大型構件液壓同步提升系統(tǒng)的核心是一套液壓提升設備。它主要由柔性鋼鉸線或剛性支架承重系統(tǒng)、電液比例液壓控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)及傳感器檢測系統(tǒng)組成。被提升結構件的水平度、液壓提升油缸的位置、系統(tǒng)壓力及溫度等參數(shù)通過相應的高差、位置或壓力傳感器轉換為電信號輸入到計算機控制系統(tǒng),并經計算機和可編程控制器(PLC)處理、判斷,發(fā)出相應的控制命令或的控制信號,以滿足提升過程的精度和性要求,較終完成提升任務。
1、整體提升原理
整體提升系統(tǒng)以集群千斤頂作為執(zhí)行機構,以鋼絞線懸掛承重,工作時千斤頂油缸不動,活塞作往復運動。提升油缸是整體提升技術的核心設備。提升油缸為穿芯式結構,中間穿過承重的鋼絞線?;钊涎b有上錨,底座與缸筒聯(lián)成一體,其上裝有下錨。當上錨夾緊鋼絞線,下錨松開,油口A進油則活塞通過上錨帶動重物上升至主行程結束。然后將下錨夾緊鋼絞線,油口B進油,縮缸松上錨,完成空載縮缸,直至主行程結束,便完成一個行程的重物提升。如此循環(huán),即可把重物提升到預定高度。油缸的上下錨具的松緊由各自的小油缸控制。如果提升油缸與上述循環(huán)過程相反工作,也可實現(xiàn)重物的下降。
在實際應用中,提升油缸有兩種工作方式:
①提升:油缸固定在上方不動,重物通過地錨與鋼絞線固定,提升時重物與鋼絞線一起向上運動。
②爬升:油缸倒置,缸筒與重物固定,鋼絞線通過天錨固定不動。提升時油缸連著重物沿著鋼絞線向上運動。
兩種工作方式沒有原則區(qū)別,主要視現(xiàn)場安裝條件而定。如果將提升油缸平置,還可實現(xiàn)重物的水平移動。
2、提升系統(tǒng)組成
提升控制系統(tǒng)的主要作用是以液壓作業(yè)方式進行大型結構的整體提升、整體移位等。在作業(yè)中始終保持結構的合理姿態(tài),使施工負載、穩(wěn)定性、各項參數(shù)和偏差均符合設計要求。其主要功能包括:千斤頂集群控制、作業(yè)流程控制、施工偏差控制、負載均衡控制、操作臺實時監(jiān)控以及單點微調控制等。提升控制系統(tǒng)主要由控制部分和執(zhí)行部分構成。
①控制部分
控制部分包括計算機子系統(tǒng)和電氣控制子系統(tǒng),核心是計算機控制,外層是電氣控制。計算機子系統(tǒng)通過電氣控制子系統(tǒng)驅動液壓執(zhí)行系統(tǒng),并通過電氣子系統(tǒng)采集液壓系統(tǒng)狀態(tài)和作業(yè)點工作數(shù)據(jù),作為控制調節(jié)的依據(jù)。電氣子系統(tǒng)還要負責整個施工作業(yè)系統(tǒng)的啟動、停車、聯(lián)鎖以及供配電管理。
1)計算機子系統(tǒng)由下列模塊組成:
a順序控制:進行千斤頂集群動作控制和施工作業(yè)流程控制;
b.偏差控制:使用傳感檢測系統(tǒng)獲取提升的位置信息、荷載信息和提升構件空中姿態(tài)信息,通過現(xiàn)場實時網絡傳輸給主控計算機,由主控計算機進行結構姿態(tài)(高度、水平度、垂直度)偏差控制和施工負載均衡控制。
在整體提升施工中,采用的傳感器信號通常有:激光測距儀測量距離、編碼器測量位移、壓力傳感器測量壓力、角度傳感器測量角度和水平傳感器測量水平狀態(tài)等信號。
