CN204434182U - 智能分控式液压同步顶升系统 - Google Patents

Abstract

一种智能分控式液压同步顶升系统，包括顶升装置，液压系统和控制系统；顶升装置包括n台/组顶升千斤顶，液压系统包括变频电动机、控制变频电机开停的启动箱、多口多压输出的n组单元径向柱塞泵头和安装在顶升千斤顶油缸与柱塞泵头之间的阀组，所述阀组包括卸荷电磁阀、溢流阀、电磁换向阀、液压锁、安全阀和平衡阀；n组单元柱塞泵头由同一变频电动机驱动；每组单元柱塞泵头对应一台/组顶升千斤顶；控制系统包括上位机、主控箱、压力传感器和位移传感器，2≤n≤48；该系统采用分控式、智能化控制方式，用单元柱塞泵对每台/组顶升千斤顶进行单独控制；并对顶升千斤顶进行受力和位移双闭环控制，自动调节顶升千斤顶的受力及位移，同步性能好。

Description

智能分控式液压同步顶升系统

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁施工机械，特别是一种智智能分控式液压同步顶升系统。

背景技术

在桥梁结构中，支座是桥梁上、下部结构的连接点，其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥墩台上，同时保证结构在荷载、温度变化、混凝土收缩和形变等因素作用下的自由变形，使上、下部结构的实际受力情况符合结构的设计要求，并保护梁端、墩台帽不受损伤；但是，桥梁支座是橡胶材质，产品在服役一定时间后，会存在缺陷和损坏，对桥梁运行造成了极大地安全隐患，因此，需定时进行维护和管养，一旦发现问题就必须及时更换新的支座。

近年来，国内有很多企业和科研院校对桥梁支座更换施工设备及施工方法进行研究，和本实用新型申请最接近的技术有：

如图5所示的方案采用单台泵头为系统提供压力油，换向阀控制千斤顶的伸缩缸，液压锁保压，千斤顶的同步完全依靠安装在千斤顶上的位移传感器检测活塞的同步差异，然后利用换向阀的开关来达到千斤顶的同步；该装置的不足之处是：

1）、采用现有的技术更换桥梁支座时，往往由于千斤顶所受荷载的不均衡和顶升设备存在的局限，无法有效的控制千斤顶的同步性，对顶升构件造成附加应力，易引起构件的形变或开裂，存在极大的安全风险；

2）、千斤顶未设安全保护装置，超载时易造成设备损坏；

3）、采用单台泵为系统供油，因每台千斤顶所承受的载荷不均衡，即每台千斤顶的工作压力不同，造成千斤顶的同步性能极差，完全依靠换向阀的开关来调节千斤顶的同步，换向阀开关频繁，系统刚性差、冲击大、欠稳定；

4）、基于设备使用工况，千斤顶运行速度较慢，所需流量较小，所采用的换向阀为滑阀式结构，内泄漏量大，泄漏油流量占系统流量比例大，千斤顶运行不平稳，效率低下；

5）、落梁时，千斤顶受反向载荷作用，有杆腔易形成真空，液压锁开闭频繁，造成下降过程中的颤振和冲击。

 专利公告号为“CN102518044A，发明名称为：一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统的发明专利申请公开了一种可以同时对位移和压力进行控制的用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，该系统的控制方式采用比例式控制，变频比例调速；组内千斤顶控制方式为压力闭环控制；组外千斤顶控制方式为位移闭环控制；但该系统也存在以下不足之处：

1）、系统效率不够高：所采用的阀组为滑阀式结构，内泄漏量大，泄漏油流量占系统流量比例大，千斤顶运行不平稳，效率低下，系统易发热。

2）、只有每台（组）千斤顶所受负载一致时，千斤顶才可能同步运动。而要所有使千斤顶受力一致，几乎无法实现。  

3）、系统扩展性不够好、采用按钮操作，操作繁琐等不足之处。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种智能分控式液压同步顶升系统，该智能分控式液压同步顶升系统采用分控式、智能化控制方式，用单元柱塞泵单独对每台或每组顶升千斤顶进行单独控制；并对顶升千斤顶进行受力和位移双闭环控制，自动调节顶升千斤顶的受力及位移，使各顶升千斤顶受力均匀；彻底解决目前桥梁支座更换液压顶升设备存在的顶升不同步、千斤顶受力不均匀，存在安全隐患等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能分控式液压同步顶升系统，包括顶升装置，液压系统和控制系统；

