基于变频调速-高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于变频调速

【技术实现步骤摘要】
基于变频调速
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高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统


[0001]本技术涉及同步控制领域，尤其是大型井架纠偏复位的多点同步控制领域。

技术介绍

[0002]井架是矿井提升系统重要的构筑物。提升系统长时间重载运行以及井架基础不均匀沉降，会导致井架提升中心产生偏斜，严重影响提升系统正常运行，并危及安全生产。
[0003]大型井架的高度和重量均大，目前世界最大的立井井架高110米，重1438吨。当前，矿井向超大直径、超深方向发展，对井架倾斜的控制愈加严格。目前，主要依靠人工爬进狭小的涵洞操作多台千斤顶来抬升沉降较多的支腿，以实现井架的纠偏复位。人工操作无法保证抬升的同步精度，导致千斤顶与支腿的接触面发生滑移，容易破坏千斤顶，存在较大的安全隐患，并且人工纠偏的流程复杂，工作效率低。由于安装井架顶升装置的涵洞空间狭小，常规压力的液压同步系统(额定压力35MPa，采用比例阀或伺服阀控制)无法适用，且支腿被顶升时具有平动和旋转的两维运动。目前，高压同步液压系统(额定压力70MPa)主要用于桥梁顶升和建筑物推移等领域，存在抗偏载能力差、控制点数少、同步精度低、液压系统效率低等突出问题，难以满足大型井架纠偏的工况和需求。

