桥梁梁预应力张拉自控系统说明书.docx
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桥梁梁预应力张拉自控系统说明书
YT-I型桥梁预应力张拉
自动控制系统
使
用
说
明
书
石家庄开发区益通科技有限公司
第1章概述
我公司自主研制的高速铁路预应力桥梁张拉系统。
具有全触屏预应力张拉和实时监控功能。
通过无线通讯方式实现对现场张拉过程的实时监控。
还具有计算机联网和管理功能。
能在张拉作业过程中对张拉完成后的数据进行显示打印和数据的实时储存,并可以将现场的张拉过程实时的传输到我监控室的计算机上,便于技术人员对数据的查看和存储,对现场能够达到实时的了解。
本装置安装简单,储存读取可靠,操作方便,使用可靠,维护量少,经济效益高,适用于各梁场的使用,便于作业量统计等管理工作,达到了自动张拉的目的。
YT-I型桥梁预应力自动张拉系统由2对千斤顶(4个),4台电动液压站、8个液压传感器、4个位移传感器、PLC控制器、一体化工作站和1套标准力校正系统等组成,实现张拉过程的自动化,其中在电动液压站上安装液压传感器,在千斤顶上安装位移传感器。
其系统原理框图如下:
YT-I型桥梁预应力自动张拉系统的工作原理是:
首次使用时,操作人员通过一体化工作站进行系统的标定,即将随机的标准力校正系统与张拉设备同时使用,启动张拉设备,对张拉过程中各个张拉力量程段进行标定,标定结束后,系统自动剔除千斤顶摩阻、液压系统等环节中压力对拉力的影响,形成液压系统的压力关联曲线。
张拉设备完成标定后,操作人员输入各段张拉力值及停留时间等参数,可以启动张拉过程。
在张拉过程中,系统将控制4台千斤顶的拉力和伸长值自动平衡同步张拉。
PLC时刻通过数据采集器读取4台千斤顶的压力信号和位移信号,控制4台千斤顶的阀组,保证4台千斤顶的拉力和伸长值同步增长。
位移信号作为系统的参考和张拉的辅助参数,当位移变化量过大,即张拉速度过高时,调节千斤顶的张拉速度。
当力信号和位移信号有冲突时,提示进行人工干预。
YT-I型桥梁预应力自动张拉设备的核心是控制2对千斤顶自动同步张拉,使用实现对千斤顶的可控能力,同时采用压力经标定后与力的自动关联方法,简化了系统结构,提高了现场使用效率和可靠性。
第2章技术指标
张拉系统
测力系统精度1%F.S
位移测量精度0.2mm
双顶对拉不平衡度50KN
液压站工作电压380±10%
控制系统工作电压220±10%
使用温度–20℃-50℃
标定系统
满量程3000KN
准确度0.3%F.S
使用电压220±10%
使用温度–20℃-50℃
液压站
最大油压50MPa
流量2L/min
电机功率4.5KW
使用电压380V
张拉千斤顶
公称张拉力2000~5000KN可选
张拉行程200mm
行程允许偏差±2
第3章控制柜操作说明
开启电源,启动主界面,如图1所示。
图1
点击【早期张拉】、【后期张拉】即可启动自动张拉;点击【手动操作】,进入手动张拉过程;点击【调试】进行参数设置;点击【复位】可调节主、从机同步运行。
一、调试
点击【调试】按钮,进入系统登录界面,如图2所示:
图2
点“账号:
”后的“*****”区域,输入“1”,点【Enter】,相同的步骤在“密码:
”后输入“9999”,点【Enter】,如图3示。
图3
点【登录】即可进入系统,操作界面如图2所示。
点【系统基本参数】即可进入系统基本参数设置界面,如图4所示。
图4
图4为“主机张拉应力设置”界面,界面首行“2886”、“202.5”处分别代表拉力及位移标率,系统标定完成后不得随意改动;“巡检时间”为系统的巡检周期,单位为ms;“初张应力”、“初张位移”、“初张持荷”、“终张应力”、“终张位移”、“终张持荷”等参数需要根据现场实际情况设置;“分度值F”是拉力分度值;“回油卸荷值”是当压力小于设定值时停止卸荷;“回油位移值”是当位移小于设定值时默认为顶回到位;“分度值L”是位移分度值;“打压延时值”“回油延时值”为系统默认值10“显示界面”是张拉过程完成后打印界面的显示时间;“位移平衡值”是当两个千斤顶的位移差值大于设定值时进行位移平衡;“缓释卸荷值”是当压力小于设定值时停止缓释。
