一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法，包括下述步骤：首先，确定整个液压电控系统所涉及到的设备，所述设备包括八台起重绞车、两台索具绞车、八台移船绞车、两台牵牛绞车、液压系统、变幅油缸、主发电机、作业发电机、电驱全回转舵桨装置、电动侧推装置、电动先导泵、起重绞车操作台、移船绞车操作台；然后，分别进行变幅油缸及起重绞车控制系统设计、移船绞车控制系统设计、液压泵机旁控制箱的设计、电动先导泵控制箱的设计、电缆主干走向的设计、电缆路径优化设计。本发明专利技术的优点在于：通过优化作业配电板、主配电板及相关发电机的位置，取最短直线路径，来达到驱动电源路径最近的目的。径最近的目的。径最近的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法


[0001]本专利技术涉及打桩船领域，特别涉及一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法。

技术介绍

[0002]打桩船为水工建筑打基桩和拔桩用的工程船，通常以打桩长度命名，如36米打桩船，54米打桩船等。船型为钢制箱型结构，非自航，船艏正中设有坚固的三角桁架式桩架机构和打桩锤。作业时，通过钢缆、滑轮、绞车等连动机构完成吊桩、移船、定位工作，借助桩锤爆发力将桩打入水下，换上沉拔桩锤，可以把打入土中的桩拔起，去掉桩锤可作起重船使用。打桩船可在一定水深的沿海和江河、湖泊上作业，作业时需要抛锚船、拖船、桩驳配合。
[0003]一般来说，打桩船的长度越长，船上会布置更多的液压泵、液压绞车，来实现更大桩重作业。例如，现有一款140米级打桩船，总长136米，型宽39米，型深8米，配备DP0动力定位，同时配有142米高、最大作业桩重700吨、最大沉桩长度118米+水深、最大打桩直径6米的世界最大桩架。本船的液压电控系统能够驱动布置在液压泵舱的20台液压泵和布置在主甲板面上的20台液压绞车以及顶推桩架的插拔销油缸、变幅油缸、辅助油缸、调整油缸等，来完成本船所有的打桩工况。
[0004]液压电控系统是指控制液压机械转为自动化的可控系统。在PLC对开关量进行控制的基础上，实现了对模拟量的闭环控制，目的在于解决液压系统压力控制的精度不高问题。同时，PLC与触摸屏的联机通信，实现人机对话，全方位监控和管理液压系统，实时了解液压系统的工作和故障状况。
[0005]上述的140米打桩船的液压电控系统在设计时，需要能够实现20台液压泵和20台液压绞车的工作，需要有285个电磁阀外加近250只传感器，而且，为了保证连续作业，全船共需要使用约150只PLC模块、600多只继电器（带指示灯）和保险丝，来做足硬件保险措施，整个系统非常的庞大和繁琐，在使用常规方式进行连接时，会产生将近2000个硬点（即电缆的连接数量），硬点连接较多，虽然逻辑简单，但是实现起来非常繁琐；另外，整个系统采用控制站集中设置，功能较多，操作不便，而且采用的是柴油机直接驱动液压泵，一机一用，只能单独驱动舵桨或单独驱动液压泵。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法，其创新点在于：包括下述步骤：S1 ：首先，确定整个液压电控系统所涉及到的设备，所述设备包括八台起重绞车、两台索具绞车、八台移船绞车、两台牵牛绞车、液压系统、变幅油缸、主发电机、作业发电机、电驱全回转舵桨装置、电动侧推装置、电动先导泵、起重绞车操作台、移船绞车操作台，各个绞车均安装在打桩船的主甲板上，在各个起重绞车旁设置有起重绞车分站控制柜，在各个
移船绞车旁侧设有移船绞车分站控制柜，所有的设备都具有高抗噪和低辐射特性；S2 ：变幅油缸及起重绞车控制系统设计，变幅油缸及起重绞车操作台均安装在打桩船的驾驶室中央，所述起重绞车操作台通过摩擦型无极变速控制电手柄对起重绞车、索具绞车及变幅油缸实现电控比例操作，在起重绞车操作台上设置有刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢挡切换按钮及指示灯、液压压力数字显示、过载/过高报警；S3 ：移船绞车控制系统设计，移船绞车操作台布置在打桩船的控制室的右侧，移船绞车操作台通过摩擦型无极变速控制电手柄对移船绞车和牵牛绞车实现电控比例操作，在移船绞车操作台上设置有刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢挡切换按钮及指示灯、液压压力数字显示；S4 ：液压泵机旁控制箱的设计，液压泵机旁控制箱布置在各个绞车的机旁操作位，在液压泵机旁控制箱内配有弹簧复位型无极变速控制电手柄、刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢档切换按钮及指示灯，就地对船上8台起重绞车、8台移船绞车、2台索具绞车、2台牵牛绞车进行操作，变幅油缸还配置有机旁便携式操作盒；S5 ：电动先导泵控制箱的设计，电动先导泵控制箱布置在打桩船的机舱内；S6 ：电缆主干走向的设计，在打桩船的船尾舵桨舱左右舷各设置一台电驱全回转舵桨装置，在船中机舱设置两台主发电机以及四台作业发电机，在船中机舱隔壁的液压泵仓设置二十台液压泵用于驱动二十台绞车，在船尾侧推舱设置两台电动侧推装置；S7 ：电缆路径优化设计，在主发电机和作业发电机的斜上方设置有集控室，作业配电板、主配电板全部位于集控室内，所述移船绞车操作台、起重绞车操作台、液压泵机旁控制箱、移船绞车分站控制柜、起重绞车分站控制柜通过ProfiNet环网通信链路联结，且环网中的电力电缆与信号链路的网络电缆全部分开铺设，同时设置网络冗余，使用管理型交换机，对整个液压电控系统进行数据传输、采集、共享。
