具有吊绳运动感应机构的起重设备及其起吊控制方法技术

本发明专利技术提供一种具有吊绳运动感应机构的起重设备及其起吊控制方法，在起吊重物时，首先在松绳状态下人工完成货物的系固，之后控制装置能够根据传感器的位移信号得出重物与浮动平台随波浪运动的不同位置的信号，得到人工授权后，控制装置可以自动根据货物的运动状态选择起吊时间点，完成一系列的设定动作，在货物运动波谷时，使整机提前进行起吊模式转换，并整体进入预张紧状态，在货物上升最大速度点时，利用浮动平台零位接近波峰的时间点，进行绞车起吊动作，而使重物脱离浮动平台上表面；在之后的时间内，浮动平台随波浪向下运动，而重物在吊绳的拉动下向上运动，所以，重物在起吊后与浮动平台几乎不可能再发生碰撞。

Lifting Equipment with Rope Motion Induction Mechanism and Its Lifting Control Method

The invention provides a lifting equipment with a suspension rope motion induction mechanism and a lifting control method. When lifting a heavy object, first the goods are tied manually in a loose rope state, and then the control device can get the signals of different positions of the heavy object and the floating platform moving with the wave according to the displacement signal of the sensor. After being authorized manually, the control device can automatically depend on the goods. The movement state of the object chooses the lifting time point and completes a series of setting actions. When the goods are moving in the trough, the lifting mode of the whole machine is changed in advance, and the whole machine enters the pre-tensioning state. When the goods are rising at the maximum speed point, the lifting action of the winch is carried out by using the zero position of the floating platform close to the peak time point, so that the heavy object is separated from the surface of the floating platform. In the interior, the floating platform moves downward with the wave, and the weight moves upward under the pull of the sling. Therefore, it is almost impossible for the weight to collide with the floating platform after lifting.

【技术实现步骤摘要】
具有吊绳运动感应机构的起重设备及其起吊控制方法
本专利技术涉及一种具有吊绳运动感应机构的起重设备及其起吊控制方法，特别是涉及一种应用于海上的浮式起重设备及其起吊控制方法。
技术介绍
海上相对运动的建筑/船体/平台之间的货物起重一直是工程领域的巨大挑战，起重过程中，由于风浪流的影响，货物载体与起重机之间的相对运动可能带来不可控的后果。常规的起重设备均基于静态传动型机械模型设计，几乎不考虑整机动力响应特征和载荷运动特征，即使是船用起重机或海工起重机，面对海上动态的货物吊装要求，也只是从提高起升速度和结构的动载安全系数的要求来考虑。这种思路通过直接增强起重机的原有性能来提高起重机的作业适应性，在货物载荷较轻、运动幅值较小的情况下还有一定作用，当面对数百吨的重载货物吊装时，这种传统的方法从设计原理上就显得难以应对，起升速度和设计安全余量提高引起的成本增加己经非工程所能接受。因而，在面对重载条件时，目前的重型海工起重机也只能吊装几乎相对静止的货物。以海上风电安装为例，现在的海上风电安装己进入采用自升式安装平台的阶段。风电设备先从码头转移到运输船上，到达风电场后，然后从运输船上转移到自升式安装平台上，再由自升式安装平台进行最终的安装。