CN110155902A - 智能储罐顶升装置 - Google Patents

Abstract

智能储罐顶升装置，包括多个机械顶升装置。每个机械顶升装置上均设有电子重量测试仪、激光测距传感器和网络摄像头。有在储罐顶部的风速测量仪和水平状态检测仪，有在储罐壁板内侧多台摄录仪。电子重量测试仪、激光测距传感器、网络摄像头、风速测量仪、水平状态检测仪和摄录仪为有线或者无线通讯设备。本装置用于提升空储罐的高度，从下方焊接。可保证多个单独的机械顶升装置使储罐处于水平状态向上顶升。可随时方便地检测到储罐工作行程及单顶起重量能随时发现、记录施工中的工作状况。超限报警，更加安全。

Description

智能储罐顶升装置

技术领域

本发明属于机械工程施工技术领域，特别涉及智能储罐顶升装置。

背景技术

近年来，我国正在扩大石油储备。尤其2016年以来，我国的战略石油储备每年都要比上一年大幅甚至翻倍增长。大量的石油储备需要建造大量的储罐，而建造大型的石油储罐是离不开性能优良的机械顶升装置。目前，使用的机械顶升装置一般都是采用直推式顶升，顶升高度与机械行程同步，所以它的机身高，承载能力小。尤其顶起大型储罐时需要多台机械顶升装置联动工作才能完成顶升任务。而多台机械顶升装置的同步工作就显得尤为重要。

为了解决上述弊病，现有技术中还有一种机械提升装置，这种机械顶升装置是采用独创的行程放大式结构，机械顶升行程只是提升高度的1/2，其高度小于储罐钢板的高度，避免了储罐顶开“天窗”的弊端。减速器与齿轮箱连在一起，体积小、结构紧凑，该机顶升时靠近储罐内壁，起重平稳、效率高。施工都在地面进行，避免了登高作业，安全可靠。但是，该“机械提升机”在建造大型的石油储罐时，需要大量使用，单体独立操控很难，浪费建造时间，增加建造成本，同时由于无法获得每个单体的工作状态，可能在建造和使用过程中埋下安全隐患，所以必须有一套智能控制系统加以保证。

发明内容

本发明提出智能储罐顶升装置，保证各个机械顶升装置使储罐处于水平状态向上顶升。

采用的技术方案是：

智能储罐顶升装置，包括多个机械顶升装置。

其技术要点在于：

每个机械顶升装置上均设有电子重量测试仪和激光测距传感器。

每个机械顶升装置上均设网络摄像头。

还有设置在储罐顶部的风速测量仪和水平状态检测仪，还有设置在储罐壁板内侧的多台摄录仪。

电子重量测试仪设置在对应的机械顶升装置的钢丝绳下方。激光测距传感器设置在对应的机械顶升装置的支撑套筒外壁。

网络摄像头设置在对应的机械顶升装置的支撑套筒外壁。

电子重量测试仪、激光测距传感器、网络摄像头、风速测量仪、水平状态检测仪和摄录仪为有线或者无线通讯设备。

本多个机械顶升装置用于提升空储罐的高度，然后从下方焊接储罐壁板。

其优点在于：

本技术方案采用闭环控制的方式，将最高储罐机械顶升装置对应的升降高度作为控制信号，其余的储罐机械顶升装置电机根据控制信号进行转速调节，从而实现22～80台机械顶升装置同步的控制。保证机械顶升装置之间的高度差处于允许的偏差范围内，进而实现储罐位移高精度同步控制。使储罐处于水平状态向上顶升。若干单机机械顶升装置组成了机组，还有智能控制台，系统的组建与更换非常简便，由于各子控制单元采用相同的电气控制结构及接口模式，只需为其提供一根动力电源线及一条通讯电缆（非必需）即可将子控制单元集成至整个控制系统中。各子单元不存在主、从区别，每台机械顶升装置均装备各自对应的驱动、检测及通讯单元，仅与主控制器通过专用网络完成数据交换，而各子单元之间不存在数据交换，避免各机械顶升装置之间可能存在的相互干扰现象，可随时、方便地检测到储罐工作行程及单机和机组顶起的重量，能随时发现、记录施工中的工作状况。现场施工风速超过允许上限报警器报警，整个系统将停止工作。

附图说明

图1为本发明中一个机械顶升装置结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为本发明的使用状态参考图。

图中：齿轮传动箱1、从动齿轮2、水平状态检测仪3、电机减速器4、支撑套筒5、丝杠6、顶升筒7、丝杠螺母8、轮架9、滑轮10、钢丝绳11、调节螺栓12、滑轮组件13、吊耳14、导向键15、导向槽16、支撑杆17、触摸屏18、控制模式切换开关19、报警器20、风速测量仪21、储罐顶盖22、储罐壁板23、机械顶升装置24、储罐涨圈25、智能控制台26、储罐底板27、摄录仪28、激光测距传感器29、网络摄像头30、电子重量测试仪31、轮座32。

