CN2585200Y - 大型结构物自动称重设备 - Google Patents

Abstract

一种大型结构物自动称重设备，属于高精度、大量程称重的新型计量设备。该设备安装在一个集装箱内，在集装箱内设有多台油泵，多个电磁阀，多个A/D采集器，多个压力传感器和位移传感器以及多个千斤顶。多台油泵通过油管与千斤顶相连接，油路上安装有电磁阀，通过计算机控制液压系统的电磁阀开关及油路的切换实现千斤顶的升降和调平。油路上安装有压力传感器，千斤顶支点处安装有位移传感器，计算机通过各压力传感器和位移传感器的数据采集系统，实现大型结构物的自动称重，还可以根据各传感器的特性进行监视和报警。其精度高、可靠性强、操作简单，可移动。

Description

大型结构物自动称重设备

技术领域

本实用新型涉及的是一种大型结构物自动称重设备，属于高精度、大量程称重的新型计量器。

技术背景

对于大型海洋结构物吊装安全是十分重要的。首先要知道该大型结构物的重量，而大型结构物的重量是难估算的。在设计中，往往受控于焊接材料，橇块及局部修改，临时结构和平台设备购置的影响，很难得知其精确的重量。经检索，北京长城计量测试技术研究所《新技术新仪器》1999年报19卷第5期上发表的文献中，指出“千斤顶称重是一种非常优越的称重方式”。目前国、内外的大型结构物的称重设备中，通过检测油路上的压力传感器的数值，得到大型结构物的重量。然而，各千斤顶上油路的进油量只能通过手动调节，同步控制精度差，人工调节和技术熟练等要求非常高，特别是较笨重的大型结构物，控制开关近70多个，效率低，误操作多，所测得的重量误差较大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大型结构物自动称重设备，利用工控机，千斤顶的位移传感器和油路上的压力传感器以及控制电磁阀对油路的切换，实现称重过程的全电脑控制，测得大型结构物的重量，还可以根据各传感器的特性进行监视和报警，其精度高、可靠性强、操作简单，可移动。

本实用新型的目的是这样实现的，一种大型结构物自动称重设备安装在一个集装箱内，在集装箱内设有多台油泵，多个电磁阀，多个A/D采集器，多条高压油管和电缆，同时还设有多个压力传感器和位移传感器以及多个千斤顶。其特征在于多台油泵通过油管与千斤顶相连接，油路上安装有电磁阀，计算机通过控制液压系统的电磁阀开关及油路的切换，实现千斤顶的顶升，下降和调平。油路上安装有压力传感器，千斤顶支点处安装有位移传感器，计算机通过各压力传感器和位移传感器测得数据的采集系统，自动测得大型结构物的重量，还可以根据各传感器的特性进行监视和报警。

附图说明

图1为液压系统的原理图。

图2为油泵起停工作原理图。

图3为油泵起停控制电路工作原理图。

图4为电磁阀控制电路工作原理图。

图5为数据采集系统工作原理图。

图6为驱动控制电路工作原理图。

图7为大型结构物自动称重设备的平面布置图。

其中1、油泵，2、辅助油箱，3、工作台，4、给油泵供电的动力控制柜，5工控机安装及电气逻辑控制台，6、集装箱，7、压力传感器，8、位移传感器，9、电磁阀，10、千斤顶。

实施例

本自动称重设备的构造为一个集装箱6，在集装箱6内设有多台油泵1，多个电磁阀9，多个A/D采集器，多条高压油管和电缆，多个压力传感器7和位移传感器8以及多个千斤顶10组成。

