專利名稱：大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高電壓、大容量輸變電領域研究，涉及檢測用特高壓試驗室結構設計，特別是大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置及方法，能夠滿足高壓換流閥型式試驗即大噸位長期懸掛荷載要求的特高壓試驗室設計。
背景技術：
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力工業(yè)也有了長足的發(fā)展，但是電力缺口仍然不斷加大，為滿足日益增長的用電需求，為經(jīng)濟發(fā)展注入澎湃的動力，除了大力興建發(fā)電廠夕卜，必須采用高電壓、大容量的輸變電系統(tǒng)，來提高電能傳輸效率。由于長距離直流輸電的經(jīng)濟性，高壓直流輸電得到迅速發(fā)展。高壓換流閥是高壓直流輸電工程的關鍵部件，它的技術性能的好壞在某種程度上決定了該直流輸電工程的成敗，而檢驗換流閥技術性能的方法就是型式試驗，為滿足各類型式試驗的要求就必須建立高標準的產(chǎn)品檢測及研究試驗室。由于其特殊性必須達到以下結構設計要求
一、超大空間要求滿足實驗室長度83. 5m，跨度55m，單層凈空高度50m的室內空間要求。二、滿足DC±500kV和DC±800kV兩種電壓級別的換流閥整體吊裝實驗的要求設備吊裝支架重量約20t，設備運行重量約60t，共計懸掛荷載為80t。并滿足試驗期內長期懸掛要求?，F(xiàn)有實驗室進行換流閥實驗時所采用的結構方案有
(I)實驗室內采用龍門架吊裝，缺點在于第一，龍門架在一定程度上影響特高壓試驗室內橋式吊車的運行；第二，龍門架占用特高壓試驗室空間，在進行其它項目試驗時，若不拆除龍門架，勢必會影響到其它試驗的使用空間和試驗效果，若要拆除龍門架，則龍門架的拆除和組裝工作量非常巨大。(2)屋蓋為網(wǎng)架結構的實驗室，對于換流閥整體吊裝有以下問題難以解決第一，即使采用WRS500焊接球節(jié)點仍然不能滿足鋼管桿件間隙要求。第二，巨大的桿件內力使得計算結果無法滿足《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB/T16939的要求。第三，焊接球節(jié)點在50米高空施焊難度較大，焊接質量難以保證。第四，換流閥吊裝架鋼纜要通過屋面與設在柱間鋼平臺上的卷揚機相連，滑輪組在網(wǎng)架上的固定困難等。

發(fā)明內容
為解決現(xiàn)有高壓試驗室空間尺寸不夠，廠房起吊噸位有限以及起吊設備影響試驗效果等問題，本發(fā)明提供一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置及方法，以便提供超大室內試驗空間,滿足一般試驗需求,實現(xiàn)換流閥的絕緣型式試驗等大噸位懸掛荷載要求,安裝非常方便。為解決本發(fā)明技術問題所采用的方案是一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊方法7其方法是第一步，檢測是否有命令，沒有繼續(xù)檢測；
第二步，是否是起吊命令，不是，轉下一步；是，轉起吊命令；
第二步，是否是下降命令，不是，轉下一步；是，轉第十二步下降命令；
第四步；是否是停車命令；不是，返回第一步；是，轉停車命令；
第五步，轉停車命令；
第六步，是起吊命令，向四臺卷揚機發(fā)送起吊命令，使四臺卷揚機起吊工作；
第七步，通過角位移傳感器檢測四臺卷揚機起吊速度是否是設定值，不是，調節(jié)四臺卷揚機起吊速度為設定速度；
第八步，通過水平傳感器檢測起吊物是否水平，不水平，確定四臺卷揚機中的張力傳感器最低張力點的位置，使四臺卷揚機中的張力傳感器值相等；
第九步，水平，檢測是否有停機信號；沒有，繼續(xù)第八步；
第十步，有停機信號，向四臺卷揚機發(fā)送停機命令，使四臺卷揚機停止工作；
第i^一步，返回第一步；
第十二步，是下降命令，向四臺卷揚機發(fā)送下降命令，使四臺卷揚機下降工作；
第十三步，轉第七步；
