CN112456333B - 一种吸热器吊装控制*** - Google Patents

Abstract

提供一种吸热器吊装控制***，施工现场为塔式熔盐光热电站的吸热器吊装施工现场，吸热器吊装控制***通过电缆与吊装装置连接，对其进行远程控制，控制***包括：多个负载传感器，用于采集吸热器吊装过程中液压提升***的总负载、液压提升***中每个千斤顶的负载数据；多个行程传感器，用于采集液压提升***中每个千斤顶的行程数据；应变传感器贴片，粘贴在吸热器设备本体上方，用于监测吸热器设备本体的形变数据；处理模块，与负载传感器以及行程传感器连接；微控制单元，设置在吸热器吊装***上，并于处理模块连接；致动机构，根据微控制单元的输出指令控制吸热器吊装***移动；制动机构，根据吸热器吊装过程中的突发情况进行相应部件的制动。

Description

一种吸热器吊装控制***

技术领域

本发明涉及一种吸热器安装技术领域，特别是一种吸热器吊装控制***。

背景技术

塔式熔盐光热发电技术以较高的聚光比、较高的光热转换效率和晚间持续发电、自主调峰的优势已经大量商业化。

光热发电站的主要建设区域分为镜场区域以及动力岛区域，其中动力岛区域是整个电站的核心，所有经常的太阳能源将被汇集到动力岛核心建筑-光塔上的吸热器中，从而将太阳能转换为熔盐的热能，在熔盐与水进行换热时产生蒸汽从而发电，而光塔属于高耸建筑，一般高度在190m以上，其区别于普通火力发电厂烟囱的不同点在于其是集结构、设备、管道、隔热、吸热、楼电梯等于一体的综合结构，施工难度大。

现有技术大部分机构以及设备施工均借助外附塔式起重机进行吊装，吸热器钢架一般为非独立式全钢结构，钢架整体结构模型和施工过程中，钢架下部支撑于离地一定高度的混凝土塔筒顶部，与混凝土塔筒顶部钢梁采用螺栓连接。吸热器钢架外形为圆筒形结构，16根主承重柱呈圆柱形布置在熔盐吸热器内侧，内部另有4根钢柱，作为电梯井道以及支撑顶部旋转起重机设备；吸热器钢架柱脚采用螺栓与混凝土塔筒顶部支撑钢梁固定，现场在浇筑塔筒顶部楼板前，需要将吸热器钢架柱脚连接所用螺栓固定于支撑钢梁上，螺栓需要进行额外的防护，防止螺栓以及螺纹损坏，安装过程中，需要保证构件牢固连接以确保在恒载、风载、地震作用以及安装载荷情况下都做到安全可靠，目前的吊装方案对此难以保证。

此外，涉及到塔机选型和安装的各种细节问题都需要进行全面论证与策划，较难获得科学、合理、经济的机械配备和安装方案，从而拖慢了光塔施工进度，施工成本极高，具体来说存在如下典型的技术问题：

1、塔机的选型复杂，包括最大起重量、最大起升高度、臂长的选择，综合以上选择塔机过程复杂，很难选择经济性和效果最好的塔机；

2、塔机需要进行安装前的检查、检修、改造，还需要进行塔机附着的安装，顶升时间的选择与工期难以协调，以保证吊装机械的高可靠性和较短的吊装时间，最大限度减少塔机顶升工作对工程工期的影响；

3、为了节省人员上下时间同时保存顶升作业人员的体力，需要设计单独的上人步道，后期还需要进行拆除，从而增加了工程损耗，作业效率降低；

4、塔机吊装工程风险大，塔机吊装机械设置在聚光吸热***顶部，布置高度约为220m，体积较大很难保证被吊装的重量巨大的吸热器能够在装配在聚光吸热***顶部之前可靠悬吊在顶部。

即使采用内部吊装的方式，目前现有技术中也没有成熟可靠并辅助控制的吊装方案，因此，有必要研究一种新的吸热器吊装的控制技术方案，从而能够可靠的将吸热器吊装到光塔顶部，从而解决上述的一个或多个技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，本发明提供一种吸热器吊装控制***，施工现场为塔式熔盐光热电站的吸热器吊装施工现场，通过电缆与所述吊装装置连接，对吊装装置进行远程控制，包括：