所述的顶升装置为同步顶升系统的执行机构，依靠千斤顶的同步伸缸把桥梁的上部结构顶起，更换桥梁支座后依靠千斤顶同步下降落梁；

所述的液压系统为顶升系统的动力源，根据控制系统的指令执行相关动作，驱动千斤顶的伸缸及缩缸；

控制系统是顶升系统的大脑，指挥系统按规定的步骤动作；同时实时监控构件的运动姿态，一旦超差，系统立即报警并停机，确保构件安全；

其特征在于：

所述顶升装置包括n台或n组顶升千斤顶，n台或n组顶升千斤顶放置在桥墩和桥面板之间，每台顶升千斤顶包括油缸、活塞和前密封板，在千斤顶的活塞杆上设有一球头垫板或弧形垫板；

所述液压系统包括变频电动机、控制变频电机开停的启动箱、多口多压输出的n组单元径向柱塞泵头和安装在顶升千斤顶油缸与柱塞泵头之间的阀组，所述阀组包括卸荷电磁阀、溢流阀、电磁换向阀和在顶升千斤顶的无杆腔处设置的液压锁、安全阀及平衡阀；所述n组单元柱塞泵头由同一变频电动机驱动；每组单元柱塞泵头对应一台或一组顶升千斤顶；

并联连接的平衡阀和安全阀的一端与千斤顶油缸的无杆腔连接、其另一端与液压锁连接，液压锁的另一端和电磁换向阀Ⅰ的出油口连接；

依次连接的卸荷电磁阀、溢流阀一端与一组单元柱塞泵头的出油口连接，另一端与系统的回油孔道连接；

电磁换向阀Ⅰ的进油口与一组单元柱塞泵头的出油口连接，回油口与系统的回油孔道连接，出油口与液压锁的一端连接；

电磁换向阀Ⅱ的进油口与一组单元柱塞泵头的出油口连接，回油口与系统的回油孔道连接，出油口与千斤顶的有杆腔连接；

所述控制系统包括上位机、主控箱、压力传感器和位移传感器；

装在顶升千斤顶上的压力传感器和装在顶升点的位移传感器通过信号电缆与主控箱连接；主控箱通过电缆向液压系统发送指令，液压系统根据指令执行相关的动作；上位机通过信号线与主控箱通讯，实时监控系统的运行情况；n为大于等于2的整数，n的取值范围是：n为2到48之间的任意整数。

其进一步技术方案是：所述阀组的卸荷电磁阀、溢流阀、电磁换向阀、液压锁、安全阀和平衡阀为螺纹插装阀或无泄漏球阀。

由于采取以上技术方案，本实用新型之智能分控式液压同步顶升系统具有以下特点和有益效果：

1、同步性能很好；完全避免由于千斤顶所受荷载的不均衡对顶升构件造成附加应力，引起构件形变或开裂的安全风险：

由于采用一泵多路独立输出代替一泵一路输出，使得每台或每组顶升千斤顶都由单独的回路控制，运动速度与压力无关，又由于这n个型号规格一样的单元柱塞泵由同一电机驱动，其单位时间内吸油、压油次数一样，输出压力油的流量一样，故可使n台或n组型号一样的顶升千斤顶的伸、缩缸速度一致，同步性能很好；使桥梁在顶升、落梁过程中所受的附加应力更小；完全避免由于千斤顶所受荷载的不均衡对顶升构件造成附加应力，引起构件形变或开裂的安全风险。

2、本实用新型液压系统Ⅱ中采用螺纹插装阀或无泄漏球阀代替滑阀式换向阀，使其在工作中减少泄漏量，系统运行效率高，不易发热，同时提高千斤顶的同步精度：

基于桥梁支座更换工况要求，顶升及落梁速度要求较慢，故要求系统输出的压力油较小；如采用的换向阀为滑阀式结构，内泄漏量大，泄漏油流量占系统流量比例大，千斤顶运行不平稳，效率低下；本实用新型采用螺纹插装阀或无泄漏球阀代替滑阀式换向阀，可从根本上解决内泄漏问题，千斤顶的同步精度高达±0. 5mm。

