CN112177588A - 一种桩机智能化施工控制系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种桩机智能控制系统，包括一控制主机，控制主机连接人机交互界面，操作人员通过人机交互界面查看并控制桩机工作；所述钻机上设置有钻杆，钻杆通过液压卷扬机提升下架，液压卷扬机设置有电控液压阀，所述电控液压阀连接控制主机；所述钻杆上部设置有驱动电机，所述电机设置有变频控制器，变频控制器连接控制主机；所述钻杆上设置有上喷浆口和下喷浆口，上喷浆口和下喷浆口连接一喷浆转换阀，喷浆转换阀连接控制主机；喷浆转换阀连接供浆系统，供浆系统根据输入的浆液参数自动供浆。本发明所述的智能控制系统，有效的保证了桩机的智能化自动运行，桩机工作全程监控。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体的来说涉及一种桩机智能化施工控制系统及工作方法。
背景技术
本申请人一直致力于研究智能化的桩基施工设备，专利申请号 2018101330083，公布了一种智能化植桩施工设备，包括桩架，桩架上设置有钻杆，钻杆顶部设置有动力装置，钻杆设置有上下喷浆口，下喷浆口位于钻杆底部，上喷浆口位于钻杆中部，钻杆内部设置有连接上下喷浆口的喷浆管，喷浆管连接有用于控制上下喷浆口转换开闭的换向阀，换向阀连接外部供浆的输浆管；所述动力装置内设置有可调速电机，电机连接变频器，变频器连接一可编程控制器，可编程控制器控制变频器进而控制变频电机从而达到控制钻杆转速和转向的目的；所述动力装置通过钢丝绳连接卷扬机，钢丝绳上设置三滑轮组，三滑轮组上设置编码器，编码器通过记录滑轮转动圈数监控钻杆上提下钻速度和施工桩长，所述编码器连接所述可编程控制器，可编程控制器通过编码器记录滑轮转动圈数进而监控钻杆上提下钻速度和深度，从而达到控制钻杆上提下钻速度和深度的目的；所述换向阀连接所述可编程控制器，可编程控制器通过控制换向阀的开闭转向，进而控制钻杆的上下喷浆口转换开闭，从而达到钻杆施工上下喷浆的目的；所述可编程控制器连接一施工参数输入模块；所述可编程控制器根据输入参数自动控制钻杆的升降、转速、喷浆，形成流态固化土的搅拌桩。
上述设备很大程度上实现了智能化自动施工的目的，但是实际操作过程中，许多步骤仍然需要人工参与，无法达到全自动智能化的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种桩机智能化施工控制系统及工作方法。
桩机智能化施工控制系统，所述桩机包括钻机与钻机连接的供浆系统；其特征是：
包括一控制主机，控制主机连接人机交互界面，操作人员通过人机交互界面查看并控制桩机工作；
所述钻机上设置有钻杆，钻杆通过液压卷扬机上提、下钻，液压卷扬机设置有比例电磁阀，所述比例电磁阀连接控制主机；
所述钻杆上部设置有驱动电机，所述电机设置有变频控制器，变频控制器连接控制主机；
所述钻杆上设置有上喷浆口和下喷浆口，上喷浆口和下喷浆口连接一喷浆转换阀，喷浆转换阀连接控制主机；
喷浆转换阀连接供浆系统，供浆系统根据输入的浆液参数自动供浆。
所述钻杆上还设置有喷气管，喷气管连接有喷气阀，喷气阀连接控制主机。
所述人机交互界面为触摸屏，并通过触摸屏输入参数对施工设备进行施工控制。
控制主机连接一远程监控终端，远程监控终端为计算机或手持设备。
桩架上设置有倾角仪；所述控制主机连接倾角仪对桩架垂直度进行实时显示和监控。
所述变频电机内设置有温度传感器，所述控制主机连接温度传感器并对变频电机温度进行监控。
桩架上设置有卫星定位装置；所述控制主机连接卫星定位装置对钻杆进行定位。
所述控制主机实时通过人机交互界面显示各传感器工作情况、桩机的实时工作情况。
实时工作情况包括桩机倾角、钻杆上提速度、下钻速度、钻杆转速、切割次数、浆液用量、浆液流量、钻杆坐标、桩顶标高、桩底标高、实时桩长、累计桩长、电机电流、电机转速、电机温度、电机转向、故障位置。
所述控制主机保存并向外输出桩机工作记录；工作记录包括已施工的每根桩的桩长电流曲线、桩长时间曲线、桩长用浆量曲线。
控制主机设有参数设置模块，所述参数包括：
桩号：每根桩的桩号；
GPS X坐标：此根桩的GPS的X坐标值
GPS Y坐标：此根桩的GPS的Y坐标值
桩长设定：即地面到桩底的长度；
预制深度：地面到桩顶的长度＝地面标高-桩顶标高；
复搅长度：桩底复搅的长度；
每米用浆量：每米桩长所需要的水泥浆量为整根桩需要的水泥浆量除以实际的桩长；
下钻转速：动力头下钻时的转速；
上提转速：动力头上提时的转速。
桩机智能控制系统的自动工作方法
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
点击自动启动按钮；
当程序步骤框中提示：“下喷浆口切换完成请下钻”时，下放卷扬；
等到实施深度达到预设桩长时，程序步骤框中提示：“变频器正反转切换请勿提钻”此时停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成,请提钻”此时请提升卷扬；
当到达复搅长度时，程序步骤框中提示：“变频器切换中,请勿下钻”此时请停止卷扬
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请下钻”此时下放卷扬
当复搅完成时，程序步骤框中提示：“变频器切换中请勿提钻”此时停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请提钻”此时提升卷扬；
当程序步骤框中提示：“成桩完成等待自动运行”，一根桩钻孔工作完成。
桩机智能控制系统的手动工作方法
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
输入电机转速，按下正转按钮，正转开始，指示灯亮起；
卷扬下放，当卷扬下放到预定位置时，停止下放；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换至下喷浆口喷浆；或下钻不喷浆；
