CN112320595B - 一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法 - Google Patents

一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，包括以下步骤：建立通信连接；初始找平；试吊装；平衡起吊运行计算；开始平衡起吊；平衡起吊结束。本发明通过设置通信单元和主控制单元，使多台起重机通信连接，通过操控主控制单元实现多台起重机共同协调作业，操作方便快捷、自动化程度高；通过采用本方法，在试起吊阶段对各个起重机的起吊特性进行计算，在随后的再次起吊中弥补各个起重机的特性所引起的差值变化；能够使多吊点速度跟随，调整各个吊点的运行速度，实现多台起重机多吊点同步平衡起吊壁筒，进一步确保壁筒平衡起吊的安全性。

Description

一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法
技术领域
本发明涉及起吊作业技术领域，具体为一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法。
背景技术
起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称天车、航吊、吊车。随着大型吊装日益增多，作业环境日趋复杂，一台起重机吊装能力很难满足要求，很多场合需要两台或多台起重机进行共同作业，例如在凿井行业中吊运壁筒作业，需要两台以上的起重机进行吊运作业，壁筒在吊运过程中需要保持垂直度，传统吊运方式通常为人工操作起重机，然后人工协调吊运，然后再不断进行找平作业，操作繁琐，吊运平衡精度低，费时费力，在竖直方向壁筒安装的误差积累导致偏差过大，而且吊运的安全性得不到保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，操作方便快捷、自动化程度高，能够使多吊点速度跟随，调整各个吊点的运行速度，实现多台起重机多吊点同步平衡起吊壁筒，进一步确保壁筒平衡起吊的安全性，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)建立通信连接：多台起重机分别设置对应的通信单元，还设置连接各个通信单元的主控制单元，各个通信单元向主控制单元发送数据信息，通过主控制单元向各个通信单元发射指令，控制多台起重机并车运行；
2)初始找平：多台起重机的各个吊钩与起吊物的各个吊点对应挂接，起吊物为壁筒，各个吊点环形阵列设置在壁筒的外壁上，操作其中一台或多台起重机吊装起吊物，随后对起吊物进行找平，保证起吊物初始位置处于平衡状态，然后分别记录各个吊点当前位置；
3)试起吊：对主控制单元下达操作命令，操作员按下命令按钮进行起升或下降作业，各个起重机在限定时间内以同一速度进行起吊，然后停机再次对起吊物进行找平；
4)平衡起吊运行计算；
①各个起重机在试起吊运行过程中，各个吊点对应的吊钩相对起始位置发生位移，各个吊钩对应的起重机卷筒编码器的编码值改变，各个起重机的PLC控制器记录并计算出各个吊钩单位时间内的位移，分别计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn；
吊点1单位时间内的偏移量为△S1；
吊点2单位时间内的偏移量为△S2；
吊点3单位时间内的偏移量为△S3；
..........；
吊点n单位时间内的偏移量为△Sn；
②以吊点1单位时间内的偏移量为基准值，分别计算各吊点相对吊点1单位时间内偏移量的偏移值△△Sn＝△Sn-△S1；
吊点2相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S2为△S2-△S1；
吊点3相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S3为△S3-△S1；
..........；
吊点n相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△Sn为△Sn-△S1；
③根据各个吊点的固有机械特性推出平衡跟随速度偏移公式；
△Vn＝Kn△△Sn；
△Vn为吊点n速度相对吊点1的偏移附加值，Kn为比例系数；
④以吊点1的固有机械特性为基准值，分别计算各吊点相对吊点1的比列系数Kn；
吊点2的比列系数K2为A2*B2；
吊点3的比列系数K3为A3*B3；
..........；
吊点n的比列系数Kn为An*Bn；
其中：
Figure GDA0004088704290000031
Figure GDA0004088704290000032
..........；
Figure GDA0004088704290000033