3、本实用新型液压系统Ⅱ中采用平衡阀、液压锁、安全阀组合使用代替单一的液压锁，在保持液压锁保压效果好的特点外，加上平衡阀，不但可以消除下降过程中的颤振和冲击，还可以使千斤顶下降速度可控，保证顶升千斤顶的同步下降，使其受力均衡；同时，由于落梁时千斤顶受反向负载，在系统内加上安全阀，避免了千斤顶超载而损坏的风险。  

4、本实用新型液压系统Ⅱ中的变频电机21采用变频调速，使泵头输出流量与系统实际需求流量相匹配，可根据需要实时调节千斤顶的运动速度，并可适用于不同吨位顶升千斤顶；系统无溢流能量损耗，发热量小，是一种绿色环保的控制方式。

5、安全性好：本实用新型控制系统的特点是：采用变频比例调速+单元泵单独供油的方式进行控制；组内及组外千斤顶均使用位移控制为主，压力控制为辅的双闭环控制方式；第三除了对千斤顶实行位移和力双闭环控制外，还对桥梁的形变进行监控，确保桥梁所受的附加应力在设计范围之内，一旦超差，系统自动报警并停机保证构件安全。

6.、操作便捷、简单：

将本实用新型智能分控式液压同步顶升系统用于桥梁支座更换时，只需要在计算机对话框内输入每一台或每组千斤顶的预顶升压力，按预顶升按钮，千斤顶所受负载达到预设定压力值后，自动停机保压，一键完成“称重”工作；操作便捷、简单。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之智能分控式液压同步顶升系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型之智能分控式液压同步顶升系统的整体结构示意图；

图2是顶升千斤顶结构示意图；

图3是本实用新型之智能分控式液压同步顶升系统的控制原理示意图；

图4是图1的B部放大示意图；

图5是现有桥梁支座更换液压顶升系统的整体结构示意图。

图中：

Ⅰ-顶升装置，1、101、102…、106-顶升千斤顶，11-油缸,12-活塞，13-前密封板，14-球头垫板或弧形垫板；

Ⅱ-液压系统，21-变频电动机，22-单元柱塞泵头，23-卸荷电磁阀，24-溢流阀，251-电磁换向阀Ⅰ，252-电磁换向阀Ⅱ，26-液压锁；27-安全阀；28-平衡阀，29-启动箱；

Ⅲ-控制系统，31-上位机、32-主控箱、33-压力传感器、34-位移传感器；

P-电磁换向阀Ⅰ、Ⅱ的进油口，T-电磁换向阀Ⅰ、Ⅱ的回油口，

A-电磁换向阀Ⅰ、Ⅱ的出油口。

具体实施方式

一种智能分控式液压同步顶升系统，包括顶升装置Ⅰ，液压系统Ⅱ和控制系统Ⅲ；

所述的顶升装置Ⅰ为同步顶升系统的执行机构，依靠千斤顶的同步伸缸把桥梁的上部结构顶起，更换桥梁支座后依靠千斤顶同步下降落梁；

所述的液压系统Ⅱ为顶升系统的动力源，根据控制系统的指令执行相关动作，驱动千斤顶的伸缸及缩缸；

控制系统Ⅲ是顶升系统的大脑，指挥系统按规定的步骤动作；同时实时监控构件的运动姿态，一旦超差系统立即报警并停机，确保构件安全；

如图1所示，所述顶升装置Ⅰ包括6台顶升千斤顶（101、102、…106），6台顶升千斤顶放置在桥墩和桥面板之间，每台顶升千斤顶包括油缸11、活塞12和前密封板13，在千斤顶的活塞杆上设有一球头垫板或弧形垫板14（参见图2）；

所述液压系统Ⅱ包括变频电动机21、多口多压输出的6组单元径向柱塞泵头22和安装在顶升千斤顶油缸与柱塞泵头之间的阀组，所述阀组包括卸荷电磁阀23、溢流阀24、电磁换向阀25和在顶升千斤顶的无杆腔处设置的液压锁26、安全阀27及平衡阀28；所述6组单元柱塞泵头22由同一变频电动机21驱动；每组单元柱塞泵头22对应一台或一组顶升千斤顶；

