CN105366556A - 利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置及方法，所述装置的小车上设有用于检测小车行走距离的激光测距仪，环吊桥架端部设有与激光测距仪对应的激光反射板，起升机构上设有用于检测主设备上端起升距离的起升距离传感器；所述装置还包括起升控制装置和控制器，起升控制装置用于控制起升机构的起升速度，控制器用于在翻转主设备过程中根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备长度数据控制小车的行走速度，以使得翻转主设备过程中保持吊绳方向与主设备重力方向相同；方法是使用上述装置实现主设备自动化翻转的方法。与现有技术相比，本发明吊装主设备时，吊绳不会发生倾斜，有效降低了安全风险。
Description
技术领域
本发明属于核电设备安装领域，更具体地说，本发明涉及一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置及方法。
背景技术
目前在进行核反应堆压力容器、蒸汽发生器等核电主设备安装时，基本上都是采用环吊对主设备进行翻转、吊装就位。但现有的环吊在对主设备进行翻转时，通常采用人工控制小车行走和人工控制起升机构起升主设备的一端。这种采用人工控制的方式很容易造成小车行走过快或过慢，导致起升机构与主设备的吊耳不在同一重心线上，吊绳发生倾斜，使得小车在移动过程中受到水平方向的拉力，小车在轨道上滑动不畅，导致主设备产生大幅度晃动，存在一定的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置及方法，控制器根据小车的行走距离和主设备的起升距离来实时控制小车的行走速度，防止吊绳发生倾斜，降低安全风险。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其包括环吊桥架、在环吊桥架上移动的小车、以及用于支撑主设备的下端并与主设备的下端可转动连接的翻转支架，小车设有行走轮、起升机构以及与起升机构连接的吊绳；所述小车上设有用于检测小车行走距离的激光测距仪，环吊桥架端部设有与激光测距仪对应的激光反射板，起升机构上设有用于检测主设备上端起升距离的起升距离传感器；所述装置还包括起升控制装置和控制器，起升控制装置用于控制起升机构的起升速度，控制器分别与起升控制装置、激光测距仪、起升距离传感器及小车的行走轮电连接，控制器用于在翻转主设备过程中根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备长度数据控制小车的行走速度，以使得主设备翻转过程中，吊绳方向保持与主设备重力方向相同。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，所述控制器安装于吊环支架内。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，所述小车可移动设置于吊环支架上，吊环支架上设有供小车移动的轨道。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，所述吊绳端部设有吊环或吊钩，主设备的上端设有供吊环或吊钩挂设的吊耳。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，所述小车包括相互连接的第一小车和第二小车，第一小车设有第一起升机构及第一吊绳，第二小车设有第二起升机构及第二吊绳，第一起升机构上设有第一起升距离传感器，第二起升机构上设有第二起升距离传感器，第一起升距离传感器和第二起升距离传感器分别与控制器电连接，第一小车、第二小车中的一个或两个上设有激光测距仪。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，所述控制器还连接有供用户输入主设备长度数据的输入设备，控制器内还设有用于存储主设备长度数据的存储模块。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的一种改进，控制器为可编程序逻辑控制器，其包括至少一个中央处理器以及与中央处理器电连接的滤波器和比较器。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，其包括以下步骤：
所述激光测距仪检测小车行走距离，并将小车行走距离传输至控制器；
所述起升距离传感器检测主设备上端的起升距离，并将主设备上端的起升距离传输至控制器；
所述控制器获取起升机构的起升速度及主设备长度数据，并根据主设备长度数据、起升速度、行走距离和起升距离计算主设备位于所在位置处时小车的理论速度；
控制器获取小车的实际速度并比较实际速度与理论速度；
