一种智能控制泵站及控制方法与流程

本发明涉及基坑安全施工领域，尤其涉及一种用于基坑支护的支撑轴力智能控制泵站及控制方法。

技术背景

城市深基坑开挖需要对周边建筑物及地下管线进行保护，因此应预防基坑开挖过程中围护结构产生较大的位移，通常分阶段对基坑侧壁进行支护，内支撑是较常用的施工方法，有混凝土支撑和钢支撑两种形式。使用钢支撑进行基坑支护时，可以采用数控液压设备进行其轴力的维持，来达到更好的围护结构位移控制效果。常用的数控液压设备为单通道的手动控制方式，每一个泵站只能控制一条油路，或者一个泵站内置多个油箱及泵，用来控制多条油路，因此泵站体积大；并且由于采取简单手动方式，往往只能起到对油压的手动开启和手动关闭的作用，无法精准的实时调整并控制油压的大小，由于基坑围护结构的位移是动态变化的，这种手动的控制方法经常不能达到设计要求的轴力维持。

同时在不同的地质环境与不同的温度环境下，同一基坑采用相同的施工工况，围护结构的位移也会相差巨大，但是传统的数控液压设备均未考虑到这些因素对支撑轴力带来的影响，因此难以达到较好的位移控制效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种智能控制泵站及控制方法。

本发明的目的是解决现有液压控制设备对基坑钢支撑轴力控制不精准的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能控制泵站，包括操作屏、控制计算系统、液压动力系统、显示屏、传感器，所述操作屏、显示屏、液压动力系统、传感器分别与控制计算系统通信连接；所述操作屏上设有加载按钮、卸载按钮、轴力设定按钮，加载按钮、卸载按钮可以进行各个通道的轴力加载和卸载，轴力设定按钮可以对各个通道的轴力进行轴力设定；所述传感器用于实时采集钢支撑的轴力、温度与位移数据，并将这些数据发送至控制计算系统；所述显示屏用于显示传感器所采集到的钢支撑的温度与位移数据；所述液压动力系统用于对钢支撑进行轴力施加；所述控制计算系统中设有控制器，所述控制计算系统可接收操作屏上的加载、卸载、轴力设定信息，并将这些信息传递到液压动力系统，控制液压动力系统动作；所述控制计算系统可接收传感器传过来的钢支撑的轴力、温度与位移数据的信息，将传感器采集到的数据显示在显示屏上，同时将这些数据反馈到控制器，控制器对这一时刻的轴力、温度和位移进行数据分析，用位移变化值和温度变化值对轴力进行修正，给出钢支撑的加载或者卸载具体值，并将钢支撑的加载或者卸载具体值发送至液压动力系统，对液压动力系统做出加载或者卸载指示，使钢支撑实时保持在最佳轴力状态。

所述液压动力系统包括电机、泵、单向控制阀，所述电机、泵、单向控制阀依次连接，所述单向控制阀包括阀体，所述阀体内设有油道，所述阀体表面设有第一油口、第二油口、第三油口，第一油口、第二油口、第三油口分别连通至油道，第一油口、第二油口分别位于油道左右两侧，第三油口位于油道下侧，所述油道内设有弹簧、阀球，阀球位于弹簧下方，所述阀球位置与第二油口位置对应，用于控制第二油口的开启、闭合。

一种智能控制泵站的控制方法，当需要对钢支撑加载时，在智能控制泵站的操作屏上按下加载按钮进行控制，或者按下自动/手动按钮连接远程电脑进行控制，然后依次按下操作屏的p1～p8这8个轴力设定按钮进行轴力设定，智能控制泵站的控制计算系统获得p1～p8这8个轴力设定按钮所设定的轴力值，并将该轴力值传送到液压动力系统，液压动力系统实现对钢支撑进行轴力施加；传感器实时采集钢支撑的轴力、温度与位移数据，并将这些数据发送至控制计算系统，控制计算系统将传感器采集到的数据显示在显示屏上，同时将这些数据反馈到控制器，控制器对这一时刻的轴力、温度和位移进行数据分析，用位移变化值和温度变化值对轴力进行修正，给出钢支撑的加载或者卸载具体值，并将钢支撑的加载或者卸载具体值发送至液压动力系统，对液压动力系统做出加载或者卸载指示，然后液压动力系统进行加载或者卸载动作，使钢支撑实时保持在最佳轴力状态。