参数设置完成后点【修改】系统将保存修改结果。
点【A-1#】、【A-2#】进行单顶参数设置,如图5所示。
图5
此界面中,“初张单项提前”、“初张单项滞后”、“初张双项提前”、“初张双项滞后”、“终张单项提前”、“终张单项滞后”、“终张双项提前”、“终张双项滞后”参数由操作人员根据现场实际情况设置;“点动范围”是实际拉力值比目标拉力值小10kN时进行点动补压;“点动最小值”是100ms,表示点动一次开阀时间为100ms;点动周期为300ms,表示系统检测是否需要点动补压的时间是300ms;关阀延时值是15kN,指点动压力比设定压力大15kN时关闭打压;设定完成后点【修改】保存数据,点【返回】返回上一级菜单(图4)。
点【从机参数】对从机参数进行修改,修改方法与主机修改方法相同,修改完成后返回到调试界面(如图2示)。
点【系统标定参数】进入主通道参数修改界面,如图6所示。
图6
输入模式为6,滤波次数为25,其余参数为默认值。
从通道参数设置与主通道参数相同,设定完成后返回到调试界面(图2)。
点击【系统线性修正】进入主通道线性修正界面,如图7所示。
图7
点【置零】将拉力及位移值置为零,点【查看】进入主拉力线性修正界面,如图8所示。
图8
此界面显示12个修正点,在“修正点”处输入要修正点的编号,在“差值”处输入示值与标准值的差值(标准值-示值),修正(从机线性修正值与主机线性修正值相同)完成后保存完成主拉力线性修正返回到调试界面如图2所示。
【PID参数设定】功能及【移除U盘】功能暂未使用。
二、早期张拉
点【早期张拉】进入操作界面,如图9所示。
图9
界面首行两个“4”代表主机与从机运行同步(只要两数相等就说明主机与从机运行同步,以下同),“32M”与“24M”用于选择梁长,被选中的按钮呈绿色显示并由“OFF”变为“ON”。
“初张应力值”、“初张位移值”、“终张应力值”、“终张位移值”及“持荷时间”将由系统自动调用基本参数设定值。
“操作菜单”用来选择用几号顶进行张拉。
例如,点【A-1#,B-3#】选择1号顶和3号顶,如图10所示。
图10
“基本数据”里输入张拉设备编号、桥梁编号、设计活载、全长、梁重及跨度信息。
“张拉次序”为张拉桥梁钢束的顺序,“钢束编号”为“张拉次序”对应的钢束编号。
设置完成后点【上传】,进入下一个操作界面,如图11所示。
图11
此界面为1号顶和3号顶“双顶张拉”基本参数显示界面,“目标值”和“保压计时”可根据实际情况更改,“工具锚夹片外露量”为现场实际测量数值。
点【启动】开始自动张拉,如图12所示。
图12
【启动】按钮变成灰色,张拉结束进入“张拉记录”界面,如图13所示。
图13
图13为张拉完成后所显示的拉力及位移信息。
至此,自动张拉结束。
“后期张拉”同“早期张拉”操作。
三、手动张拉
在图1示界面中点【手动操作】启动手动张拉过程,如图14所示。
图14
按下张拉控制柜面板上【打压】按钮,对应千斤顶的拉力和位移示值显示在此界面上,并且对应“出顶”指示灯呈绿色。
当压力及位移达到标准值时,再按一次【打压】按钮,停止打压进入保压状态。
张拉完成按下【缓释】按钮进行压力释放。
缓释完成后按下【回油】按钮进行回油,此时对应的“回顶”指示灯呈绿色显示,相应的位移值逐渐减小,当位移值达到0时,说明顶回到位,再按下【回油】按钮停止回油。
手动张拉过程结束。
四、复位
当主、从机在张拉过程中运行不同步时,点击如图1所示界面最底行时间显示后“0”输入“20”,点【Enter】,点【复位】按钮使主、从机同步运行。
五、急停及手动/自动转换
在自动张拉过程中,若出现张拉异常状况按下控制柜面板上“急停”按钮,暂停自动张拉,待查明原因后松开“急停”按钮恢复张拉过程。
若异常情况导致主、从机无法自动同步完成张拉,按下“手动/自动转换”按钮进入手动张拉。
此时,手动张拉到目标值后点【保存】结束手动张拉返回到自动张拉状态。
第四章张拉油泵说明
一、结构
该油泵由泵体、电液控制阀、溢流阀、卸荷阀、电动机、散热器、油泵箱体和管路等组成。
1.油泵体
泵体系自吸式轴向柱塞泵,其工作过程如下:
