CN100460308C - 橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法 - Google Patents

橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法，该方法采用PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，使用电力驱动的卷扬机配以柜顶提升机构来实现大型球面薄壳结构多点同步提升，在储气柜立柱上部根据储气柜立柱数量相应设置同样数量的提升支撑***，提升支撑***由立柱、滑轮组、径向支撑、和切向支撑组成，切向支撑固定于立柱顶部，径向支撑下端与顶层平台相固定；起吊钢丝绳一端在索绳孔处固定在切向支撑上，另一端绕过动滑轮、定滑轮及导向轮缠绕在电动卷扬机上。优点是减轻了工人劳动强度、减少操作人员、缩短提升时间；可适应各种大型薄壳结构同步提升。

Description

橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法
技术领域
本发明涉及大型橡胶膜密封型干式储气柜球面薄壳柜顶结构的整体提升，特别是大型薄壳结构的多点电动数控整体提升的方法与装置，该方法适用于各种容积的橡胶膜密封型干式储气柜的球面柜顶结构的整体提升。
背景技术
随着我国环境保护工作的加强，钢铁、化工、焦化等行业对废气回收利用更加重视，大型、超大型回收储气设备被广泛采用，与之相伴的施工技术也应满足这一形势的需要，开发研究大型、超大型回收储气设备的施工技术就显得尤为重要。
目前现有技术中8万m3容积以下的橡胶膜密封型干式储气柜的球面薄壳柜顶提升方法主要有两种：(1)采用多点均布手摇卷扬机，人力操作提升柜顶；(2)采用多点均布链式起重机，人力操作提升柜顶；上述两种方法都是借鉴日本、德国的施工技术，以人工为操作动力完成柜顶结构的提升。其中第一种手摇卷扬机+配重的方式适用于5万m3～8万m3容积的储气柜，其施工操作由2～3人同时摇动卷扬机，并同时在提升吊点处悬挂一块1～1.5t重的配重，以减轻手摇卷扬机提升时的负荷。提升过程中配重需要3次缓冲才能将球面薄壳柜顶提升就位，施工过程比较烦琐，施工周期需要2.5天。第二种链式起重机加配重的提升方式，适用2万m3～5万m3容积的储气柜，相对提升重量较轻，采用5t链式起重机配合滑轮组构成起重***，每组链式起重机需要2～3人同时操作，同时也需要三次缓冲配重，劳动强度十分巨大，提升就位需要3天。现有技术中各容积储气柜柜顶结构提升参数见下表：
Figure C200610047745D00041
原有储气柜提升施工方法已不能满足大容积橡胶膜密封型储气柜的施工要求，所以研发大型、超大型回收储气设备的施工方法是该领域急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用数字集成控制技术，控制电动卷扬机作为驱动机构，达到多点同步提升橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶的多点数控整体提升方法，该方法减轻了工人劳动强度、减少操作人员、缩短提升时间；将数字集成控制技术引进到提升技术中，解决了大型球面薄壳结构在提升过程中同步性、结构受力的均匀性、提升过程中的安全性，并可适应各种大型薄壳结构同步提升的要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法，其特征在于：该方法是采用PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，使用电力驱动的卷扬机配以柜顶提升机构来实现大型球面薄壳结构多点同步提升，该方法通过以下装置实现：
一组柜顶支撑***，该***设置在储气柜的立柱顶部，作为薄壳柜顶提升时储气柜顶部的提升支撑点；
一组电动卷扬机，电动卷扬机使用专用台架固定在储气柜每根立柱的底部，作为薄壳柜顶提升的机械动力；
一组以PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，实现大型球面薄壳结构同步提升控制。
一组以起重滑车和钢丝绳组成的吊装连接***，其连接电动卷扬机和薄壳柜顶，通过配备不同形式的滑车和钢丝绳，来适应不同提升重量的薄壳结构。
提升方法包括以下步骤：
(1)在储气柜立柱上部根据储气柜立柱数量相应设置同样数量的提升支撑***，提升支撑***由支柱、滑轮组、径向支撑、和切向支撑组成，切向支撑固定于支柱顶部，径向支撑的上端与立柱切向支撑相连接固定，其下端与顶层平台相固定；导向轮位于切向支撑两端内侧，滑轮组下端的动滑轮通过钢丝绳起重卸扣与柜顶边环梁上的吊耳相连接；起重钢丝绳一端在索绳孔处固定在立柱上，另一端绕过动滑轮、定滑轮及导向轮缠绕在电动卷扬机上；
(2)在储气柜每根支柱的柱脚处设置一个电动卷扬机的固定台架，一个固定台架固定一台电动卷扬机；
(3)根据提升柜顶的重量和电动卷扬机的起重能力，用多组滑轮组、钢丝绳、起重卸扣组成柜顶提升的吊装连接***；
(4)吊装连接***组装完成后，将集成控制***接入，与机械***连接调试；
(5)利用集成控制***启动电动卷扬机试运转，并在点动状态下调整各台卷扬机和钢丝绳的受力，同时使用测力计实测各卷扬机上钢丝绳的受力情况，由集成控制***调整卷扬机的受力，使其达到受力均匀；
(6)单机调整完成后，集成控制***在多机联动状态下进行球面薄壳柜顶的试提升，提升高度为100mm，停车检查***各部位的工作状态，发现问题及时调整解决；
(7)试提升完成后，开始正式提升柜顶，提升过程中要设专职人员对***各部位进行巡视检查，发现问题及时停车处理，若无问题直至柜顶整体提升就位。
(8)大型薄壳柜顶提升就位后，集成控制***由多机联动状态转换为单机点动状态，对就位的柜顶进行局部微量调整，达到柜顶与立柱整体连接固定的要求，完成整个提升过程。