第十四步，是，停車命令，返回第十步。上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機中張力傳感器值最小的點，調整最小的點速度使最小的點與最大點保持水平。上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機中張力傳感器值最小的點，停車后調整最小的點與最大點保持水平。所述的起升速度最大2米/分鐘,行程最大50米。一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是它包括分布于大噸位長期懸掛荷載四個吊點，四個吊點通過鋼絲繩和四臺卷揚機連接，在吊點和四臺卷揚之間分布有導向定滑輪，四臺卷揚機與控制單元電連接，四臺卷揚機采用變頻電機，在四臺卷揚機卷筒端有編碼器，編碼器與控制單元電連接，編碼器用于向控制單元提供吊點的位置，確定大噸位長期懸掛荷載水平狀態(tài)，通過檢測編碼器瞬時變化，確定卷揚機的速度。所述的導向定滑輪有機械抱緊機構和限位機構，防鋼絲繩滑落。所述的鋼絲繩上有拉力傳感器，拉力傳感器與控制單元電連接，用于向控制單元提供鋼絲繩張力信號，以保證被試品水平度在安裝要求范圍內且四根鋼絲繩拉力均衡。所述的四臺卷揚機兩臺配用鋼絲繩長度102米，另外二臺配用鋼絲繩長度112米。所述的四臺卷揚機或通過單獨控制，或兩臺聯(lián)控，或四臺聯(lián)控。所述的控制單元是PLC控制器，PLC控制器通鍵盤設定自動控制和地面控制箱手動控制。本發(fā)明的有益效果是本套系統(tǒng)中卷揚機最突出的特點四臺卷揚機繩速速度同步，安全性能高。采用變頻電機(編碼器)，并在卷筒端加裝編碼器，采用變頻控制器+PLC控制保證速度的同步。制動方式采用高速端制動器，并在高速端加安全鉗盤制動器，保證制動可靠性。卷揚機卷筒加工過程中，嚴格控制卷筒繩槽底徑，保證四臺卷揚機卷筒一致。電氣控制部分在卷筒端部加裝編碼器，如其中一個卷筒出現(xiàn)轉過的圈數(shù)與其它不一樣的情況，編碼器及時把信號反饋到控制系統(tǒng)的可編程控制器(PLC)，PLC發(fā)出指令，調整此臺電機的頻率，從而改變電機的轉速，使之與其它卷筒同步。所有上述措施保證了換流閥閥體架的提升水平度要求。
此吊裝方式相對大噸位吊車而言，四點吊裝方式方便且保證了換流閥閥體架安裝及試驗的水平度要求，四臺卷揚機同步升降保證了閥體架的整體穩(wěn)定，這些都是橋式吊車的單點吊鉤無法做到的。另外，采用此方式比采用大噸位吊車可更大限度的降低高壓試驗大廳的建筑高度、長度外形尺寸，減少大量土建投資。在滿足換流閥試驗的超大空間前提下，實現(xiàn)了在屋架上設置吊點，在柱間鋼平臺上設置卷揚機，通過定滑輪傳動，成功起吊總重80t的試驗換流閥并順利完成相關實驗。此次試驗室所具備的空間和起吊能力保證了 ±800kV換流閥的絕緣型式試驗的順利進行，同時此次試驗在國內是第一次。具備同時完整裝配高、低壓閥塔在一個實驗室內進行絕緣型式試驗的高壓試驗室在國內也是第一個。


下面結合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明
圖I是本發(fā)明實施例結構示意 圖2是控制單元控制電原理圖。圖中1.換流閥；2.吊裝鋼框架；3.轉向定滑輪；4.導向定滑輪；5.卷揚機。
具體實施例方式圖I所示，在鋼柱及鋼屋架構成的大空間實驗室內，利用鋼柱之間的區(qū)域設置鋼平臺，鋼平臺放置四臺20噸拉力的卷揚機5，，鋼平臺設計考慮卷揚機自重及吊重引起的向上拉力。根據(jù)計算在鋼柱之間一定標高設置鋼梁導向定滑輪4，連接導向定滑輪4固定鋼絲繩，在鋼屋架端部及吊點位置設置轉向定滑輪3，吊裝鋼框架2上安裝的激光測距儀，四臺卷揚機5與控制單元電連接，四臺卷揚機5采用變頻電機,在四臺卷揚機5卷筒端有編碼器，編碼器與控制單元電連接，編碼器用于向控制單元提供吊點的位置，確定大噸位長期懸掛荷載水平狀態(tài)，通過檢測編碼器瞬時變化，確定卷揚機5的速度。通過四臺卷揚機5的聯(lián)合變頻控制起吊換流閥I保持吊裝鋼框架2的水平。當進行換流閥I試驗時將吊裝鋼框架2降至距地面一定高度進行換流閥I的安裝，安裝完成后將總重約60t的換流閥I及20t的吊裝鋼框架2提升至試驗高度。實驗完畢后拆除換流閥1，將吊裝鋼框架2提升至試驗室屋面，滿足輸變電設備的有關實驗要求和實現(xiàn)換流閥I整體吊裝實驗的要求。4臺卷揚機5安裝在+35m環(huán)形走道板上,共同用鋼絲繩起吊80噸重物。卷揚機5鋼絲繩通過定滑輪轉到閥架上。起升速度2米/分鐘，行程50米，其中二臺配用鋼絲繩長度102米，另外二臺配用鋼絲繩長度112米，技術上要求可每臺單獨控制，可兩臺聯(lián)控，也可四臺聯(lián)控?？刹捎米詣涌刂?，也可在地面控制箱手動控制?？紤]4臺卷揚機5不平衡度，帶滑輪組，有機械抱緊裝置，防鋼絲繩滑落裝置。配有鋼絲繩拉力自動測試裝置及傳感器，自動配重控制，以保證被試品水平度在安裝要求范圍內且四根鋼絲繩拉力均衡。如圖2所示，控制單元控制電原理圖。按照圖2的電器結構和硬件連接關系統(tǒng)，控制單元在采用可編程控制器(PLC)時，可編程控制器(PLC)控制四臺卷揚機5工作過程是第一步，檢測是否有命令，沒有繼續(xù)檢測；
