結制品,其干縮變形很小,且變形完成比較快。[KG-*2]只要不使用新出窯的磚,一般不要考慮砌體本身的干縮變形引起的附加應力。[KG-*2]但對這類砌體在潮濕情況下會產生較大的濕脹,而且這種濕脹是不可逆的變形。[KG-*2]對于砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,隨著含水量的降低,材料會產生較大的干縮變形。〖KG-*2〗如砼砌塊的干縮率為0.3~0.45mm/m,它相當于25~40℃的溫度變形,可見干縮變形的影響很大。輕骨料塊體砌體的干縮變形更大。干縮變形的特征是早期發展比較快,如砌塊出窯后放置28d能完成50%左右的干縮變形,以后逐步變慢,幾年后材料才能停止干縮。但是干縮后的材料受濕后仍會發生膨脹,脫水后材料會再次發生干縮變形,但其干縮率有所減小,約為第一次的80%左右。這類干縮變形引起的裂縫在建筑上分布廣、數量多、裂縫的程度也比較嚴重。如房屋內外縱墻中間對稱分布的倒八字裂縫;在建筑底部一至二層窗臺邊出現的斜裂縫或豎向裂縫;在屋頂圈梁下出現的水平縫和水平包角裂縫;在大片墻面上出現的底部重、上部較輕的豎向裂縫。另外不同材料和構件的差異變形也會導致墻體開裂。如樓板錯層處或高低層連接處常出現的裂縫,框架填充墻或柱間墻因不同材料的差異變形出現的裂縫;空腔墻內外葉墻用不同材料或溫度、濕度變化引起的墻體裂縫,這種情況一般外葉墻裂縫較內葉墻嚴重。
1.3溫度、干縮及其它裂縫
對于燒結類塊材的砌體最常見的為溫度裂縫,面對非燒結類塊體,如砌塊、灰砂磚、粉煤灰磚等砌體,也同時存在溫度和干縮共同作用下的裂縫,其在建筑物墻體上的分布一般可為這兩種裂縫的組合,或因具體條件不同而呈現出不同的裂縫現象,而其裂縫的后果往往較單一因素更嚴重。另外設計上的疏忽、無針對性防裂措施、材料質量不合格、施工質量差、違反設計施工規程、砌體強度達不到設計要求,以及缺乏經驗也是造成墻體裂縫的重要原因之一。如對砼砌塊、灰砂磚等新型墻體材料,沒有針對材料的特殊性,采用適合的砌筑砂漿、注芯材料和相應的構造措施,仍沿用粘土磚使用的砂漿和相應的抗裂措施,必然造成墻體出現較嚴重的裂縫。
2砌體裂縫的控制
2.1裂縫的危害和防裂的迫切性
砌體屬于脆性材料,裂縫的存在降低了墻體的質量,如整體性、耐久性和抗震性能,同時墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國墻改、住房商品化的進展,人們對居住環境和建筑質量的要求不斷提高,對建筑物墻體裂縫的控制的要求更為嚴格。由于建筑物的質量低劣,如墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來越多,建筑物的裂縫已成為住戶評判建筑物安全的一個非常直觀、敏感和首要的質量標準。因此加強砌體結構,特別是新材料砌體結構的抗裂措施,已成為工程量、國家行政主管部門,以及房屋開發商共同關注的課題。因為這涉及到新型墻體材料的順利推廣問題。
2.2裂縫寬度的標準問題
實際上建筑物的裂縫是不可避免的。此處提到的墻體裂縫寬度的標準(限值),是一個宏觀的標準,即肉眼明顯可見的裂縫,砌體結構尚無這種標準。但對鋼筋砼結構其最大裂縫寬度限值主要是考慮結構的耐久性,如裂縫寬度對鋼筋腐蝕,以及外部構件在濕度和抗凍融方面的耐久性影響。我國到現在為止對外部構件(墻體)最危險的裂縫寬度尚未作過調查和評定。但根據德國資料,當裂縫寬度≤0.2mm時,對外部構件(墻體)的耐久性是不危險的。
對砌體結構來說,墻體的裂縫寬度多大是無害呢?這是個比較復雜的問題。因為它還涉及到可接受的美學方面的問題。它直接取決于觀察人的目的和觀察的距離。對鋼筋砼結構,裂縫寬度>0.3mm,通常在美學上是不能接受的,這個概念也可用于配筋砌體。而對無筋砌體似乎應比配筋砌體的裂縫寬度標準放寬些。但是對于客戶來講二者是完全一樣的。這實際上是直觀判別裂縫寬度的安全標準。
3現有控制裂縫的原則和措施
長期以來人們一直在尋求控制砌體結構裂縫的實用方法,并根據裂縫的性質及影響因素有針對性的提出一些預防和控制裂縫的措施。從防止裂縫的概念上,形象地引出“防”、“放”、“抗”相結合的構想,這些構想、措施有的已運用到工程實踐中,一些措施也引入到《砌體規范》中,也收到了一定的效果,但總的來說,我國砌體結構裂縫仍較嚴重,糾其原因有以下幾種。
3.1設計者重視強度設計而忽略抗裂構造措施
長期以來住房公有制,人們對砌體結構的各種裂縫習以為常,設計者一般認為多層砌體房屋比較簡單,在強度方面作必要的計算后,針對構造措施,絕大部分引用國家標準或標準圖集,很少單獨提出有關防裂要求和措施,更沒有對這些措施的可行性進行調查或總結。因為裂縫的危險僅為潛在的,尚無結構安問題,不涉及到責任問題。
3.2我國《砌體規范》抗裂措施的局限性
我認為這是最為重要的原因。《砌體規范》GBJ3-88的抗裂措施主要有兩條,一是第5.3.1條:對鋼砼屋蓋的溫度變化和砌體的干縮變形引起的墻體開裂,可采取設置保溫層或隔熱層;采用有檁屋蓋或瓦材屋蓋;控制硅酸鹽磚和砌塊出廠到砌筑的時間和防止雨淋。未考慮我國幅原遼闊、不同地區的氣候、溫度、濕度的巨大差異和相同措施的適應性。二是第5.3.2條:防止房屋在正常使用條件下,由溫差和墻體干縮引起的墻體豎向裂縫,應在墻體中設置伸縮縫。從規范的溫度伸縮縫的最大間距可見,它主要取決于屋蓋或樓蓋的類別和有無保溫層,而與砌體的種類、材料和收縮性能等無直接關系。可見我國的伸縮縫的作用主要是防止因建筑過長在結構中出現豎向裂縫,它一般不能防止由于鋼砼屋蓋的溫度變形和砌體的干縮變形引起的墻體裂縫。
由此可見,《砌體規范》的抗裂措施,如溫度區段限值,主要是針對干縮小、塊體小的粘土磚砌體結構的,而對干縮大、塊體尺寸比粘土磚大得多的砼砌塊和硅酸鹽砌體房屋,基本是不適用的。因為如果按照砼砌塊、硅酸鹽塊體砌體的干縮率0.2~0.4mm/m,無筋砌體的溫度區段不能越過10m;對配筋砌體也不能大于30m。在這方面,國外已有比較成熟的預防和控制墻體開裂的經驗,值得借鑒:一是在較長的墻上設置控制縫(變形縫),這種控制縫和我國的雙墻伸縮縫不同,而是在單墻上設置的縫。該縫的構造既能允許建筑物墻體的伸縮變形,又能隔聲和防風雨,當需要承受平面外水平力時,可通過設置附加鋼筋達到。這種控制縫的間距要比我國規范的伸縮縫區段小得多。如英國規范對粘土磚為10-15m,對砼砌塊及硅酸鹽磚一般不應大于6m;美國砼協會(ACI)規定,無筋砌體的最大控制縫間距為12-18m,配筋砌體控制縫間距不超過30m。二是在砌體中根據材料的干縮性能,配置一定數量的抗裂鋼筋,其配筋率各國不盡相同,從0.03%~0.2%,或將砌體設計成配筋砌體,如美國配筋砌體的最小含鋼率為0.07%,該配筋率又抗裂,又能保證砌體具有一定的延性。
關于在砌體內配置抗裂鋼筋的數量(含鋼率)和效果,是普遍比較關注的問題。因為它涉及到用鋼量和造價的增幅問題。
4防止墻體開裂的具體構造措施建議
本文在綜合了國內外砌體結構抗裂研究成果的基礎上,結合我國當前的具體情況,提出的更具體的抗裂構造措施。它是對“防”、“放”、“抗”的具體體現。筆者認為這些措施可根據具體條件選擇或綜合應用。該措施已反映到我院為大慶油田砌塊廠編制的《砼砌塊建筑構造圖集》中。
4.1防止混凝土屋蓋的溫度變化與砌體的干縮變形引起的墻體開裂,宜采取下列措施
4.1.1屋蓋上設置保溫層或隔熱層;
4.1.2在屋蓋的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不大于30m;
4.1.3當采用現澆混凝土挑檐的長度大于12m時,宜設置分隔縫,分隔縫的寬度不應小于20mm,縫內用彈性油膏嵌縫;
4.1.4建筑物溫度伸縮縫的間距除應滿足《砌體結構設計規范》BGJ3-88第5.3.2條的規定外,宜在建筑物墻體的適當部位設置控制縫,控制縫的間距不宜大于30m。
4.2防止主要由墻體材料的干縮引起的裂縫可采用下列措施之一:
4.2.1設置控制縫
4.2.1.1控制縫的設置位置
(1)在墻的高度突然變化處設置豎向控制縫;
(2)在墻的厚度突然變化處設置豎向控制縫;
(3)在不大于離相交墻或轉角墻允許接縫距離之半設置豎向控制縫;
(4)在門、窗洞口的一側或兩側設置豎向控制縫;
(5)豎向控制縫,對3層以下的房屋,應沿房屋墻體的全高設置;對大于3層的房屋,可僅在建筑物1-2層和頂層墻體的上述位置設置;
(6)控制縫在樓、屋蓋處可不貫通,但在該部位宜作成假縫,以控制可預料的裂縫;
(7)控制縫作成隱式,與墻體的灰縫相一致,控制縫的寬度不大于12mm,控制縫內應用彈性密封材料,如聚硫化物、聚氨脂或硅樹脂等填縫。
4.2.1.2控制縫的間距
1對有規則洞口外墻不大于6mm;
2對無洞墻體不大于8m及墻高的3倍;
3在轉角部位,控制縫至墻轉角的距離不大于4.5m;
4.2.2設置灰縫鋼筋
1在墻洞口上、下的第一道和第二道灰縫,鋼筋伸入洞口每側長度不應小于600mm;
2在樓蓋標高以上,屋蓋標高以下的第二或第三道灰縫,和靠近墻頂的部位;
3灰縫鋼筋的間距不大于600mm;
4灰縫鋼筋距樓、屋蓋混凝土圈梁或配筋帶的距離不小于600mm;
5灰縫鋼筋宜采用小螺紋鋼筋焊接網片,網片的縱向鋼筋不小于25,橫筋間距不宜大于200mm;
6對均勻配筋時含鋼率不少于0.05%;局部截面配筋,如底、頂層窗洞上下不小于38;
7灰縫鋼筋宜通長設置,當不便通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于300mm;
8灰縫鋼筋兩端應錨入相交墻或轉角墻中,錨固長度不應小于300mm;
9灰縫鋼筋應埋入砂漿中,灰縫鋼筋砂漿保護層,上下不小于3mm,外側小于15mm,灰縫鋼筋宜進行防腐處理;
10當利用灰縫鋼筋作砌體抗剪鋼筋時,其配筋量應按計算確定,其搭接和錨固長度尚不應小于75d和300mm;
11不配筋的外葉墻應設控制縫,控制縫間距不宜大于6m;
12設置灰縫鋼筋的房屋的控制縫的間距不宜大于30m。
4.2.3在建筑物墻體中設置配筋帶
1.在樓蓋處和屋蓋處;
2.墻體的頂部;
3.窗臺的下部;
4.配筋帶的間距不應大于2400mm,也不宜小于800mm;
5.配筋帶的鋼筋,對190mm厚墻,不應小于2ф12,對250~300mm厚墻不應小于2ф16,當配筋帶作為過梁時,其配筋應按計算確定;
6.配筋帶鋼筋宜通長設置,當不能通長設置時,允許搭接,搭接長度不應小于45d和600mm;
7.配筋帶鋼筋應彎入轉角墻處錨固,錨固長度不應小于35d和400mm;
8.當配筋帶僅用于控制墻體裂縫時,宜在控制縫處斷開,當設計考慮需要通過控制縫時,宜在該處的配筋帶表面作成虛縫,以控制可預料的裂縫位置;
9.對地震設防裂度≥7度的地區,配筋帶的截面不應小于190mm×200mm,配筋不應小于410;
10.設置配筋帶的房屋的控制縫的間距不宜大于30m;
4.3也可根據建筑物的具體情況,如場地土及地震設防裂度、基礎結構布置型式、建筑物平面、外形等,綜合采用上述抗裂措施。
參考文獻
〔1〕肖亞明,砌體結構裂縫與控制問題研究綜述,第三屆全國工程學術會議論文集,1994
關鍵詞:企業內部;內部控制;控制理論;控制環境;風險評估
Abstract:Asabusinessmanagementsystem''''sinsub-system---internalcontrol,producesfromituntilnow,hasexperiencedhasdevelopedandconsummatestwostages.Byitshistoricaldevelopment,maydiscoverthattheinternalcontroltheproductionandthedevelopmenthaveitsprofoundroot,namely:Economicalrootandsocialroot.