具体实施方式

智能储罐顶升装置，包括多个机械顶升装置24（此机械顶升装置24为已知结构，下面进行一下简要说明）。

每个机械顶升装置24均包括电机减速器4和齿轮传动箱1。

电机减速器4的壳体固定在齿轮传动箱1的壳体上，电机减速器4的输出轴与齿轮传动箱1输入轴连接。

支撑套筒5的壳体固定在齿轮传动箱1的壳体上方。

齿轮传动箱1的输出齿轮与支撑套筒5内设的竖向丝杠6底部的从动齿轮2啮合。

丝杠6螺纹连接有丝杠螺母8，顶升筒7套设在丝杠螺母8外侧，支撑套筒5内侧，丝杠螺母8与顶升筒7连接。

顶升筒7外边缘有竖向设置的导向槽16。

支撑套筒5顶部内边缘有与导向槽16配合的导向键15。

顶升筒7上部的固定轮架9上设有两对滑轮10，分别位于顶升筒7两侧。

钢丝绳11折叠以后绕在两对滑轮10上。

钢丝绳11折叠处套设在转轮上，转轮的轮座32通过滑轮组件13连接在齿轮传动箱1底部。

滑轮组件13包括固定在齿轮传动箱1底部外缘的螺杆座，螺杆座设有竖向设置螺纹连接的调节螺栓12。

调节螺栓12顶部和滑轮组件13的轮座32间隙卡设配合。

钢丝绳11的两个活动端下方固定连接吊耳14。

吊耳14和轮座32分别位于支撑套筒5的两侧。

支撑套筒5位于轮座32的一侧外壁固定有两个支撑杆17。

钢丝绳11一端兜在滑轮组件13上，另一端连接在与储罐涨圈25相连的吊耳14上。

支撑套筒5镶有导向键15，顶升筒7开有导向槽16，工作顶升时，顶升筒7在其导向槽16及支撑套筒5上部导向键15的定位下上升顶起重物。

每个机械顶升装置24的调节螺栓12顶部均设有电子重量测试仪31（重力传感器）。

每个机械顶升装置24的支撑套筒5外壁均设有激光测距传感器29和网络摄像头30。

每个机械顶升装置24的电机减速器4和主控制器对应连接。

每个机械顶升装置24的上的电子重量测试仪31、激光测距传感器29和网络摄像头30均可采用有线（共用一根通讯电缆）连接方式连接主控制器。

风速测量仪21和水平状态检测仪3设置在储罐顶盖22的最高位置。

摄录仪28共计四台，设置在储罐壁板23内侧四周。

风速测量仪21、水平状态检测仪3和摄录仪28均可采用有线连接方式连接主控制器。

还有智能控制台26，智能控制台26包括有主控制器（PLC）、触摸屏18、控制模式切换开关19和报警器20，PLC 设置多个机械顶升装置24工作时最高、最低行程及机组相互不同步的最大偏差行程、顶起重量和现场施工风速上限。控制模式切换开关19切换的控制模式分别为自动控制模式和手工控制模式。智能控制台26通过数据传输连接有风速测量仪21、摄录仪28、水平状态检测仪3、电子重量测试仪31、激光测距传感器29和网络摄像头30。风速测量仪21和水平状态检测仪3设置在储罐顶盖22的最高位置，用于监测现场施工风速和储罐的水平度。摄录仪28共计四台，设置在储罐壁板23内侧的不同角度，保证储罐内部无监控盲区，用于发现、记录施工中的工作状况，便于工程指挥者全面掌控施工情况，发现问题及时处理。电子重量测试仪31、激光测距传感器29和网络摄像头30安装在每一个机械顶升装置24上，用于检测到储罐工作行程及机械顶升装置26单机和机组顶起的重量，保证各个机械顶升装置之间的高度差处于允许的偏差范围内，进而实现储罐位移高精度同步控制。

使用时，采用PLC和触摸屏18控制，设置了单机、机组的最高、最低行程限位及机组相互不同步的最大偏差，工作时超过设置偏差、超过设置行程、超过设置重量报警器20便自动报警.在施工的储罐内置放四台摄录仪28，能随时发现、记录施工中的工作状况。系统还在储罐的顶部安装了风速测量仪21，一旦现场施工风速超过允许上限报警器20报警，整个系统将停止工作，系统能将施工中所有相关数据、图像记录存储，需要时可随时打印、播放。

设备运行过程中，主控制单元（位于智能控制台26内），对各子控制单元（每个机械顶升装置24上的各类检测装置）进行状态监控及任务分配，协调各子单元的升降速度，保证所有机械顶升装置24高度的一致性，使储罐处于水平状态。