第二步，是否是起吊命令，不是，轉下一步；是，轉起吊命令；
第二步，是否是下降命令，不是，轉下一步；是，轉第十二步下降命令；
第四步；是否是停車命令；不是，返回第一步；是，轉停車命令；
第五步，轉停車命令；
第六步，是起吊命令，向四臺卷揚機5發(fā)送起吊命令,使四臺卷揚機5起吊工作；第七步，通過角位移傳感器檢測四臺卷揚機5起吊速度是否是設定值，不是，調節(jié)四臺卷揚機5起吊速度為設定速度；
第八步，通過水平傳感器檢測起吊物是否水平，不水平，確定四臺卷揚機5中的張力傳感器最低張力點的位置，使四臺卷揚機5中的張力傳感器值相等；
第九步，水平，檢測是否有停機信號；沒有，繼續(xù)第八步；
第十步，有停機信號，向四臺卷揚機發(fā)送停機命令，使四臺卷揚機停止工作；
第i^一步，返回第一步；
第十二步，是下降命令，向四臺卷揚機發(fā)送下降命令，使四臺卷揚機下降工作；
第十三步，轉第七步；
第十四步，是，停車命令，返回第十步。上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機5中張力傳感器值最小的點，調整最小的點速度使最小的點與最大點保持水平。上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機5中張力傳感器值最小的點，停車后調整最小的點與最大點保持水平。本發(fā)明體現(xiàn)出如下特點
I.屋蓋結構全部采用鋼桁架結構。并對多種鋼桁架方案進行了試算和比較，確定了采用H型鋼截面的梯形鋼桁架。這種截面鋼桁架的優(yōu)點在于第一，計算模型簡單，傳力明確。第二，加工制作方便，安裝連接可靠。第三，屋面懸掛吊點的連接構造簡單，易于施工。第四，屋面懸掛吊點、檢修通道布置靈活等。2.特高壓試驗室采用框排架結構形式，由于特高壓試驗室層高很高(凈空高為50m)，為了減少柱頂變形，提高排架整體剛度，柱腳采用固接，柱頂與鋼屋架采用剛接的方式，不僅可以減少柱頂位移，使柱截面高度有所減小，節(jié)省了材料，也保證了試驗室的內部空間要求。3.在柱頂與鋼屋架的連接處，考慮到屋面荷載較大，鋼屋架下弦未采用支座托板的常用形式，而改用牛腿的支承形式，加大了鋼屋架端部支撐面，使鋼屋架端部的豎向力傳遞更可靠、更安全。4.由于屋蓋上的荷載種類和數(shù)量太多、太重，鋼屋架的上、下弦及腹桿均采用H形鋼截面，對弦桿與腹桿的連接節(jié)點進行了加強處理，結構計算時不僅考慮了屋架節(jié)點按鉸接的計算模式，也考慮了節(jié)點按剛接(節(jié)點次彎矩影響)的計算模式，經(jīng)過多次計算和比較調整，鋼屋架的設計方才達到了理想的結果。5.根據(jù)試驗和公用專業(yè)條件，對鋼屋架上所分布的各種荷載(試驗吊點、通風管道、檢修馬道、屏蔽、懸掛吊車、懸掛換流閥試驗、卷揚機及平臺等)進行了充分的考慮和合理的布置，尤其對各種荷載的支承梁與屋架的連接節(jié)點做了精心的設計，使連接節(jié)點受力明確、構造合理、制作簡單、安裝方便。 6.根據(jù)建筑場地的巖土工程勘察報告和特高壓試驗室上部結構的荷載情況，室柱下采用樁基礎，本工程采用鉆孔灌注樁，選用正循環(huán)泥漿護壁成孔工藝，樁直徑為600mm，樁長為25m。由于特高壓試驗室比較高大，在風荷載和地震荷載的作用下，柱底產(chǎn)生較大的彎矩，設計樁基礎時，不僅考慮豎向荷載的作用，并且考慮到柱底彎矩引起樁產(chǎn)生拉力的影響，樁身縱向鋼筋通長配置。
權利要求