keyword:Inenterprise;Internalcontrol;Controltheory;Controlenvironment;Riskassessment
一、內部控制產生與發展的歷史回溯
20世紀40年代以后,內部控制實踐與理論得到了廣泛的應用與突飛猛進的發展,內部控制完成了其主體內容的構建,其各項構成要素和控制措施也零星可見,散布于企業各項管理制度和實務中,但未從理論上進行總結,把內部控制當作管理的附屬。1949年美國會計師協會的審計程序委員會在《內部控制,一種協調制度要素及其對管理當局和獨立注冊會計師的重要性》的特別報告中,承認內部控制超越了與財務部門直接相關的事項。1958年10月,該委員會的第29號審計程序公告《獨立審計人員評價內部控制的范圍》,對內部控制的定義重新進行了表述,將內部控制劃分為內部會計控制和內部管理控制兩類。進入20世紀80年代以后,內部控制理論的研究又有了新的進展,西方學術界在對內部控制理論進行研究時,亦已認識到內部會計控制和內部管理控制的不可分割性和相互聯系性,但重點逐步從一般含義向具體內容深化。這一變化的標志是1988年4月AICPA的《審計準則公告第55號》,規定從1990年1月起以文告取代1972年的《審計準則公告第1號》。該公告的頒布和實施是內部控制理論研究的突破性成果,它首次以“內部控制結構”一詞代替原有的“內部控制”。指出:“企業的內部控制結構包括為提供企業特定目標的合理保證而建立的各種政策和程序。”并明確解釋了內部控制結構的三要素,即控制環境、會計制度、控制程序及它們的具體內容。20世紀90年代后,由美國會計學會、注冊會計師協會、國際內部審計人員協會等組織參與的“發起組織委員會”(簡稱為COSO)報告《內部控制———整體框架》。1996年美國注冊會計師協會發《審計準則公告第78號》,全面接受COSO報告的內容,并從1997年1月起取代1988年的《審計準則公告第55號》。公告中指出內部控制是由一個企業董事會、管理階層和其他人員實現的過程。旨在為實現經營的效果和效率、財務報告的可靠性、符合適用的法律和法規等目標提供保證。將內部控制結構分為控制環境、風險評估、控制活動、信息與溝通、監督5個要素。
縱觀內部控制的產生和發展歷史軌跡,其理論和概念的演變就本質而言,可以分為兩個階段,即形成階段和發展與完善階段。20世紀80年代前,人們對內部控制的認識源于內部牽制的理論假設,這一階段的特點為:在企業內部形成了比較系統的內部控制措施、程序和方法,基本上形成了業務處理程序化、業務分工標準化、企業員工間協作與制約制度化,以及與經營目標關聯化的理論格局。另一方面,我們也可以發現這一理論在于以內部會計控制為主,重點集中在如何防弊糾錯上,使內部控制在面對企業管理實際時顯得過于消極和狹窄。鑒于此,20世紀80年代以后,受系統論、控制論等理論的影響,以及90年代信息產業和高風險行業興起的沖擊,學術界對內部控制的研究發生了較大的變化,具體表現為內部控制結構和內部控制整體框架兩種觀點。雖然二者存在有一定的差異,但這一階段的理論特點則反映了人們對內部控制研究重點的轉移,即逐步從一般向具體深化,并將內部控制“要素化”,體現了內部控制源于管理階層的經營方式與管理過程相結合的特點。
二、內部控制理論形成與發展的根源
(一)控制論、信息論和系統論等自然科學理論是企業內部控制建立的方法論
20世紀40年代起,特別是第二次世界大戰結束以后,科學技術的迅速發展,引起了生產技術的空前提高,其結果導致了生產迅速增長。一方面跨國公司大量涌現,形成了跨越地域的經濟壟斷集團;另一方面,由于企業規模擴大,內部職能部門增加,更需要從企業內部進行協調,以達到節約資源、防止差錯和舞弊、提高經營效率等經營目標。因此,在客觀上要求企業建立包括組織機構、業務程序等在內的自我控制和自我調節機制。而此時的控制論、信息論和系統論等自然科學的形成恰好為內部控制的建立提供了理論上和實踐上的支持。就控制論而言,它是一種研究由各種耦合元素組成的系統的調節和控制的一般規律的科學,尤其是以研究系統和經濟過程如何發揮其功能、如何控制經濟過程為目的的經濟控制論,成為內部控制的理論依據之一。這是因為內部控制理論在研究每個具體組織的內部經營管理過程,研究每個單位如何發揮它們應有的管理功能及如何對管理過程進行有效調節和控制時所設立的自我調節、自我控制機制和控制的方法與手段,正是依照控制論的一般原理。產生于20世紀40年代末的信息論也是內部控制的理論基礎。從信息論的角度分析,控制實質上就是一個通過收集、篩選、加工、傳輸的信息反饋的過程,以指導物流和資金流,按預定目標運行的有效調控機制,其中信息是控制的源泉和依據。它的真實性、及時性是內部控制有效性的關鍵因素之一。系統論的誕生,不僅在自然科學和社會科學等領域結出了累累碩果,而且給人帶來了新的思想觀念,引起了管理方式的巨大變化。依照這一理論觀點,把企業當作一個由相互聯系、相互依存的若干要素組成的系統,而內部控制則是這一管理系統中的一個子系統。
(二)審計方法的改變和審計人員法律責任的增強是內部控制理論發展的推進器
在審計發展的初期,審計方法主要采取詳細審查,詳細檢查企業全部會計憑證,計算復核所有賬戶余額,進行賬證、賬賬核對。但隨著企業規模的日益擴大,業務活動日趨繁雜,無疑于對傳統的審計方法形成了極大的挑戰,因此抽樣審計的方法便應運而生。抽樣審計方法的使用,在一定程度上緩解了日益增加的審計任務帶來的難以進行詳細審計的問題,但卻帶來了由于審計人員主觀判斷而形成的審計結論可信度下降的現實情況。另外,如前所述,在兩權分離的情況下,企業凈資產的擁有者(投資者和債權人)迫切要求企業管理階層提供真實可靠的信息。為此,許多國家從法律法規的層面上來督促企業外部審計人員更加注重內部控制的審查,一系列案件的發生和有關法令的頒布,在增強審計人員法律責任的同時,也使企業注重自身內部控制制度的建設,以盡量避免注冊會計師拒絕接受委托審計或提出保留性的審計意見。
(三)委托理論是內部控制理論發展和完善的內在根源
按委托理論涉及的領域來分析,它主要研究企業內部的一種契約關系。在這種契約下,人根據委托人的委托,在其授權范圍內,以人的名義進行相應的活動。從這一理論形成的現實背景可以看出,資本原始積累的完成,企業從個體業主形式轉向合伙制,最后變成公司制形式,是委托———這一問題產生的源頭;生產社會化程度提高,資本高度聚集和經營職能的高度專業化為其產生創造了條件;企業生產規模不斷擴大,投資主體多元化,以及財產所有權與經營權相分離,是該理論最終形成的內在原因。從企業總體發展的趨勢及實際運行的效果來看,公司制企業是一種最高的企業組織形式,即,投資人或股東將企業資產的經營活動權交由經營管理階層承擔,財產所有權和經營權,特別是它們與控制權的分離,使委托———關系存在成為必然。可見,企業作為一張由各利益相關者組成的契約組織,是多種委托———關系的集合,為使企業持續穩定地發展下去,建立健全一個有效的內部控制系統是解決不利選擇和道德風險問題的內部機理。企業內部控制建設的實踐也證實了委托理論是其發展和完善的內在根源。
(四)政府是內部控制發展的主要推動者
從內部控制發展的實際情況看,之所以如此迅速,除企業內部管理要求的一系列因素外,政府是推動其發展的一種主要外部力量。20世紀70至80年代,美國政府通過一系列措施推動內部控制的實施。如1977年的《反國外行賄法案》中規定了每個企業應建立內部控制制度;針對80年代美國出現的一些舞弊性財務報告和企業“突發”破產事件,招致了國會一些議員對財務報告制度提出了質疑,其中所關注之一,是上市公司的內部控制的恰當性。為此,成立了“反對虛假財務報告委員會”。該委員會的目標之一,就是增加內部控制標準和指南,其工作成果就是著名的COSO報告。從報告的內容來看,既對以往內部控制定義進行了修正,又為設計更廣泛的內部控制系統提供了指南。我國政府于1996年12月,由財政部了《獨立審計具體準則第9號———內部控制和審計風險》,以及1997年5月中國人民銀行頒布的《加強金融機構內部控制的指導原則》等一系列規定和通知,在推動企業加強內部控制建設實踐的同時,也大大地推動了內部控制理論發展和完善的進程。
參考文獻
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關鍵詞:中頻電源;功率因數角φ調節;關斷時間控制
1概述
常規中頻電源是由AC/DC可控整流器與單相DC/AC電流型并聯諧振逆變器組成的,它在感應加熱熔煉過程中的正常工作如圖1所示,是以負載電路中的電流iH超前其電壓uH為前提條件的。逆變電路中晶閘管的超前觸發時間應大于晶閘管關斷時間,即
t>(γ+δ)/ω(1)
式中:γ為晶閘管換流重疊角;
δ為恢復角;
ω為中頻電源角頻率。
設β為超前觸發角,為保證安全換流,應考慮安全裕量角θ,則
β=γ+δ+θ(2)
負載電流iH的基波超前其電壓uH的角度稱為負載超前功率因數角,從圖1(b)可見
φ=γ/2+δ+θ(3)
當中頻電源用于熔煉金屬時,其被熔煉材料大多為鐵磁材料,負載電路的諧振角頻率ω隨爐溫升高而增大。從式(2)可知,這會導致超前觸發時間
t=β/ω=(γ+δ+θ)/ω
減少,也會使超前功率因數角φ變小,若換流重疊角γ及θ不變,這意味著晶閘管的關斷恢復角δ減小,因而有可能導致逆變失敗。可見,當實際恢復關斷時間減小時,為確保電源的安全運行,要及時調節觸發角β或超前功率因數角φ。
2中頻電源實現高效控制原理
