一种重型电气设备液压顶升控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种重型电气设备液压顶升控制方法，具体是一种用于设备安装领域中重型电气设备的就位施工液压顶升的控制方法。
【背景技术】
[0002]电能需求量不断增加，电力行业建设不断发展，液压顶升装置被广泛应用于大型变电站的建设中，尤其在重型电器设备安装就位中，有着举足轻重的地位。同时新建大型变电站已经向自动化、智能化的方向发展，这对电气设备的安装就位提出了更高的要求。由于液压传动系统具有传动平稳、布置灵活、自动化程度高、易于实现过载保护等优点，电力建设行业普遍采用超高压液压泵站、液压千斤顶等组成的液压顶升装置进行电气设备的装卸和安装就位。
[0003]现有电气设备的安装就位采用液压顶升装置和人工交替作业，主要是人工手动控制液压泵站的启停，分阶段多次顶升，其就位施工步骤如下:
首先、当变压器主体到达现场后，起重人员先将垫木按井字形交叉叠放并整齐摆放到基础前，其密度应根据设备重量决定，开始就位施工；
其次、检查液压顶升装置的是否工作正常，顶升准备工作就绪；
第三、利用液压顶升装置将设备顶起，在垫木上架设重轨，将变压器本体置入于轨上； 第四、由推移器推动变压器移动，随时调整前后、左右距离，直至将变压器推到垫木上方；
第五、利用液压顶升装置将变压器落地，并在其下方铺设垫木；
第六、在变压器两侧放置重轨，再次进行两侧平移，使变压器与基础对应；
第七、将变压器顶升至基础高度，利用重轨将变压器推至基础之上，完成就位施工。
[0004]与此相应的液压顶升装置的操作控制如下:
首先、进行性能检查，接通380V液压泵站主电源，送电并空载运行，后检查液压泵站及液压千斤顶工作是否正常，经过调试后处于良好的使用状态；
其次、进行顶升准备工作，将液压千斤顶摆放至变压器指定的顶位下，放置垫铁，并接通液压油管；
第三、启动液压顶升装置，将变压器一侧顶起，再进行另一侧顶升，左右两侧交替进行；
第四、至变压器底部与地面空间高度达到预定高度时，打好保险，完成顶升。
[0005]例如，在某变电站的施工中。施工要求安装2台240MVA三相三绕组自冷式有载调压变压器，进行主体安装就位。其型号为SSZ- 240000/220，单台运输主体重182吨。进行变压器的就位安装需要技术人员15至20人参与，施工至少需要2天时间，受天气影响会有延长。首先，此类变压器，由于其重量巨大，在安装过程中给施工增加了巨大的困难；而吊车等常用设备无法正常使用，通常采用液压顶升装置进行顶升就位施工。其次，从经济方面考虑，参与安装人员多，耗费大量人力物力，增加工程的整体成本；从施工进度的角度考虑，施工时间长，且会影响其他施工进程。最后，变压器作为变电站核心设备，其安装要求精度高，位置在毫米级,要求顶升速度在100mm/60s。
[0006]上述利用液压顶升装置进行电气设备的装卸和安装就位时，顶升高度与速度依靠人眼观测。其顶升装置的顶升效率低，耗工费时，顶升过程稳定性差，缺乏安全保障。经过多个项目工程的实际跟踪调研，发现一贯使用的液压起升装置具有完善和改进的空间，改进液压起升系统不仅能够提高施工效率，降低安装成本，而且能够进一步降低安全风险系数。
[0007]液压顶升装置是典型的机、电、液一体化的复杂系统，其中控制器的建模、优化与控制一直为研究者所关注。就其本质来讲，它是一个高度非线性，参数不确定的非线性时变系统。其工作环境逐渐跟随时间发生变化，从而导致系统的参数发生改变。应用控制理论成果改进液压顶升装置控制器性能的相关研究也是当今研究工作最为活跃的领域。
[0008]现有技术中，公开文献对安装施工流程的改进，如《金属罐体液压顶升施工技术》，源于现代机械，2005年3期，此论文结合具体工程的液压顶升技术实例，通过增加顶升机构，改进施工流程，实现连续、步进式的顶升。该顶升技术保持了液压顶升具有的平稳、安全、可靠性，提高了施工的准确性，但其实质仍为人工操作，安全性和准确性还有很大的提升空间。
