基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构,它包括四个顶升单元，每一个顶升单元安装在托架上，在每一个托架上安装有一个拉线式位移传感器，拉线式位移传感器的拉线端与安装在四个顶升单元上的大型结构物相连，四个拉线式位移传感器与可编程逻辑控制器相连并将测得的顶升单元的顶升、下降位移传输给可编程逻辑控制器，所述的可编程逻辑控制器以一个拉线式位移传感器输出的最小的顶升、下降位移值作为基准值与其它三个拉线式位移传感器输出的位移值比较，然后输出位移控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元以调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。采用本发明可以满足同步精度要求。
【专利说明】基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压控制结构，尤其涉及基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构。
【背景技术】
[0002]海洋石油平台的安装是海上工程的重要组成部分，大型结构物的重量和重心分布是结构物海上安装的重要控制参数，准确的重量和重心位置对选择浮吊和吊索起决定性作用。由于平台是多点支撑而且完全是刚性结构，在称重过程中若不能很好地实现同步顶升控制，各千斤顶上升高度不同，平台可能会发生弯曲变形，严重的会破坏平台结构，而平台的倾斜也有可能导致平台滑落甚至倾翻，造成重大的经济损失。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种实现四个支点的千斤顶同步顶升，从而避免称重过程中大型结构物平台的倾斜甚至倾翻，减小了安全隐患的基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构。
[0004]本发明的基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构，它包括四个结构相同的顶升单元，每一个顶升单元安装在托架上，在每一个托架上安装有一个拉线式位移传感器，拉线式位移传感器的拉线端与安装在四个顶升单元上的大型结构物相连以测量每一个顶升单元的顶升位移，四个拉线式位移传感器与可编程逻辑控制器相连并将测得的顶升单元的顶升、下降位移传输给可编程逻辑控制器，所述的可编程逻辑控制器以一个拉线式位移传感器输出的最小的顶升、下降位移值作为基准值与其它三个拉线式位移传感器输出的位移值比较，然后输出位移控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元以调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。
[0005]采用本发明可以满足同步精度要求，能将最大同步误差控制在0.5mm以下，将平均同步误差控制在0.3mm左右。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明的基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构的示意图；
[0007]图2为图1所示的结构中的单个顶升单元的液压原理图；
[0008]图3为单个顶升单元称重时结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和具体实例对本发明作以详细描述。
[0010]如图1所示，本发明的四个结构相同的顶升单元I的供油油路以及回油油路17-1、17-2可以与一个泵站16相连。
[0011]如图2-3所示的本发明的基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构，它包括四个结构相同的顶升单元I，每一个顶升单元I安装在托架14上，在每一个托架14上安装有一个拉线式位移传感器13，拉线式位移传感器13的拉线端与安装在四个顶升单元I上的大型结构物15相连以测量每一个顶升单元I的顶升、下降位移，四个拉线式位移传感器13与可编程逻辑控制器相连并将测得的顶升单元的顶升、下降位移传输给可编程逻辑控制器，所述的可编程逻辑控制器以一个拉线式位移传感器13输出的最小的顶升、下降位移值作为基准值与其它三个拉线式位移传感器输出的位移值比较，将比较后的位移偏差值经比例-积分-微分调节，然后输出位移控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元以调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。
[0012]作为本发明的一种实施方式，优选的所述的每一个顶升单元I包括四个千斤顶2，所述的四个千斤顶2的有杆腔分别通过第一支管与安装有第一并联设置的阀的第一油路的一端相连通，所述的第一油路的另一端与一个三通四位换向阀11的第一连接口相连通，所述的第一并联设置的阀门为第一单向阀9-1和第一调速阀12-1并联设置；所述的四个千斤顶2的无杆腔分别通过第二支管与第二油路的一端相连通，所述的第二油路的另一端与所述的三通四位换向阀11的第二连接口相连通，从无杆腔至三通四位换向阀11的第二连接口的第二油路上依次装有液控单向阀7、二位三通换向阀6、第二并联设置的阀，在第二并联设置的阀以及第二连接口之间的第二油路上通过第三支路连接有第一溢流阀10-1，所述的第二并联设置的阀的一个支路上装有减压阀5和第二单向阀9-2并且另一个支路上装有第二调速阀12-2和第三单向阀9-3，所述的第二单向阀9-2和第三单向阀9-3方向相反，三通四位换向阀11的第三连接口通过第三油路与油箱连通，三通四位换向阀11的第四连接口通过装有过滤器8、泵4以及第四单向阀9-4的第四油路与油箱连通，在第四连接口和第四单向阀9-4之间的所述的第四油路上通过第四支管连接有第二溢流阀10-2。与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元中的第一调速阀或第二调速阀接收所述的可编程逻辑控制器输出的位移控制信号，控制第一调速阀或第二调速阀的开度，进而调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。