自升式安装平台的使用解决了“平台”和“风电基础”之间的相对运动问题，使两者均进入静止状态，对于自重达数百吨乃至近千吨的基础桩，或200～400吨的机舱设备，采用常规的海上起重设备和作业方法即可实现安全施工，但是当自升式安装平台需要将运输船上的货物起吊到自身甲板上进行下步施工时，就会面临潜在的风险。风电场远离岸线，风浪流条件更加严峻，运输船处于不断的多自由度复杂运动状态，在这种情况下进行吊装，起吊开始瞬间，货物刚离开载体甲板，主要存在垂向起升和空间单摆两种运动。此时货物还处于初始加速起升阶段，由于常规起重机的起升刚度小，起升机构惯量大，货物的起升速度在一段时间内还很小，而运输船载体则基本维持原来的复杂运动。如果二者运动轨迹相交，则极有可能产生磕碰，或者严重的撞击，损坏货物、起重机或载体甲板等。特别是对于风电机舱，属于重型复杂精密设备，即使是轻微的磕碰，外表没有明显损坏，内部的轴承、传感器等设备元件可能己经产生损伤，而这些损伤，可能要等安装完成，进入风机的调试或运行阶段才能发现。为解决以上具体问题，海上风电安装工程上己有的方法主要有两种，方法一：自升式安装平台只负责在风电场进行最后一步的安装工作，另外采用自升式运输平台或采用坐底船进行往来运输，在起吊时，自升式运输平台首先在安装平台旁边站立，或者坐底船首先在安装平台旁边坐底，使运输船和安装平台处于相对静止状态后再进行起吊。方法二：自升式安装平台同时兼做码头和风电场之间的往来运输船，每次只吊装自身甲板上的运输的货物。但从工程实现上来看，以上两种方法几乎均具有很大的局限性，或难以实施。例如，自升式运输平台航行性能差，建造成本高，而坐底船仅能在浅水区工作，如果水深稍大，坐底船就己经不再适用。以上说明可以概况为，无论是加强常规吊机能力的方法，还是采用固定载体的方法，都面临适用局限过大，工程成本过高的问题。因而，无论是对于越来越向远离岸线的海域发展的海上风电安装，还是其它类似的重型海上吊装，均需要有一种满足工程需要，能从相对运动的建筑/船体/平台之间起吊货物的设备或方法。图1显示为安装在海洋固定平台上的起重设备从漂浮于海水中的浮动平台上起吊重物的示意图，海洋固定平台20固定在海底，安装于海洋固定平台20上的起重设备不会受到海浪的影响而上下浮动；但是，漂浮于海水中的浮动平台21会随海浪一起上下浮动，放置在浮动平台上的重物22也会与浮动平台21一起随海浪上下浮动。在现有技术中，从海洋固定平台20上起吊重物时，在重物22离开浮动平台21上表面的瞬间，浮动平台21也可能正在向上运动，所以，浮动平台21与重物22发生磕碰的风险很高。分析起吊过程可以发现，货物放置在运输船甲板之上，货物底面和甲板面均为平面，起吊瞬时，二者虽然都处于空间运动状态，但是其中只有垂向相对运动最容易引发危险，足够的垂向距离可以保证充分的安全性。从原理上看，如果能在合适的时间点使货物和载体拉开足够的高度距离，则这个潜在风险是完全可以避免的。但是，传统的起重机无法直接测量货物的运动参数，无法寻找出最合适的起吊时间，更根本的制约在于，常规的起重机设计并非采用动态控制模型设计，自身不具备充足的快速响应性能，因而也就难以解决这一问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有吊绳运动感应机构的起重设备及其起吊控制方法，有助于在海洋平台上进行吊装作业，降低被吊装的重物发生磕碰的风险。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有吊绳运动感应机构的起重设备，采用如下技术方案：一种具有吊绳运动感应机构的起重设备，包括控制装置、吊臂、吊绳、绞车和第一滑轮，所述绞车和第一滑轮安装在吊臂上，在第一滑轮和绞车之间设有一安装座，安装座固定在吊臂上，安装座上固定有第二滑轮和一液压缸，液压缸的活塞杆上安装有第三滑轮，所述吊绳的一端连接在绞车上，吊绳自绞车引出并依次绕过第三滑轮、第二滑轮和第一滑轮，吊绳的另一端用以与重物连接；所述液压缸与通过控制阀与液压动力站连接，控制阀上还连接有平衡蓄能器；所述液压缸上设有用以检测活塞杆位移的位移传感器，所述绞车、位移传感器、液压动力站和平衡蓄能器均与控制装置连接。本专利技术的一种具有吊绳运动感应机构的起重设备，具有以下有益效果：在本专利技术的一种具有吊绳运动感应机构的起重设备中，由于在吊臂上安装有绞车和第一滑轮，在第一滑轮和绞车之间设有一安装座，安装座上固定有第二滑轮和一液压缸，液压缸的活塞杆上安装有第三滑轮，所述吊绳的一端连接在绞车上，吊绳自绞车引出并依次绕过第三滑轮、第二滑轮和第一滑轮，所述液压缸与通过控制阀与液压动力站连接，控制阀上还连接有平衡蓄能器；这样，通过控制装置能够控制平衡蓄能器和液压动力站使液压缸保持较为稳定的油压。当吊绳具有张紧力增大的趋势时，液压缸的活塞杆会受到吊绳的压缩而缩短以抵消吊绳张紧力增大的趋势；当吊绳具有张紧力减小的趋势时，液压缸的活塞杆就会受到油压的驱动而伸长，以抵消吊绳张紧力减小的趋势。所以，本专利技术的一种具有吊绳运动感应机构的起重设备能够保持吊绳具有较为稳定的张紧力，既建立了货物位称与位移传感器的线性关系，也不会此时影响货物的运动，对起重设备产生危险。