一种基桩静载荷试验用压力自控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基桩静载荷试验用压力自控制装置及其控制方法，该基桩静载荷试验用压力自控制装置能够根据实时压力值进行自动的加压或卸压，实现全过程的自动化操作；同时在控制方法上，根据实际压力值和目标压力值换算的结果，确定不同的压力控制阶段，并对应调整驱动单元的转速来精确调整油泵液压油的出油速度，实现压力自控制装置的分级加压和分级卸压，做到了压力控制高效和精准的兼顾。做到了压力控制高效和精准的兼顾。做到了压力控制高效和精准的兼顾。

【技术实现步骤摘要】
一种基桩静载荷试验用压力自控制装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及建筑基桩检测设备领域，具体涉及一种基桩静载荷试验用压力自控制装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]基桩静载荷试验的原理如附图1所示，在土层1中建好基桩2，要测试基桩2的承载力，先在基桩2周围的地面上搭建荷载支撑架3，然后将试验所需的最大荷载4(荷载一般由沙包或石块组成)堆砌于荷载支撑架3上，在基桩2和荷载4之间安放液压千斤顶5(液压千斤顶5应安放于基桩顶面中心位置)，通过改变液压千斤顶5中油量的分布，使液压千斤顶5的顶头向外伸出，给荷载4提供支撑力，液压千斤顶5顶头伸出越长则给荷载4提供的支撑力越大，同理液压千斤顶5的顶头伸出越短则给荷载4提供的支撑力越小，因为液压千斤顶5位于基桩2和荷载4之间，所以液压千斤顶5给荷载4提供的支撑力等于基桩受到的压力，通过给基桩施加不同的压力，并保持所需时间，测量基桩相对于土层的位移，从而判定该基桩的承载性能。基于此原理，目前已有多种基桩静载荷试验用压力控制装置，但均难兼顾试验的高效和精准。
[0003]目前基桩静载荷试验用压力控制技术主要有手动加卸压法和电力油泵加卸压法：
[0004]1、手动加卸压法：该方法通过液压千斤顶搭配手动泵使用，给基桩加压时，将阀门锁紧，上下摇动手动泵的摇杆，手动泵将液压油从储油箱压入液压千斤顶，液压千斤顶的入油口设置有单向阀，液压油只能从入油口进入液压千斤顶，而不能从入油口流出，液压千斤顶中的油量增加，推动液压千斤顶的顶头向外伸出，使荷载压力增加，液压千斤顶所提供的实时压力由千斤顶上的压力表读出；给基桩卸压时，拧松阀门，液压千斤顶中的液压油即从阀门重新流入储油箱，液压千斤顶中的液压油减少，给荷载提供的压力对应减少。
[0005]这种装置结构简单、操作简便、成本低廉，但存在许多问题：a)手动加压需要消耗较大人力且效率低下，试验的压力值和桩基位移值全靠人工记录，容易产生较大误差；b)卸压时不好控制，容易卸压过快，造成卸压过多，需重新手动加压；c)加压时摇动摇杆的速度和卸压时拧松卸载阀门的程度完全依赖于操作人员的经验，使得压力控制精度很难满足。
[0006]2、电力油泵加卸压法：该方法是使用电力油泵代替人力来进行加卸压，为了便于压力的控制，同时需要配置控制电力油泵的控制盒和发送加卸压指令的电脑，电力油泵装置中储油箱的接口处设置有三通，三通由一个换向开关同步控制。当换向开关设置在加压模式时，液压油通过出油管流入液压千斤顶的下油箱，同时液压千斤顶上油箱的液压油通过回油管流回储油箱；当换向开关设置在卸压模式时，液压油通过回油管流入液压千斤顶的上油箱，同时液压千斤顶下油箱的液压油通过出油管流回储油箱，出油管和回油管上设置的单向阀可防止液压油反向流入油泵，出油管上连接的油压传感器可实时测量液压千斤顶下油箱液压油的压强，并将该压强反馈给电脑，电脑根据压强值控制油泵工作。
[0007]上述压力控制装置虽然能够实现压力值的实时监控，加压和卸压都由电脑控制，测试过程简单，相比手动加卸压法更加可靠，但也存在以下问题：a)在电力油泵上设置有换