所述液压动力系统进行加载或者卸载动作，具体过程如下，液压动力系统内的电机转动，电机的转速增大或者减小会带动泵输出的液压油流速变化，当需要对钢支撑加载时，液压动力系统向单向控制阀的第一油口输入的液压油，流速为vp2，单向控制阀的第二油口的液压油流速亦为vp2，控制计算系统中可以设定液压油流速的下限为v1，上限为v2，控制计算系统会将vp2控制在v1和v2之间，从而保证第二油口的输出压力与计算修正的压力之间的误差小于特定值，第二油口的油路连接千斤顶，对钢支撑的轴力进行精确加载。

当需要对钢支撑卸载时，液压动力系统内的电机转动带动泵动作，向液压动力系统内的单向控制阀的第三油口输入计算所需的油液，油液从第三油口进入单向控制阀内推动阀球进而压缩弹簧后打开第二油口，从而释放计算需要的油压，使得一定的油液从第二油口进入第一油口回到油箱，第二油口的油液流速为vp2，第三油口的油液流速为vp3，控制计算系统会通过调节vp3和vp2将第二油口的输出压力与计算修正的压力之间的误差减小到特定值，第二油口的油路连接千斤顶对钢支撑的轴力进行精确卸载。

本发明的有益效果是：本发明所述的智能控制泵站及控制方法能够对钢支撑轴力进行实时精确调控，解决了普通数控液压设备进行基坑围护结构位移控制时，无法精准地调整钢支撑轴力的问题，同时计算方法和程序内置于泵站的控制器内，能够实现本地实时控制，在远程主机故障时各泵站不受影响，正常工作，采样率和控制响应率也得到了提高。

附图说明

图1为智能控制泵站的结构示意图。

图2为单向控制阀的结构示意图。

图3为液压动力系统的加载控制流程图。

图4为液压动力系统的卸载控制流程图。

图5为液压动力系统中的液压油流速控制目标曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图所示，提供了本发明智能控制泵站的实施例，智能控制泵站是用于结合基坑支护体系的钢支撑共同工作，在基坑开挖过程中，各钢支撑受到的轴力会受围护结构背后土压力的变化和温度变化而变化，因此在钢支撑施工的整个过程中，需要根据具体情况对钢支撑的轴力进行实时调控。智能控制泵站包括操作屏1、控制计算系统2、液压动力系统3、显示屏5、传感器，所述操作屏1、显示屏5、液压动力系统3、传感器分别与控制计算系统2通信连接。

所述操作屏1上设有加载按钮11、卸载按钮12、轴力设定按钮13，加载按钮11、卸载按钮12可以进行各个通道的轴力加载和卸载，轴力设定按钮13可以对各个通道的轴力进行轴力设定。

所述传感器用于实时采集钢支撑的轴力、温度与位移数据，并将这些数据发送至控制计算系统2。

所述显示屏5用于显示传感器所采集到的钢支撑的温度与位移数据，显示屏5上设有温度显示51和位移显示52，温度显示51包括t1～t8，位移显示52包括s1～s8，t1～t8、s1～s8分别用于显示p1～p8这8轴力设定按钮所控制的每根钢支撑位置的基坑围护结构实时位移和钢支撑的实时温度。