并联连接的平衡阀28和安全阀27的一端与千斤顶油缸的无杆腔连接、其另一端与液压锁26连接，液压锁26的另一端和电磁换向阀Ⅰ251的出油口A连接；

落梁时，平衡阀28可使千斤顶无杆腔形成背压，使千斤顶的缩缸速度可控，同时消除落梁时的抖动现象；

桥面板顶升到位后，液压锁26可把千斤顶锁住，方便进行支座更换作业；同时，当有意外情况发生时，液压锁可以随时锁住千斤顶，避免产生安全事故；

当千斤顶所受负载超过设定值时，压力从安全阀27释放，避免千斤顶超载损坏；

依次连接的卸荷电磁阀23、溢流阀24一端与一组单元柱塞泵头22的出油口连接，另一端与系统的回油孔道连接；

电磁换向阀Ⅰ251的进油口P与一组单元柱塞泵头22的出油口连接，电磁换向阀Ⅰ的回油口T与系统的回油孔道连接，电磁换向阀Ⅰ的出油口A与液压锁26的一端连接；

电磁换向阀Ⅱ252的P口与一组单元柱塞泵头22的出油口连接，电磁换向阀Ⅱ252的回油口T与系统的回油孔道连接，电磁换向阀Ⅱ252的出油口A与千斤顶的有杆腔连接。

所述控制系统Ⅲ包括上位机31、主控箱32、位移传感器34和压力传感器33（参见图3）；

装在顶升千斤顶1上的压力传感器33和装在顶升点的位移传感器34通过信号电缆与主控箱32连接；主控箱32通过电缆向液压系统Ⅱ发送指令，液压系统Ⅱ根据指令执行相关的动作；上位机31通过信号线与主控箱通讯，实时监控系统的运行情况；

本实用新型智能分控式液压同步顶升系统液压系统Ⅱ的卸荷电磁阀23、溢流阀24、电磁换向阀25、液压锁26、安全阀27和平衡阀28均为螺纹插装阀或无泄漏球阀。

作为本实用新型实施例的一种变换，所述顶升装置Ⅰ的顶升千斤顶1的台数还可以增加或减少，根据被顶升的桥面的大小或重量而定，一般，顶升装置Ⅰ的顶升千斤顶1的台数n的取值范围是：n为2到48之间的任意整数。

作为本实用新型实施例的一种变换，还可以将每台顶升千斤顶换成由多台千斤顶构成的一组顶升千斤顶，该组顶升千斤顶由同一台单元柱塞泵头22供油；所述液压系统Ⅱ之多口多压输出的单元径向柱塞泵头22的数目与顶升千斤顶1的台数或组数n相同；每个单元泵对应一台或一组千斤顶，使千斤顶之间（台与台之间、组与组之间）的运动速度与其所受负载大小无关。

将本实用新型智能分控式液压同步顶升系统用于桥梁支座更换的方法是：采用顶升装置Ⅰ为同步顶升系统的执行机构，依靠千斤顶的同步伸缸把桥梁的上部结构顶起，更换桥梁支座后依靠千斤顶同步下降落梁；采用液压系统Ⅱ作为顶升系统的动力源，根据控制系统的指令执行相关动作，驱动千斤顶的伸缸及缩缸；其控制系统Ⅲ指挥系统按规定的步骤动作；同时实时监控构件的运动姿态；

该智能分控式液压同步顶升系统采用分控式、智能化控制方式，用单元柱塞泵单独对每台或每组顶升千斤顶进行单独控制；并对顶升千斤顶进行受力和位移双闭环控制，自动调节顶升千斤顶的受力及位移，其具体方法是：

装在顶升装置Ⅰ各台千斤顶上的压力传感器33和装在顶升点的位移传感器34通过信号电缆把压力、位移信号传送至控制系统Ⅲ的主控箱；主控箱通过电缆向液压系统Ⅱ发送指令，液压系统Ⅱ根据指令执行相关的动作；控制系统Ⅲ的上位机通过信号线与主控箱通讯，实时监控系统的运行情况；

按下液压系统Ⅱ启动箱的电机启动按钮，启动液压系统Ⅱ的变频电机21驱动单元柱塞泵头22运转，此时卸荷电磁阀23失电处于常开状态，智能分控式液压同步顶升系统卸荷待机：

