计算机控制液压同步提升技术在大型门式起重机安装中的应用

计算机控制液压同步提升技术在大型门式起重机安装中的应用江阴职业技术学院沈杏林摘要：介绍了计算机控制液压同步提升技术在大型门式起重机安装项目中的应用，并对系统组成、同步提升控制原理及动作过程、提升载荷的确定、提升液压缸和液压泵站及计算机控制系统的布置、提升吊点同步控制的措施等进行了详细叙述，为实现大吨位、大跨距、大面积的超大型构件超高空整体同步提升提出了一个解决办法。

关键词：门式起重机；计算机控制；液压同步；超高空整体同步提升Ａｂｓｔｒａｃｔ：１ｈｉＢｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｔｍｏｌｌｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｙｎｃｈｎ）ｚｆｉｚａｔｉｏｎ｜ｉ缸ｎｇｔｃｃｔｍｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｉｍｔａＪｌｉｎｇｏｆ１８咿萨ｍｒｙｃｒｍａｅ，ｃ－，删ｆｉｏｎ，ｓｙｎｃｈｎｍｉ刎ｏｎｌｉｆｔｉｎｇ皿ｎｃｉｐＩｃ删ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｌｉｆｔｉｎｇｌｏａｄｄｅｔｅｎｍｎａｌｉｏｎ，ｌａｙｏｕｔｏｆｌｊ刊嘴ｃｙｌｉｎｄｅｒ，ｐｕｍｐｓｔａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，船吨ｐｏｉ池一ｓｙｌｌｄｌｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｃｏ“呲吨咐ａ吼ｎ鹄姗出面ｈｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｉｔ州ｄｅ８ｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｓｕｐｅｒ—ＩＩｉ曲ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｌｉｆｔｌａ学ｔｏｎｎａｇｅ，ｌａｒｇｅｓｐａｎａｎｄｓｕｐｅｒ～ＪⅢ铲ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：目ｍ竹ｃｒａｎｅ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔ．１；ｂｙｄⅢ止ｃｓｙｎｃｈｎｍｉ目ｆｉｏｎ；ｓｕｐｅｒ—ｈｉｇｌｌｓｙｎｃ㈥ｏｎｌｉｆｔｉｎｇ１计算机控制液压同步提升技术１．１计算机控制液压同步提升技术简介计算机控制液压同步提升技术采用柔性钢绞线承重、提升液压缸集群、计算机控制、液压同步提升新原理，结合现代施工工艺，整体提升到预定位置安装就值。

实现大吨位、大跨距、大面积的超大型构件超高空整体同步提升。

其核心设备采用计算机控制，可以全自动完成同步升降、负载均衡，姿态校正，实现力和位移控制、操作闭锁、过程硷示和故障报警等多种功能。

液压提升系统由提升液压缸、承重钢铰线、液压泵站、传感测量系统和计算机控制系统组成，是集机、电、液、传感器、计算机和控制技术于一体的现代化先进设备。

计算机控制液压同步提升技术的特点：（１）通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；（２）采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度与提升幅度不受限制；（３）提升液压缸锚具具有逆向运动白锁性，使提升过程十分安全，并且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；（４）提升系统具有毫米级的微调功能，能实现空中垂直精确定位；（５）设备体积小，自重轻，承载能力大，特别适宜于在狭小空问或室内进行大吨位构件提升；（６）设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，适应呵广，通用性强。

１．２系统组成计算机控制液压同步提升系统由钢绞线及提升液压缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）、传感检测及计算机控制（控制部件）和远程监视系统等部分组成。

（１）钢绞线提升液压缸是系统的承重部件，用来承受提升构件的重量。

用户可以根据提升重量（提升载荷，的大小配置提升液压缸的数量，每个提升吊点中液压缸可以并联使用。

现以９００ｔ门式起重机的安装为例，介绍系统组成的主要部件：该机的整机重量约为４６００ｔ，轨道跨距１６８ｍ，提升重量约为４２００ｔ，提升净高度为７６ｍ。

该工程采用３５０ｔ提升液压缸，为穿芯式结构。

钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，工程直径为１５．２４ｆｉｒｍ，抗拉强度为１８６０Ｎ／ｎｕｎ，破断拉力为２６０．７ｋＮ，伸长率在１％时的最小载荷２２１，５ｋＮ，每米重量为１．１ｋｇ。