[0013]本装置的工作过程如下:
[0014]活塞顶升时，三位四通换向阀11打到右位，二位三通换向阀6打到上位，油箱内的液压油依次流经滤器8、油泵4、第四单向阀9-4、三位四通换向阀11的第四、第二连接口、第二单向阀9-2、减压阀5、二位三通换向阀6、液控单向阀7流向油缸无杆腔，有杆腔的液压油经第一调速阀12-1、三位四通换向阀11的第一、第三连接口流回油箱。可编程逻辑控制器根据拉线式位移传感器检测的四个顶升单元的位移值，确定一个顶升单元的最小顶升位移基准值后，将其余三个顶升单元的位移值与其比较，将比较后的位移偏差值经比例-积分-微分调节，然后输出控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元中的第一调速阀12-1，控制第一调速阀12-1的开度，进而调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元顶升位移值保持一致。
[0015]活塞下降时，三位四通换向阀11打到左位，两位三通换向阀6打到上位，油箱内的液压油依次流经滤器8、油泵4、第四单向阀9-4、三位四通换向阀11的第四、第一连接口、第一单向阀9-1流向油缸有杆腔，随着千斤顶活塞杆下降，无杆腔油压上升，将液控单向阀7导通，顺利地将无杆腔油液排出，无杆腔部分液压油经两位三通换向阀6、第二调速阀12-2、第三单向阀9-3、三位四通换向阀11的第二、第三连接口流回油箱。可编程逻辑控制器根据拉线式位移传感器检测的四个顶升单元的位移值，确定一个顶升单元的最小下降位移基准值后，将其余三个顶升单元的位移值与其比较，将比较后的位移偏差值经比例-积分-微分调节，然后输出控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元中的第二调速阀12-2，控制第二调速阀12-2的开度，进而调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元顶升位移值保持一致。
[0016]采用闭环控制系统，目标设定值Sv (t)为基准位移值，闭环控制器的反馈值通过位移传感器，并经Α/D变换转换为数字量Pv (t);基准位移值与其它三个位移传感器的反馈
号差值ev (t):
[0017]ev(t) = Sv(t)-Pv(t)
[0018]该误差信号值送入可编程逻辑控制器，经比例、积分、微分运算，得到叠加的一个数字量；该数字量经进行D/Α变换，输出一个电流信号mv (t):
[0019]
【权利要求】
1.基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构，其特征在于:它包括四个结构相同的顶升单元，每一个顶升单元安装在托架上，在每一个托架上安装有一个拉线式位移传感器，拉线式位移传感器的拉线端与安装在四个顶升单元上的大型结构物相连以测量每一个顶升单元的顶升位移，四个拉线式位移传感器与可编程逻辑控制器相连并将测得的顶升单元的顶升、下降位移传输给可编程逻辑控制器，所述的可编程逻辑控制器以一个拉线式位移传感器输出的最小的顶升、下降位移值作为基准值与其它三个拉线式位移传感器输出的位移值比较，然后输出位移控制信号给与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元以调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。
2.根据权利要求1所述的基于调速控制的大型结构物称重液压控制结构，其特征在于:所述的每一个顶升单元包括四个千斤顶，所述的四个千斤顶的有杆腔分别通过第一支管与安装有第一并联设置的阀的第一油路的一端相连通，所述的第一油路的另一端与一个三通四位换向阀的第一连接口相连通，所述的第一并联设置的阀门为第一单向阀和第一调速阀并联设置；所述的四个千斤顶的无杆腔分别通过第二支管与第二油路的一端相连通，所述的第二油路的另一端与所述的三通四位换向阀的第二连接口相连通，从无杆腔至三通四位换向阀的第二连接口的第二油路上依次装有液控单向阀、二位三通换向阀、第二并联设置的阀，在第二并联设置的阀以及第二连接口之间的第二油路上通过第三支路连接有第一溢流阀，所述的第二并联设置的阀的一个支路上装有减压阀和第二单向阀并且另一个支路上装有第二调速阀和第三单向阀，所述的第二单向阀和第三单向阀方向相反，三通四位换向阀的第三连接口通过第三油路与油箱连通，三通四位换向阀的第四连接口通过装有过滤器、泵以及第四单向阀的第四油路与油箱连通，在第四连接口和第四单向阀之间的所述的第四油路上通过第四支管连接有第二溢流阀，与其它三个拉线式位移传感器相连的顶升单元中的第一调速阀或第二调速阀接收所述的可编程逻辑控制器输出的位移控制信号，控制第一调速阀或第二调速阀的开度，进而调整其它三个顶升单元的位移值使其与基准顶升单元位移值保持一致。
【文档编号】B66F3/46GK103708375SQ201310718180
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】章青, 片成荣, 张育坤, 石云飞 申请人:天津大学