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换至上喷浆口喷浆；
提升卷扬至复搅深度；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下正转按钮，动力头正转；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换至下喷浆口喷浆
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换至上喷浆口；
提升卷扬至二次复搅深度；
继续提升卷扬至0米，一根桩钻孔工作完成。
有益效果：与现有技术相比，本发明所述的智能控制系统，有效的保证了桩机的智能化自动运行，桩机工作全程监控，有效杜绝少打桩漏打桩水泥喷搅不充分的问题。大大节省人力，提升工作效率。全自动的后台供浆系统使得施工过程中粉尘污染被控制，无环境污染，绿色环保。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明所述的桩机结构示意图。
图2为本发明所述的桩机智能化施工控制系统控制原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本实施例所述的桩机用于将桩孔中的土体部分置换、原位搅拌形成流塑性土体，孔内插入预制桩体，与固化土粘合形成复合基桩
参看图1和图2，桩机用于施工水泥土搅拌桩，形成流塑性土体。设备包括桩架1，在桩架上设置钻杆2，钻杆2用于形成水泥土搅拌桩；钻杆2底部安装有岩层和硬土层中成孔的钻头5；钻杆上装有动力头6，动力头6内安装有电机，电机连接变频器，通过变频器控制频率改变进而改变转动速度，从而控制钻杆2的转速，同样钻杆转向也可以通过调换变频器的交流电相序实现电机反转。变频器设置在桩架的配电柜内。
桩机上安装一控制主机，控制主机连接人机交互界面，操作人员通过人机交互界面查看并控制桩机工作。
动力头6通过钢丝绳8连接卷扬机9，通过卷扬机8提升或者下降钻杆2。卷扬机8为液压卷扬机，钻杆通过液压卷扬机提升下降，液压卷扬机设置有电控液压阀，所述电控液压阀连接控制主机。
所述钻杆上设置有上喷浆口和下喷浆口，上喷浆口和下喷浆口连接一喷浆转换阀，喷浆转换阀连接控制主机。喷浆转换阀可以根据需要进行高低位的转换喷浆。喷浆转换阀通过输浆管连接后台供浆系统。
喷浆转换阀连接供浆系统，供浆系统根据输入的浆液参数自动供浆。
所述钻杆上还设置有喷气管，喷气管连接有喷气阀，喷气阀连接控制主机。
所述人机交互界面为触摸屏，并通过触摸屏输入参数对施工设备进行施工控制。
控制主机连接一远程监控终端，远程监控终端为计算机或手持设备。
桩架上设置有倾角仪；所述控制主机连接倾角仪对桩架垂直度进行实时显示和监控。
所述变频电机内设置有温度传感器，所述控制主机连接温度传感器并对变频电机温度进行监控。
桩架上设置有卫星定位装置；所述控制主机连接卫星定位装置对钻杆进行定位。
所述控制主机实时通过人机交互界面显示各传感器工作情况、桩机的实时工作情况。
实时工作情况包括钻杆速度、桩机倾角、实时桩长、累计桩长、电机电流、电机转速、电机温度、电机转向、故障位置。
所述控制主机保存并向外输出桩机工作记录；工作记录包括已施工的每根桩的桩长电流曲线。
控制主机设有参数设置模块，所述参数包括：
桩号：每根桩的桩号；
GPS X坐标：此根桩的GPS的X坐标值
GPS Y坐标：此根桩的GPS的Y坐标值
桩长设定：即地面到桩底的长度；
预制深度：地面到桩顶的长度＝地面标高-桩顶标高；
复搅长度：桩底复搅的长度；
每米用浆量：每米桩长所需要的水泥浆量为整根桩需要的水泥浆量除以实际的桩长；
下钻转速：动力头下钻时的转速；
上提转速：动力头上提时的转速。
桩机智能控制系统的自动工作方法
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
点击自动启动按钮；
当程序步骤框中提示：“下喷浆口切换完成请下钻”时，下放卷扬；
等到实施深度达到预设桩长时，程序步骤框中提示：“变频器正反转切换请勿提钻”此时请停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成,请提钻”此时请提升卷扬；
当到达复搅长度时，程序步骤框中提示：“变频器切换中,请勿下钻”此时请停止卷扬
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请下钻”此时请下放卷扬
当复搅完成时，程序步骤框中提示：“变频器切换中请勿提钻”此时请停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请提钻”此时请提升卷扬；
当程序步骤框中提示：“成桩完成等待自动运行”，一根桩钻孔工作完成。
桩机智能控制系统的手动工作方法
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
输入电机转速，按下正转按钮，正转开始，指示灯亮起；
卷扬下放，当卷扬下放到预定位置时，停止下放；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换下喷浆口喷浆；
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换上喷浆口；
提升卷扬至复搅深度；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下正转按钮，动力头正转；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换下喷浆口喷浆
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换上喷浆口；