钢绞线符合标准ＡＳＴＭＡ４１６—８７ａ，其抗拉《起重运输机械》２００７（１强度、几何尺寸和表面质量都得到严格保证。

（２）液压泵是提升系统的动力驱动部分，它的性能及可靠性对整个提升系统稳定可靠工作影响最大。

在液压系统中，采用比例同步技术，这样可以有效地提高整个系统的同步调节性能。

（３）传感检测主要用来获得提升液压缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中状态信息，并将这些信息通过现场实时网络传输给主控计算机。

这样主控计算机可以根据网络传来的液压缸位置信息决定提升液压缸的下一步动作。

同时，主控计算机也可根据网络传来的提升载荷信息和构件状态信息决定整个系统的同步调节量。

１．３同步提升控制原理及动作过程（１）同步提升控制原理主控计算机除了控制所有提升液压缸的同步动作之外，还必须保证各个提升吊点的位置同步。

在提升体系中，设定主令提升吊点，其他提升吊点均以主令吊点的位置作为参考进行调节，故都是跟随提升吊点。

主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度，操作人员可根据泵站的流量分配和其他因素来设定提升速度。

根据现有的提升系统设计，最大提升速度不小于５ｍ／ｈ。

主令提升速度的设定是通过比例液压系统中的比例阀来实现的。

在提升系统中，每个提升吊点下面均布１台激光测距仪，存提升过程中这些激光测距仪可随时测量当前构件高度，通过现场实时网络传送给主控计算机。

‘每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况可用激光测距仪测量的高度差反映。

主控计算机可根据提升吊点当前的高度差，依照一定的控制算法来决定相应比例阀的控制量大小，实现每个跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。