向开关，当加压和卸压换向时，需要人为扳动开关，若操作人员忘记扳动开关，则可能出现卸压时千斤顶一直加压的情况，影响实验的进行，严重时还可能顶翻荷载台；b)根据不同的出油速度，油泵可简单分为大流量油泵和小流量油泵。使用大流量的油泵，在加压或卸压达到目标值而停转油泵电机后，实际压力值往往超出目标值太大，而不能满足精度需求；使用小流量的油泵，压力控制值比较精准，但小流量油泵的效率低，在大荷载实验时，加卸压需要较长时间。
[0008]综上，手动加卸压法试验过程中完全依赖人力，压力控制很难精准且效率低下；电力油泵加卸压法加卸压需要人为换向，操作繁琐，不同流量大小的电力油泵，控制精准度不同、效率不同且不能达到既精准又高效，对于不同吨位的静载荷试验，需要配备不同流量的泵，才能满足精度的需求。因此，基于现有基桩静载荷试验用压力自控制装置存在的技术问题，亟待开发出操作方便且试验能够兼顾高效和精准的压力自控制装置。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种操作方便、全过程自动化控制、压力控制效率高且精准的基桩静载荷试验用压力自控制装置，该压力自控制装置能够根据实时压力值自动切换加卸压模式，实现全程自动操作；同时在控制方法上，根据实时压力值和目标压力值换算的结果，确定不同的压力控制阶段，对应调整驱动单元的转速进而改变油泵液压油的出油速度，实现压力自控制装置的分级加压和分级卸压，做到压力控制效率和精准度的兼顾。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：
[0011]一种基桩静载荷试验用压力自控制装置，包括控制单元、阀门组件、驱动单元、电源、检测单元、储油箱、出油管道、回油管道以及执行单元，所述阀门组件包括加载阀门和卸载阀门；所述驱动单元、所述检测单元、加载阀门和卸载阀门均与所述控制单元连接；所述驱动单元的输出端与油泵的输入端连接，所述驱动单元带动所述油泵同步转动，所述控制单元控制驱动单元的转速；所述油泵进油管的一端连接储油箱，进油管的另一端可选择地与所述出油管道和所述回油管道连接；所述出油管道与所述执行单元的进油端连接，所述出油管道上连接有出油管分支，所述出油管分支通过卸载阀门与所述储油箱连接；所述回油管道与所述执行单元的出油端连接，所述回油管道与所述执行单元之间连接有回油管分支，所述回油管分支通过加载阀门与所述储油箱连接；所述检测单元设置在所述出油管道上，用于实时测量所述出油管内的油压；所述电源为装置提供电能。
[0012]具体地，所述驱动单元为直流电机，所述油泵为大流量油泵。
[0013]具体地，油泵内部设有三通阀门，通过所述三通阀门使进油管可选择地与出油管道或回油管道连接，所述执行单元为液压千斤顶。
[0014]进一步地，所述三通阀门和液压千斤顶之间的出油管道上装有第一单向阀，所述第一单向阀防止液压油反向流入油泵的出油口；所述三通阀门和液压千斤顶之间的回油管道上装有第二单向阀，所述第二单向阀可防止液压油反向流入油泵的出油口。
[0015]具体地，所述检测单元设置为油压传感器，所述出油管道通过三通接头连接出油管分支，所述油压传感器安装在所述三通接头上。
[0016]进一步地，在控制单元上设置有电机调速模块，该电机调速模块能调整驱动单元
的转速。
[0017]本专利技术使用直流电机油泵，并且将油泵制作成大流量状态，在油泵上安装控制单元，通过控制单元调整直流电机的转速，从而改变油泵的出油速度；另外，在油泵的出油管和回油管上安装加载阀门和卸载阀门，加载阀门和卸载阀门均与控制单元连接，由控制单元控制加载阀门和卸载阀门的启停，使得本专利技术压力自控制装置能够根据实时压力值自动切换加卸压模式，并自动调整加卸压速度，实现全程自动化操作。
[0018]同时本专利技术还提供了上述压力自控制装置的控制方法，包括以下步骤：