储罐上加装的水平状态检测仪3将实时向智能控制台26主控制器（PLC）发送储罐水平装填数据，当储罐倾斜角度超出允许值时，主控制系统自动调度对应的单机（机械顶升装置24）进行高度的修正，自动完成储罐水平度的调整工作。对各子控制单元进行状态检测，出现过载时可终止运行，防止更为严重的故障出现。采用闭环控制的方式，将最高机械顶升装置24对应的升降高度作为控制信号，其余的电机根据控制信号进行转速调节，从而实现22～80台机械顶升装置24同步的控制。在高精度激光测距传感器29及机械顶升装置电机（变频电机）的配合下，各个电机控制器实时对变频电机转速进行调节，保证机械顶升装置24之间的高度差处于允许的偏差范围内，进而实现储罐位移高精度同步控制。

机械顶升装置24在工作过程中，为防止因风速过大对储罐提升造成影响，通过安装在工作现场的风速检测设备（如风速测量仪21等）实时监测当前风速，当风速超出安全风速时，主控制单元将强制终止当前任务，直至风速满足提升要求。

主控制单元与各子控制单元之间通过以太网完成通讯过程，可通过有线连接的方式实现通讯。对于现场环境复杂、布线工作困难的场合也可通过无线连接的方式完成通讯的建立工作。主控制单元与子控制单元之间互相采用“握手”机制判断对方的通讯状态，超出规定的应答时间即被判定为通讯中断，机械顶升装置24随即停止运行，直至通讯恢复正常。

每台顶升装置中均配有激光测距传感器29、电子重量测试仪31和网络摄像头30，激光测距传感器29实时测量机械顶升装置的顶升高度，并将该高度值实时反馈回主控制器，为主控制器实施同步控制任务提供反馈数据。电子重量测试仪31实时监测当前机械顶升装置24的推力值，当前推力值超过设定的安全范围时发出过载信号，防止电机出现过载损坏。同时，根据各电子重量测试仪31的返回值可准确得出被提升储罐的重量。

多台机械顶升装置24设置在储罐底板27，将空储罐抬起，支撑杆17设置在储罐内侧进行支撑。

各个安装在机械顶升装置24上的网络摄像头30通过以太网网络实时、不间断的将当前机械顶升装置24的工作视频图像传送给主控制单元，操作人员通过监控器即可全面掌握现场工况，同时主控制单元的硬盘录像机将自动存储视频信息，供后续查看及归档。

控制系统采用了通用化、模块化设计，各机械顶升装置24之间可实现互相替换使用，当某台机械顶升装置24因发生故障不能快速修复时，可无障碍实现新机械顶升装置的接入。系统进行扩展时，主控制单元自动识别新接入的子单元，自动对其进行参数设置，无需人为干预。设备运行过程中，主控制单元对各子控制单元进行状态监控及任务分配，协调各机械顶升装置24的升降速度，保证所有机械顶升装置24高度的一致性，使储罐处于水平状态。

实施例2

电子重量测试仪31、激光测距传感器29和网络摄像头30还均可采用无线连接方式连接主控制器进行通讯。

风速测量仪21、水平状态检测仪3和摄录仪28还均可采用无线连接方式连接主控制器进行通讯。

Claims (10)

1.智能储罐顶升装置，包括多个机械顶升装置（24），其特征在于：

每个机械顶升装置（24）上均设有电子重量测试仪（31）和激光测距传感器（29）。

2.根据权利要求1所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：每个机械顶升装置（24）上均设网络摄像头（30）。

3.根据权利要求1所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：还有设置在储罐顶部的风速测量仪（21）和水平状态检测仪（3）。

4.根据权利要求3所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：还有设置在储罐壁板（23）内侧的多台摄录仪（28）。

5.根据权利要求1所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：电子重量测试仪（31）设置在对应的机械顶升装置（24）的钢丝绳（11）下方；激光测距传感器（29）设置在对应的机械顶升装置（24）的支撑套筒（5）外壁。

6.根据权利要求2所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：网络摄像头（30）设置在对应的机械顶升装置（24）的支撑套筒（5）外壁。

7.根据权利要求2所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：电子重量测试仪（31）、激光测距传感器（29）和网络摄像头（30）为有线通讯设备。

8.根据权利要求2所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：电子重量测试仪（31）、激光测距传感器（29）和网络摄像头（30）为无线通讯设备。

9.根据权利要求4所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：风速测量仪（21）、水平状态检测仪（3）和摄录仪（28）为有线通讯设备。

10.根据权利要求4所述的智能储罐顶升装置，其特征在于：风速测量仪（21）、水平状态检测仪（3）和摄录仪（28）为无线通讯设备。