技术实现思路

[0004]针对上述技术的不足和大型井架纠偏的重大需求，本技术提供一种安全高效的大型井架纠偏用多点同步控制系统，可实现12点、24点及以上的多点同步顶升和下降。
[0005]为实现上述技术目的，本技术的基于变频调速
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高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统包括多套变频调速
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高速开关高压系统、中央控制系统；其中每套高压液压系统包含多只高压双作用油缸，共同顶升井架的支腿，中央控制系统通过数据线与多套液压系统连接并通讯，以监测并控制多只高压双作用油缸同步位移，从而实现大型井架的纠偏复位；采用中央控制系统集中控制、多套液压系统并行工作的架构，便于系统扩展和组网，以满足不同点数的同步控制；
[0006]所述的变频调速
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高速开关高压系统包括变频调速泵站、多条并联的控制支路，其中每条控制支路包括控制阀组、高压软管、高压双作用油缸、吸附式位移传感器、压力传感器，控制阀组串联于变频调速泵站和高压双作用油缸之间，用于控制高压双作用油缸的上升和下降动作，变频调速泵站为系统提供可调节的系统流量，以控制同步升降的速度；
[0007]所述的变频调速泵站包括变频驱动器、变频调速电机、高压径向柱塞泵、安全阀组、油箱，其中变频驱动器与变频调速电机通过电缆连接，变频调速电机和高压径向柱塞泵机械连接，高压径向柱塞泵的进口连接油箱，出口连接控制阀组，通过变频驱动器调节电机转速，控制高压径向柱塞泵流量，从而控制同步速度；所述安全阀组并联于高压径向柱塞泵的出口，使油缸在顶升和下降时系统具有不同的溢流压力；
[0008]所述的控制阀组包括高速开关阀、液控单向阀、单向节流阀，其中高速开关阀具有
三位四通和Y型中位功能，其P口连接高压径向柱塞泵的出口，A口通过高压软管连接高压双作用油缸的小腔和液控单向阀的K口，B口与液控单向阀、单向节流阀依次连接，单向节流阀通过高压软管连接高压双作用油缸的大腔；通过切换高速开关阀处于不同的工作位控制高压双作用油缸的上升和下降；当高压双作用油缸下降时，单向节流阀产生背压以控制下降速度，同时液控单向阀间歇地打开和关闭，以防止超速下降；
[0009]所述的高压双作用油缸伸出杆的顶端安装有偏转头，偏转头一端是平面，其与箱型支腿底面接触，一端是半球形，与伸出杆顶端球面接触；顶升时偏转头随着箱型支腿偏转，使高压双作用油缸的受力始终沿着活塞杆的轴线方向，从而避免高压双作用油缸承受偏载而被破坏；在偏转头和伸出杆之间安装有中空的测量板，吸附式位移传感器的测量头吸附在测量板的伸出端，当偏转头偏转时，测量板可保持不动，以保证位移测量的精度；高压双作用油缸的进出油口和高压软管的两端均设置具有单向导通功能的快插插头，以方便管路的快速连接，同时可防止管路拔出时高压双作用油缸与高压软管内的油液向外泄漏；
[0010]所述的吸附式位移传感器吸附在高压双作用油缸的外壁，且吸附位置可调整，用于检测高压双作用油缸的位移，所述压力传感器并联在高压径向柱塞泵的出口和单向节流阀的出口，用于检测系统的压力和高压双作用油缸的大腔压力；
[0011]所述的中央控制系统主要包括通过数据线连接的数据采集单元、控制器、上位机，其中数据采集单元采集系统各处的压力信号和高压双作用油缸的位移信号，并反馈给控制器，控制器经过运算后输出信号给变频驱动器，以控制变频调速电机的转速，从而调节高压径向柱塞泵输出的流量，同时控制器发送信号给高速开关阀，控制其开关的频率，从而协同控制多只高压双作用油缸的动作，上位机与控制器进行通讯，用于监测系统的运行状态、设置系统参数和切换工作模型。
[0012]有益效果：
[0013]所技术的大型井架纠偏多点同步电液控制系统，融合变频液压调速技术和高速开关控制技术，具有如下技术优点：
[0014](1)根据同步的点数和速度来调节变频电机转速进而控制系统流量，从而避免了溢流损失，因此系统的节能效果好；
[0015](2)在泵和多个油缸之前设置多路高速开关阀，利用高速开关阀的快速开关来控制油缸的位移，实现了单泵
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多执行器的同步控制，并避免了油缸负载偏差的干扰，抗偏载能力强，因此系统的同步精度高。实践已表明：在大偏载下12点的同步位置误差小于0.5mm，可满足大型井架纠偏的需求；
[0016](3)采用70MPa级高压液压元件，具有体积小，顶升力大的优点，适合在狭小涵洞开展纠偏作业，同时油缸上部设置偏转头，其可旋转支腿旋转，可避免油缸承受侧向力而破坏；
[0017](4)每一套变频调速泵站控制多个高压双作用油缸，而中央控制系统控制多套变频调速泵站，这种架构便于扩展和组网，可实现上百点的同步控制；
[0018](5)液压系统设置了安全阀、液控单向阀等多重安全保护，即使爆管也可以保持顶升的负载不下降，系统具有安全性高的优点。
附图说明
[0019]图1是本技术的大型井架4个支腿基础的示意图
[0020]图2是本技术的一个支腿的油缸顶升布置图
[0021]图3是本技术的大型井架纠偏多点同步电液控制系统的结构示意图
[0022]图4是本技术的变频调速
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高速开关高压系统的液压原理图
[0023]图5是本技术的带偏转球头高压双作用油缸的示意图
[0024]图6是本技术的多缸同步控制测控原理
[0025]图7是本技术的多点同步电液控制系统的实验效果
[0026]图中：1
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箱型支腿，2
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混凝土基础，3
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井筒，4
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涵洞，100
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变频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于变频调速
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高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统，其特征在于：它包括多套变频调速
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高速开关高压系统、中央控制系统；其中每套高压系统包含多只高压双作用油缸，共同顶升井架的支腿，中央控制系统通过数据线与多套液压系统连接并通讯，以监测并控制多只高压双作用油缸同步位移，从而实现大型井架的纠偏复位；采用中央控制系统集中控制、多套液压系统并行工作的架构，便于系统扩展和组网，以满足不同点数同步控制；所述的变频调速
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高速开关高压系统包括变频调速泵站、多条并联的控制支路，其中每条控制支路包括控制阀组、高压软管、高压双作用油缸、吸附式位移传感器、压力传感器，控制阀组串联于变频调速泵站和高压双作用油缸之间，用于控制高压双作用油缸的上升和下降动作，变频调速泵站为系统提供可调节的系统流量，以控制同步升降的速度。2.根据权利要求1所述的基于变频调速
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高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统，其特征在于：所述的变频调速泵站包括变频驱动器、变频调速电机、高压径向柱塞泵、安全阀组、油箱，其中变频驱动器与变频调速电机通过电缆连接，变频调速电机和高压径向柱塞泵机械连接，高压径向柱塞泵的进口连接油箱，出口连接控制阀组，通过变频驱动器调节电机转速，控制高压径向柱塞泵流量，从而控制同步速度；所述安全阀组并联于高压径向柱塞泵的出口，使油缸在顶升和下降时系统具有不同的溢流压力。3.根据权利要求1所述的基于变频调速
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高速开关的大型井架纠偏多点同步电液控制系统，其特征在于：所述的控制阀组包括高速开关阀、液控单向阀、单向节流阀，其中高速开关阀具有三位四通和Y型中位功能，其P口连接高压径向柱塞泵的出口，A口通过高压软管连接高压双作用油缸的小腔和液控单向阀的K口，B口与液控单向阀、单向节流阀依次连接，单向节流阀通过高压软管连接高压双作用油缸的大腔；通过切换高速开关阀处于不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈春华，丁海港，马智民，杨雪银，王艳霞，杨程程，王琛，丁北斗，
申请(专利权)人：中煤第五建设有限公司，
类型：新型
国别省市：