本实用新型的集装箱内包括四台油泵1，一个辅助油箱2，一个工控机，一个油泵控制动力柜4，一个控制台5(用于按装工控机和电器元件)，一个工作台3组成，如图7所示。

在电磁阀箱安装多路油管和多个针阀，其液压控制部分通过快速接头与油泵千斤顶部分连接，其电气控制部分通过多芯电缆和航控插头与电气逻辑控制台“5”相连接。

A/D采集箱安装D5252A/D采集器，多个压力变送器或位移变送连接，A/D采集箱通过RS485与电气逻辑控制台“5”连接，然后与工控机相相连。

本设备利用拉线式位移传感器(或位移变送器)8检测每一个桩腿的顶升的高度，通过压力传感器(或压力变送器)7检测每一千斤顶的承力状况，采用电磁阀9控制千斤顶10的进、出油流量，用数据总线技术，将压力传感器，位移传感器，油路状态设置的开关，油泵换向阀及超高压电磁阀等设备进行网络监控，实现对大型结构同步顶升，下降和调平，可以进行大型结构物的自动称重，同时计算机能自动控制、监测与报警。

现对本实用新型的集装箱内的各系统的控制及工作原理进一步描述：一.液压系统工作原理

液压系统是由带卸压阀的油泵、三位四通电磁阀、流量调节针阀、二位二通电磁阀、液控单向阀和一些连接管路以及辅助元件组成。

如图1为液压系统的原理图。由一个油泵带多个千斤顶。油泵是整个液压系统的动力源，负责向液压系统供油，从而驱动千斤顶的运动。

用三位四通阀切换油路，由两个电磁阀和一个衔铁组成。当左边电磁阀得电时，电磁铁吸合，阀芯向左移动，千斤顶的上升油路导通，下降油路关闭；当右边电磁阀得电时，电磁铁脱开，阀芯向右移动，千斤顶的上升油路关闭，下降油路导通，完成油路切换。油泵的出口处要配有卸压阀。当油泵出油口的压力值高到一定程度时，卸压阀打开，出油口的油流回油箱。

流量调节用针阀。流量调节针阀能够连续调节流量，在组块升降过程中，可以通过流量调节针阀来调节油路供油流量大小，从而控制千斤顶运动的快慢。

二位二通电磁阀线圈得电时，阀芯吸合，油路关闭；当二位二通电磁阀线圈失电时，阀芯脱开，油路打开。在自动称重系统升降过程中，通过每个支油路二位二通电磁阀的得失电控制油路在自动称重系统中实现自动控制，

系统上升时，液压油通过针阀和液控单向阀，进入千斤顶下油缸，千斤顶上油缸液压油直接回油泵，同时千斤顶顶杆向上移动。

系统下降过程中，通过三位四通阀切换油路，高压油直接进入千斤顶上油缸，在高压油作用下液控单向阀打开，千斤顶下油缸液通过液控单向阀和针阀回油泵，千斤顶顶杆向下移动。二、电气控制系统工作原理

1，油泵起停工作原理

油泵电机的主电路考虑短路保护和过载保护，有电流表和电压表仪表测量油泵的工作状况。工作原理如图2所示。从三相电源出来的电流经过熔断器(FU7～FU18)、接触器的主触点(KM1～KM4)、热继电器(FR1～FR4)、接入电动泵(M1～M4)，线路中通过电流互感器(TA2～TA5)检测电机单相电流(PA2～PA5)。

2，油泵起停控制电路工作原理

油泵的起停控制是在控制电路中完成的，如图3所示。正常工作时，KA8继电器常开触点闭合，电路正常工作，指示灯亮(HL6～HL9)。从220V两相交流电源出来的电流经过热继电器的常闭触点(FR1～FR4)、电机停止按钮(SB1、SB3、SB5、SB7)、电机起动按钮(SB2、SB4、SB6、SB8)、到达接触器线圈(KM1～KM4)。其线圈与主电气柜上和控制电气柜上的急停按钮(K8)串联。当按下急停按钮时，控制电路中的常闭触点断开，KA8继电器线圈失电，电动泵起停控制电路中的KA8继电器常开触点断开，切断电路，起到保护作用。