所述的数字集成控制***通过与之连接的数字力传感器模块来检测各电动卷扬机的受力情况，若受力不均，则通过与电动卷扬机电机相连的矢量变频调速器来调节，使储气柜每根立柱位置的电动卷扬机受力均匀。
本提升装置中，还设有安全保护装置。
1)电动卷扬机设电磁闸，并另设弹簧式棘轮、棘爪自保护装置；
2)集成控制***设缺项和过流保护程序；
3)气柜柜顶吊装支撑***上设四组(每组两处)提升限位器，防止柜顶提升超限。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
现有技术的球面薄壳柜顶结构提升，采用人力操作、人工协调的方式进行。本发明将先进成熟的控制技术应用到提升技术中，将电力驱动的卷扬机和PLC可编程控制器为核心的控制***有机的集合在一起，其优点详述如下：
1、节省球面薄壳柜顶提升的工作时间。
通过发明人的设计，根据提升柜顶的重量和提升高度，在满足安全性和经济性的前提下，设计出的电动卷扬机，将提升时间控制在6小时以内，相对手摇卷扬机、链式起重机提升方法提高工效4～6倍。
2、减轻施工人员的劳动强度，减少施工作业人员。
多点电动集成控制提升***由于电力驱动，不需人力操作，故减轻了施工人员的劳动强度；现在每台设备只需1人(或1人多组)巡视检查即可，减少施工操作人员2～3倍。
3、减少烦琐工序，使提升过程连续进行。
为减轻人力提升柜顶的重量，在手摇卷扬机或链式起重机提升的同时，在柜顶吊点处加设1～1.5t的砼配重块，同时配重块需要往复3次柜顶高度的行程才能将球面薄壳柜顶提升到位，因此要重新吊挂2次配重，且不能实现连续提升作业。本发明提升技术省去了悬挂配重的工序，也保证了提升作业的连续性。
4、节省周转使用中的各项费用。
现有的提升方法使用的设备和措施材料非常多，尤其是砼配重，运输、装卸就占用运输费用的一半，本发明取消了砼配重，因此随着使用次数的增多，节约的各项费用越显著。
5、具有安全可靠的特点。
电动卷扬机设两级安全保护装置，即自动电磁闸和弹簧式棘轮、棘爪式自锁安全保护装置；数字集成控制***中编有缺项和过流保护程序；在柜顶吊装支撑***上设有四组(两级)限位器，保证提升的安全。
6、控制***设有多机联动、单机点动两种操作模式，两种模式可自由转换，能够满足大型球面薄壳柜顶结构在提升过程中因受力不均匀和局部变形所造成的不同步，实现提升过程中的微量调整。
7、通过改变提升滑轮组中滑轮的数量，配备相应起重能力的钢丝绳，该***能够满足不同重量大型球面薄壳结构的整体提升要求，其适应性相当广泛。
8、采用以PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，其电流、电压控制精度高，对提升过程中参数的微小变化反映灵敏，从而保证结构在提升过程中组群的同步。
附图说明
图1是本发明装置的提升机构工作原理图。
图2是本发明储气柜的结构图。
图3是本发明的控制原理图。
具体实施方式
下面结合天铁集团15万m3橡胶膜密封型煤气柜球面薄壳柜顶结构整体提升实例作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。
见图2，橡胶膜密封型干式储气柜采用合成橡胶卷帘密封，其结构为柜体由钢制球面拱形底板20、圆柱形截面侧板13、放射形均布若干根支柱14、球面拱形顶板15及通风气楼16组成一个密封容器，内设可上下运行的由活塞板17和活塞支架18组成的球形钢制活塞，活塞支架18与侧板13之间设有T挡板19，密封橡胶膜21设置在T挡板的内外两侧，内圈连于T挡板和活塞之间，外圈连于侧板和T挡板之间，使气柜成为一个两段式密封结构。
见图1，在储气柜立柱上部根据储气柜立柱数量相应设置同样数量的提升支撑***，见图1，提升支撑***由支柱1、滑轮组(导向滑轮5、定滑轮6、动滑轮7)、径向支撑2、和切向支撑3组成，切向支撑3固定于支柱1顶部，径向支撑2的上端与切向支撑3相连接固定，其下端与顶层平台12相固定；导向轮5位于切向支撑3两端内侧，滑轮组下端的动滑轮7通过钢绳起重卸扣8与柜顶边环梁上的吊耳4相连接；起吊钢丝绳10一端在索绳孔11处固定在切向支撑3上，另一端绕过动滑轮7、定滑轮6及导向轮5缠绕在电动卷扬机9上。
见图3，所述的数字集成控制***通过与之连接的数字力传感器模块来检测各电动卷扬机的受力情况，若受力不均，则通过与电动卷扬机电机相连的矢量变频调速器来调节，使储气柜每根立柱位置的电动卷扬机受力均匀。
工程实例：
1 天铁热轧板有限公司15万m3橡胶膜密封型干式煤气柜工程
2 15万m3橡胶膜密封型干式煤气柜工艺参数：
Figure C200610047745D00091
3、多点电动数控整体提升装置参数
卷扬机械设备，由36台电动单筒卷扬机组成，单机额定的起重能力为2吨，单绳总起重能力为72吨，每台卷扬机由三三滑车组和d＝12mm、1700MPa级钢丝绳组成提升连接***，***提升能力为Q＝72×6/1.026＝368.6t，每台卷扬机的提升速度为每分钟一转，提升高度51米，整个***工作时间大约需5.8小时。为保证36台电机同时起动，采用较先进的PLC-200H可编程序控制器进行控制，在0.02μs的时间内，可确保36台电动机在同一时间内运行，保证柜顶结构在同一平面上升或下降，在柜顶处安装两级限位控制保护装置，确保施工过程的安全。
4、提升操作步骤：
具体提升操作步骤同发明内容中的具体步骤。
5、多点电动数控整体提升技术与手摇卷扬机、链式起重机提升技术直接费用比较：
                                                             单位：元
Figure C200610047745D00101
注：运输为辽宁鞍山至河北涉县，运输单价为0.6元/km.t

