CN106223214B - 一种斜拉索同步卸载系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及斜拉桥拉索同步卸载的技术领域，为实际施工提供一种同步卸载系统及其控制方法，实现斜拉索同步卸载的自动化，避免人为因素对施工的影响，安全、高效、精准、经济。本发明的斜拉索同步卸载系统包括：位移传感器、液压缸、压力传感器、调速阀、电泵、电磁换向阀、供电系统以及控制平台。同步卸载系统的控制方法分为两个阶段：第一阶段为单根斜拉索顶升作业、第二阶段四根斜拉索同步分级卸载阶段。本发明能够自动和快速的实现四根斜拉索的同步卸载，在实现斜拉索同步卸载的同时，还能够实时反馈施工数据，并与控制数据相互校核，确保施工过程的精准和安全。
Description
技术领域
本发明涉及斜拉索卸载领域，更具体的说，是涉及一种斜拉索同步卸载系统及其控制方法。
背景技术
对于运营多年的斜拉桥，由于斜拉索钢丝腐蚀和疲劳、锚具松脱、混凝土的收缩徐变、支座沉降变位、以及施工和养护等诸多原因，导致桥梁结构在受力方面存在一些安全隐患，使得许多上个世纪修建的斜拉桥出现了己经或面临换索的问题。在对旧斜拉索进行拆除的时候，由于斜拉索存在较大的拉力，直接对斜拉索拆除存在较大的危险性，并且，当旧斜拉桥既有结构，如主塔，还能够在更换斜拉索之后继续使用的情况下，对斜拉索的拆除就更需要严格的控制，如果能够根据斜拉桥的具体结构，制定相应的斜拉索同步卸载方案，可以在安全拆除斜拉索的同时，还可以保证原有结构的安全，使其再利用，具有较好的经济效益。
由于斜拉索卸载过程需要严格控制，所以卸载设备及控制方法需要精准，在现有的斜拉桥斜拉索同步卸载设备及控制方法中，存在很多问题：现场需要工作人员较多，同步卸载控制过程中人为因素对整个卸载影响较大，如长度测量、油压泵控制，很难保证施工的精准性，斜拉索索力同步卸载最注重的是“同步”，而现有设备很难实现一组斜拉索中多个斜拉索卸载的同步性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种斜拉索同步卸载系统及其控制方法，该系统可以减少现场作业人员，同时，消除了人为因素对施工过程及结果的影响，能够实现高效、精准的斜拉索同步卸载控制，同时其控制方法简单易学，性价比高，易于应用到实际施工过程中去。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种斜拉索同步卸载系统，包括控制平台、液压缸、调速阀、油泵和供电系统，所述液压缸的上端装有用于实时对液压缸的行程进行测量和记录的位移传感器，所述位移传感器内安装有信号发射装置和信号接收装置；所述液压缸的下端装有压力传感器，所述压力传感器内安装有信号发射装置，所述压力传感器与所述调速阀相连，所述调速阀与所述油泵相连，所述调速阀用于调整油流量，使液压缸的运行速度为控制平台的设定值，所述油泵上安装有电磁换向阀和信号接收装置，所述油泵由所述供电系统供电；
所述控制平台由速度设置区、行程设置区、索力显示区、卸载索力比例设置区、控制键、数字输入方向键、数字输入键和电源键组成，所述速度设置区用于向所述调速阀的信号接收装置发射信号；所述行程设置区用于对所述液压缸的行程距离进行控制；所述索力显示区用于显示斜拉索索力值；所述卸载索力比例设置区为预设的每一级卸载索力值占最大索力值的比例，用于在通过长度控制斜拉索分级卸载的同时对索力卸载值进行限定，便于对斜拉索索力分级卸载的控制；所述控制键用于通过所述电磁换向阀对所述液压缸的行进方向进行控制。
所述电磁换向阀设置有“升”、“降”、“停”、“始”四个档位。
所述电磁换向阀通过接收到所述控制平台发出的控制信号实时调整档位。
一种斜拉索同步卸载系统的控制方法，包括以下步骤：
(1)分别对欲卸载的斜拉索进行单独作业，将斜拉索的索力转移到所述液压缸上；
接通供电系统，在所述控制平台的速度设置区对欲进行顶升作业的斜拉索输入相应的速度值，控制平台发出信号至调速阀，所述调速阀根据信号对油流量进行调整，依次点击所述控制平台上控制键中的“升”键和“始”键，所述控制平台发出信号至电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，所述液压缸开始工作，在斜拉桥塔上斜拉索锚固端检查锚固端螺帽在液压缸顶升过程中是否可以转动，若发现螺帽刚可以转动，点击控制键中的“停”键，所述控制平台向所述电磁换向阀发送信号，所述电磁换向阀根据信号调整档位，液压缸停止工作，此时控制平台的索力显示区显示的索力值为最大值F0；重复以上操作将其他斜拉索的索力转移到相对应的液压缸上；