[0019]步骤一、获取目标压力值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基桩静载荷试验用压力自控制装置，包括控制单元、阀门组件、驱动单元、电源、检测单元、储油箱、出油管道、回油管道以及执行单元，其特征在于，所述阀门组件包括加载阀门和卸载阀门；所述驱动单元、所述检测单元、加载阀门和卸载阀门均与所述控制单元连接；所述驱动单元的输出端与油泵的输入端连接，所述驱动单元带动所述油泵同步转动，所述控制单元控制驱动单元的转速；所述油泵进油管的一端连接储油箱，进油管的另一端可选择地与所述出油管道和所述回油管道连接；所述出油管道与所述执行单元的进油端连接，所述出油管道上连接有出油管分支，所述出油管分支通过卸载阀门与所述储油箱连接；所述回油管道与所述执行单元的出油端连接，所述回油管道与所述执行单元之间连接有回油管分支，所述回油管分支通过加载阀门与所述储油箱连接；所述检测单元设置在所述出油管道上，用于实时测量所述出油管内的油压；所述电源为装置提供电能。2.根据权利要求1所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置，其特征在于，油泵内部设有三通阀门，通过所述三通阀门使进油管可选择地与出油管道或回油管道连接，所述执行单元为液压千斤顶。3.根据权利要求2所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置，其特征在于，所述三通阀门和液压千斤顶之间的出油管道上装有第一单向阀，所述第一单向阀防止液压油反向流入油泵的出油口；所述三通阀门和液压千斤顶之间的回油管道上装有第二单向阀，所述第二单向阀可防止液压油反向流入油泵的出油口。4.根据权利要求2所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置，其特征在于，所述检测单元设置为油压传感器，所述出油管道通过三通接头连接出油管分支，所述油压传感器安装在所述三通接头上。5.权利要求1
‑
4任一项所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获取目标压力值F
d
参数信息；控制单元实时读取检测单元的压强值，并根据执行单元的换算系数，计算出执行单元的实时压力值F
t
；步骤二、确定加压或卸压模式；步骤三、根据计算式(1)的计算结果，确定加压或卸压的控制阶段，执行分级加压或分级卸压操作，在执行过程中持续获取实时压力值，其中B为实时压力值与目标压力值之间的误差与目标压力值的比值；步骤四、按照维持目标压力值F
d
所需的时间保持实时压力值F
t
在规定阈值e范围内：若不在规定阈值e范围内，重复步骤三；若在规定阈值e范围内，则维持实时压力值F
t
在规定阈值e范围内。6.根据权利要求5所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置的控制方法，其特征在于，当B<0时，开通加载阀门，控制单元控制压力自控制装置进行分级加压；当B>0时，开通卸载阀门，控制单元控制压力自控制装置进行分级卸压。7.根据权利要求6所述的一种基桩静载荷试验用压力自控制装置的控制方法，其特征在于，分级加压或分级卸压操作如下：当B≤
‑
20％或B≥20％时，将驱动单元调制到全速度转动，每间隔一定时间读取一次实
时压力值F
t
，利用当前实时压力值F
t(n+1)
减去上一次实时压力值F
tn
获得压力变化率n为≥1的自然数；每计算一定数量的压力变化率并计算得出第一平均压力变化值随着实时压力值F
t
的不断读取，不断地用第一平均压力变化值更新全速平均压力变化值D
全
；当
‑
20％<B≤
‑
10％或10％≤B<20％时，保持相应阀门开通，并将驱动单元调制到半速度转动，与步骤1同理计算驱动单元半速度转动时的第二平均压力变化值并根据计算式(2)计算第一平均压力变化值和第二平均压力变化值的平均值的结果来更新全速平均压力变化值D
全
，当
‑
10％<B<
‑
|e|或|e|<B<10％时，驱动单元的转动速度根据计算式(3)进行设置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐蛟，杨鑫，毛勇强，杨永波，邹宇，侯程宇，林佳龙，尹中南，刘守华，高飞平，
申请(专利权)人：武汉中岩科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：