中頻電源用于熔煉時,其理想運行狀況應是保持熔煉期盡可能有較大的功率輸出或恒功率輸出,以迅速提高爐溫,減少熱損,縮短熔煉時間,提高單產和效率。但在實際熔煉金屬過程中,由于被熔煉材料的磁導率和電導率都隨溫度的變化而變化,將引起負載等效電阻RH改變,使熔煉過程大部分時間達不到設計的最大輸出功率(即Pdmax=UdmaxIdmax)。
事實上,從圖1(a)主電路組成框圖可看出,要實現恒功率輸出,只要讓等效直流電阻Rd(Rd=Ud/Id)與中頻負載電路阻抗匹配就行,即當RH變化時,采用某種方法使Rd不變,這樣中頻輸出功率便不會隨RH變化而變化。
根據并聯諧振中頻電源Rd,RH及φ的相互關系式
Rd≈0.81cos2φRH(4)
可知當負載電路等效電阻RH變化時,只要調節功率角φ,就可以使Rd保持不變,從而實現高效節能。
3晶閘管關斷時間(TOT)控制電路的引用
以德國AEG公司,英國RADYNE公司為代表的中頻電源產品,都采用了TOT(turnofftime)定時控制法。其特點是按標準給定的TOT和實際TOT之間的差值及時對觸發角進行調整,以便準確控制逆變晶閘管的關斷恢復時間。前已述及,無論從安全運行要求,還是確保恒功率輸出的要求,都希望調節觸發角(即超前功率因數角φ)。為此,我們從參考文獻[2]引用了“TOT”定時控制法的“超前觸發脈沖形成電路”,以滿足高效中頻熔煉電源輸出恒功率對φ角調節的要求。
圖2是TOT控制法“超前觸發脈沖形成電路”框圖及波形圖。該電路由中頻負載電路電壓uH和電容支路電流信號及其轉換電路,異或非門U1A,比較器B,JK觸發器U3A和斜波生成電路組成。其核心部分是保證在uH過零之前的TOT時間內,比較器B產生下降沿,使JK觸發器翻轉,由Q及Q端輸出超前觸發脈沖。比較器B反相輸入端接斜坡電壓信號uc2;而同相輸入端接角調節信號uc1。通過uc1與uc2比較(交點)確定觸發脈沖位置。
圖3
4φ角的控制思想和策略
常規并聯諧振電流型中頻電源一般按下列思想設計控制電路,即在升溫初期,讓觸發角固定在某一min下,依靠調節整流橋的控制角α來提升中頻電壓uH;而在升溫后期,則靠保持最大直流輸出功率Pdmax=UdmaxIdmax完成熔煉。但由于RH的變化,使熔煉大部分時間達不到Pdmax,因而熔煉周期長,熱損大,效率低。為此,可以保留升溫初期的控制過程不變,而在升溫后期,采用調節的控制方法,使Rd保持不變,維持最大功率輸出,使中頻電源由低效變成高效。
調節φ角的控制電路如圖3所示。圖中①是用于控制場效應管Q1“通-斷”的比較器;②是φ角調節器;③是加法器;④是限幅電路;⑤是超前觸發脈沖形成電路。圖4給出了φ角調節過程中uHf(中頻爐線圈電壓反饋值),ud及uc1的變化曲線。系統在投入工作前uH*為最大值(可根據中頻負載電路中電容器和逆變晶閘管的耐壓確定),uc1的最大值uc1max和最小值uc1min對應于φmin和φmax。在階段Ⅰ,直流電壓ud還沒有達到最大值,uH的大小完全由原有整流橋控制角α調節,此時ud小于比較器①整定值ub1,比較器①輸出高電平,場效應管Q1導通,φ角調節器②不起作用,③輸出為最大值,④輸出為uc1的最大限幅值uc1max(φmin);在階段Ⅱ,直流電壓ud已達到最大值,比較器①翻轉,使場效應管Q1截止,φ角調節器開始工作,并自動進行調節。若調節過程中φ角大于φmax。則由④輸出進行限幅。
5結語
本文所設計的高效中頻熔煉電源控制電路有以下幾個特點:
——電路集成化高,抗干擾能力強,適用于頻率為1000Hz~2500Hz的中頻感應熔煉;
一、15年骨干工程建設實踐
截至2000年底,黃河流域已興建骨干工程1369座,絕大部分分布在侵蝕模數大于5000t/km2·a的強度侵蝕區內。根據對劇烈侵蝕區的黃甫川、窟野河、縣川河等流域的244座骨干工程,極強度侵蝕區的無定河、三川河、北洛河等流域的243座骨干工程,強度侵蝕區的湟水、渭河、渾河等流域的381座骨干工程單壩控制流域面積統計分析,強度侵蝕區單壩控制流域面積4.6~8.1km2,平均6.2km2;極強度侵蝕區單壩控制流域面積4.7~5km2,平均4.9km2;劇烈侵蝕區單壩控制流域面積2.9~3.6km2,平均3.3km2。對骨干工程單壩控制流域面積按侵蝕強度分級進行區分,正是吸收了這一實踐成果。
二、適應黃土高原溝道地形條件,充分利用建壩資源
黃土高原地形破碎,溝壑縱橫,坡陡溝深,溝壑密度一般為1~7km/km2,切割深度100~300m;地面坡度大部分在15°以上,大于25°的在23%以上,其中黃土丘陵溝壑區一、二副區達58%。同時,劇烈侵蝕區由于水土流失嚴重,各級溝道正處在發育階段,各種壩控規模的壩址較易選擇;強度侵蝕區,溝道發育相對穩定,較小規模的壩址不易尋找。據調查,黃河中游的河口鎮至龍門區間,溝長0.5~30km的溝道有8萬多條,其中溝長0.5~3km的溝道約7.3萬條;3~5km的溝道4500條;5~10km的溝道2300條;10~20km的溝道720條;20~30km的溝道35條。這些溝道一般都有建壩條件,大部分溝道還沒有建成壩系,可以大規模進行溝道工程建設。
三、控制工程規模和投資,確保防洪安全
1.控制工程規模,確保防洪安全
骨干工程總庫容由攔泥庫容和滯洪庫容兩部分組成,而攔泥庫容是由侵蝕模數、淤積年限和壩控流域面積確定的。在一定區域范圍內,侵蝕模數和一定設計標準的洪量模數是確定的,淤積年限可依據工程實際進行調整,所以壩控流域面積是確定工程規模的關鍵因素。
劇烈侵蝕區,侵蝕模數一般都在15000t/km2·a以上,最高可達30000t/km2·a,分布在陜西、山西等省的窟野河、孤山川、縣川河等支流,屬黃土丘陵溝壑區第一副區。產沙集中是該類型區最突出的特征,3.67萬km2的劇烈侵蝕區,年輸沙量達5.6億t,其中50%左右是0.05mm的粗泥沙。一座控制流域面積3km2的骨干工程,按五等工程設計,侵蝕模數取15000t/km2·a時,攔泥庫容為33.8萬~67.7萬m3,總庫容可達54.8萬~93.2萬m3;若考慮30000t/km2·a的侵蝕模數,攔泥庫容為67.7萬~135.3萬m3,總庫容可達88.7萬~160.8萬m3。
強度侵蝕區,侵蝕模數一般在5000~8000t/km2·a,分布在青海、甘肅、寧夏、陜西、山西、內蒙古等省區的湟水、祖厲河、涇河、汾河、渾河等支流,屬黃土高原溝壑區和黃土丘陵溝壑區第二、四、五副區。一座控制流域面積8km2的骨干工程,按五等工程設計,侵蝕模數取5000t/km2·a,攔泥庫容30.1萬~60.2萬m3,總庫容為98.1萬~148.2萬m3。若考慮8000t/km2·a的侵蝕模數,攔泥庫容為48.1萬~96.2萬m3,總庫容可達116.1萬~184.2萬m3。
上述分析是按最不利組合來考慮的,即壩控流域面積、侵蝕模數、淤積年限和設計標準按規范的極值同時遭遇的小概率事件的工程規模,即使這樣,總庫容也在200萬m3以內,符合規范修訂后對工程規模的要求。同時,避免了不同區域工程規模差別較大,造成防洪安全隱患。
控制面積較大的骨干工程,一般多興建在干溝,淹沒村莊、道路、溝臺地,加之干溝洪水威脅大,“連鎖垮壩”問題較多,安全防洪保收問題較為突出。如,1977年7月4~6日的陜北大暴雨,造成1萬多座淤地壩毀損。
2.控制工程投資,減少地方和群眾經濟負擔
工程控制面積越大(特別是在劇烈侵蝕區),工程規模也越大,壩體工程量和放水工程量勢必增大;同時,有的工程加大控制流域面積,還需要增設溢洪道等泄洪工程,增加大量的石方和混凝土工程量,投資也隨之大幅度增加。根據目前的定額水平,一座庫容在50萬~150萬m3的骨干工程需投資50萬~80萬元,但國家目前采取補政策,每座壩僅補助30萬~40萬元,約50%的投資需要地方匹配和群眾投勞共同完成,但是,黃土高原地區各級財政都比較困難,往往由于配套資金不到位,直接影響著工程建設的進度和質量。在國家現有投資水平下,若不控制規模和投資,勢必加大地方和群眾負擔。
四、適應目前施工技術和管理水平
(一)沒有獨立的會計機構,電算會計專業素質不高
日前,市財政局組織對各行政事業單位進行預算執行情況和動態監控執行情況檢查,發現個別預算單位處理會計業務只有一名會計,且該會計同時是辦公室工作人員,沒有獨立的會計機構,人員配備不完整。有的預算單位有獨立的會計機構,人員配備齊全,但是,該人員是非財會專業人員,還有些會計人員不具備相應的資格和能力,對電算會計不熟悉,對使用用友U8軟件記賬操作不熟練,電算會計專業素質不高。特別在新的行政單位會計制度和事業單位會計制度實施后,對會計人員素質有新的要求,所有會計業務處理必須符合會計法、會計制度和財政國庫管理有關規定。會計機構不獨立和會計人員素質不高是造成會計實務處理不準確、會計專業軟件使用不完全,會計核算不完整的主要原因,繼而出現會計核算職能和會計監督職能弱化。針對沒有獨立的會計機構,電算會計專業素質不高等問題,要加強單位層面的內部控制,注重會計人員業務培訓和素質提升。
(二)國庫集中支付業務操作不合理、不合規