电动机带动斜盘轴旋转,斜盘轴在旋转过程中,通过轴上的斜盘将柱塞压入柱塞套内,而回程弹簧靠其弹力使柱塞时刻贴紧在推力轴承端面上,斜盘轴和回程弹簧的交替作用,使柱塞在柱塞套中往复运动,达到吸排油的目的,使出油嘴得到连续均匀的压力油。
2.控制阀系统
控制阀系统主要由电控和液控两部分既电磁阀和超高压电液控液压油路开关组成,通过电磁阀将电信号转换成低液压控制信号,并由此低液压控制信号来控制高压超高压油路的通断。
从而起到全自动控制液压千斤顶等液压设备作用。
作为铁路专用梁的张拉时,在此控制中加入了缓释系统,可使千斤顶张拉完成后缓慢卸压,从而保证钢绞线的张拉力从工具锚缓慢过渡到工作锚具上,避免对工作夹片的冲击,防止出现滑束。
在油箱的前端有两个卸荷阀,从左到右分别是控制油路卸荷阀和张拉油路卸荷阀。
油泵开始工作之前先接通电源,全部打开两个卸荷阀进行排气,之后旋紧两个卸荷阀,开始正常工作。
压力表从左至右显示的分别是控制油路、张拉油路的油压。
其中控制油路的油压稳定在15-18MPa之间,张拉油路的油压在0-50MPa之间。
3.箱体、管路
箱体是由薄钢板焊接而成,油泵体直接浸在油中这样有利于泵体的散热和润滑。
三、使用与保养
1.用油要求
本油泵需采用优质矿物油,油内应不含水、酸及其它混合物或杂质,平均黏度约为E=20-32mm/s。
根据环境温度的实际情况,一般可采用N20或N32机械油。
加油前需经过滤,并应把油箱、泵体管路等处清洗干净。
否则,铁削或泥沙的带入,有可能发生不正常的磨损和刮伤甚至卡死,以至造成事故。
在使用中应根据油的实际情况定期更换新油。
油箱应灌满并随时检查或添加新油,保证液面距油箱顶面距离不超过30毫米,以保证泵内轴承的润滑和冷却。
油箱滤油器和泵下滤油器是由100目黄铜网制成。
滤油网应经常清洗以防堵塞。
使用时油液温度不应超过60℃,系统中已加入散热器,必要时应采取适当措施予以降温。
2、初运转与排气
开车前,泵内各容油空间可能充有气体,气体的存在将产生压力不稳,流量不足,甚至不升压等不良现象。
因此,必须先松开全部卸荷阀,然后反复开、关电机令油泵空运转,直至回油嘴中出油量均匀饱满并且流液中无气泡存在时为止。
3、溢流阀调整
油泵排气结束,拧紧控制油路卸荷阀,调整溢流阀把油压调至15-16MPa之间,然后松开控制油路卸荷阀,拧紧张拉卸荷阀,调整溢流阀使张拉油压调至50MPa左右。
然后拧紧控制油路卸荷阀,堵住回油嘴,打开回油电磁阀,回油压力调至15MPa左右。
第四章张拉油泵说明
一、构造与简图
本产品油缸与端盖采用高强螺栓连接,动密封和静密封均采用新型优质组合型密封圈,此密封耐压耐磨持久耐用,各滑动面之间均设置有耐磨导向环,活塞与穿心套外部装有J型聚氨酯防尘圈。
(见图)简图:
1、后压盖2、穿心套3、后端盖4、活塞5、缸体6、回程端盖
基本尺寸:
代号
A
B
C
D
E
F
G
数值
162
228
250
415
228
375
395
二、工作原理
本千斤顶是与配套油泵组合使用的,油泵的张拉油路接本千斤顶张拉腔油嘴(本图左油嘴)同时标定过的压力表也接到本油路,油泵回程油路接本千斤顶的回程油嘴(本图右油嘴),并将本油路的安全阀调至10MPa以确保安全。
1、空载运行
千斤顶在没有荷载的情况下运行叫空载运行,在进入正常使用前要求千斤顶空载运行三次,即伸缩三个周期,以便排除顶内的空气。
2、活塞外伸
当张拉油路供油时液压油充入张拉油腔,推动活塞前进(如图向右运动),同时回程油路的液压油通过回程油路流入油泵的油箱内,注意此时的回程油路必须是打开状态,否则回程油路被切断,液压油不能回流,造成千斤顶双油腔供油,违反操作规程很快就会使千斤顶发生崩盖等破坏形式,在油路通畅的情况下,空载运行时张拉端油液的顶推力仅为克服内部摩擦所需,压力很小此时的压力为启动压力,在活塞外伸的过程中回程压力没有阻尼,压力为零。
3、活塞内收
相反,回程油路供油张拉油压回油液压油充入回程油腔,推动活塞后退(如图向左运动),同时回程油路的液压油通过张拉油路流入油泵的油箱内,注意此时的张拉油路必须是打开状态,否则张拉油路被切断,液压油不能回流,造成千斤顶双油腔供油,违反操作规程同样会使千斤顶发生崩盖等破坏形式,在油路通畅的情况下,空载运行时回程端油液的顶推力仅为克服内部摩擦所需,压力也很小此时的压力为回程压力,在活塞内缩的过程中张拉压力没有阻尼,压力为零。