[0008]进一步的，所述步骤S2中，起重绞车控制系统还配备有触摸屏、第一显示器，触摸屏用于液压系统的参数设定、系统启停及泵组选择切换操作，第一显示器用于显示起重绞车和索具绞车的钩锤的高度位置、速度、吨位以及液压泵站工作状态、每组绞车操作方向指示及相关传感器实时参数、报警。
[0009]进一步的，所述第一显示器上还预留有力矩仪、CCTV系统接口，用于实时计算、监控、录像。
[0010]进一步的，所述步骤S3中，移船绞车控制系统还配备有第二显示器，第二显示器用于显示移船绞车绳长、拉力、每组绞车操作方向指示、移船绞车液压泵站工作状态及相关传感器实时参数和报警。
[0011]进一步的，所述第二显示器还预留有GPS打桩定位测量系统、CCTV系统接口，用于绞车动作显示、离合器及刹车控制情况。
[0012]进一步的，所述液压电控系统采用变频系统驱动舵桨和液压泵，变频系统带有切换柜。
[0013]进一步的，所述液压电控系统采用OPC Server通用接口为用户提供数据共享。
[0014]本专利技术的优点在于：本专利技术的液压电控系统的设计方法，通过优化作业配电板、主配电板及相关发电机的位置，取最短直线路径，来达到驱动电源路径最近的目的，节省主电源动力电缆约200米。
[0015]其次，利用环网设计减少了液压绞车到控制中心的硬点连接，减少电缆敷设数量及舾装件布置，为电缆通道释放空间，节省控制及信号电缆约两千米，同时节省电舾装件0.5吨。
[0016]接着，改变了传统使用柴油机直接驱动液压泵的方案，使原本不能停歇的打桩工况在使用切换柜的情况下可以选择性的关停不需使用的泵组，最大限度的节电节油。
[0017]智能化管理,全部使用OPC Server通用接口，方便用户通过数据中心共享系统数据。
[0018]为了保证信号准确度，将桩架上的插拔销油缸由电控液改为液控液，节省一套电控系统及泵站。
[0019]采用液压及电控相结合的系统不仅让电子集成技术和计算机科学技术应用在了工程控制系统的指令、信号处理以及检测反馈方面，而且加上液压控制系统能将功率损耗产生的热量转化成其它型式的能量，通过响应速度较高的执行机构能够高效完成一系列启动、制动、反向等动作，整个系统稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大型打桩船用液压电控系统的设计方法，其特征在于：包括下述步骤：S1 ：首先，确定整个液压电控系统所涉及到的设备，所述设备包括八台起重绞车、两台索具绞车、八台移船绞车、两台牵牛绞车、液压系统、变幅油缸、主发电机、作业发电机、电驱全回转舵桨装置、电动侧推装置、电动先导泵、起重绞车操作台、移船绞车操作台，各个绞车均安装在打桩船的主甲板上，在各个起重绞车旁设置有起重绞车分站控制柜，在各个移船绞车旁侧设有移船绞车分站控制柜，所有的设备都具有高抗噪和低辐射特性；S2 ：变幅油缸及起重绞车控制系统设计，变幅油缸及起重绞车操作台均安装在打桩船的驾驶室中央，所述起重绞车操作台通过摩擦型无极变速控制电手柄对起重绞车、索具绞车及变幅油缸实现电控比例操作，在起重绞车操作台上设置有刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢挡切换按钮及指示灯、液压压力数字显示、过载/过高报警；S3 ：移船绞车控制系统设计，移船绞车操作台布置在打桩船的控制室的右侧，移船绞车操作台通过摩擦型无极变速控制电手柄对移船绞车和牵牛绞车实现电控比例操作，在移船绞车操作台上设置有刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢挡切换按钮及指示灯、液压压力数字显示；S4 ：液压泵机旁控制箱的设计，液压泵机旁控制箱布置在各个绞车的机旁操作位，在液压泵机旁控制箱内配有弹簧复位型无极变速控制电手柄、刹车离合器切换按钮及状态指示灯、快慢档切换按钮及指示灯，就地对船上8台起重绞车、8台移船绞车、2台索具绞车、2台牵牛绞车进行操作，变幅油缸还配置有机旁便携式操作盒；S5 ：电动先导泵控制箱的设计，电动先导泵控制箱布置在打桩船的机舱内；S6 ：电缆主干走向的设计，在打桩船的船尾舵桨舱左右舷各设置一台电驱全回转舵桨装置，在船中机舱设置两台主发电机以及四台作业发电机，在船中机舱隔壁的液压泵仓设置二十台液压泵用于驱动二十台绞车，在船尾侧推舱设置两...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新华，王瀚，王秋松，杜仕忠，孙海涯，魏华贞，高小冬，李立，许亮，殷武洲，季林洪，
申请(专利权)人：上海振华重工启东海洋工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：