預算單位應當按照預算科下達的預算指標,分直接支付、授權支付,按照項目支出進度、基本支出安排分別向業務科室和國庫科申請月度用款計劃。有些單位會計人員對部門預算和財政國庫管理規定不夠熟悉,直接支付和授權支付范圍界定不清,直接支付用款計劃和授權支付用款計劃申請不準確,影響了正常的業務資金支付和會計實務處理,甚至給年度部門決算帶來很多麻煩。有些單位會計人員在對項目支出、基本支出用款計劃申請時,功能分類、支付方式等項內容填寫錯誤,用款計劃被退回,在處理直接支付業務時,沒有用款計劃,五險一金等款項都不能及時支付,影響了單位職工的正常生活。在國庫集中支付系統中,每一筆付款金額、用途、交易時間、賬戶余額、賬務處理等內容都能夠及時查詢,各單位不能做到對本單位支付賬務信息進行深入分析,預算執行中的一些支付、記賬錯誤和違規問題就不能及時準確地被發現并加以糾正,財務管理職能缺位。有些預算單位會計人員拆分支付額度或超過規定額度通過授權支付方式支付,違反了財政國庫集中支付動態監控規則。有些預算單位會計人員仍然依賴傳統財務支付方式,對差旅費、油料費、辦公費等項支出較少使用公務卡支付,違反了公務卡使用有關規定。針對國庫集中支付業務操作不合理、不合規等問題,要加強業務層面的內部控制,嚴格按照財政國庫管理規定流程操作。
(三)會計基礎工作不規范、不完整
電算會計業務處理對原始憑證有新的要求,原始發票應當合法合規,填寫、印章齊全。除原始發票外,會議、培訓、考察等項支出,要附有相關通知文件。貨物類、服務類采購支出,要附有采購手續、合同、驗收報告、購買明細等附件。工程類支出,要附有發改委文件、發改委計劃、中標通知書、施工合同、施工進度表等附件。工程尾款支付,要附有工程評審報告、竣工驗收報告、財務決算書等附件。會計人員應重點審核原始憑證是否合法合規、附件是否齊全,有些會計人員不會審核或審核不到位,致使原始憑證不合規,各種附件不齊全等問題時有發生。有些會計人員不會打印總賬、明細賬、往來賬頁,打印出的賬頁不齊全,紙制賬頁資料保存不完整,致使審計人員無法核對賬務收支情況。有些會計人員會計憑證、賬冊裝訂不規范,各種數字章、名章印章不全,會計檔案保管不完整。會計基礎工作不規范、不完整,主要原因還是會計人員專業素質差和責任心不強造成的,關于會計基礎工作層面的內部控制必須健全。
(四)防范舞弊和預防腐敗更加復雜、難度大
隨著電算會計的深入開展,利用計算機進行經濟領域的犯罪活動有所增加,防范舞弊和預防腐敗更加復雜、難度增大。經濟業務發生時,電算會計通過用友U8軟件直接操作、自動記錄,會計信息以磁、光介質為媒體進行存儲。專業軟件的人性化設置使各種會計數據高度集中,未經授權的非會計人員通過計算機及網絡可以瀏覽、查詢全部數據文件。可能出現各種存儲的數據被篡改,重要的會計數據隨意被復制、偽造、銷毀,還不留任何痕跡。總之,使用信息技術進行舞弊和腐敗具有很大的隱蔽性和危害性,被發現的難度大大增加,造成的危害和損失可能更大。因此,電算會計的內部控制不僅難度大,而且更加復雜,必須使用各種信息技術手段加以控制。
二、加強電算會計內控管理的幾點想法
針對新情況、新問題和新矛盾,各單位應遵循內部控制原則,明確經濟業務辦理環節,梳理會計操作流程,分析確定電算會計風險點,選擇風險應對策略,建立健全內控制度,做好督促工作人員執行內控制度工作,開展監督檢查和自我評價工作,進而不斷加強內部控制管理。
(一)實行會計機構控制
沒有獨立會計機構的單位,應當根據《中華人民共和國會計法》的規定建立會計機構,配備具有相應資格和能力的會計人員。各單位應當根據實際發生的經濟業務事項按照行政單位會計制度、事業單位會計制度和財政國庫管理制度規定操作流程及時進行財務事項處理、正確進行會計核算、認真編制權責發生制年度財務報告和年度部門決算,及時為會計信息使用者提供準確無誤的會計信息。
(二)實行內部授權審批控制
明確各崗位辦事權限、審批程序和相關責任,建立健全集體研究、專家論證和技術咨詢相結合的議事決策機制,重大經濟事項的內部決策由領導集體研究決定,工作人員在授權范圍內行使職權、辦理業務。實行不相容崗位相互分離,建立健全預算管理、收支業務、政府采購、資產管理、建設項目、合同管理、內部監督等關鍵崗位責任制,明確崗位職責及分工,確保不相容崗位相互分離、相互制約和相互監督。
(三)實行會計實務和資金支付控制
建立健全電算會計財務管理制度,完善崗位分工責任制,規范會計操作流程。加強電算會計專業培訓,提高會計人員業務水平。電算財務主管、電算會計、電算出納崗位相互分離,電算出納不得兼管稽核、會計檔案保管和收入、支出、債權、債務賬目的登記,財務專用章和個人名章應當分專人保管。實行支出審核控制,重點審核原始憑證是否合規合法,是否真實完整,是否符合部門預算,審批手續是否齊全。支出憑證應當附有反應支出明細內容的原始單據,并由經辦人簽字確認,各項財務支出應當嚴格履行授權審批和簽章手續。各單位應當嚴格按照財政國庫管理制度有關規定申請月度用款計劃、嚴格授權支付標準、辦理資金支付手續,屬于公務卡結算范圍的,應當嚴格按照公務卡使用和管理規定辦理業務。單位業務部門應當將原始發票、合同、文件、采購手續等原始單據提交財會部門作為賬務處理依據,財會部門應當根據支付憑證及時準確進行電算會計實務處理,逐步規范會計基礎工作。各單位必須認真對本單位支付和賬務信息進行動態分析,發現支付、記賬錯誤和違規問題,及時糾正解決,確保每筆支付和賬務都符合部門預算和財務規定。同時,根據預算法和信息公開條例有關規定,按照規定公開單位部門預(決)算、三公經費等有關經費支出情況。
(四)實行資產保護控制
加強對實物資產和無形資產的管理,明確資產使用和保管責任人,落實資產保管、使用責任。貴重資產、危險資產、有保密等特殊要求的資產,應當指定專人保管、專人使用,并規定嚴格的接觸限制條件和審批程序。按照國有資產管理規定,明確資產的調劑、租借、對外投資、處置程序、審批權限和責任。各單位應當定期清查盤點資產,確保賬實相符。做好電算會計資產錄入、登記、統計、分析工作,定期向財政局資產科匯報資產管理情況,實現對實物資產和無形資產的動態管理。
(五)實行軟件系統控制
建立電算會計系統操作管理制度,明確用友U8軟件操作權限、操作規程、賬務處理程序,防止非會計人員操作使用該軟件,保證電算會計系統安全可靠的運行,保證各種會計數據真實、有效。建立電算會計資料管理制度,明確會計資料的管理和保密、會計數據備份管理、會計檔案管理操作規程,重點加強會計檔案資料管理,實行紙制會計資料和電子會計資料雙重管理,確保會計檔案資料安全保管。建立電算會計軟件系統維護制度,定期或不定期請財政局國庫科專業軟件人員到現場進行系統軟件維護,設置防火墻防止計算機病毒入侵,做好各種會計數據加密技術、查詢控制技術、認證技術等保護性措施,確保瀏覽、查詢時不能對電算會計數據和軟件系統有任何改動,解決軟件操作流程中出現的疑難問題,正確操作使用軟件,確保軟件系統正常、安全運行。
三、結語
關鍵詞:充電電源PC/104工控機全橋變換器動力電池
對電動汽車能源的動力電池及其充電技術的研究,往往需要針對不同種類的動力電池進行多種充電方式的充電試驗。這就要求研制的充電電源不僅能對不同種類的動力電池進行充電,而且要能夠進行多種充電方式的充電。而目前國內市場上銷售的充電電源,無論是常規充電電源還是智能化充電電源,都往往是針對某一類動力電池的,并且只能采用單一充電方式進行充電。因此為了進行動力電池充電技術的相關研究,往往需要購買多臺充電電源或自行研制相應的充電電源。前者需要大量的資金和寬闊的試驗場地,而后者需要較強的專業技術和較長的開發周期。本課題研制了微機控制的大功率充電電源。
圖1
該電源采用PC104工業計算機作為控制核心,選取全橋變換器拓撲電路作為主電路,通過控制主電路在不同時刻的輸出電流和輸出電壓,可以實現多種充電方式充電;通過預置不同的參數,可以對多種動力電池進行充電;通過結合液晶顯示屏和手控盒,可以方便地實現充電方式和充電參數的預置及各采樣數據(電池端電壓、充電電流、電池表面溫度等)的顯示。
1硬件設計
1.1主電路設計
充電電源的主電路采用目前技術上比較成熟的全橋變換拓撲電路,其原理圖如圖1所示。三相380V交流電壓經三相整流橋整流、電容濾波后得到約514V的直流電壓,經全橋逆變電路變換后得到高頻脈沖電壓,再經高頻變壓器隔離變換后,由高頻整流器整流及濾波器濾波后得到所需的直流電壓。主電路的PWM控制方式采用常規的PWM控制方式。功率開關器件采用新型的復合器件--絕緣柵雙極晶體管IGBT,它集MOSFET和GTR的優點于一體,具有輸入阻抗高、電壓型驅動控制、開關損耗小、飽和電壓低、通斷速度快、熱穩定性好等優點,是大功率全橋變換器的首選功率開關器件。變換頻率取為20kHz,利于減小高頻脈沖變壓器及副邊濾波用扼流圈的體積和重量。二次整流器件采用快恢復二極管,利于減小整流管反向恢復時間對輸出電壓的影響。
1.2控制系統設計
充電電源主要由主電路和控制系統組成。控制系統以PC/104嵌入式工業計算機為核心,配以接口電路、采樣電路、PWM控制電路及IGBT驅動電路等,可按照預置自動控制充電過程,并在充電過程中進行充電數據(包括電池端電壓、充電電流及電池表面溫度等)的自動采集、實時顯示、批量存儲及分析處理等。控制系統組成框圖如圖2所示。
1.2.1PC/104嵌入式工業計算機
控制系統之所以采用PC/104嵌入式工業計算機,主要是考慮到PC/104嵌入式工業計算機具有以下幾方面的顯著特點:(1)小型化。PC/104采用模塊化的設計方法,單個模塊的體積為90mm×96mm×l5mm。若一個PC/104系統采用三個模塊,在90mm×96mm×45mm的小空間內就能實現臺式工控機的全部功能;(2)低助耗。絕大多數模塊采用+5V電源,芯片采用CMOS芯片,功耗特別低,只有1~2W,無需外加散熱裝置;(3)PC/104在軟、硬件上與標準PC/AT體系完全兼容,可以很快掌握其軟、硬件的使用方法,而將主要精力放在軟件和接口的設計上。CPU模塊提供PC機的不同檔次的標準化產品,便于進行更新和升級;(4)模塊齊全,提供顯示控制、磁盤控制、通訊控制、數據采集控制等各種功能的產品;(5)采用一種緊湊的層疊棧接結構,各模塊間通過加固的64針和40針的直立式連接器連接,并用四個金屬托架支撐,更加堅固牢靠。本系統中采用了深圳盛博科技有限公司生產的PC/104總線SCM/SuperDx嵌入式CPU模塊,其內包含了Intel80486CPU(100MHz)、16M在板內存、1個與PC/AT兼容的雙向并行口、兩個RS232串行口、7個DMA、14個中斷、三個計數器、一個PC/AT鍵盤接口等。此外,為了消除頻頻讀寫硬盤可能帶來的不穩定因素,采用32MB的DiskOnChip2000半導體固態盤取代硬盤,直接裝在SCM/SuperDx嵌入式CPU模塊的32腳DIP插座上。