(2)对欲卸载的斜拉索进行同步分级卸载；
接通供电系统，根据监控指令，在所述控制平台的速度设置区对每根斜拉索输入相对应的速度值，所述控制平台发出信号至调速阀，所述调速阀根据信号对油流量进行调整，在所述控制平台的行程设置区和卸载索力比例设置区分别进行设置；依次点击所述控制平台上控制键中的“降”降键和“始”键，所述控制平台发出信号到电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，所述液压缸开始工作；
所述位移传感器实时记录液压缸行程，并将数据反馈给所述控制平台，所述控制平台自动将液压缸行程数据与行程设置区设置的数据进行比较，同时，压力传感器将索力值反馈到所述控制平台的索力显示区，此时控制平台的索力显示区显示的索力值为F1，控制平台自动计算值，并与卸载索力比例设置区内数据进行比较，当液压缸行程达到行程设置区所设置的数据或者值达到卸载索力比例设置区所设置的值时，所述控制平台自动发出“停”信号到所述电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，各个液压缸同时停止工作，即同步完成了对欲卸载的斜拉索的一级卸载；重复以上操作，按照监控指令要求进行下一级卸载，直到完成全部卸载工作。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明的斜拉索同步卸载系统的控制方法，能够将卸载过程中的控制数据直接输入到控制平台，并通过各种信号接收和发射装置实现信号的传输，实现了斜拉索同步卸载控制的自动化，消除了原有设备及控制方法中不可避免的人为因素，外界干扰因素少，测量和控制准确，精度高，能够高效的完成斜拉索的卸载，并且该系统和控制方法稳定可靠，相对与原有设备安全、高效、精准、经济，具有较好的经济效益。
附图说明
图1是本发明的斜拉索同步卸载系统的示意图。
图2是本发明的控制平台的操作界面示意图。
图3是本发明控制方法步骤(1)的控制流程示意图。
图4是本发明的控制方法步骤(2)的控制流程示意图。
附图标记：1-位移传感器2-液压缸3-压力传感器4-调速阀5-油泵6-电磁换向阀7-供电系统 8-控制平台9-速度设置区10-行程设置区 11-索力显示区 12-卸载索力比例设置区 13-控制键 14-数字输入方向键 15-数字输入键 16-电源键
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1和图2所示，一种斜拉索同步卸载系统，包括控制平台7、液压缸2、调速阀4、油泵5和供电系统7，本实施例针对需要同步卸载的四根斜拉索，提供四个液压缸2，液压缸2的上端装有位移传感器1，位移传感器1能够实时对液压缸2的行程进行测量并记录，位移传感器1还安装有信号发射装置和信号接收装置，能够将记录的液压缸2的行程数据发送给控制平台8，同时还能够接受到控制平台8发出的信号，在液压缸2的行程达到系统设定值时，位移传感器1处的信号发射装置会向电磁换向阀6发射“停”信号，使得液压缸2停止工作；
液压缸2的下端装有压力传感器3，压力传感器3内安装有信号发射装置，能够将压力传感器3的压力值发送到控制平台8，并在控制平台8的索力显示区11显示，与压力传感器3相连的是调速阀4，调速阀4处装有信号接收装置，在接受到控制平台8速度信号时，调速阀4能够调整油流量，使得液压缸2的运行速度为控制平台8设定值。调速阀4与油泵5相连，油泵5处装有电磁换向阀6和信号接收装置，油泵5处信号接收装置能够接受到位移传感器1处发出的信号以及控制平台8发出的控制信号，电磁换向阀6根据接受到的信号变化档位“升”、“降”、“停”、“始”。四个油泵5由均由供电系统7供电，且同时接收控制平台8的控制。
控制平台由速度设置区9、行程设置区10、索力显示区11、卸载索力比例设置区12、控制键13、数字输入方向键14、数字输入键15和电源键16组成，
速度设置区9向调速阀4处信号接收装置发射信号；行程设置区10可对液压缸2的“升”、“降”行程距离进行控制，当液压缸2行程达到设置值时，位移传感器1处信号发射装置会向电磁换向阀6处信号接收装置发出“停”信号，使得液压缸2停止工作；索力显示11区为液压标定系统标定后的数据，即斜拉索索力值，便于现场人员实时获得斜拉索索力；卸载索力比例设置区12为现场控制人员根据分级卸载要求，预设的每一级卸载索力值占做大索力值的比例，使得在通过长度控制斜拉索分级卸载的同时对索力卸载值进行限定，便于对斜拉索索力分级卸载的精确控制，有利于对原有主塔结构的保护；控制键13是对液压缸2行进方向的信号发出端；数字输入方向键14便于对不同数字输入区的控制。
