多桅桿抬吊大型筒體的新型起重控制技術(shù)

熊振軍，江金永，王自力

（中國有色金屬工業(yè)第六冶金建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450036）

隨著工業(yè)項(xiàng)目的規(guī)模化發(fā)展，大型筒體設(shè)備安裝項(xiàng)目也日趨增多；由于大型筒體設(shè)備普遍具有外形尺寸大、整體重量較大的特點(diǎn)，因此該類設(shè)備通常采用現(xiàn)場(chǎng)制作安裝方案施工。為了減少高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高工作效率，一般選用“倒裝法”施工工藝，即借助多組桅桿先抬吊筒體設(shè)備上部結(jié)構(gòu)，然后在其下部再依次組裝剩余筒節(jié)的施工工藝[1]。多桅桿抬吊工藝一般采用多個(gè)桅桿同時(shí)抬吊一臺(tái)大型非標(biāo)設(shè)備，類似于“群馬拉車”的原理，目前各桅桿所用的起重設(shè)備多為電動(dòng)倒鏈，倒鏈動(dòng)作主要依靠人工手動(dòng)控制，由于操作人員主觀認(rèn)知能力局限和動(dòng)作靈活性存在差異，極易導(dǎo)致各吊點(diǎn)起升不同步、受力不均勻問題，很可能產(chǎn)生一定的安全隱患，迫切需要解決該類問題。

1 起吊控制系統(tǒng)創(chuàng)新

1.1 桅桿抬吊原理

在筒體底板上沿圓周基線均勻布置數(shù)組鋼管桅桿（桅桿數(shù)量視起吊重量而定），桅桿腳部利用壓板焊固在底板上，其頂部分別用拖拉繩（或連接桿）與相鄰桅桿和中心錨桿連接起來，形成一體化桅桿組吊裝系統(tǒng)。最先組裝頂端筒節(jié)，將組焊完成的筒節(jié)提升至一定高度（H提升≥H下部筒節(jié)+100mm）后，在其正下方組焊臨近的下部筒節(jié)，待該筒節(jié)組焊完畢后，對(duì)應(yīng)安裝吊耳（吊耳需均布），再利用多臺(tái)懸掛于上節(jié)筒體上的2t手動(dòng)倒鏈同步拉起下部筒節(jié)，使上下筒節(jié)在懸掛狀態(tài)下進(jìn)行環(huán)縫組對(duì)拼裝；如此循環(huán)往復(fù)，直至完成全部筒節(jié)組裝工作[2]。

1.2 控制系統(tǒng)改進(jìn)原理

由于各組桅桿的電動(dòng)倒鏈大都采用單體手動(dòng)控制或簡(jiǎn)單的集中供電控制，皆存在吊索張力不均衡隱患，極易導(dǎo)致吊索斷裂或桅桿失穩(wěn)現(xiàn)象，必須采取針對(duì)性的控制系統(tǒng)改進(jìn)措施。為此本文創(chuàng)新設(shè)計(jì)出一種多桅桿抬吊起重裝置的同步、均載自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保多桅桿抬吊大型筒體設(shè)備時(shí)，各桅桿起重裝置（電動(dòng)倒鏈）能夠同步、均載平穩(wěn)運(yùn)行[3]。

該系統(tǒng)采用集中智能控制模式，主要包括載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、PLC變頻控制柜。載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊就是在桅桿鋼管外壁（吊耳正下方位置）粘貼金屬電阻膜片，制成壓阻式壓力傳感器，PLC變頻控制柜包括變頻器和可編程序控制器（PLC）兩組系統(tǒng)；各桅桿抬吊作業(yè)時(shí)，所述的載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊即刻采集桅桿應(yīng)變信息，輸送至PLC系統(tǒng)，進(jìn)行信息比對(duì)；先采用低頻慢速動(dòng)作，調(diào)整各桅桿電動(dòng)倒鏈張力一致，一旦各桅桿受力均恒，即可將各吊點(diǎn)倒鏈調(diào)整為同步快速運(yùn)行狀態(tài)，至需要高度后，同步停止運(yùn)行，即完成該吊裝作業(yè)周期。