c.操作臺控制:對施工作業(yè)進行操作和監(jiān)控,可避免人員高空作業(yè),降低勞動強度,并完成工作數(shù)據(jù)的采集、存儲、打印輸出等;
d.自適應控制:對施工作業(yè)系統(tǒng)進行自適應控制、故障診斷與檢測等。
2)電氣控制子系統(tǒng)由總控臺、電液控制臺、總電氣柜、作業(yè)點控制柜、泵站控制箱以及傳感檢測電路、液壓驅動電路等組成。
a.總控臺:負責提升系統(tǒng)的啟動、停車、緊急停機;操作方式設定;各種信息顯 示,并設有計算機控制設備的機架、操作臺、通訊裝置等。
b.總電氣柜:主控室配電、動力裝置交流配電、控制裝置直流配電。
c.泵站控制箱:負責液壓泵站的電氣控制。
d.自動檢測和信號顯 示裝置:包括檢測液壓系統(tǒng)狀態(tài)的傳感器及其傳輸電路,檢測吊點高度的傳感器及其傳輸電路,以及各種儀表、指示燈、信號顯 示板等。
e.吊點電氣控制柜:負責單個吊點的電氣控制。它們既是系統(tǒng)聯(lián)動時受計算機控制的執(zhí)行機構,又是提升系統(tǒng)處于手控狀態(tài)時的單點控制裝置,可以單獨操作吊點的升降動作。
£供配電線路:包括380V,220V交流電、24V直流電等供配電線路及各種穩(wěn)壓電源等,負責包括控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)在內的液壓提升系統(tǒng)集中供電。
②執(zhí)行部分
液壓子系統(tǒng)由下列部分組成:
a.液壓提升器(或液壓牽引器):布置在各作業(yè)點,根據(jù)作業(yè)點要求,由若干臺液壓千斤頂、液壓控制閥組成。使用時可根據(jù)提升重量的大小來配置其種類和數(shù)量。
b.液壓泵站:是提升系統(tǒng)的動力驅動部分,一般一個或幾個作業(yè)點配置一臺液壓泵站,它的性能和性對整個提升系統(tǒng)穩(wěn)定工作影響較大。液壓泵站主要由油泵、電機、電磁換向閥、針形閥、溢流油箱、壓力表、電氣控制柜等組成。在液壓泵站上,驅動提升油缸主油缸動作的子系統(tǒng)與驅動錨具油缸動作的子系統(tǒng)相互,分別驅動相應的油缸伸缸、縮缸,完成錨具的松緊或主油缸的升降。
c.鋼絞線:采用低松弛鋼絞線,公稱直徑為15.24mm,抗拉強度為1860N/mm2,破斷拉力為260.7KN,伸長率在1%時的較小載荷221.5KN,每米重量為1.1Kg。鋼絞線符合標準ASTMA416-87a,其抗拉強度、幾何尺寸和表面質量都嚴格。
d.錨具:錨具將承重鋼絞線錨固在吊升結構上或支承架上。其規(guī)格應與所選用的液壓提升器相配套。一般可利用預應力張拉中的QM型、OVM型、HVM型等自動工具錨。當?shù)跎Y構上不便直接安裝液壓提升器或錨具時,需另外設計制作吊具,吊具與吊升結構直接相連,再在吊具上安裝液壓提升器或錨具。
e.支承導向子系統(tǒng):用于大型結構整體提升或移位過程中的支承、導向或加固、穩(wěn)定作用。
£高壓膠管:分為主油路膠管、分油路膠管和環(huán)路膠管三種,一般為兩層鋼絲編織的高壓膠管,采用快裝接頭,拆裝方便密封性好。其工作參數(shù)包括內徑、工作壓力、長度、接頭螺紋規(guī)格等,選用時應與千斤頂、液壓泵站相匹配。
g.液壓油:一般選用的抗磨系列液壓油,工作油溫宜控制在-10~60℃,不同、不同規(guī)格的液壓油不得混用。工作結束后,液壓油應收集到油箱中密封保存,以便下次使用。