所述液压动力系统3以液压油作为介质对钢支撑进行轴力施加。

所述控制计算系统5中设有控制器6，所述控制计算系统2可接收操作屏1上的加载、卸载、轴力设定信息，并将这些信息传递到液压动力系统3，控制液压动力系统3动作；所述控制计算系统2可接收传感器传过来的钢支撑的轴力、温度与位移数据的信息，将传感器采集到的数据显示在显示屏5上，同时将这些数据反馈到控制器6，控制器6对这一时刻的轴力、温度和位移进行数据分析，用位移变化值和温度变化值对轴力进行修正，给出钢支撑的加载或者卸载具体值，并将钢支撑的加载或者卸载具体值发送至液压动力系统3，对液压动力系统3做出加载或者卸载指示，使钢支撑实时保持在最佳轴力状态。

所述操作屏1上设有自动/手动按钮14，可以本地手动控制和远程自动控制。

所述轴力设定按钮13有p1～p8这8个。

所述液压动力系统3包括电机、泵、单向控制阀4，所述电机、泵、单向控制阀4依次连接，所述单向控制阀4包括阀体，所述阀体内设有油道41，所述阀体表面设有第一油口44、第二油口45、第三油口46，第一油口44、第二油口45、第三油口46分别连通至油道41，第一油口44、第二油口45分别位于油道41左右两侧，第三油口46位于油道41下侧，所述油道41内设有弹簧42、阀球43，阀球43位于弹簧42下方，阀球43位置与第二油口45位置对应，用于控制第二油口45的开启、闭合。

一种智能控制泵站的控制方法，当需要对钢支撑加载时，在智能控制泵站的操作屏1上按下加载按钮11进行控制，或者按下自动/手动按钮14连接远程电脑进行控制，然后依次按下操作屏的p1～p8这8个轴力设定按钮13进行轴力设定，智能控制泵站的控制计算系统2获得p1～p8这8个轴力设定按钮13所设定的轴力值，并将该轴力值传送到液压动力系统3，液压动力系统3实现对钢支撑进行轴力施加；

传感器实时采集钢支撑的轴力、温度与位移数据，并将这些数据发送至控制计算系统2，控制计算系统2将传感器采集到的数据显示在显示屏5上，同时将这些数据反馈到控制器6，控制器6对这一时刻的轴力、温度和位移进行数据分析，用位移变化值和温度变化值对轴力进行修正，给出钢支撑的加载或者卸载具体值，并将钢支撑的加载或者卸载具体值发送至液压动力系统3，对液压动力系统3做出加载或者卸载指示，然后液压动力系统3进行加载或者卸载动作，使钢支撑实时保持在最佳轴力状态。

所述液压动力系统进行加载或者卸载动作，其加载控制流程如图3所示，卸载控制流程如图4所示，具体过程如下，液压动力系统3内的电机转动，电机的转速n增大或者减小会带动泵输出的液压油流速变化，当需要对钢支撑加载时，液压动力系统向单向控制阀4的第一油口44输入的液压油，流速为vp2，单向控制阀4的第二油口45的液压油流速亦为vp2，控制计算系统2中可以设定液压油流速的下限为v1，上限为v2，控制计算系统2会将vp2控制在v1和v2之间，从而保证第二油口45的输出压力p2与计算修正的压力pr之间的误差小于特定值，第二油口45的油路连接千斤顶，对钢支撑的轴力进行精确加载。

当需要对钢支撑卸载时，液压动力系统3内的电机转动带动泵动作，向液压动力系统内的单向控制阀4的第三油口46输入计算所需的油液，油液从第三油口46进入单向控制阀4内推动阀球43进而压缩弹簧42后打开第二油口45，从而释放计算需要的油压，使得一定的油液从第二油口45进入第一油口44回到油箱，第二油口45的油液流速为vp2，第三油口46的油液流速为vp3，控制计算系统2会通过调节vp3和vp2将第二油口45的输出压力p2与计算修正的压力pr之间的误差减小到特定值，vp3和vp2的控制算法相同。第二油口45的油路连接千斤顶对钢支撑的轴力进行精确卸载。

当需要对钢支撑卸载时，在智能控制泵站的操作屏1上按下卸载按钮12进行控制，或者按下自动/手动按钮14连接远程电脑进行控制。