若实际速度与理论速度相同，则保持小车按照实际速度或理论速度行走；若实际速度与理论速度不同，则控制调节小车行走速度至理论速度。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的一种改进，在激光测距仪检测小车行走距离之前，控制器接收并保存用户输入的主设备长度数据。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的一种改进，所述主设备的下端固设有与翻转支架转动连接的转轴，主设备的上端设有吊耳，主设备长度数据采用转轴至吊耳的直线长度距离。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的一种改进，所述小车包括相互连接的第一小车和第二小车，第一小车和第二小车同时通过控制器进行控制，并由控制器输出相同的行走速度控制第一小车和第二小车行走。
作为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的一种改进，所述激光测距仪检测的是第一小车的行走距离，两个小车各自设置的起升距离传感器分别检测主设备的第一起升距离和第二起升距离，并同时将行走距离、第一起升距离和第二起升距离传输至控制器；控制器根据主设备长度数据、起升速度、行走距离、第一起升距离、第二起升距离计算出主设备位于所在位置处时第一小车和第二小车的理论速度。
与现有技术相比，使用本发明的装置时，将主设备下端与翻转支架可转动连接，将吊绳与主设备上端连接；然后通过起升控制装置控制启动起升机构以一定的起升速度对主设备上端进行起升，此时起升距离传感器开始实时检测主设备上端的起升距离，同时控制器开始控制小车在环吊桥架上行走，激光测距仪开始实时检测小车行走距离。在小车行走和起升主设备的过程中，激光测距仪将检测到的小车行走距离以及起升距离传感器检测到的主设备上端起升距离传输至控制器；控制器根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备长度数据控制小车行走速度，以使得翻转主设备过程中保持吊绳方向与主设备重力方向相同，吊绳不会发生倾斜，降低安全风险。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置、方法及其有益效果进行详细说明。
图1为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的第一实施方式的结构示意图。
图2为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的第二实施方式的结构示意图。
图3为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的第一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置包括环吊桥架1、在环吊桥架1上移动的小车4、以及用于支撑主设备11的下端并与主设备11的下端可转动连接的翻转支架12。小车4设有行走轮2、起升机构9、与起升机构9连接的吊绳6以及用于检测小车4行走距离的激光测距仪7。环吊桥架1的一个端部设有与激光测距仪7对应的激光反射板8。起升机构9上设有用于检测主设备11上端的起升距离的起升距离传感器5。
本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置还包括起升控制装置和控制器10。起升控制装置用于控制起升机构9的起升速度；控制器10分别与起升控制装置、激光测距仪7、起升距离传感器5及小车4的行走轮2电连接，控制器10用于在主设备11翻转过程中根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备11长度数据控制小车4的行走速度，以使得主设备11翻转过程中保持吊绳6的方向与主设备11重力方向相同。
具体地，控制器10为可编程序逻辑控制器，其包括至少一个中央处理器，控制器10内还设有与中央处理器电连接的滤波器和比较器。激光测距仪7通过ProfibusDP总线与控制器10电连接，起升距离传感器5通过ProfibusDP总线与控制器10电连接。
使用本发明的装置时，将主设备11的下端与翻转支架12可转动连接，将吊绳6与主设备11的上端连接。然后通过起升控制装置启动起升机构9，使其以一定的起升速度对主设备11的上端进行起升，优选地，起升机构9以匀速方式起升主设备11的上端。此时，起升距离传感器5开始实时检测主设备11上端的起升距离，同时控制器10开始控制小车4在环吊桥架1上行走，激光测距仪7开始实时检测小车4的行走距离。在小车4行走和起升主设备11的过程中，激光测距仪7将检测到的小车4行走距离以及起升距离传感器5检测到的主设备11上端起升距离传输至控制器10。控制器10根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备11长度数据控制小车4的行走轮2转速，以使得主设备11翻转过程中，保持吊绳6方向与主设备11重力方向相同，吊绳6不会发生倾斜，降低安全风险。