3，电磁阀控制电路工作原理

称重系统中千斤顶升降是由二位二通电磁阀(YV1～YV64)来控制的。通过二位二通电磁阀的开闭，控制油路的通断。二位二通电磁阀通过控制油路的通断时间就可以控制该支路的供油量，从而控制千斤顶的升降量。二位二通电磁阀的控制电路由手动和自动两部分组成。如图4所示。其中KA6、KA7为手动、自动切换开关。KC1～KC64为由计算机控制的固体继电器，自动控制时KC得电，电磁阀线圈YV得电、电磁阀工作；手动控制时SA(SA1～SA64)得电，YV线圈得电、电磁阀工作，同时对应的指示灯HL亮(HL1V～HL64V)，电磁阀线圈并联了RC吸收回路。三.数据采集系统工作原理

数据采集系统是由压力传感器、位移传感器、信号放大及A/D数模转换器和计算机组成。图5所示为多个传感器、多个A/D转换器(D5252)以及与计算机的连接图。

压力变送器将压力信号转变成4～20mA电流信号，利用A/D转换器(D5252)通过RS485口送出数据，位移变送器将位移信号转变成4～20mA电流信号，利用A/D转换器(D5252)通过RS485口送出数据，计算机通过RS485口采集各个传感器的信息。四.驱动控制电路工作原理

计算机将控制信号发给D1712I/O模块，D1712I/O模块驱动固态继电器(SSR)，固态继电器(KC1～KC64)驱动现场电磁阀(YV1～YV64)。

D1712I/O模块与计算机通过RS-485接口进行通讯。每个D1712模块有多个输出通道，每个通道与一个固态继电器(SSR)控制端相连。每个D1712模块都有一个独立的地址。计算机选择相应的地址和通道，向D1712模块发出控制指令，让D1712模块的各个输出通道输出0或1。如图6所示，D1712模块的各个输出通道接在固态继电器的输入端，当程序指定D1712模块的某一输出通道为0时，该通道为低电平，固态继电器的输入端的输入信号导通，晶闸管导通，与之串联的电磁阀线圈得电，油路导通；当程序指定D1712模块的某一输出通道为1时，该通道为高电平，固态继电器的输入端的输入信号断开，晶闸管不通。与之串联的电磁阀线圈失电，油路关闭。计算机程序就可以通过控制D1712模块的某一输出0或1的时间间隔来控制千斤顶的顶升。

本自动称重设备的优越性：1)称重能力：目前该设备具有8000吨的大型结构物称能力，由于该设备采用积木式设计方法，可自由拼装成各种大小和多种形式的结构物自动称重设备。2)测量精度高：称重设备的精度优于1％FS。3)称重全过程计算机自动控制：本称重设备彻底解决传统称重设备的控制问题，用电磁阀取代原手动调节阀；数学模型控制取代人工经验判断；工业控制机固体继电器控制取代手动控制，实现顶升、下降和调平全过程全自动控制。4)可靠性高安全性强：本称重设备采用全过程计算机自动监测和报警5)集成度高：设备安装在一个集装箱内，操作，运输方便。

Claims (3)

1、一种大型结构物自动称重设备安装在一个集装箱内，在集装箱内设有多台油泵，多个电磁阀，多个A/D采集器，多条高压油管和电缆，同时还设有多个压力传感器和位移传感器以及多个千斤顶，其特征在于多台油泵通过油管与千斤顶相连接，油路上安装有电磁阀，计算机通过控制液压系统的电磁阀开关及油路的切换，实现千斤顶的顶升、下降和调平；油路上安装有压力传感器，千斤顶支点处安装有位移传感器，计算机通过各压力传感器和位移传感器的数据采集系统得到大型结构物的重量。

2、根据权利要求1所述的大型结构物自动称重设备，其特征在于液压系统包含有带卸压阀的油泵，三位四通电磁阀，流量调节针阀，二位二通电磁阀，液压单向阀。

3、根据权利要求1所述的大型结构物自动称重设备，其特征在于数据采集系统包含有压力传感器，位移传感器，信号放大及A/D数值转换器和计算机。

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