为了提高构件的安全性，在每个提升吊点都布置了压力传感器，主控计算机可以通过现场实时网络检测每个提升吊点的载荷变化情况。

如果提升吊点的载荷有异常的突变，则计算机会自动停机，并报警示意。

（２）提升动作原理提升液压缸数量确定之后，每台提升液压缸上安装一套位置传感器，传感器可以反映主液压缸的位置情况、上下锚具的松紧情况。

通过现场实时网络，主控计赞机可以获取所有提升液压缸的当前状态。

根据提升液压缸的当前状态，主控计算机综合《起重运输机械》２００７（１１）用户的控制要求（例如，手动、顺控、自动）可决定提升液压缸的下一步动作。

提升系统上升时，提升液压缸的工作流程见图ｌ，提升系统下降时，提升液压缸的工作流程见图２。

融畦匿眙ｌ劐Ｆ锚停Ｉ圆下锚紧ｌ重ｊ下锚嵯咧下锚停图２提升系统下降流程图①提升系统上升流程ａ．荷重伸缸上锚紧，下锚停，主液压缸伸缸，被提构件可提升一段距离。

ｂ．锚具切换主液压缸伸到底，停止伸缸，下锚紧，上锚停。

ｃ．空载缩缸上锚停，下锚紧，主液压缸缩缸，被提构件在空中停止一段时间。

ｄ．锚具切换主液压缸缩到底，停止缩缸，上锚紧，下锚停，重复第１步。

②提升系统下降流程ａ，荷重缩缸上锚紧，下锚松，主液压缸开始缩缸，被提升构件可下降一段距离。

ｂ．锚具切换主液压缸缩缸至距下极限还有－－ｄ＇段距离，停止缩缸，下锚紧，上锚停。

ｃ．缩缸拔上锚主液压缸再缩缸一小段距离，可松开上锚。

ｄ．空载伸缸上锚松，下锚紧，主液压缸伸缸至距上极限还有－－ｄ＇段距离，停止伸缸。

ｅ．锚具切换上锚紧，下锚停，主液压缸无动作。

ｆ．荷重伸缸，拔下锚上锚紧，主液压缸再伸缸－－ｄ，段距离，松下锚。

重复第１步。

２提升载荷确定以上述９００ｔ门式起重机的安装方案为例，确定提升载荷。

上述提升系统要提升的构件包括大梁、刚性腿（不包括行走机构）、Ａ字头、上小车和下小车。

在考虑提升系统的提升能力时，应充分考虑其他不定因素，所以该系统的实际提升能力应大于５２５０ｔ。

３提升液压缸的布置在提升载荷确定之后，根据结构空间位置来确定提升液压缸的数量，布置提升液压缸的位置。

在９００ｔ门式起重机提升工程中，采用１６台３５０ｔ提升液压缸，分ｇⅡ布置在４副门架上，每副门架上对称布置４台提升液压缸。

每台提升液压缸的平均载荷为２６２．５ｔ，这样提升液压缸的储备系数为１．３３。

每台提升液压缸中使用３１根纲绞线，每根纲绞线承受的平均载荷为８．４７ｔ，这样每根纲绞线的利用系数仅为３２．６％。

４液压泵站的布置根据提升液压缸的数量和位置，以及要求的提升速度来布置液压泵站。

液压泵站的布置应遵循：泵站提供的动力应能保证足够的提升速度；就近布置，缩短油管管路；提高泵站的利用效率等原则。

在本次提升工程中共使用４台泵站。

每台泵站驱动４台提升液压缸。

每台泵站的额定流量为１６ｍｌ／ｍｉｎ，提升系统的最高提升速度可达５ｍ／ｈ。

５计算机控制系统的布置５．１传感器的布置（１）长距离传感器在每个提升吊点处选择适当的位置，安装ｌ台长距离传感器。

长距离传感器放置在地面上，钢丝绳接在提升结构上，被提升结构提升，长距离传感器的测量距离加长。

长距离传感器量程为２０ｍ，测量精度为１．５ＩＩｌＩｎ。

（２）压力传感器在提升过程中，为了监视每台液压缸的载荷变化，在每台液压缸上安装一个压力传感器，这样计算机控制系统可以实时地感知液压缸载荷大小。

根据采集的载菏数据。

计算机控制系统可以准确地协调整个提升系统的工作，并对提升系统载荷的异常变化作出及时的处理。

一８６一（３）锚具及液压缸位置传感器在每台提升液压缸的上下锚具液压缸上各安装１只锚具传感器，在主缸上安装１只液压缸位置传感器。

通过这些传感器，计算机控制系统可以实时地知道当前提升液压缸的工作状态，根据当前状态来决定下一步动作。

这是提升系统动作同步的基础。

５．２现场实时网络控制系统的连接（１）地面布置１台计算机控制柜，从计算机控制柜引出泵站通讯线、油压通讯线、液压缸信号通讯线、激光信号通讯线、工作电源线；（２）通过泵站通讯线将所有泵站联网；（３）通过液压缸信号通讯线将所有液压缸信号盒通讯模块联网；（４）通过激光信号通讯线将所有激光信号通讯模快联网；（５）通过油压通讯线将所有油压传感器联网；（６）通过电源线给所有网络供电。

５．３系统布置当完成传感器的安装和现场实时网络控制系统的连接后，计算机控制系统的布置就完成。

６提升吊点同步控制的措施（１）提升液压缸动作同步现场网络控制系统根据液压缸位置信号和锚具信号，确定所有液压缸的状态，根据提升液压缸的当前状态，主控计算机综合用户的控制要求，决定提升液压缸的下一步动作。

当主控计算机决定提升液压缸的下一步动作后，向所有液压泵站发出同一动作指令，控制相应的电磁阀统一动作，实现所有提升液压缸的动作一致，同时锚具动作、同时伸缸、缩缸或同时停』Ｅ。

（２）提升吊点位置同步在每个提升吊点处，各安装１台激光测距仪，用于测量各提升吊点的高度。

在提升过程中，设定某一点为主令点，其余点为跟随点。

根据用户希望的提升速度设定主令点的比例阀电流恒定，进而主令点液压泵站比例阀开度恒定，提升液压缸的伸缸速度恒定，主令点以一定的速度向上提升。

其余跟随点通过主控计算机分别根据该点同主令点的位置高差来控制这点提升速度的快慢，以使该跟随点同主令点的位置高度跟随一致。

现场网络控制系统将各激光测距仪的高度信号采集进主控计算机，主控计算机通过比较主令点同每个跟随点的高度得出跟随点同主令点的高差。