进一步地，在控制器10还连接有供用户输入主设备11长度数据的输入设备，控制器10内还设有用于存储主设备11长度数据的存储模块。在翻转主设备11之前，用户可通过手动量取主设备11长度数据，并将主设备11长度数据通过输入设备输入至主设备11内，并由存储模块存储长度数据。
具体地，起升距离传感器5实时检测主设备11上端的起升距离，并将起升距离数据传输至控制器10，激光测距仪7实时检测小车4行走距离并将小车4行走距离数据传输至控制器10，控制器10采集到上述起升距离数据和小车4行走距离数据之后，将起升距离数据和小车4行走距离数据经过滤波器进行滤波处理，减少其他数据的干扰，然后由控制器10内的中央处理器根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备11长度数据计算主设备11位于所在位置处时小车4的理论速度，然后控制器10获取小车4此时的实际速度，比较器比较实际速度与理论速度，若此时实际速度与理论速度相同，则保持小车4按照所述实际速度或理论速度行走。若此时实际速度与理论速度不同，则控制调节小车4行走速度至理论速度。可以理解的是，速度调节过程为缓慢增加速度或缓慢减小速度过程，不是突然将速度增加或减小至理论速度。并在小车4行走过程中实时检测、计算和调整小车4的行走速度，直至主设备11被翻转至垂直状态。可以理解的是，主设备11的垂直状态为与地面或安装位表面垂直的状态。
具体地，控制器10安装于环吊桥架1内，小车4可移动地设置于环吊桥架1上。且，为了便于小车4移动，防止小车4移动发生偏差，在环吊桥架1上设有供小车4移动的轨道，轨道与行走轮2相适配。
进一步地，为方便起吊和翻转主设备11，吊绳6端部设有吊环或吊钩，主设备11的上端设有供所述吊环或吊钩挂设的吊耳13，在主设备11的下端还固设有与翻转支架12转动连接的转轴14。优选地，主设备11长度数据仅采用转轴14至吊耳13的直线长度距离。
请参阅图2，图2为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置的第二实施方式的结构示意图。为减轻小车4的负重，防止单个小车4无法起吊主设备11的状况出现，小车4包括相互连接的第一小车41和第二小车42，第一小车41设有第一起升机构91、第一吊绳61及第一起升距离传感器51，第二小车42设有第二起升机构92、第二吊绳62及第二起升距离传感器52，第一起升距离传感器51和第二起升距离传感器52分别与控制器10电连接，第一小车41和/或第二小车42上设有激光测距仪7。
第一小车41和第二小车42同时通过控制器10进行控制，并由控制器10输出相同的行走速度控制第一小车41和第二小车42行走。同时由起升控制装置输出相同的起升速度控制主设备11的起升。优选地，在第一小车41端部设有激光测距仪7，而在第一起升机构91上设有第一起升距离传感器51，同时在第二起升机构92上设有第二起升距离传感器52。
翻转主设备11时，设置于第一小车41上的激光测距仪7实时检测第一小车41的行走距离，第一起升距离传感器51和第二起升距离传感器52分别检测主设备11第一起升距离和第二起升距离，并同时将行走距离、第一起升距离和第二起升距离传输至控制器10，控制器10内的滤波器将上述数据进行滤波处理，然后控制器10根据行走距离、第一起升距离、第二起升距离、主设备11长度数据及起升速度计算出主设备11位于所在位置处第一小车41和第二小车42的理论速度，然后通过比较器比较第一小车41和第二小车42此时的实际速度与理论速度，若实际速度与理论速度相同，则控制第一小车41和第二小车42按实际速度继续行走，如实际速度与理论速度不同，则调整第一小车41和第二小车42实际速度至理论速度大小行走，并在第一小车41和第二小车42行走过程中实时检测、计算和调整第一小车41和第二小车42的行走速度，直至主设备11被翻转至垂直状态。
具体地，第一小车41和第二小车42通过ProfibusDP总线连接。
请参阅图3，图3为本发明利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法的流程示意图。结合图1及图2，本方法为基于实施例一的装置的一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，在本实施例中，所述方法包括：
步骤S101，激光测距仪7检测小车4行走距离，并将小车4行走距离传输至控制器10；
步骤S102，起升距离传感器5检测主设备11上端的起升距离，并将主设备11上端的起升距离传输至控制器10；
步骤S103，控制器10获取起升机构9的起升速度及主设备11长度数据，并根据主设备11长度数据、起升速度、行走距离和起升距离计算主设备11位于所在位置处时小车4的理论速度；