數據采集模塊選用了盛博科技有限公司的DMMAT模塊。該模塊具有16路12位模擬輸入、2路12位模擬輸出、8路數字輸入、8路數字輸出、1024字節FIFO,100kHz最大采樣速率,是一款功能較全、性價比較高的接口板,可以滿足該系統所需的A/D、D/A轉換及手控盒開關量輸入的需要。
液晶顯示屏擔負著各種充電信息顯示和充電參數設定等功能。選用了北京創業科技開發中心開發的型號為KY-D29A的智能液晶顯示屏,整個液晶外形尺寸為113mm×65mm×l4mm,顯示點陣為128x64,可經RS232C直接與嵌入式微機連接,通過專用的指令可以方便地實現字符和漢字的顯示及各種幾何圖形的繪制。手控盒作為PC/104的輸入設備,通過和智能液晶顯示屏的配合使用,可以很方便地進行各種參數的設置和各種充電數據及曲線的顯示。
另外,為了便于應用程序的編寫、調試、修改及維護,還選用了盛博科技有限公司的SysExpanModule/VFI系統擴展模塊。該模塊以高分辨率的圖形控制器、軟盤驅動器和IDE硬盤接口為PC/104系統提供擴展,使用標準自堆棧式總線接頭,可以通過堆棧方式與CPU模塊或其它模塊相連接。通過給主控計算機外接顯示器、標準PC/AT鍵盤、軟驅和IDE硬盤,可很方便地進行應用程序的開發和調試。
蓄電池的電壓采樣和電流采樣電路分別由電壓霍爾傳感器與信號放大電路以及電流霍爾傳感器與信號放大電路組成。溫度采樣電路由熱敏電阻、溫度變送器和放大電路組成。
1.2.2PWM控制及驅動電路
PWM控制電路的核心器件選取美國通用公司生產的電壓型PWM控制器SG3525A。SG3525A是一種性能優良、功能齊全、通用性很強的單片集成PWM控制器。該芯片簡單可靠且使用方便靈活,通過適當地外接電路,不僅能夠實現PWM控制,還可以完成輸入軟啟動、過載限流、過壓保護等多種功能。PWM控制電路如圖3所示。考慮到SG3525A作單端輸出使用時,變換器的最大占空比不到50%,在實際使用中將輸出端11和14的信號采用了取或的辦法以得到較大的占空比。
驅動電路的核心器件選取日本三菱公司生產的ICBT專用厚膜集成電路M57962L。M57962L采用雙電源供電方式,可保證IGBT可靠通斷,內置高速光耦隔離輸入,隔離電壓有效值可達2500V,并具有短路、過載保護及過流慢速關斷等功能,只需外接少量的元器件,便可組成完善的IGBT驅動及保護電路。驅動電路如圖4所示。電源電壓VCC和VEE分別取為15V和-12V,電阻R201為IGBT柵極限流電阻,二極管D201用以進行短路和過流檢測,串接穩壓二極管Z201可以改變M57962L模塊的過流保護起控點.穩壓二極管Z202可以避免l腳承受過電壓。
圖5
關鍵詞:本機振蕩器直接數字頻率合成自動頻率控制脈內測頻
雷達系統根據其工作頻率一般分為米波雷達、分米波雷達和厘米波雷達,其接收機通常是超外差形式的。分米波雷達和厘米波雷達由于其工作頻率較高,一般都有自動頻率控制(AFC)系統,控制本振頻率自動跟蹤發射頻率的變化,或者控制發射頻率自動穩定在本振頻率對應的頻率點上,保證雷達接收機的中頻頻率穩定。但是傳統的模擬式單環路或雙環路AFC系統由于受模擬電路本身的局限,使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低,甚至有可能出現錯誤跟蹤的情況;此外,控制本振的自頻控雷達由于在本機振蕩器上加裝了頻率調整裝置,影響了本振的頻率穩定度,這對動目標雷達而言是難以接受的。米波雷達由于其工作頻率較低,基本上沒有自動頻率控制系統,但是米波雷達的發射機工作頻率和接收機本機振蕩頻率由于環境溫度、電源電壓和負載變化而發生一定的變化,其變化范圍從幾十千赫茲到數百千赫茲,通常在500~600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對值不會超出中頻放大器的通頻帶范圍(中頻放大器的通頻帶通常≤1MHz),但是數百千赫茲的變化量使回波信號不能得到最有效的放大,造成雷達接收機技術、戰術性能降低,此時即使加裝DSU(DigitalStableUnit)設備,也由于中頻頻率漂移的影響,使DSU的性能無法得到最有效的發揮。
應用鎖相環頻率合成技術實現雷達自動頻率控制系統已經是比較成熟的技術方案,這種方案的應用解決了非相參雷達的自動頻率跟蹤與本振頻率穩定度之間的矛盾,但是鎖相環固有的大慣性、大步進間隔和非線性誤差卻嚴重地限制著鎖相環自動頻率控制系統的性能,使其無法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。
DDS技術是近幾年來迅速發展的頻率合成技術,它采用全數字化的技術,具有集成度高、體積小、相對帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時間短、相位連續性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調制的優點,并能直接與單片機接口構成智能化的頻率源。基于DDS技術的自適應米波雷達自動頻率控制系統是新一代的自動頻率控制(AFC)系統,它以直接數字頻率合成技術(DDS)為基礎,以單片機為控制核心,通過高速高精度脈內頻率測量模塊對雷達發射頻率進行精確測量,然后由單片機控制DDS,對發射頻率進行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實現的數字式智能化自適應頻率控制系統。
圖2DDS頻率合成模塊結構圖
1系統組成及工作原理
基于DDS技術的自適應米波雷達自動頻率控制系統主要由高速脈內頻率測量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機接口模塊組成,如圖1所示。
系統采用高速高精度實時脈內頻率測量技術,利用頻率穩定度高達10-9的高穩恒溫時標對頻率進行倒計數法測量,由單片機對測量結果進行分析處理,并控制DDS頻率合成模塊,完成對發射頻率的搜索和跟蹤。系統中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外,其它全部采用高速數字電路,并結合了單片機具有的可編程能力,使系統避免了傳統模擬式AFC的缺陷,能夠實現更加靈活的控制。
雷達開機后,系統首先工作于搜索模式:單片機控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值,與從發射機耦合過來并經過衰減后的發射脈沖頻率混頻,取出下變頻后的中頻信號,經過頻率測量模塊測量后將結果送入單片機,單片機若判斷頻率測量結果不是規定的中頻頻率值,則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規定的步長(通常是頻率測量系統的頻率分辨率)調高,重復此過程,直到頻率測量系統測量得到的頻率值為規定的中頻頻率值為止。若搜索過程中本振頻率達到上限時仍未搜索到規定的中頻頻率值,則返回到本振頻率最低值,重新開始新一輪的搜索。系統一旦搜索到規定的中頻頻率值就進入跟蹤狀態。
在跟蹤狀態,頻率測量模塊對每一個發射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進行實時精確測量,在發射脈沖結束時將測量結果送入單片機。單片機立即根據測量結果計算出響應的本振頻率調整量,并控制DDS頻率合成模塊調整輸出頻率,保證在目標回波信號到達接收機時,本振信號已經調整到與該發射脈沖頻率對應的頻率點上,使目標回波信號下變頻后的頻率值為準確的中頻頻率值,從而保證目標回波信號能夠得到最有效的放大。
跟蹤模式實質上是一個自適應的控制過程:某一發射脈沖的頻率比前一發射脈沖的頻率升高(降低)在本振頻率不變的條件下,中頻頻率升高(降低)頻率測量模塊的測量結果升高(降低)單片機得到測量結果后控制DDS頻率合成模塊,使之輸出的本振頻率相應升高(降低)中頻頻率降低(升高)到規定值。
2硬件結構
2.1DDS頻率合成模塊
DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心,包括濾波電路、放大電路和與單片機的接口電路,圖2是其組成框圖。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一,它具有300MHz的內部時鐘,4~20倍的內部可編程倍頻器使外部輸入的時鐘信號頻率可以從15MHz到75MHz,另外具有100MHz的并行接口總線,內置正交雙通道DAC輸出,具有多種編程工作方式,能產生線性調頻信號和非線性調頻信號等復雜信號。