⑤分别计算各个吊点的运行速度Vn＝△Sn+Kn△△Sn；
吊点1的速度V1为△S1，吊点2的速度V2为△S2+K2△△S2，吊点3的速度V3为△S3+K3△△S3......，吊点n的速度Vn为△Sn+Kn△△Sn；
吊点2的速度V2为
Figure GDA0004088704290000034
吊点3的速度V3为
Figure GDA0004088704290000035
.................；
吊点n的速度Vn为
Figure GDA0004088704290000036
5)开始平衡起吊；根据以上分析计算出的各吊点的速度，吊点1的速度V1，吊点2的速度V2、吊点3的速度V3...........，吊点n的速度Vn，各个起重机PLC控制器根据计算出的对应速度来控制对应的变频器变频输出，从而控制各个驱动卷筒旋转的电机转速，调整各个吊点的运行速度；最终使得其余吊点跟随吊点1的运行速度，达到多吊点平衡起吊；
6)平衡起吊结束。
优选的，所述步骤1)中的通信单元包括无线发射模块和无线接收模块，且各个起重机的通信单元与PLC控制器信号连接，各个起重机的无线发射模块用于向主控制单元发送对应的起重机PLC控制器的数据信息，各个起重机的无线接收模块用于接收主控制单元的控制信息。
优选的，所述步骤1)中的主控制单元包括起升确认按钮和下降确认按钮，用于对多个起重机下达操作命令。
优选的，所述步骤2)中对起吊物的找平作业中包括水准仪，操作人员使用水准仪对起吊物进行找平。
优选的，所述步骤4)中计算各个吊点单位时间内的位移步骤包括：
通过卷筒编码器计算出卷筒的旋转圈数；
根据卷筒的旋转圈数、钢丝绳在卷筒上的缠绕参数和钢丝绳直径尺寸计算出钢丝绳的收放长度；
根据钢丝绳的收放长度、起重机结构尺寸和吊钩缠绕倍率计算出吊钩距离卷筒中心的垂直高度，作为各个起重机吊钩的起升高度；
根据各个起重机吊钩的起升高度和运行时间，计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，通过设置通信单元和主控制单元，使多台起重机通信连接，通过操控主控制单元实现多台起重机共同协调作业，操作方便快捷、自动化程度高；通过采用本方法，在试起吊阶段对各个起重机的起吊特性进行计算，在随后的再次起吊中弥补各个起重机的特性所引起的差值变化；以吊点1为基准吊点，根据其余起重机的机械特性相对吊点1起重机的机械特性分析，计算其余各个吊点相对吊点1的相对速度补偿值，其余吊点的运行速度跟随吊点1速度变化，调整各个吊点的运行速度，实现多台起重机多吊点同步平衡起吊壁筒，进一步确保壁筒平衡起吊的安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例吊装示意图；
图2为本发明一实施例方法流程图；
图3为本发明一实施例控制原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，包括以下步骤：
1)建立通信连接：多台起重机分别设置对应的通信单元，还设置连接各个通信单元的主控制单元，各个通信单元向主控制单元发送数据信息，通过主控制单元向各个通信单元发射指令，控制多台起重机并车运行；其中，通信单元包括无线发射模块和无线接收模块，且各个起重机的通信单元与PLC控制器信号连接，各个起重机的无线发射模块用于向主控制单元发送对应的起重机PLC控制器的数据信息，各个起重机的无线接收模块用于接收主控制单元的控制信息；主控制单元包括起升确认按钮和下降确认按钮，用于对多个起重机下达操作命令；通过设置通信单元和主控制单元，使多台起重机通信连接，通过操控主控制单元实现多台起重机共同协调作业，操作方便快捷、自动化程度高；
2)初始找平：多台起重机的各个吊钩与起吊物的各个吊点对应挂接，各个吊点环形阵列设置在壁筒的外壁上，操作其中一台或多台起重机吊装起吊物，随后对起吊物进行找平，保证起吊物初始位置处于平衡状态，然后分别记录各个吊点当前位置；其中，对起吊物的找平作业中包括水准仪，操作人员使用水准仪对起吊物进行找平，保证起吊物初始位置处于平衡状态；
3)试起吊：对主控制单元下达操作命令，操作员按下命令按钮进行起升或下降作业，各个起重机在限定时间内以同一速度进行起吊，然后停机再次对起吊物进行找平；
4)平衡起吊运行计算：
①各个起重机在试起吊运行过程中，各个吊点对应的吊钩相对起始位置发生位移，各个吊钩对应的起重机卷筒编码器的编码值改变，各个起重机的PLC控制器记录并计算出各个吊钩单位时间内的位移，分别计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn；
计算各个吊点单位时间内的位移步骤包括：
通过卷筒编码器计算出卷筒的旋转圈数；