对斜拉索同步卸载系统的控制需要两个阶段，第一阶段即单独对一个斜拉索进行顶升作业，使得斜拉索索力转移到液压缸上，首先，接通供电系统7，然后在控制平台8的速度设置区9欲进行顶升作业的斜拉索对应的区域输入速度值(根据经验确定)，其他控制数据为控制平台系统默认值为0，控制平台8发出信号到调速阀4，调速阀4根据信号对油流量进行调整。点击控制键13中的“升”键，再点击“始”键，控制平台8发出信号到电磁换向阀6，电磁换向阀6根据信号调整档位，液压缸2开始工作。在斜拉桥塔上斜拉索锚固端有专人检查锚固端螺帽在液压缸2顶升过程中是否可以转动，一经发现螺帽刚可以转动，立即点击控制键13中的“停”键，控制平台8向电磁换向阀6发送信号，电磁换向阀6根据信号调整档位，液压缸停止工作。此时控制平台的索力显示区显示的索力值为最大值F0，该斜拉索第一阶段工作完成。重复以上操作完成其他三个斜拉索第一阶段工作。
斜拉索同步卸载系统的控制第二阶段工作是：首先，接通供电系统7，根据监控指令，即四根斜拉索每级的放张量值，计算同时完成卸载的情况下，各液压缸2的运行速度，并在控制平台8的速度设置区9内输入，控制平台8发出信号到调速阀4，调速阀4根据信号对油流量进行调整。放张量之输入到行程设置区10内，为保证施工过程的安全性，根据监控方监控指令分级数，确定该级卸载斜拉索索力的比例值，输入到卸载索力比例设置区12内。点击控制键13中的“降”、“始”键，控制平台8发出信号到电磁换向阀6，电磁换向阀6根据信号调整档位，液压缸2开始工作。位移传感器1实时记录液压缸行程，并将数据反馈给控制平台8，控制平台8的系统自动将液压缸行程数据与行程设置区10内所设置的数据进行比较。同时，压力传感器3将索力值反馈到索力显示区11内，控制平台8系统自动计算值，并与卸载索力比例设置区12内数据进行比较。当液压缸行程达到行程设置区10的数据或者值达到卸载索力比例设置区12的比例值时，控制平台8自动发出“停”信号到电磁换向阀6，电磁换向阀6根据信号调整档位，四个液压缸同时停止工作。斜拉索同步卸载第二阶段工作完成。重复以上操作，按照监控中指令要求进行下一级的卸载，指导完成全部卸载工作。
如图3和图4所示，针对需要同步卸载四根斜拉索的控制方法的具体步骤如下：
第一阶段：分别对四个欲进行卸载的斜拉索进行单独作业，将斜拉索索力转移到液压缸上，具体控制流程如图3：
(1)对整个系统接通电源，点击控制平台“off/on”键即电源键，开机；
(2)在控制平台速度设置区，首先对即将要顶升的拉索对应的速度设置区输入数值(在此阶段，该值可根据经验确定)，其余速度设置区数值不输入，速度设置区未输入数值的，系统默认为零，即对应液压系统不工作；
(3)点击“升”键，表明液压缸运行方向为顶升；
(4)点击“始”，此时，液压缸开始运行；
(5)液压缸运行过程中，在斜拉索塔上锚固端设专人检查螺帽是否可以转动，若螺帽不可转动，则不做任何举措，若发现螺帽可转动时，立刻点击“停”键，系统停止工作，此时控制平台索力显示区索力值为最大值F0，同时F0将作为第二阶段索力初始值。此根斜拉索第一阶段工作完成；
(6)重复步骤(2)——(5)，完成四根斜拉索第一阶段工作。
第二阶段为四根斜拉索同步分级卸载阶段，特别指出，四根斜拉索索力不同，故卸载过程中以斜拉索伸长量来对斜拉索进行卸载时，各个斜拉索欲放张量值是不同的，所以，速度设置区内设置的速度值是不同的，这也是本发明中斜拉索“同步”卸载与其他同步张拉、卸载装置和系统的区别之处。具体控制流程如图4。
(1)对整个系统接通电源，点击控制平台“off/on”键，开机；
(2)根据监控指令给出的该组四根斜拉索放张量值，在相同时间完成卸载的前提下，计算每根斜拉索对应的速度设置区的速度值，并输入，完成速度设置；
(3)根据监控指令给出的该组四根斜拉索放张量值，在控制平台的行程设置区分别对应输入，完成行程设置；
(4)点击“降”，控制平台发出信号，所述电磁换向阀处信号接收装置接收信号，并根据信号变换档位；
(5)点击“始”，整个系统开始运行，四组液压缸下降卸载；