AD9854采用CMOS結構,工作電壓為3.3V,而單片機AT89C51工作在5V電壓下,其總線電平是5V的TTL電平,為保證AD9854的正常工作,必須經電平轉換后再與AD9854接口,AD9854的時鐘信號也必須經過電平轉換后送到AD9854的時鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出,每一個通道都是反相的互補輸出,經MAX436放大后濾波,然后再經MAX436放大到雷達要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發射脈沖混頻,將下變頻后的中頻信號送到頻率測量模塊進行頻率測量,系統已經知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率,測量出發射脈沖的中頻頻率就能計算出發射頻率;另一路作為接收機的本振信號。
根據奈奎斯特采樣定律,當DDS系統的時鐘為300MHz時,其輸出頻率的上限是150MHz,在工程應用中通常只使用到時鐘頻率的40%,即120MHz。某型米波雷達的本振頻率上限略高于120MHz,經查閱AD9854的數據手冊,其輸出頻率能夠達到理論的150MHz;同時經實驗證實,AD9854能夠在雷達本振頻率上限值處穩定工作,且輸出信號質量完全可以滿足雷達系統對本振的要求。
2.2高速高精度脈內頻率測量模塊
高速高精度脈內頻率測量模塊采用倒計數法進行頻率測量,主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計數器T0、計數器T1和時序控制電路組成。圖3是其結構的組成框圖,圖4是倒計數法頻率測量的時序圖。
倒計數法測頻是用被測信號的N個周期形成一個計數門時間T=N·Tx,在T時間內由時標F0計數,這樣一來測頻就相當于測量門寬T,T的最大量化誤差是T0,Tx的最大量化誤差是T0/N。
某型雷達的發射脈沖的寬度是13μs,考慮到其發射機是單級振蕩式發射機,每個脈沖在起振和停振的過程中振蕩不穩定,因此取中間的10μs作為測頻區間。該型雷達的第一中頻頻率為30MHz,在正常工作時,發射脈沖與本振信號下變頻的輸出頻率應該是準確的30MHz,在10μs的測頻時間內應有300個脈沖,即可取N=300;高穩定的時標的頻率是100MHz,T0=10ns,相應的Tx的最大誤差是T0/300=1/30ns,據此可計算出測頻的分辨率是30kHz,相對于雷達中頻放大器接近1MHz的帶寬而言,此指標完全能夠滿足雷達系統的要求。用頻譜分析儀實際測得的系統跟蹤誤差如表1所示。
表1實際測得的系統跟蹤誤差表
發射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7
發射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50
模塊的工作過程是:當雷達觸發脈沖到來時,時序控制電路打開計數器T,發射脈沖隨后到來,經下變頻、濾波、整形后轉換成TTL方波作為計數器T的時鐘。當計數器T計到第32個脈沖時,時序控制電路打開計數器T0,T0開始對高穩定時標計數;當計數器T計到第332個脈沖時,時序控制電路關閉計數器T和T0,并通知單片機已經完成一次頻率測量,單片機取走測量結果,并對硬件電路復位,準備下一個周期的測量。
2.3高穩定度恒溫時鐘模塊
本機振蕩器的頻率穩定度是影響雷達接收機性能的關鍵性指標。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩定度僅僅取決于其時鐘的頻率穩定度,因此選用頻率穩定度高達10-9的恒溫晶體振蕩器作為整個系統的時鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩正弦波經放大后整形為標準的TTL方波,一路作為頻率測量模塊的時間標準,另一路經F161分頻為25MHz的TTL方波,經電平轉換后作為AD9854的外部時鐘信號,利用AD9854內部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內部時鐘頻率下。高穩定度恒溫時鐘模塊組成框圖如圖5所示。
3軟件結構
單片機是整個系統的控制核心,可以充分利用軟件可編程控制的優勢對系統進行靈活有效的控制。圖6是單片機的軟件框圖。
通電以后單片機首先進行初始化,然后設置DDS模塊的工作模式等參數,再進行時序控制電路的復位并對所有計數器進行清零操作。隨后單片機不斷查詢測量完成信號。當時序控制電路在雷達觸發脈沖的作用下完成一次測量時?熏就通過該信號通知單片機,單片機一旦查詢到測量完成便立即讀入測量結果。然后進行分析,是標準中頻頻率時不進行本振頻率的調整,直接準備下一脈沖周期的測量,若不是則計算所需的頻率調整量,控制DDS頻率合成模塊進行頻率調整,然后再準備下一脈沖周期的測量。
搜索和跟蹤過程的區別主要在于計算頻率調整量的方法不同,其它流程基本一致。
利用高壓直流系統固有的快速、大范圍可控制的輸送電能的特點,可以借助交直流系統聯合調節的手段來提高與直流系統相連接的交流系統的運行穩定性。為了實現這一目的,必須在直流輸電系統主控制器上附加特殊的穩定控制器。文章基于此在介紹了高壓直流輸電的特點的基礎上對高壓直流電源控制系統的運行特點進行了研究。
二、高壓直流輸電的特點
1、功率傳輸特性。隨著輸送容量不斷增長,穩定問題越來越成為交流輸電的制約因素。為了滿足穩定的要求,常需要采用串補、靜補、調相機、開關站等措施,有時甚至不得不提高輸電電壓。但是這將增加很多電器設備,代價昂貴。直流輸電沒有相位和功角的問題,當然也就不存在穩定問題,只要電壓降、網損等技術指標符合要求,就可以達到傳輸的目的,無須考慮穩定的問題,這是直流輸電的重要特點,也是它的一大優勢。
2、對線路故障的自防護能力好。交流線路單相接地后,其消除過程一般約0.4-0.8s,加上重合閘時間,約0.6—1s恢復。直流線路單極接地,整流、逆變兩側晶閘管閥立即閉鎖,電壓降到零,迫使直流電流降到零,故障電弧熄滅不存在電流無法過零的困難,直流線路單極故障的恢復時間一般在0.2-0.35s內。若線路上發生的故障重合(對直流輸電系統為再啟動)過程中重燃,交流線路就三相跳閘了。直流輸電系統則可以用延長留待去游離時間及降壓方式來進行第二、第三次再啟動,創造線路消除故障、恢復正常運行的條件。對于單片絕緣子損壞,交流系統必然三相切除,直流系統則可降壓運行,而且大多能取得成功。
3、潮流和功率控制可實現自動化。交流輸電的潮流取決于網絡參數、發電機與負荷的運行方式,控制難度較大,需由值班人員調度。直流輸電系統的功率傳輸可全部自動控制。
4、對短路容量無影響。兩個電網以交流互聯時,將增加兩側系統的短路容量,有時會造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換。如果兩電網以直流系統互聯(背靠背方式),無論哪里發生故障,在直流線路上增加的電流都是不大的,因此不會影響交流系統的斷路容量。
5、調度管理簡便。由于通過直流系統互聯的兩端交流系統可以有不同的頻率,輸送功率也可保持恒定(恒功率、恒電流等)。對于送端而言,整流站相當于交流系統的一個負荷。對于受端而言,逆變站則相當于交流系統的一個電源。兩個電網相互之間的干擾和影響小,運行管理簡單方便,對我國當前發展的跨大區互聯、合同售電、合資辦電等形成的聯合電力系統非常適用。三、高壓直流輸電控制系統的特點
高壓直流輸電系統的快速潮流控制能力以及其高度可控性在世界上的很多工程中得到了充分應用。它的有效運用決定于適當利用它的可控性以保證電力系統的所需性能。以提供高效而穩定的運行、最大限度地提高功率控制的靈活性而不危及設備的安全為目標。以下將主要論述高壓直流輸電控制系統的特點。
(一)控制系統基本結構。直流輸電控制系統通常被分為三個層次,第一層為主控制級,也稱為雙層控制級。通常包含3個模塊,分別是接受調度中心發來的輸送功率指令的模塊、功率調制和快速功率變化控制的模塊和計算直流電流指令值的模塊,即期望的直流電流值,電流控制的期望值從這個模塊被傳送到第二層次的控制系統,即極控級。第二層為極控制級。直流輸電極控制級中各控制器的目標是使直流輸電系統按照某種特定的特性曲線來運行。極控制級的主要控制功能是經過控制運算以后發送一個觸發角指令給第三層次閥組控制級的各個閥組控制單元。第三層為閥組控制級。閥組控制級主要有兩個功能:取觸發脈沖的同步信號和產生滿足要求的觸發脈沖系列以觸發晶閘管閥。觸發脈沖的同步信號應嚴格與換流站交流母線電壓頻率保持確定的倍數關系,以滿足當系統發生嚴重故障,換流站交流母線電壓大幅度跌落時仍能正常工作的要求。直流輸電的閥組控制主要涉及系統硬件電路的設計。
(二)高壓直流輸電控制方式。直流小方式調制控制;小方式調制的目的主要是阻尼一種或多種模態的振蕩,控制信號一般加于直流基本控制的電流指令環節。由于調制功率幅值不大的緣故,小方式調制無需兩端換流站之間的通信。直流大方式調制控制:大方式調制控制旨在擴展系統暫態穩定極限,從而保障系統在大擾動下的安全。控制作用點通常取為直流基本控制的功率直流環節。相對于小方式調制控制,大方式調制對直流功率改變幅度較大,作用時需要與對端換流站通信。有的大方式調制控制信號取為兩端交流系統的頻率偏差,這樣的控制器也可被稱為頻率調制控制器,因為由它的控制作用可以提高兩側交流系統的頻率穩定性。Y角調制:對于直流聯系的弱交流系統,直流功率調制的功效將大大削弱。假設整流側調制作用使得直流電流上升,由于直流電壓是由逆變側電壓控制環節以及換流站交流母線電壓決定的,隨著電流的上升逆變側無功功率的需求量將增加。該問題的一種解決方法是在逆變側引入Y角調制從而保障整流側功率調制的有效性。