位移传感器能够将活塞杆的位移变化传递给控制装置，控制装置能够根据活塞杆的位移变化而得出所吊装的重物的高度位置、升降速度和加速度，从而能够方便地控制起重设备的起吊作业，降低被吊装的重物发生磕碰的风险。优选地，所述绞车、第二滑轮、第三滑轮和第一滑轮自吊臂的后端向吊臂的前端依次布置；所述液压缸的活塞杆沿前后方向延伸。优选地，所述液压油缸上还设有用以检测液压缸油压的压力传感器，所述压力传感器与控制装置连接。优选地，还包括基座，基座上设有旋转座，旋转座上安装有支撑臂，支撑臂的下端铰接在旋转座上，支撑臂的上端铰接在吊臂的后端；旋转座上设有第一伸缩驱动油缸和第二伸缩驱动油缸，第一伸缩驱动油缸的下端铰接在旋转座上，第一伸缩驱动油缸的上端铰接在支撑臂的中部；第二伸缩驱动油缸的下端铰接在旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有运动感应机构(24)的起重设备，其特征是：包括控制装置(1)、吊臂(2)、吊绳(3)、绞车(4)和第一滑轮(5)，所述绞车(4)和第一滑轮(5)安装在吊臂(2)上，在第一滑轮(5)和绞车(4)之间设有一安装座(6)，安装座(6)固定在吊臂(2)上，安装座(6)上固定有第二滑轮(7)和一液压缸(8)，液压缸(8)的活塞杆(9)上安装有第三滑轮(10)，所述吊绳(3)的一端连接在绞车(4)上，吊绳(3)自绞车(4)引出并依次绕过第三滑轮(10)、第二滑轮(7)和第一滑轮(5)，吊绳(3)的另一端用以与重物(22)连接；所述液压缸(8)与通过控制阀(12)与液压动力站(23)连接，控制阀(12)上还连接有平衡蓄能器(13)；所述液压缸(8)上设有用以检测活塞杆(9)位移的位移传感器(14)，所述绞车(4)、位移传感器(14)、液压动力站(23)和平衡蓄能器(13)均与控制装置(1)连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有运动感应机构(24)的起重设备，其特征是：包括控制装置(1)、吊臂(2)、吊绳(3)、绞车(4)和第一滑轮(5)，所述绞车(4)和第一滑轮(5)安装在吊臂(2)上，在第一滑轮(5)和绞车(4)之间设有一安装座(6)，安装座(6)固定在吊臂(2)上，安装座(6)上固定有第二滑轮(7)和一液压缸(8)，液压缸(8)的活塞杆(9)上安装有第三滑轮(10)，所述吊绳(3)的一端连接在绞车(4)上，吊绳(3)自绞车(4)引出并依次绕过第三滑轮(10)、第二滑轮(7)和第一滑轮(5)，吊绳(3)的另一端用以与重物(22)连接；所述液压缸(8)与通过控制阀(12)与液压动力站(23)连接，控制阀(12)上还连接有平衡蓄能器(13)；所述液压缸(8)上设有用以检测活塞杆(9)位移的位移传感器(14)，所述绞车(4)、位移传感器(14)、液压动力站(23)和平衡蓄能器(13)均与控制装置(1)连接。2.如权利要求1所述的具有运动感应机构(24)的起重设备，其特征在于：所述绞车(4)、第二滑轮(7)、第三滑轮(10)和第一滑轮(5)自吊臂(2)的后端向吊臂(2)的前端依次布置；所述液压缸(8)的活塞杆(9)沿前后方向延伸。3.如权利要求1所述的具有运动感应机构(24)的起重设备，其特征在于：所述液压油缸上还设有用以检测液压缸(8)油压的压力传感器，所述压力传感器与控制装置(1)连接。4.如权利要求1所述的具有运动感应机构(24)的起重设备，其特征在于：还包括基座(15)，基座(15)上设有旋转座(16)，旋转座(16)上安装有支撑臂(17)，支撑臂(17)的下端铰接在旋转座(16)上，支撑臂(17)的上端铰接在吊臂(2)的后端；旋转座(16)上设有第一伸缩驱动油缸(18)和第二伸缩驱动油缸(19)，第一伸缩驱动油缸(18)的下端铰接在旋转座(16)上，第一伸缩驱动油缸(18)的上端铰接在支撑臂(17)的中部；第二伸缩驱动油缸(19)的下端铰接在旋转座(16)上，第二伸缩驱动油缸(19)的上端铰接在吊臂(2)的中部。5.一种起重设备的起吊控制方法，其特征是，采用如权利要求1所述的具有运动感应机构(24)的起重设备进行作业，所述起重设备安装在海洋固定平台(20)上，海洋固定平台(20)旁侧有随波浪上下运动的浮动平台(21)，浮动平台(21)上放置有重物(22)，所述吊绳(3)与重物(22)连接；在起吊重物(22)时，包括如下作业步骤：1)控制装置(1)接收位移传感器(14)检测的活塞杆(9)位移信号，以根据活塞杆(9)的位移信号得出重物(22)与浮动平台(21)随波浪运动至波谷位置、零位或波峰位置；2)在浮动平台(21)随波浪运动至波浪的波谷位置时，控制装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓宁，宋永在，李兵，姚俊卿，宋广华，寻蓬毕，饶森，赵宁，徐锋，张晓芳，唐山，张鑫斌，张彩华，杜松，曾庆谦，陈魁，
申请(专利权)人：天海融合防务装备技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31