Claims (2)

1.橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法，其特征在于：该方法是采用PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，使用电动卷扬机配以柜顶提升机构来实现大型球面薄壳结构多点同步提升，该方法通过以下装置实现：
一组柜顶支撑***，该***设置在储气柜的立柱顶部，作为薄壳柜顶提升时储气柜顶部的提升支撑点；
一组电动卷扬机，电动卷扬机使用专用台架固定在储气柜每根立柱的底部，作为薄壳柜顶提升的机械动力；
一组以PLC可编程控制器为核心的数字集成控制***，实现大型球面薄壳结构同步提升控制；
一组以起重滑车和钢丝绳组成的吊装连接***，其连接电动卷扬机和薄壳柜顶，通过配备不同规格、形式的滑车和钢丝绳，来适应不同提升重量的薄壳结构；
提升方法包括以下步骤：
(1)在储气柜立柱上部根据储气柜立柱数量相应设置同样数量的提升支撑***，提升支撑***由立柱、滑轮组、径向支撑、和切向支撑组成，切向支撑固定于立柱顶部，径向支撑的上端与立柱上端连接固定，其下端与顶层平台相固定；导向轮位于切向支撑两端内侧，滑轮组下端的动滑轮通过钢丝绳、起重卸扣与柜顶边环梁上的吊耳相连接；起重钢丝绳一端在索绳孔处固定在立柱上，另一端绕过动滑轮、定滑轮及导向轮缠绕在电动卷扬机上；
(2)在储气柜每根立柱的柱脚处设置一个电动卷扬机的固定台架，一个固定台架固定一台电动卷扬机；
(3)根据提升柜顶的重量和吊点卷扬机的起重能力，用滑轮组、钢丝绳、起重卸扣组成柜顶提升的吊装连接***；
(4)吊装连接***组装完成后，将集成控制***接入，与机械***连接调试；
(5)利用集成控制***启动电动卷扬机试运转，并在点动状态下调整各台卷扬机和钢丝绳的受力，同时使用测力计实测各卷扬机上钢丝绳的受力情况，再由集成控制***调整卷扬机的受力，使其达到受力均匀；
(6)在单机点动调整完成后，集成控制***在多机联动状态下进行球面薄壳柜顶的试提升，提升高度为100mm，停车检查***各部位的工作状态，发现问题及时调整解决；
(7)试提升完成后，开始正式提升柜顶，提升过程中要设专职人员对***各部位进行巡视检查，发现问题及时停车处理，若无问题直至柜顶整体提升就位；
(8)大型薄壳柜顶提升就位后，集成控制***中联动转换为点动，对就位的柜顶进行局部微量调整，达到柜顶与立柱整体连接固定的要求，完成整个提升过程。
2.根据权利要求1所述的橡胶膜密封型储气柜薄壳柜顶多点数控整体提升方法，其特征在于：所述的数字集成控制***通过与之连接的数字力传感器模块来检测各电动卷扬机的受力情况，若受力不均，则通过与电动卷扬机电机相连的矢量变频调速器来调节，使储气柜每根立柱位置的电动卷扬机受力均匀。
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