(三)鋼鐵企業直流輸電系統的發展。在鋼鐵企業中積極有序地推進節電技術與管理對提高企業的節能水平尤為重要。在供配電環節,變壓器等電能基礎設施配置、更新及高效運行:傳統的節電方法和渠道已經在鋼鐵企業廣泛采用,并取得一定成效。在此基礎上鋼鐵企業如何采取新的舉措,開辟新的節電渠道,挖掘節電潛力。成了企業當務之急。伴隨著全球性的通脹,電價上漲將是一個長期趨勢,生產用電成本的上升只能靠企業加強用電管理,提高節電水平來逐步消化。其中,在技術層面的節電技術發展較快,已經或者正在鋼鐵企業中得到大力的推廣和應用。
關鍵詞:投資估算投資回收期基準收益率索賠折現率限額設計
建筑工程造價在我國長期存在概算超估算、預算超概算、決算超預算的"三超"現象,嚴重困擾著建設工程投資效益管理。加強工程造價管理,就是要合理確定和有效控制工程造價,其目的不僅在于把項目投資控制在批準之內,更在于合理使用人力、物力、財力、控制固定資產投資效益。隨著社會主義市場經濟逐步建立和發展,工程造價管理也出現一些新情況、新問題,如何采取有效措施,使工程造價管理盡快納入規范化、系統化、法制化軌道,已是當務之急。
一個建設項目,往往需要數百萬、上千萬、甚至上億元的資金。項目建成以后能否盈利,能否達到預期效果,這是每個業主非常關心的問題。這就要求工程造價管理人員對項目從立項、可行性研究、初步設計、施工圖設計直至竣工驗收進行全過程跟蹤,使項目投資控制貫穿于項目建設全過程投資決策、項目設計、招標、施工及竣工決算審計等五個階段。投資決策階段即可行性研究階段,包括投資估算、策劃;建設項目設計階段包括方案估算、概算、施工圖預算;招標階段包括標書、標底編制、評標、定標;施工階段包括中期進度款審核、跟蹤動態控制等。
過去工程造價控制的重點一直在項目的實施階段,而實踐證明工程建設的不同階段對投資的影響程度有很大的差異。據統計,投資決策和初步設計階段對投資的影響程度最大,其次為技術設計階段對投資的影響,而過去所著重的施工階段對投資的影響只有10%左右。由此可見,工程建設的決策階段和設計階段是決定工程造價的關鍵階段,工藝、流程、方案一經確定,工程造價基本上確定了。
1項目投資決策階段的投資控制
1.1項目投資決策階段目前存在的問題
目前在項目建議書階段,通常由建設單位向公司投資計劃部提出投資估算,內容相當簡單往往造成漏項。在可行性研究階段,建設單位委托設計單位、勘察設計單位編制可行性研究報告,并編制投資估算,該投資估算經審批后將作為此項目工程造價的最高限額。但由于本階段以經濟分析和方案為主,工程量不明確,所以設計院本階段的投資估算,準確性較差,同時由于建設單位通常不是投資估算和造價控制的內行,而且對工藝流程和方案缺乏認真研究;有時建設單位為了所報項目能被批準,要求設計單位在投資估算時有意低估,搞“釣魚工程”,增加了估算的不準確性。
1.2投資決策階段的工程造價控制
1.2.1在投資決策階段做好基礎資料的收集,保證詳實、準確
要做好項目的投資預測,需要很多資料,如工程所在地的水電路狀況、地質情況、主要材料設備的價格資料、大宗材料的采購地以及現有已建類似工程資料,對于做經濟評價的項目還要收集更多資料。造價人員要對資料的準確性、可靠性認真分析,保證投資預測、經濟分析的準確。
1.2.2認真做好市場研究,是論證項目建設必要性的關鍵
市場研究就是指對擬建項目所提供的產品或服務的市場占有可能性分析。包括國內外市場在項目計算期內對擬建產品的需求狀況;類似項目的建設情況;國家對該產業的政策和今后發展趨勢等。要做好市場研究,技術經濟人員就需要掌握大量的統計數據和信息資料,并進行綜合分析和處理,項目建設的必要性。
1.2.3做好方案優化是控制工程造價的關鍵
據國外統計資料表明,在項目前期方案優化過程中節約投資的可能性為80%左右,所以,要真正有效地控制工程造價,就應該把工作重點放在前期工作上,在完成市場研究以后,結合項目的實際情況,在滿足生產的前提下,遵循"效益至上"的原則,進行多方案比選。這就要求設計人員必須牢固樹立經濟意識,克服重技術,輕經濟,設計保守浪費的傾向,明確今天的投資就是企業明天的成本,技術經濟人員應有專業知識,了解設計意圖,熟悉工藝技術方案,和設計人員密切配合,用動態分析方法進行多方案技術經濟比較,要在降低工程造價上下功夫。通過方案優化,使工藝流程盡量簡單,設備選型更加合理,從而節約大量資金。
1.2.4合理確定評價價格和基準參數是做好經濟效益的基礎
財務評價是在國家現行財稅制度和價格體系下,計算項目范圍內的效益和費用,分析項目的盈利能力、清償能力,以考察項目在財務上的可行性。在財務評價中,評價價格的選用是項目經濟評價的關鍵,直接影響評價的質量。目前在經濟評價報告中,產品銷售價格按市場價格計算,不考慮計算期內價格相對變動,這樣,若產品銷售價格逐年下降,那么就夸大了項目的效益,如果產品的價格是逐年上升的,就縮小了項目的效益。顯然,經濟評價僅用當時的市場價格來編制是不夠的,這就要求評價人員針對不同項目的特點,結合市場分析、競爭力分析、不確定性分析等因素選取多種價格方案并加以分析,以使投資者對項目未來的效益有充分的了解和減少項目投資風險。
目前我們所使用的各行各業的基準收益率是1992年測算的,當時的銀行貸款利率(長期)在14%以上,所以石油行業的基準收益率測定為12%,由于最近幾年銀行貸款利率一再下調,所以各行業的基準收益率也應該重新測算。這就要求項目評價人員應該根據項目實際情況,設定合適的折現率。
強化項目前期工作,規范項目投資決策,是提高投資運行質量的基礎,在項目取舍上實行效益否決制,沒有經濟效益或經濟效益差的項目,不安排建設,列入建設計劃的項目,必須做可行性研究,可行性研究必須有經濟效益評價,沒有經濟效益評價的可行性研究報告或方案不予評審,達不到經濟效益標準的項目不予立項,突出項目前期工作的超前性。通過投資科學管理,提高投資經濟運行質量,以保證公司全局經濟效益的提高。
2項目設計階段
2.1項目設計階段目前存在的問題
當前推行限額設計尚有一定難度。一方面,長期以來人們只注重技術創新,設計人員在控制工程造價上的創新卻很少得到表彰和獎勵,反而要承擔更多的風險,這樣勢必挫傷設計人員主動控制工程造價的積極性。另一方面,現行設計費收費偏低和計算方法不利于開展限額設計。實行限額設計,設計單位和設計人員勢必付出更多的勞動和時間,低費率的設計收費與其所付出的勞動并不匹配;設計收費按工程投資額及相應費率計算更是與實行限額設計相矛盾。經濟利益會驅使設計單位和設計人員提高工程造價,而不會主動控制和降低工程造價。鑒于此,以行政和經濟手段促使設計人員主動實行限額設計,控制工程造價是今后必然趨勢。
2.1.1技術和經濟的結合不夠
長期以來,在工程建設領域,工程設計和投資控制工作聯系不夠緊密是一種普遍現象。一提到設計,大家必然想到那是設計人員的責任;一提到造價控制,想當然的是造價人員的職責。在實際工作中,一般都是設計人員根據設計委托進行現場調查,選擇方案,進行設計,不同階段向造價人員提供條件,進行估價或預算。造價人員對工程概況、現場情況了解很少,無法將各種影響因素考慮全面。所以工作中既要克服片面強調節約、忽視技術,又要反對重技術、輕經濟、設計保守浪費的現象。所以造價人員應該及時對項目投資進行分析比較,反饋造價信息,能動地指導設計,使設計方案在滿足生產要求的前提下,節約投資。
2.1.2設計中成本控制認識不足,影響競爭能力
設計人員在設計中一般都比較注重設計產品安全實用,技術先進,強調設計的產值,而對設計產品的經濟性不夠重視,不抓設計中的經濟指標和成本控制工作。另外,現行的設計收費標準是以工程造價為取費基數,對設計中造成的浪費缺乏明確標準和控制措施,不帶任何經濟責任,具有較明顯的計劃經濟色彩。2001年國家建設部對設計費重新調整,但隨著與國際接軌,工程設計收費方法將引入限額按比例提成的機制,使得設計單位增強為業主控制投資成本的意識。
2.1.3造價控制環節脫節
目前基本建設項目投資管理部門都采取分段式的管理方法,與之相適應的估算、概算、預算和結算也是分段編制的。設計單位一般負責初步設計概算和施工圖預算,但結算一般都不參與,造成投資控制的脫節。現在新材料、新設備不斷更新,價格不斷變化,定額調整滯后,對工程造價的約束力降低,預算和結算差距不斷增大,如果設計單位沒有機會了解實際發生的工程成本,做不到評價前階段造價控制質量如何,缺乏信息反饋,無法進行事后分析,積累經驗,在以后的工作中遇到同樣的問題也就不能有所突破,不能進一步提高造價工作的質量。
當然,當前工程造價工作中還存在工程造價管理體制滯后,帶有計劃經濟色彩,對市場經濟適應性不強等等一些其他方面的不足。
2.2項目設計階段的工程造價控制
網易2.2.1設計階段沒有引起足夠重視,造成失誤和浪費
設計階段包括初步設計和施工圖設計兩個階段,設計階段應是全過程造價控制的重點。根據西方一些國家分析,設計費用一般只相當于建設工程全過程費用的1%以下,而這小于1%的費用對工程造價的影響程度占75%以上。然而,長期以來,建設單位普遍忽視設計階段的造價控制,而把管理的主要精力放在工程的實施階段,在審核施工圖預算、工程造價款結算上算細帳。這樣做,盡管有一定的效果,但畢竟是“亡羊補牢”,事倍功半。
設計單位只注意設計產值的完成量,而忽略設計產品的經濟性。
(1)出于安全考慮,盡可能采用上限的安全系數,“肥梁”、“胖柱”現象普遍存在。
(2)由于設計費是按工程造價的百分比計提,造價越高,設計單位的營業收入也越多,這顯然不利于設計人員主動考慮投資的節約。