根据卷筒的旋转圈数、钢丝绳在卷筒上的缠绕参数和钢丝绳直径尺寸计算出钢丝绳的收放长度；
根据钢丝绳的收放长度、起重机结构尺寸和吊钩缠绕倍率计算出吊钩距离卷筒中心的垂直高度，作为各个起重机吊钩的起升高度；
根据各个起重机吊钩的起升高度和运行时间，计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn，即各吊点的速度。
吊点1单位时间内的偏移量为△S1；
吊点2单位时间内的偏移量为△S2；
吊点3单位时间内的偏移量为△S3；
..........；
吊点n单位时间内的偏移量为△Sn；
②以吊点1单位时间内的偏移量为基准值，分别计算各吊点相对吊点1单位时间内偏移量的偏移值△△Sn＝△Sn-△S1；
吊点2相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S2为△S2-△S1；
吊点3相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S3为△S3-△S1；
..........；
吊点n相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△Sn为△Sn-△S1；
③根据各个吊点的固有机械特性推出平衡跟随速度偏移公式；
△Vn＝Kn△△Sn；
△Vn为吊点n速度相对吊点1的偏移附加值，Kn为比例系数；
吊点2速度相对吊点1的偏移附加值△V2为K2△△S2；
吊点3速度相对吊点1的偏移附加值△V3为K3△△S3；
..........；
吊点n速度相对吊点1的偏移附加值△Vn为Kn△△Sn；
④以吊点1的固有机械特性为基准值，分别计算各吊点相对吊点1的比列系数Kn；
吊点2的比列系数K2为A2*B2；
吊点3的比列系数K3为A3*B3；
..........；
吊点n的比列系数Kn为An*Bn；
其中：
Figure GDA0004088704290000071
Figure GDA0004088704290000072
..........；
Figure GDA0004088704290000073
⑤分别计算各个吊点的运行速度Vn＝△Sn+Kn△△Sn；
吊点1的速度V1为△S1，吊点2的速度V2为△S2+K2△△S2，吊点3的速度V3为△S3+K3△△S3......，吊点n的速度Vn为△Sn+Kn△△Sn；
吊点2的速度V2为
Figure GDA0004088704290000074
吊点3的速度V3为
Figure GDA0004088704290000075
.................；
吊点n的速度Vn为
Figure GDA0004088704290000076
5)开始平衡起吊；根据以上分析计算出的各吊点的速度，吊点1的速度V1，吊点2的速度V2、吊点3的速度V3...........，吊点n的速度Vn，各个起重机PLC控制器根据计算出的对应速度来控制对应的变频器变频输出，从而控制各个驱动卷筒旋转的电机转速，调整各个吊点的运行速度；最终使得其余吊点跟随吊点1的运行速度，达到多吊点平衡起吊；
6)平衡起吊结束。
通过采用以上方法，在步骤3)试起吊阶段对各个起重机的起吊速度进行计算，通过步骤4)中的分析计算，对各个起重机的固有机械特性进行差值弥补计算；其中，以吊点1为基准吊点，根据其余起重机的机械特性相对吊点1起重机的机械特性，分析计算其余各个吊点相对吊点1的相对速度补偿值，其余吊点的运行速度跟随吊点1速度变化，调整各个吊点的运行速度，实现多台起重机多吊点同步平衡起吊壁筒，进一步确保壁筒平衡起吊的安全性；
具体说明，在步骤3)试起吊阶段，吊点2的起吊速度比吊点1的起吊速度大，即V2＞V1，则吊点2出现偏移，引起该偏移的主要因素为该吊点2对应的起重机2的卷筒和钢丝绳的变化；
为了消除该变量，在步骤4)的计算过程中，算出吊点2对应的起重机的卷筒和钢丝绳所引起的速度偏差值，即△V2＝K2△△S2，算出实际的起吊速度V2实＝△S2+K2(△S2-△S1)，即V2实＝V2+K2(V2-V1)，使算的的V2实与V1相匹配，跟随吊点1的运行速度。
本发明未详述部分为现有技术，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)建立通信连接：多台起重机分别设置对应的通信单元，还设置连接各个通信单元的主控制单元，各个通信单元向主控制单元发送数据信息，通过主控制单元向各个通信单元发射指令，控制多台起重机并车运行；
2)初始找平：多台起重机的各个吊钩与起吊物的各个吊点对应挂接，所述起吊物为壁筒，各个吊点环形阵列设置在壁筒的外壁上，操作其中一台或多台起重机吊装起吊物，随后对起吊物进行找平，保证起吊物初始位置处于平衡状态，然后分别记录各个吊点当前位置；