1.一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊方法，其方法是 第一步，檢測是否有命令，沒有繼續(xù)檢測； 第二步，是否是起吊命令，不是，轉下一步；是，轉起吊命令； 第二步，是否是下降命令，不是，轉下一步；是，轉第十二步下降命令； 第四步；是否是停車命令；不是，返回第一步；是，轉停車命令； 第五步，轉停車命令； 第六步，是起吊命令，向四臺卷揚機(5)發(fā)送起吊命令，使四臺卷揚機(5)起吊工作；第七步，通過角位移傳感器檢測四臺卷揚機(5)起吊速度是否是設定值，不是，調節(jié)四臺卷揚機(5)起吊速度為設定速度； 第八步，通過水平傳感器檢測起吊物是否水平，不水平，確定四臺卷揚機(5)中的張力傳感器最低張力點的位置，使四臺卷揚機(5)中的張力傳感器值相等； 第九步，水平，檢測是否有停機信號；沒有，繼續(xù)第八步； 第十步，有停機信號，向四臺卷揚機(5)發(fā)送停機命令，使四臺卷揚機(5)停止工作； 第H^一步，返回第一步； 第十二步，是下降命令，向四臺卷揚機(5)發(fā)送下降命令，使四臺卷揚機(5)下降工作； 第十三步，轉第七步； 第十四步，是，停車命令，返回第十步。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊方法，其方法是上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機(5)中張力傳感器值最小的點，調整最小的點速度使最小的點與最大點保持水平。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊方法，其方法是上述的水平檢測包括，檢測四臺卷揚機(5)中張力傳感器值最小的點，停車后調整最小的點與最大點保持水平。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊方法，其方法是所述的起升速度最大2米/分鐘，行程最大50米。
5.一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是它包括分布于大噸位長期懸掛荷載四個吊點，四個吊點通過鋼絲繩和四臺卷揚機(5)連接，在吊點和四臺卷揚機(5)之間分布有導向定滑輪(4)，四臺卷揚機(5)與控制單元電連接，四臺卷揚機(5)采用變頻電機，在四臺卷揚機(5)卷筒端有編碼器，編碼器與控制單元電連接，編碼器用于向控制單元提供吊點的位置，確定大噸位長期懸掛荷載水平狀態(tài)，通過檢測編碼器瞬時變化，確定卷揚機的速度。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是所述的導向定滑輪(4)有機械抱緊機構和限位機構，防鋼絲繩滑落。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是所述的鋼絲繩上有拉力傳感器，拉力傳感器與控制單元電連接，用于向控制單元提供鋼絲繩張力信號，以保證被試品水平度在安裝要求范圍內且四根鋼絲繩拉力均衡。
8.根據(jù)權利要求5所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是所述的四臺卷揚機(5)兩臺配用鋼絲繩長度102米，另外二臺配用鋼絲繩長度112米。
9.根據(jù)權利要求5所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是所述的四臺卷揚機(5 )或通過單獨控制，或兩臺聯(lián)控，或四臺聯(lián)控。
10.根據(jù)權利要求5所述的一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置，其特征是所述的控制單元是PLC控制器，PLC控制器通鍵盤設定自動控制和地面控制箱手動控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大噸位長期懸掛荷載的定點起吊裝置及方法，其方法是1.檢測是否有命令；2.是否是起吊命令，不是，轉下一步；是，轉起吊命令；3.是否是下降命令，不是，轉下一步；是，轉第12步下降命令；4.是否是停車命令；不是，返回第1步；是，轉停車命令；5.轉停車命令；6.是起吊命令，向四臺卷揚機發(fā)送起吊命令；7.通過角位移傳感器檢測四臺卷揚機起吊速度是否是設定值；8.通過水平傳感器檢測起吊物是否水平；9.水平檢測是否有停機信號；沒有，繼續(xù)第8步；10.有停機信號，向四臺卷揚機發(fā)送停機命令；11.返回第1步；12.是下降命令，向四臺卷揚機發(fā)送下降命令；13.轉第7步；14.是，停車命令，返回第10步。它能提供超大室內試驗空間，安裝非常方便。
文檔編號B66C25/00GK102627233SQ20121008290
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者吉小振, 莊偉民, 李東生, 王充 申請人:中國新時代國際工程公司