4、负载运行:
千斤顶加载后的运行为负载运行。
5、加载方式
加载只能是沿千斤顶轴向由两端向内加压(如锚具的张拉),当使用压力机等主动加压设备加压时,应预先用油泵把千斤顶张拉腔注入一定量的压力油并保压,确保最大使用压力下活塞底面不与端盖接触,载荷轴心尽可能与千斤顶轴线重合,不允许偏向加荷,否则活塞偏斜状态下外伸容易拉伤缸体造成较大损失。
6、加载运行
在千斤顶张拉锚具时,张拉端(图中左端)通过限位板以工作锚作为一个反力支撑,另一端在活塞端部(图中右端)以工具锚作为另一个反力支撑,张拉过程中张拉腔不断充入压力油推动活塞外伸,同时工具锚锚固预应力筋,当预应筋另一端也锚固后预应力筋开始产生拉伸变形,此时千斤顶活塞继续外伸,抗力继续增大,此时张拉腔内部的压力油以端盖为反力架推动活塞克服张拉抗力,端盖又以限位板及工作锚为支撑平衡压力油的反力,端盖只受来自轴向两端平衡的压力,没有与缸体相对分离的力的存在,因此后端盖是安全的。
加载运行还要注意一个关键问题,不能超行程运行,当行程不能满足一次张拉完成的条件时应回程锚固,再次补拉,不能图一时省事冒险满行程张拉,一旦超出行程相当大的拉力就会加到回程端盖上,至使崩盖,甚至造成伤亡事故!
为使加载均匀对称,最好对预应力筋预紧处理,另外还要注意千斤顶轴线与张拉构件端面的垂直度,张拉各配件间的间隙,应确保张拉到初应力时各根预应力筋受力的均衡性,否则应预拉到各配件到位后再重新装夹片。
第五章注意事项
1、开机后如果发现主从空机柜通讯不上的问题,需要先检查通讯线是否连接正常或有断线,如果没有需要从新给PLC断电上电。
2、在张拉过程中不能遮挡红外位移传感器和红外位移传感器挡板,如果遮挡会直接影响张拉过程和张拉数据。
3、在张拉过程中如果出现问题应首先急停再切换到手动张拉,不能强行继续张拉。
4、在运送泵站和千斤顶的过程中,要注意油管和连接线不能被拉断。
5、千斤顶的磨阻会随着使用时间而改变,应按工艺要求对千斤顶进行周期校验。
6、张拉过程中,预应力钢绞线出现断丝现象,千斤顶严重漏油,油压表不回零,调换千斤顶及油表时,均应重新使用标准力校正系统校核张拉机具。
7、油泵运转有不正常情况时,必须立即停车检查。
在有压情况下,严禁随意拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝。
8、电源接线要加接零线,设备应可靠接地,并随时检查各处绝缘情况,避免触电。
9、使用时应经常检查电源线的连接或开关接触是否可靠,防止电动机因缺相运行而烧毁。
10、新油泵初次使用时,必须等油泵体内的空气排净后才能正常使用。
若加油黏度太大则不利于排气。
11、油管与接头要按规格要求制造,并随时检查,以免发生爆裂事故,油泵带压时不得拆卸接头、管路及油表。
12、压力表要随时检查,以防失灵而造成事故。
13、开车前应先打开控制阀(空载启动)。
并经常保证灵敏可靠。
14、装在上体的轴承应根据情况及时更换润滑油。
15、油面过低时泵体内平面轴承露出油面时不得长时间带压工作。
16、采用优质矿物油,建议冬季用10号机械油,夏季用20号机械油。
油液必须保持清洁,定期更换。
17、安装油管前,必须保持油管端头内丝清洁并加配紫铜垫。
18、千斤顶各油口应保持清洁,不接油管时,油嘴应加防尘帽,搬运过程中应特别注意防止碰伤油嘴。
19、千斤顶使用前,必须空载运行几次,以排除油缸内积存的空气。
20、千斤顶加载,卸载必须平稳,避免冲击,使用后必须回程到原始位置。
21、千斤顶使用时严禁超行程,不允许空载时两路供油加压,建议油泵的回程油路安全阀调为10MPa,否则易损坏千斤顶。
22、为确保千斤顶构件的安全,千斤顶回程装有安全阀油嘴,当操作不当超压时,安全阀片被冲破,油液卸漏压力下降,起到保护作用,此时可更换油嘴旁路的安全压片继续使用。
23、长期闲置不用时,建议拆开组件将泥沙等杂物清洗干净,加油保养维护,再组装后置于室内加罩防尘,回程缸应注满油,以防锈蚀,如此可保长期使用。
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