顶升时，使卸荷电磁阀23、电磁换向阀Ⅰ251得电，单元柱塞泵头22输出的压力油经过电磁换向阀Ⅰ251的出油口A、液压锁26、平衡阀27的旁路单向阀进入到顶升千斤顶的无杆腔，顶升千斤顶11伸缸，顶起桥面板离开桥梁支座，在顶升过程中，顶升千斤顶11的有杆腔油液经过电磁换向阀Ⅱ252的回油口T流回油箱，顶升到位后，更换损坏或失效的桥梁支座；在更换过程中，把系统切换到待机状态，由于液压锁26、平衡阀27均具有保压功能，顶升千斤顶牢牢的托住桥面板使其不能下降；

更换好支座后，使卸荷电磁阀23、电磁换向阀Ⅱ252得电，单元柱塞泵头22输出的压力油经过电磁换向阀Ⅱ252的出油口A进入到顶升千斤顶的有杆腔，顶升千斤顶缩缸，托着桥面板缓缓下降，在下降过程中，顶升千斤顶11的无杆腔油液经过电磁换向阀Ⅰ251的回油口T流回油箱，到位后便完成整个施工过程。

Claims (2)

1.一种智能分控式液压同步顶升系统，包括顶升装置(Ⅰ)，液压系统(Ⅱ)和控制系统(Ⅲ)；

所述的顶升装置(Ⅰ)为同步顶升系统的执行机构，依靠千斤顶的同步伸缸把桥梁的上部结构顶起，更换桥梁支座后依靠千斤顶同步下降落梁；

所述的液压系统(Ⅱ)为顶升系统的动力源，根据控制系统的指令执行相关动作，驱动千斤顶的伸缸及缩缸；

控制系统(Ⅲ)是顶升系统的大脑，指挥系统按规定的步骤动作；同时实时监控构件的运动姿态，一旦超差，系统立即报警并停机，确保构件安全；

其特征在于：

所述顶升装置(Ⅰ)包括n台或n组顶升千斤顶(1)，n台或n组顶升千斤顶放置在桥墩和桥面板之间，每台顶升千斤顶包括油缸(11)、活塞(12)和前密封板(13)，在千斤顶的活塞杆上设有一球头垫板或弧形垫板(14)；

所述液压系统(Ⅱ)包括变频电动机(21)、控制变频电机(21)开停的启动箱(29)、多口多压输出的n组单元径向柱塞泵头(22)和安装在顶升千斤顶油缸与柱塞泵头之间的阀组，所述阀组包括卸荷电磁阀(23)、溢流阀(24)、电磁换向阀(25)和在顶升千斤顶的无杆腔处设置的液压锁(26)、安全阀(27)及平衡阀(28)；所述n组单元柱塞泵头(22)由同一变频电动机(21)驱动；每组单元柱塞泵头(22)对应一台或一组顶升千斤顶；

并联连接的平衡阀(28)和安全阀(27)的一端与千斤顶油缸的无杆腔连接、其另一端与液压锁(26)连接，液压锁(26)的另一端和电磁换向阀Ⅰ(251)的出油口（A)连接；

依次连接的卸荷电磁阀(23)、溢流阀(24)一端与一组单元柱塞泵头(22)的出油口连接，另一端与系统的回油孔道连接；

电磁换向阀Ⅰ(251)的进油口(P)与一组单元柱塞泵头(22)的出油口连接，回油口(T)与系统的回油孔道连接，出油口(A)与液压锁(26)的一端连接；

电磁换向阀Ⅱ(252)的进油口(P)与一组单元柱塞泵头(22)的出油口连接，回油口(T)与系统的回油孔道连接，出油口(A)与千斤顶的有杆腔连接；

所述控制系统(Ⅲ)包括上位机(31)、主控箱(32)、压力传感器(33)和位移传感器(34)；

装在顶升千斤顶(1)上的压力传感器(33)和装在顶升点的位移传感器(34)通过信号电缆与主控箱(32)连接；主控箱(32)通过电缆向液压系统(Ⅱ)发送指令，液压系统(Ⅱ)根据指令执行相关的动作；上位机(31)通过信号线与主控箱(32)通讯，实时监控系统的运行情况；n为大于等于2的整数，n的取值范围是：n为2到48之间的任意整数。

2.根据权利要求1所述的智能分控式液压同步顶升系统，其特征在于：所述阀组的卸荷电磁阀(23)、溢流阀(24)、电磁换向阀(25)、液压锁(26)、安全阀(27)和平衡阀(28)为螺纹插装阀或无泄漏球阀。