步骤S104，控制器10获取小车4的实际速度并比较实际速度与理论速度；
步骤S105，若实际速度与理论速度相同，则保持小车4按照实际速度或理论速度行走；
步骤S106，若实际速度与理论速度不同，则控制调节小车4行走速度至理论速度。
其中步骤S105和步骤S106不分先后，步骤S105和步骤S106根据步骤S104的比较结果进行选择执行。
具体地，控制器10为可编程序逻辑控制器，其包括至少一个中央处理器，控制器10内还设有与中央处理器电连接的滤波器和比较器。激光测距仪7通过ProfibusDP总线与控制器10电连接，起升距离传感器5通过ProfibusDP总线与控制器10电连接。
实施本发明的方法时，用户将量取的主设备11长度数据输入至控制器10内，起升距离传感器5实时检测主设备11上端的起升距离，并将起升距离数据传输至控制器10，激光测距仪7实时检测小车4行走距离并将小车4行走距离数据传输至控制器10，同时，控制器10获取起升控制器10控制起升机构9的起升速度，控制器10采集到上述起升距离数据、小车4行走距离数据和起升速度数据之后，将起升距离数据、小车4行走距离数据和起升速度数据经过滤波器进行滤波处理，减少其他数据的干扰，然后由控制器10内的中央处理器根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备11长度数据计算主设备11位于所在位置处时小车4的理论速度，然后控制器10获取小车4此时的实际速度，比较器比较实际速度与理论速度，若此时实实际速度与理论速度相同，则保持小车4按照所述实际速度或理论速度行走。若此时实际速度与理论速度不同，则控制调节小车4行走速度至理论速度，并在小车4行走过程中实时检测、计算和调整小车4的行走速度，以使得翻转主设备11过程中保持吊绳6方向与主设备11重力方向相同，吊绳6不会发生倾斜，降低安全风险，直至主设备11被翻转至垂直状态。可以理解的是，主设备11的垂直状态为与地面或安装位表面垂直的状态。当然也可以理解的是，速度调节过程为缓慢增加速度或缓慢减小速度过程，不是突然将速度增加或减小至理论速度。
在步骤S101之前，利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法还包括：控制器10接收用户输入主设备11长度数据的输入操作，并保存主设备11长度数据。
具体地，在任一时间点，若此时激光测距仪7检测到的小车4行走距离为S，起升距离传感器5检测到主设备11上端的起升距离为H，用户输入的主设备11长度为L，起升机构9此时的起升速度为V1，控制器10可计算此时小车4理论速度并获取小车4此时的实际速度V0，比较此时V2与V0的大小，若V2与V0相同，则保持小车4按照所述实际速度或理论速度行走。若此时V2与V0不同，则控制调节小车4行走速度至V2。
进一步地，控制器10可计算此时小车4行走的理论距离比较此时实际行走距离S与理论距离S1的大小，若此时S1小于S，则说明此时小车4位置靠前，控制器10需要控制减小小车4速度。若此时S1大于S，则说明此时小车4位置靠后，控制器10需要控制加快小车4的速度。
进一步地，为减轻小车4的负重，防止单个小车4无法起吊主设备11的状况出现，小车4包括相互连接的第一小车41和第二小车42，第一小车41设有第一起升机构91、第一吊绳61及第一起升距离传感器51，第二小车42设有第二起升机构92、第二吊绳62及第二起升距离传感器52，第一起升距离传感器51和第二起升距离传感器52分别与控制器10电连接，第一小车41和/或第二小车42上设有激光测距仪7。
第一小车41和第二小车42同时通过控制器10进行控制，并由控制器10输出相同的行走速度控制第一小车41和第二小车42行走。同时由起升控制装置输出相同的起升速度控制主设备11的起升。优选地，在第一小车41端部设有激光测距仪7，而在第一起升机构91上设有第一起升距离传感器51，同时在第二起升机构92上设有第二起升距离传感器52。
翻转主设备11时，设置于第一小车41上的激光测距仪7实时检测第一小车41的行走距离，第一起升距离传感器51和第二起升距离传感器52分别检测主设备11第一起升距离和第二起升距离，并同时将行走距离、第一起升距离和第二起升距离传输至控制器10，控制器10内的滤波器将上述数据进行滤波处理，然后控制器10根据行走距离、第一起升距离、第二起升距离、主设备11长度数据及起升速度计算出主设备11位于所在位置处第一小车41和第二小车42的理论速度，然后通过比较器比较第一小车41和第二小车42此时的实际速度与理论速度，若实际速度与理论速度相同，则控制第一小车41和第二小车42按实际速度继续行走，如实际速度与理论速度不同，则调整第一小车41和第二小车42实际速度至理论速度大小行走，并在第一小车41和第二小车42行走过程中实时检测、计算和调整第一小车41和第二小车42的行走速度，直至主设备11被翻转至垂直状态。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (12)