提升卷扬至二次复搅深度；
继续提升卷扬至0米，一根桩钻孔工作完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (13)
1.桩机智能化施工控制系统，所述桩机包括钻机与钻机连接的供浆系统；其特征是：
包括一控制主机，控制主机连接人机交互界面，操作人员通过人机交互界面查看并控制桩机工作；
所述钻机上设置有钻杆，钻杆通过液压卷扬机上提、下钻，液压卷扬机设置有比例电磁阀，所述比例电磁阀连接控制主机；
所述钻杆上部设置有驱动电机，所述电机设置有变频控制器，变频控制器连接控制主机；
所述钻杆上设置有上喷浆口和下喷浆口，上喷浆口和下喷浆口连接一喷浆转换阀，喷浆转换阀连接控制主机；
喷浆转换阀连接供浆系统，供浆系统根据输入的浆液参数自动供浆。
2.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，所述钻杆上还设置有喷气管，喷气管连接有喷气阀，喷气阀连接控制主机。
3.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，所述人机交互界面为触摸屏，并通过触摸屏输入参数对施工设备进行施工控制。
4.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，控制主机连接一远程监控终端，远程监控终端为计算机或手持设备。
5.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，桩架上设置有倾角仪；所述控制主机连接倾角仪对桩架垂直度进行实时显示和监控。
6.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，所述变频电机内设置有温度传感器，所述控制主机连接温度传感器并对变频电机温度进行监控。
7.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，桩架上设置有卫星定位装置；所述控制主机连接卫星定位装置对钻杆进行定位。
8.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，所述控制主机实时通过人机交互界面显示各传感器工作情况、桩机的实时工作情况。
9.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，实时工作情况包括桩机倾角、钻杆上提速度、下钻速度、钻杆转速、切割次数、浆液用量、浆液流量、钻杆坐标、桩顶标高、桩底标高、实时桩长、累计桩长、电机电流、电机转速、电机温度、电机转向、故障位置。
10.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，所述控制主机保存并向外输出桩机工作记录；工作记录包括已施工的每根桩的桩长电流曲线、桩长时间曲线、桩长用浆量曲线。
11.根据权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其特征是，控制主机设有参数设置模块，所述参数包括：
桩号：每根桩的桩号；
GPS X坐标：此根桩的GPS的X坐标值
GPS Y坐标：此根桩的GPS的Y坐标值
桩长设定：即地面到桩底的长度；
预制深度：地面到桩顶的长度＝地面标高-桩顶标高；
复搅长度：桩底复搅的长度；
每米用浆量：每米桩长所需要的水泥浆量为整根桩需要的水泥浆量除以实际的桩长；
下钻转速：动力头下钻时的转速；
上提转速：动力头上提时的转速。
12.如权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其自动工作方法如下：
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
点击自动启动按钮；
当程序步骤框中提示：“下喷浆口切换完成请下钻”时，下放卷扬；
等到实施深度达到预设桩长时，程序步骤框中提示：“变频器正反转切换请勿提钻”此时停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成,请提钻”此时请提升卷扬；
当到达复搅长度时，程序步骤框中提示：“变频器切换中,请勿下钻”此时请停止卷扬
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请下钻”此时下放卷扬
当复搅完成时，程序步骤框中提示：“变频器切换中请勿提钻”此时停止卷扬；
当程序步骤框中提示：“变频器切换完成请提钻”此时提升卷扬；
当程序步骤框中提示：“成桩完成等待自动运行”，一根桩钻孔工作完成。
13.如权利要求1所述的桩机智能化施工控制系统，其手动工作方法如下：
系统上电，确认各个传感器显示正常；
设置参数：
切换至自动控制模式；
打开大空压机；
输入电机转速，按下正转按钮，正转开始，指示灯亮起；
卷扬下放，当卷扬下放到预定位置时，停止下放；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换至下喷浆口喷浆；或下钻不喷浆；
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换至上喷浆口喷浆；
提升卷扬至复搅深度；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下正转按钮，动力头正转；
设定下钻过程中浆液流量；
按下下喷浆按钮，切换至下喷浆口喷浆
继续下钻到设定深度时停止下钻；
按下停止按钮，停止动力头旋转，等待动力头电机停止后，按下反转按钮，动力头反转；
设定提钻过程中上喷浆流量；
按下上喷浆按钮，切换至上喷浆口；
提升卷扬至二次复搅深度；
继续提升卷扬至0米，一根桩钻孔工作完成。
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