(3)違反基本建設程序和經濟規律。基本建設程序是基本建設活動的客觀規律。隨著市場投資主體的多元化,許多業主為使項目盡快上馬,不按基本建設程序和經濟規律辦事,任意簡化和減少基本建設的程序和環節,壓縮設計時間,不做項目可行性研究和初步設計,或項目可行性研究和初步設計與施工圖設計一起做,甚至直接從施工圖設計做起,邊設計,邊施工,造成投資決策失誤,設計深度不深、設計重量低劣、設計更改頻繁,致使工程造價無法得到控制。有些設計單位為了經濟利益迎合業主故意壓縮工程投資,造成項目實施后工程投資一再突破。這些違反基本建設程序和經濟規律的建設項目明顯存在先天不足,使得以后階段的工程造價很難得到控制。
(4)重技術輕經濟,技術與經濟相脫節。在項目可行性研究和初步設計階段,往往只注重對技術方案的論證,對經濟因素考慮的較少,缺乏多方案比較和技術經濟分析,造成工程投資的極大浪費。在施工圖設計階段,設計人員缺乏經濟觀念,設計只管技術,不管經濟,甚至追求新、奇、異,造成投資失控。
例如某工程依據建設地區的概算指標、直接費、間接費取費標準、建設地區的自然條件、技術經濟條件和設備材料信息價格等資料編制,工程總投資2.2億元,而業主的審批權只有2億元,但業主為了項目能上馬,只有要求設計單位編制不超2億元投資的初步設計,而設計單位為了自身生存,只能滿足業主的要求及投資報批的需要。但工程所需的設施和設備卻一樣也不能少,結果造成工程剛剛開工,馬上就必須修正概算。同樣在施工階段也是如此,使得建設項目的全過程投資控制變成了一句空話。
2.2.2切實推行限額設計,推廣標準設計
限額設計是以項目可行性研究報告的批復所確定的建設規模、建設內容、建設標準為依據,在投資估算限額范圍內進行工程設計,以提高投資的經濟效益。另外,從業主的角度講,業主的資金是有限的,他的目的是通過項目建設實現經濟效益,設計的任務就是利用業主的有限資金,合理確定工程標準、規模,確保項目的實施完成,保護業主的經濟利益。從這個意義上講限額設計更是業主所關心的。
設計過程中要積極推行限額設計,按照設計程序分階段層層控制總投資,使其貫穿于可行性研究、初步設計、技術設計直到施工圖設計的各個階段,形成縱向控制;各設計階段,按各專業進行投資分解,分塊限額,具體分配到單元和專業,形成橫向控制和縱向控制相結合。但提倡限額設計并不是單純的追求降低造價,應該堅持科學,采用優化設計使技術和經濟緊密結合,通過技術比較,經濟分析和效果評價,力求以最少的投入,創造最大的效益。
做好限額設計,對造價人員提出了更高的要求。技術經濟人員要對概算嚴格控制。實現了對投資限額的控制,也就同時實現了設計規模、設計標準、工程數量等各方面的控制。
標準設計是根據共同的條件按照通用的原則編制的,是經過一定程序批準的,可供設計單位重復使用,既優質又經濟。標準設計能較好地貫徹執行國家的技術經濟政策,合理利用能源、資源、材料和設備,并能夠縮短設計周期,加快施工進度。因此,采用標準設計一般都能使工程造價低于非標設計的工程造價。
概算超估算、預算超概算、決算超預算,造成這種"三超"現象的主要原因之一就是沒有實行限額設計。限額設計是控制工程造價的重要手段。由上述含義可知,限額設計是按上一階段批準的投資(或造價)控制下一階段的設計,而且在設計中以控制工程量為主要內容,抓住控制工程造價的核心,從而達到克服"三超"的目的。
加強設計變更管理也是限額設計的一個重要內容。在工程各實施階段,設計變更更應盡量提前,變更發生得越早,損失越小,反之就越大。如在設計階段變更,則只需修改圖紙,其他費用尚未發生,損失有限;如在采購階段變更,不僅僅需要修改圖紙,而且設備、材料還須重新采購;若在施工階段變更,除以上費用外,已施工的工程可能要拆除,勢必造成重大變更損失。為此,必須加強設計變更管理,盡可能把設計變更控制在設計階段初期,尤其對影響工程造價的重大設計變更,使工程造價得到有效控制。
3招投標階段、施工階段
3.1招投標、施工階段存在的問題
一些建設單位為了減少建設資金,利用"僧多粥少"這一現象,在招標工程中任意壓價,導致工程造價嚴重失真。使得個別施工單位通過低價中標,而在施工過程中想方設法增加現場簽證及技術變更,以獲得額外收入,或干脆偷工減料,在材料上以次充好來蒙混過關,留下質量隱患。
從整個工程的實施過程和項目投資控制看,前期準備階段在整個建設項目中占有重要的位置,從資金使用角度看施工階段實質才是資金發生密集流動的階段。此階段除施工的進展發生建設直接費用外,大量的投資資金通過施工的環節不斷物化,最終形成固定資產,實現項目投資。施工階段的問題:⑴施工單位建筑工程造價的控制目標制定不合理,缺乏科學性和先進性;⑵材料價格管理方法落后,材料采購、儲存量計算不科學,不能很好地掌握采購時機,由于建筑市場目前還比較混亂,材料采購價格失真,不法分子從中漁利,也使得占建安工程成本60%~70%的材料費用失去控制。⑶在施工組織方面,多數施工企業還一直沿用老辦法,現有的人、財、物沒能得到合理配置與利用,造成大量浪費,從而導致工程造價提高。⑷施工單位從自身利益出發,通過設計變更,增加工程量或追求較高利潤。
3.2招投標階段、施工階段的工程造價的控制
3.2.1做好工程造價資料的收集整理工作
要做好工程造價資料的收集這里工作,應該把它作為一項重要的基礎工作來抓,建立造價資料積累制度,實現該工作的標準化、規范化和信息管理系統化。造價人員每負責一個項目,在完成后都要及時將該項目造價資料按統一的格式錄入微機管理系統,為以后類似工程提供參考信息。
工程造價資料的積累一般應包括以下具體內容:
(1)對于不同類型工程,列出他們所包含的單項工程和單位工程。
(2)工程的基本情況。
(3)各項工程的組成機構中的單項工程、單位工程的主要參數。
(4)各項工程的造價情況,即單項工程造價資料和單位工程的預算、結算和決算數據,若出現"三超"現象,則應注明分析原因,供以后參考。
(5)主要設備、材料的用量及價格。
(6)各單位工程中的主要分項工程量。
3.2.2加強工程招投標,合理確定工程造價
一是堅持公開、公平、公正的原則,加強對招投標的監督;二是不斷提高標底的編制質量和評標人員的業務素質,切實防止壓標或低價搶標;三是嚴格禁止招標人利用施工企業"找活"心切的特點,人為地要求施工企業壓價讓利和提出墊資施工等條件;四是標底的確定原則上應使招投標雙方都有利可圖,達到雙贏的目的。在評標過程中,應在合理低價中標的基礎上,充分考慮投標單位的社會信譽、資質情況、施工能力、設備狀況、業績等進行綜合評定,以便選擇一個既能降低工程造價成本,又能保證工程按質按時完成的中標單位。
3.2.3加強施工管理,科學組織施工,嚴格控制工程造價
關鍵施工階段控制造價的特點是可控制的周期長、控制面廣、費用支付劃分點多、造價是動態控制等,所以應該:
(1)制定先進合理的工程造價控制目標,定期進行工程造價實際值與目標值的比較,找出偏差,分析原因,采取有效措施加以控制,以保證工程造價控制目標的實現。
(2)材料價格是影響建筑產品成本的重要因素,嚴格控制材料價格是降低造價的有效手段。在保證材料質量的基礎上,嚴把材料價格關,力爭把材料價格控制在最低水平上。
(3)每個工程應在保證質量的前提下,對各種施工方案進行技術上、經濟上的對比分析,從中選出最合理的方案,以達到資源最佳配置和組織,從而降低工程造價。
(4)建設單位要嚴格控制設計變更,規范設計變更程序,對必須變更的工程要先做出工程量和造價的增減分析,經建設單位同意,設計單位審查簽證,發出相應的圖紙和說明后,方可發出變更通知,調整原合同確定的工程造價;若遇有重大設計變更,總造價突破原投資估算或設計總概算時,還必須報原批部門或單位批準后方可發出變更通知。
(5)加強項目總體管理避免發生索賠。
項目實施過程中要預防承包商索賠事件的發生,這也是控制工程造價的一個方面。就目前工程建設的實際情況而言,業主未能按約定提供相應的施工條件;工程進度款支付滯后;甲方隨便指定分包商的施工也很普遍,指定的分包商往往延誤工程或質量較差等,是承包商提出索賠的主要原因。
從實際看,承包商提出索賠的原因多種多樣,但最終目的歸結到費用的增加和工期的延長。而工期的延長往往伴隨著工程費用的增加。因此,在項目實施過程中加強工程的總體管理,規范業主的自身行為,對于控制工程造價將起到非常重要的作用。
4竣工結算階段
做好施工階段投資控制中各有關方面因素的歸集整理工作,為順利進行竣工結算準備完善條件。施工期工程造價控制屬于過程控制的范圍,此期間各環節控制點的工程計量、簽證、變更及索賠的核定在竣工結算時需重新歸集匯總。除此之外,可轉化為價款責任的合同約定內容在工程竣工后均會以貨幣形式體現。處理好施工過程中各類費用的歸集和整理,對于工程竣工結算起到事半功倍的效果。
4.1目前存在問題
竣工結算、后評估階段存在的問題:施工單位編制工程結算書普遍存在冒算多算、高套定額單價、高套取費標準等提高工程造價的現象,調查資料顯示,對施工單位的結算審查核減率一般在15%~25%。
4.2改進建議
在竣工階段,按有關規定編制竣工結算,計算確定整個項目從籌建到全部竣工的實際費用。
較先進的結算方法是在結算中按照國際慣例,采用調值公式,即在合同條款中寫明雙方商定的調整因素,同時明確哪幾種物價可以波動,且波動到什么程度才同意調整。一般控制在合同價的正負5%左右,在該范圍內變動時由承包方自己承擔;在5%~20%之間,由承包方負責10%,發包方負責90%;超過20%以上時應另簽合同條款。這樣可以充分發揮承包方的積極性,使之最大限度地在施工中節約材料,降低成本,控制工程造價。另外注重資料歸集和整理。