1.一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其包括环吊桥架、在环吊桥架上移动的小车、以及用于支撑主设备的下端并与主设备的下端可转动连接的翻转支架，小车设有行走轮、起升机构以及与起升机构连接的吊绳，其特征在于：所述小车上设有用于检测小车行走距离的激光测距仪，环吊桥架端部设有与激光测距仪对应的激光反射板，起升机构上设有用于检测主设备上端起升距离的起升距离传感器；所述装置还包括起升控制装置和控制器，起升控制装置用于控制起升机构的起升速度，控制器分别与起升控制装置、激光测距仪、起升距离传感器及小车的行走轮电连接，控制器用于在翻转主设备过程中根据起升速度、起升距离、行走距离和主设备长度数据控制小车的行走速度，以使得主设备翻转过程中，吊绳方向保持与主设备重力方向相同。
2.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：所述控制器安装于吊环支架内。
3.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：所述小车可移动设置于吊环支架上，吊环支架上设有供小车移动的轨道。
4.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：所述吊绳端部设有吊环或吊钩，主设备的上端设有供吊环或吊钩挂设的吊耳。
5.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：所述小车包括相互连接的第一小车和第二小车，第一小车设有第一起升机构及第一吊绳，第二小车设有第二起升机构及第二吊绳，第一起升机构上设有第一起升距离传感器，第二起升机构上设有第二起升距离传感器，第一起升距离传感器和第二起升距离传感器分别与控制器电连接，第一小车、第二小车中的一个或两个上设有激光测距仪。
6.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：所述控制器还连接有供用户输入主设备长度数据的输入设备，控制器内还设有用于存储主设备长度数据的存储模块。
7.根据权利要求1所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的装置，其特征在于：控制器为可编程序逻辑控制器，其包括至少一个中央处理器以及与中央处理器电连接的滤波器和比较器。
8.一种利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，基于权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于，包括以下步骤：
所述激光测距仪检测小车行走距离，并将小车行走距离传输至控制器；
所述起升距离传感器检测主设备上端的起升距离，并将主设备上端的起升距离传输至控制器；
所述控制器获取起升机构的起升速度及主设备长度数据，并根据主设备长度数据、起升速度、行走距离和起升距离计算主设备位于所在位置处时小车的理论速度；
控制器获取小车的实际速度并比较实际速度与理论速度；
若实际速度与理论速度相同，则保持小车按照实际速度或理论速度行走；若实际速度与理论速度不同，则控制调节小车行走速度至理论速度。
9.根据权利要求8所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，其特征在于：在激光测距仪检测小车行走距离之前，控制器接收并保存用户输入的主设备长度数据。
10.根据权利要求9所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，其特征在于：所述主设备的下端固设有与翻转支架转动连接的转轴，主设备的上端设有吊耳，主设备长度数据采用转轴至吊耳的直线长度距离。
11.根据权利要求8所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，其特征在于：所述小车包括相互连接的第一小车和第二小车，第一小车和第二小车同时通过控制器进行控制，并由控制器输出相同的行走速度控制第一小车和第二小车行走。
12.根据权利要求11所述的利用核岛环吊自动化翻转主设备的方法，其特征在于：所述激光测距仪检测的是第一小车的行走距离，两个小车各自设置的起升距离传感器分别检测主设备的第一起升距离和第二起升距离，并同时将行走距离、第一起升距离和第二起升距离传输至控制器；控制器根据主设备长度数据、起升速度、行走距离、第一起升距离、第二起升距离计算出主设备位于所在位置处时第一小车和第二小车的理论速度。
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