[0009]现有技术中，公开文献对设备装置的改进，如公开号为CN203754281U的“一种用于大型物件的安装、搬运的顶升、滑移设备”的实用新型专利，此专利侧重于对设备硬件系统的改造。其特征在于:在每个支腿上安装有一个单级或多级油缸和行走马达及减速器，四个支腿连接在一套独立泵站上，有一个集中控制柜控制独立泵站。其优点在于:同步精度高、顶升吨位大、整体滑移定位精准、升降速度可调整、可在任意位置停止等特点，但仍为人工操作，自动化程度不高。
[0010]现有技术中，公开文献对微机控制代替人工控制的改进，如《烟囱液压顶升控制系统改造》，源于中国电机工程学会电力土建专业委员会2013年“新能源、新技术、创新发展”学术交流会，提出了利用PLC、变频器及传感监测技术进行控制系统的改进，实现了微机自动化控制，在生产施工过程中，降低了施工劳动力、操作轻便、节能，取得了良好的社会效益。其改进后的液压系统主要优点在于:1)通过3台相对独立的变频泵站，借助计算机及PLC控制三个液压顶升油缸同步上升、下降；2)主油缸上利用平衡阀，从而控制负载平稳；3)采用双泵双回路系统，提高液压系统的可靠性；4)主系统采用2级压力控制，实现了节能目的并减少了系统发热；5)设置两种压力显示系统，确保对系统压力的正确监视。此论文主要阐述了对于液压顶升系统的硬件改进，利用PLC微机控制，代替了人工操作；采用双泵双回路增加了系统的稳定性。其改进仅实现了简单的闭环控制，并未涉及智能控制。
[0011]现有技术中，公开文献对自动化控制的改进，主要有利用简单控制方法进行控制，如公开号为CN102505642A的“一种切割桥墩整体同步顶升控制系统及控制方法”的发明专利，属于将简单的控制方法应用于液压顶升系统中。其系统改进包括用于提供顶升动力的两个液压顶升装置、分别与两个液压顶升装置相接的两个液压回路、分别安装在两个液压回路上的两个进油量调整装置和顶升过程中对需顶升结构的平衡状态进行实时监测并根据监测结果对两个进油量调整装置进行控制的顶升平衡状态监控装置；其顶升方法包括:顶升准备和顶升，实际顶升时通过两个液压顶升装置对结构进行向上顶升，直至将结构顶升至预设高度，并对结构进行及时动态纠偏。此发明采用的顶升方法为简单的向上顶升，顶升与纠偏同时进行作用，使其顶升过程一直处于上升和调整的混合状态，既影响了顶升的速度又影响了误差的纠正，而且使得前一时刻的控制量并未对下一时刻的控制量产生作用，出现控制量的信息丢失。使得控制速度减缓，导致误差控制精度降低。再如公开号为CN103806376A的“桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法”，其控制方法包括以下步骤:一:确定桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求；二:调整四个千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度；三:判断千斤顶的顶升力是否满足力均衡要求；四:调整千斤顶的顶升力满足力均衡要求；五:判断调整后的桥梁是否满足位置精度要求。本发明的千斤顶快速调整方法，避免了桥梁顶升施工中施工人员的多次反复调整，提高了施工效率；改善了以桥梁位置精度作为单一指标的顶升施工方式，通过兼顾桥梁顶升位置精度和四个千斤顶顶升力的均衡，改善了桥梁的受力状态，降低了桥梁支座由于受力不均衡而损坏的风险，提高了桥梁的使用寿命。此顶升方法将力与位置作为两种控制效果指标，对两种控制指标分别进行考量。首先满足对力的均衡条件后，再对位置条件进行校准。未能将力与位置作为控制输出量，使其未参与整个系统的控制，存在一定的控制缺陷。
[0012]现有技术中，公开文献对利用智能控制方法的改进，如《模糊控制在大载荷高精度液压控制系统中的应用》，天津大学学报，2004年8期，指出在全量程内对大载荷变化的液压系统需要进行高精度控制，常规的控制方式容易导致很大的控制偏差甚至超限。文中利用模糊理论，研制了适用于液压控制的模糊控制算法。在实际应用中证明，这种算法有效地避免了应用常规算法容易引起的控制量的振荡和过冲，提高了载荷施加的精度。此论文对控制方法进行了改进，使用模糊控制算法有效的避免了振荡并且增加了精度，将模糊控制理论应用于液压系统的控制方法中。但是模糊控制自身存在缺陷，只能无限逼近期望值，使控制量在期望值附