大型結(jié)構(gòu)整體安裝計算機控制技術(shù)
摘 要：上海市機械施工公司是從事高層及大型結(jié)構(gòu)吊裝、隧道工程、公路工程、橋梁工程、給排水及污水處理工程、樁基及地下深基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻，以及建筑安裝和市政工程總承包的國有大中型機械化施工企業(yè)，隸屬于上海建工集團。公司現(xiàn)有職工1600余人，其中有職稱的技術(shù)、管理人員300余人，4級以上技工1000余人，擁有固定資產(chǎn)原值1.46億元，人均技術(shù)裝備6.37萬元，年施工產(chǎn)值4～5億元。
鍵詞：整體安裝 現(xiàn)場施工
一、 概述
鋼結(jié)構(gòu)安裝是公司的主要業(yè)務(wù)之一。針對近年來高、重、大、特殊鋼結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安裝施工工藝與設(shè)備往往難以勝任，公司通過反復(fù)研究與實踐，采用計算機、信息處理、自動控制、液壓控制等高新技術(shù)與結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)相結(jié)合，自行開發(fā)了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計算機控制技術(shù)，自行研制了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計算機控制系統(tǒng)，完成了一系列重大工程，取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。同時也發(fā)展了我國鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，并使企業(yè)在國內(nèi)大型、特殊鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域保持了領(lǐng)先地位。
二、 技術(shù)原理
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計算機控制技術(shù)的原理是“鋼鉸線承載、計算機控制、液壓千斤頂集群作業(yè)”。
1. 液壓千斤頂集群作業(yè)
以液壓千斤頂作為施工作業(yè)的動力設(shè)備。由于液壓千斤頂可以靈活布置與組合，可以根據(jù)大型結(jié)構(gòu)的特點和施工現(xiàn)場的條件，構(gòu)成受力合理、動力足夠的施工作業(yè)系統(tǒng)，因此可以用于各種大型、特殊、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)安裝工程。
根據(jù)各作業(yè)點提升力的要求，將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合成液壓千斤頂集群，大型結(jié)構(gòu)整體提升時稱為液壓提升器，大型結(jié)構(gòu)整體移位時稱為液壓牽引器。一般是1個作業(yè)點配置1套液壓提升器或牽引器。液壓千斤頂集群在計算機控制下同步作業(yè)，使提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)、負荷均衡，從而順利安裝到位。
2. 鋼絞線承載
液壓千斤頂通過集束的鋼絞線提升或牽引大型結(jié)構(gòu)。
3. 計算機控制
施工作業(yè)由計算機通過傳感器和信息傳輸電路進行智能化的閉環(huán)控制。
計算機控制主要是3項作用，首先是控制液壓千斤頂集群的同步作業(yè)，其次是控制施工偏差，再次是對整個作業(yè)進行監(jiān)控，實現(xiàn)信息化施工。計算機控制具有智能化功能，可以在施工過程中自動對施工系統(tǒng)進行自適應(yīng)調(diào)整，進行故障的自動檢測與診斷，并能模仿與代替操作人員的部分工作，提高施工的安全性和自動化程度。
三、 控制系統(tǒng)
1. 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的主要作用是以液壓作業(yè)方式進行大型結(jié)構(gòu)的整體提升、整體移位等，并始終保持大型結(jié)構(gòu)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(shè)計要求。
控制系統(tǒng)的主要功能有千斤頂集群控制、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(diào)控制等。
2. 系統(tǒng)構(gòu)成
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計算機控制系統(tǒng)由控制和執(zhí)行兩部分組成。
a) 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)�？刂撇糠值暮诵氖怯嬎銠C控制，外層是電氣控制。計算機子系統(tǒng)通過電氣子系統(tǒng)驅(qū)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(diào)節(jié)的依據(jù)。電氣子系統(tǒng)還要負責(zé)整個施工作業(yè)系統(tǒng)的啟動、停車、安全聯(lián)鎖，以及供配電管理。
計算機子系統(tǒng)由下列模塊組成：
⑴ 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。
⑵ 偏差控制：進行結(jié)構(gòu)姿態(tài)(高度、水平度、垂直度)偏差控制和施工負載均衡控制。
⑶ 操作臺控制：對施工作業(yè)進行操作和監(jiān)控，并完成工作數(shù)據(jù)的采集、存儲、打印輸出等。
⑷ 自適應(yīng)控制：對施工作業(yè)系統(tǒng)進行自適應(yīng)控制、故障診斷與檢測等。
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(qū)動電路等組成。
b) 執(zhí)行部分
執(zhí)行部分包括液壓子系統(tǒng)和支承導(dǎo)向子系統(tǒng)。
液壓子系統(tǒng)由下列部分組成：
⑴ 液壓千斤頂集群：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、液壓控制閥組構(gòu)成。
⑵ 液壓泵站：為液壓千斤頂提供動力，一般1個或幾個作業(yè)點配置1臺液壓泵站。
⑶ 鋼鉸線：采用高強度低松馳鋼鉸線。
支承導(dǎo)向子系統(tǒng)用于大型結(jié)構(gòu)整體安裝過程中的支承、導(dǎo)向或加固、穩(wěn)定作用，例如整體提升中的提升柱、整體移位中的滑道、導(dǎo)軌，以及結(jié)構(gòu)的臨時加固設(shè)施等。
3. 系統(tǒng)的性能
a) 作業(yè)能力：施工作業(yè)系統(tǒng)的規(guī)模根據(jù)工程需要確定，通過組合液壓千斤頂集群，作業(yè)能力可滿足超大型工程的需要。已應(yīng)用的工程中最大起重荷載3200噸，最大起重力6600噸，共使用86個液壓千斤頂。
b) 作業(yè)點數(shù)：標準配置的系統(tǒng)最多可控制30個作業(yè)點(一般工程作業(yè)點為4～8個，迄今為止最大的工程中作業(yè)點為26個)。超過30個作業(yè)點時可以增設(shè)額外的控制模塊來擴容。
c) 作業(yè)對象規(guī)模：原則上只受工程結(jié)構(gòu)和施工現(xiàn)場條件限制。已應(yīng)用的工程中，最大結(jié)構(gòu)尺寸為150×90×20米，提升高度29米。
d) 控制策略：可同時控制作業(yè)對象的姿態(tài)偏差、速度偏差、壓力(提升力或牽引力)偏差，并可根據(jù)各個工程的不同特點和要求，確定不同的多因素控制策略。
e) 控制精度：各作業(yè)點與基準點的高度或位移偏差可控制在2～3毫米以內(nèi)。
f) 液壓系統(tǒng)工作方式：液壓千斤頂間歇伸缸和連續(xù)伸缸兩種方式。前者用于垂直提升；后者用于水平牽引，優(yōu)點是作業(yè)穩(wěn)定性好、作業(yè)速度快，但是液壓千斤頂?shù)呐渲脭?shù)量較大。
g) 操作方式：具有自動作業(yè)、半自動作業(yè)、單點調(diào)整、手動作業(yè)等多種操作方式。
h) 可靠性、適應(yīng)性：可以承受一般建筑施工現(xiàn)場的露天日曬、小雨、5級風(fēng)、連續(xù)作業(yè)、電磁干擾、電網(wǎng)波動等工況。 |