(6)所述的位移传感器记录，并实时反馈液压缸的行程，若行程未达到设定行程值，控制平台不做回应，当液压缸行程刚好达到行程设定值时，控制平台发出“停”信号，所述的电磁换向阀处信号接收装置接收信号，并根据信号变换档位，四个液压缸同时停止工作；液压缸运行的同时，会实时显示索力值F1，控制平台系统会自动计算值，与索力比例设定值进行对比，当该值达到比例设定值时，控制平台同样会发出“停”信号，使得液压缸停止工作；
(7)只要斜拉索同步卸载系统停止工作，即表示该级卸载已完成。
(8)根据监控方卸载分级要求，重复(1)——(6)，直到该组四根斜拉索全部卸载完成。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种斜拉索同步卸载系统，其特征在于，包括控制平台、液压缸、调速阀、油泵和供电系统，所述液压缸的上端装有用于实时对液压缸的行程进行测量和记录的位移传感器，所述位移传感器内安装有信号发射装置和信号接收装置；所述液压缸的下端装有压力传感器，所述压力传感器内安装有信号发射装置，所述压力传感器与所述调速阀相连，所述调速阀与所述油泵相连，所述调速阀用于调整油流量，使液压缸的运行速度为控制平台的设定值，所述油泵上安装有电磁换向阀和信号接收装置，所述油泵由所述供电系统供电；
所述控制平台由速度设置区、行程设置区、索力显示区、卸载索力比例设置区、控制键、数字输入方向键、数字输入键和电源键组成，所述速度设置区用于向所述调速阀的信号接收装置发射信号；所述行程设置区用于对所述液压缸的行程距离进行控制；所述索力显示区用于显示斜拉索索力值；所述卸载索力比例设置区为预设的每一级卸载索力值占最大索力值的比例，用于在通过长度控制斜拉索分级卸载的同时对索力卸载值进行限定，便于对斜拉索索力分级卸载的控制；所述控制键用于通过所述电磁换向阀对所述液压缸的行进方向进行控制。
2.根据权利要求1所述一种斜拉索同步卸载系统，其特征在于，所述电磁换向阀设置有“升”、“降”、“停”、“始”四个档位。
3.根据权利要求1或2所述一种斜拉索同步卸载系统，其特征在于，所述电磁换向阀通过接收到所述控制平台发出的控制信号实时调整档位。
4.根据权利要求1所述一种斜拉索同步卸载系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别对欲卸载的斜拉索进行单独作业，将斜拉索的索力转移到所述液压缸上；
接通供电系统，在所述控制平台的速度设置区对欲进行顶升作业的斜拉索输入相应的速度值，控制平台发出信号至调速阀，所述调速阀根据信号对油流量进行调整，依次点击所述控制平台上控制键中的“升”键和“始”键，所述控制平台发出信号至电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，所述液压缸开始工作，在斜拉桥塔上斜拉索锚固端检查锚固端螺帽在液压缸顶升过程中是否可以转动，若发现螺帽刚可以转动，点击控制键中的“停”键，所述控制平台向所述电磁换向阀发送信号，所述电磁换向阀根据信号调整档位，液压缸停止工作，此时控制平台的索力显示区显示的索力值为最大值F0；重复以上操作将其他斜拉索的索力转移到相对应的液压缸上；
(2)对欲卸载的斜拉索进行同步分级卸载；
接通供电系统，根据监控指令，在所述控制平台的速度设置区对每根斜拉索输入相对应的速度值，所述控制平台发出信号至调速阀，所述调速阀根据信号对油流量进行调整，在所述控制平台的行程设置区和卸载索力比例设置区分别进行设置；依次点击所述控制平台上控制键中的“降”键和“始”键，所述控制平台发出信号到电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，所述液压缸开始工作；
所述位移传感器实时记录液压缸行程，并将数据反馈给所述控制平台，所述控制平台自动将液压缸行程数据与行程设置区设置的数据进行比较，同时，压力传感器将索力值反馈到所述控制平台的索力显示区，此时控制平台的索力显示区显示的索力值为F1，控制平台自动计算值，并与卸载索力比例设置区内数据进行比较，当液压缸行程达到行程设置区所设置的数据或者值达到卸载索力比例设置区所设置的值时，所述控制平台自动发出“停”信号到所述电磁换向阀，所述电磁换向阀根据信号调整档位，各个液压缸同时停止工作，即同步完成了对欲卸载的斜拉索的一级卸载；重复以上操作，按照监控指令要求进行下一级卸载，直到完成全部卸载工作。
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