2 具體實(shí)施方式

首先根據(jù)被吊筒體外形尺寸和最大重量設(shè)計(jì)桅桿結(jié)構(gòu)及數(shù)量，桅桿制作完成后，必須進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)和壓力試驗(yàn)；吊裝前應(yīng)對(duì)電動(dòng)倒鏈、吊索、吊耳，以及電動(dòng)控制系統(tǒng)等進(jìn)行完好性確認(rèn)[4]。

如圖2所示的控制系統(tǒng)，在具體實(shí)施時(shí)，首先應(yīng)對(duì)桅桿組進(jìn)行匹配調(diào)整，所用桅桿的規(guī)格必須一致，各電動(dòng)倒鏈的型號(hào)必須相同，且均為變頻電機(jī)拖動(dòng)；將各桅桿均勻布置到筒體內(nèi)部周邊，并將其電動(dòng)倒鏈、壓力傳感器與PLC變頻控制柜的電氣線路配置完成。采用分步調(diào)節(jié)法起吊，由于各吊點(diǎn)初始位置差異，可能造成各桅桿倒鏈張力不同，所以第一步為預(yù)調(diào)階段，先對(duì)PLC控制系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)預(yù)緊負(fù)荷值（該負(fù)荷不大于各桅桿所吊重量的20%，確保被起吊物體仍處于原位靜止?fàn)顟B(tài)），再依較低頻率控制各桅桿的電動(dòng)倒鏈低速動(dòng)作，一旦某桅桿的負(fù)荷先期達(dá)到該設(shè)定值時(shí)，則該桅桿的電動(dòng)倒鏈暫停動(dòng)作，此時(shí)沒達(dá)設(shè)定值的倒鏈繼續(xù)運(yùn)行，直至所有桅桿負(fù)載值全部達(dá)到設(shè)定值；第二步為快速同步提升階段，在各吊點(diǎn)張力一致后，暫停動(dòng)作，由PLC變頻控制器再重新輸出一個(gè)較高頻率的電力參數(shù)，同時(shí)向各電動(dòng)倒鏈供電，控制各電動(dòng)倒鏈同步快速提升至需要高度，然后停止提升作業(yè)；至此完成一個(gè)周期的吊裝作業(yè)工序，對(duì)于其他筒節(jié)的吊裝工序再依次循環(huán)進(jìn)行[5]。

圖1 多桅桿抬吊大型筒體設(shè)備示意圖

圖2 控制系統(tǒng)原理圖

需要補(bǔ)充說明的是，在筒體同步提升過程中，有可能存在風(fēng)載、以及電動(dòng)倒鏈?zhǔn)У炔淮_定性因素的影響，勢(shì)必產(chǎn)生新的不均衡負(fù)載現(xiàn)象；針對(duì)該情況，在PLC控制程序中設(shè)置了負(fù)載比對(duì)誤差控制裝置，當(dāng)比對(duì)誤差值超過4%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，超過5%時(shí)，系統(tǒng)會(huì)暫停動(dòng)作，直到故障排除后，再重新提升作業(yè)。

3 結(jié)語

群組桅桿抬吊大型非標(biāo)設(shè)備是一種日趨成熟的施工工藝，本文結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)多臺(tái)電動(dòng)倒鏈拖動(dòng)控制系統(tǒng)，采用負(fù)荷監(jiān)測(cè)模塊和PLC集成控制系統(tǒng)，意在解決各桅桿起重不均載、提升不同步問題，進(jìn)一步完善了群組桅桿抬吊大型筒體設(shè)備工藝。該吊裝系統(tǒng)所用機(jī)具簡(jiǎn)單，操作方便；變高空作業(yè)為地面操作，施工安全風(fēng)險(xiǎn)降低，施工效率極大提高；由于其一次性投入資源較多，針對(duì)群組式大型筒體設(shè)備安裝工程，可以降低施工機(jī)具的攤銷周轉(zhuǎn)費(fèi)用。通過該方案的實(shí)施，較好地完成了該類工程的施工任務(wù)。