3)试起吊：对主控制单元下达操作命令，操作员按下命令按钮进行起升或下降作业，各个起重机在限定时间内以同一速度进行起吊，然后停机再次对起吊物进行找平；
4)平衡起吊运行计算；
①各个起重机在试起吊运行过程中，各个吊点对应的吊钩相对起始位置发生位移，各个吊钩对应的起重机卷筒编码器的编码值改变，各个起重机的PLC控制器记录并计算出各个吊钩单位时间内的位移，分别计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn；
吊点1单位时间内的偏移量为△S1；
吊点2单位时间内的偏移量为△S2；
吊点3单位时间内的偏移量为△S3；
..........；
吊点n单位时间内的偏移量为△Sn；
②以吊点1单位时间内的偏移量为基准值，分别计算各吊点相对吊点1单位时间内偏移量的偏移值△△Sn＝△Sn-△S1；
吊点2相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S2为△S2-△S1；
吊点3相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△S3为△S3-△S1；
..........；
吊点n相对吊点1单位时间内的偏移量的偏移值△△Sn为△Sn-△S1；
③根据各个吊点的固有机械特性推出平衡跟随速度偏移公式；
△Vn＝Kn△△Sn；
△Vn为吊点n速度相对吊点1的偏移附加值，Kn为比例系数；
④以吊点1的固有机械特性为基准值，分别计算各吊点相对吊点1的比列系数Kn；
吊点2的比列系数K2为A2*B2；
吊点3的比列系数K3为A3*B3；
..........；
吊点n的比列系数Kn为An*Bn；
其中：
Figure FDA0004088704280000021
Figure FDA0004088704280000022
..........；
Figure FDA0004088704280000031
⑤分别计算各个吊点的运行速度Vn＝△Sn+Kn△△Sn；
吊点1的速度V1为△S1，吊点2的速度V2为△S2+K2△△S2，吊点3的速度V3为△S3+K3△△S3......，吊点n的速度Vn为△Sn+Kn△△Sn；
吊点2的速度V2为
Figure FDA0004088704280000032
Figure FDA0004088704280000033
吊点3的速度V3为
Figure FDA0004088704280000034
Figure FDA0004088704280000035
.................；
吊点n的速度Vn为
Figure FDA0004088704280000036
Figure FDA0004088704280000037
5)开始平衡起吊；根据以上分析计算出的各吊点的速度，吊点1的速度V1，吊点2的速度V2、吊点3的速度V3...........，吊点n的速度Vn，各个起重机PLC控制器根据计算出的对应速度来控制对应的变频器变频输出，从而控制各个驱动卷筒旋转的电机转速，调整各个吊点的运行速度；最终使得其余吊点跟随吊点1的运行速度，达到多吊点平衡起吊；
6)平衡起吊结束。
2.根据权利要求1所述的一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：所述步骤1)中的通信单元包括无线发射模块和无线接收模块，且各个起重机的通信单元与PLC控制器信号连接，各个起重机的无线发射模块用于向主控制单元发送对应的起重机PLC控制器的数据信息，各个起重机的无线接收模块用于接收主控制单元的控制信息。
3.根据权利要求1所述的一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：所述步骤1)中的主控制单元包括起升确认按钮和下降确认按钮，用于对多个起重机下达操作命令。
4.根据权利要求1所述的一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：所述步骤2)中对起吊物的找平作业中包括水准仪，操作人员使用水准仪对起吊物进行找平。
5.根据权利要求1所述的一种多台起重机多吊点联合起吊壁筒的平衡作业方法，其特征在于：所述步骤4)中计算各个吊点单位时间内的位移步骤包括：
通过卷筒编码器计算出卷筒的旋转圈数；
根据卷筒的旋转圈数、钢丝绳在卷筒上的缠绕参数和钢丝绳直径尺寸计算出钢丝绳的收放长度；
根据钢丝绳的收放长度、起重机结构尺寸和吊钩缠绕倍率计算出吊钩距离卷筒中心的垂直高度，作为各个起重机吊钩的起升高度；
根据各个起重机吊钩的起升高度和运行时间，计算出各吊点单位时间内的偏移量△Sn。
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