多个负载传感器，用于采集所述吸热器吊装过程中液压提升***的总负载、液压提升***中每个千斤顶的负载数据；

多个行程传感器，用于采集液压提升***中每个千斤顶的行程数据；

应变传感器贴片，粘贴在吸热器设备本体上方，用于监测吸热器设备本体的形变数据；

处理模块，与所述负载传感器以及行程传感器连接；

微控制单元，设置在所述吸热器吊装***上，并于所述处理模块连接；

致动机构，根据所述微控制单元的输出指令控制所述吸热器吊装***移动；

制动机构，根据所述吸热器吊装过程中的突发情况进行相应部件的制动；

其中，所述负载传感器、所述行程传感器、应变传感器贴片所采集的数据经所述处理模块处理后送至所述微控制单元，所述微控制单元进而产生输出或制动指令并分别送至所述致动机构和所述制动机构。

根据本发明的另一方面，所述处理模块为计算机，所述微控制单元与所述处理模块无线连接，所述微控制单元为工业级控制器。

根据本发明的另一方面，所述吊装装置包括：吊装门架、液压提升装置以及附件。

根据本发明的另一方面，所述制动机构为电机，所述电机数量为多个，多个所述电机分别控制每个所述千斤顶的上升和下降以及钢绞线的上升和下降。

根据本发明的另一方面，获得所述每个千斤顶的行程数据后计算所述吸热器吊装过程中液压提升***的总行程并得到近似移动值，将所述近似移动值传送给所述处理单元进行处理。

根据本发明的另一方面，所述微控制单元可被变成，以根据特定的提升装置要求，确定液压提升装置中各个千斤顶和油泵之间的所有互动方式，从而便于控制吊装***的正常运行和监视功能。

根据本发明的另一方面，所述吸热器吊装控制***在主/从总线上工作，吸热器吊装控制***的正常操作模式将通过远程控制进行。

根据本发明的另一方面，还包括计算机显示屏，所述数据都通过计算机显示屏显示。

根据本发明的另一方面，所述制动机构还包括紧急停止按钮，所述紧急停止按钮安装在所述中央控制***中的所有主要组件上，所述紧急停止按钮串联连接，防止紧急情况发生时人工制动，如果激活了任何按钮，***将关闭，仅诊断和替代功能可手动重启，所述吸热器吊装控制***允许相对于其余千斤顶中的负载增加或减少任何千斤顶中的负载，如果需要，可以在设备安装和调试过程中覆盖自动功能，以进行单独的负载调整。

根据本发明的另一方面，所述吸热器吊装控制***还包括备用计算机，在所述微控制单元发生意外情况的情况下用作备用主机或备用计算机，所述备用计算机的操作***设备放置在临时操作平台上。

与现有技术相比，本发明具有以下一个或多个技术效果：

采用吊装方式的前提下获得科学、合理、经济的吸热器吊装控制***方案，安全可靠，提高光塔施工进度，施工成本大幅下降，可以根据实际工况进行吊装***运行参数的计算和控制，实时调整设备参数，灵活度高。

附图说明

为了能够理解本发明的上述特征的细节，可以参照实施例，得到对于简要概括于上的发明更详细的描述。附图涉及本发明的优选实施例，并描述如下：

图1所示为根据本发明优选实施例的吸热器吊装控制***结构示意图。

具体实施例

现在将对于各种实施例进行详细说明，这些实施例的一或更多个实例分别绘示于图中。各个实例以解释的方式来提供，而非意味作为限制。例如，作为一个实施例的一部分而被绘示或描述的特征，能够被使用于或结合任一其他实施例，以产生再一实施例。本发明意在包含这类修改和变化。

在以下对于附图的描述中，相同的参考标记指示相同或类似的部件。一般来说，只会对于个别实施例的不同之处进行描述。除非另有明确指明，否则对于一个实施例中的部分或方面的描述也能够应用到另一实施例中的对应部分或方面。

如图1所示，本实施例的一种吸热器吊装控制***，施工现场为塔式熔盐光热电站的吸热器吊装施工现场，通过电缆与吊装装置连接，对吊装装置进行远程控制，包括：

多个负载传感器，用于采集吸热器吊装过程中液压提升***的总负载、液压提升***中每个千斤顶的负载数据；

多个行程传感器，用于采集液压提升***中每个千斤顶的行程数据；

应变传感器贴片，粘贴在吸热器设备本体上方，用于监测吸热器设备本体的形变数据；

处理模块，与负载传感器以及行程传感器连接；

微控制单元，设置在吸热器吊装***上，并于处理模块连接；

致动机构，根据微控制单元的输出指令控制吸热器吊装***移动；

制动机构，根据吸热器吊装过程中的突发情况进行相应部件的制动；

其中，负载传感器、行程传感器、应变传感器贴片所采集的数据经处理模块处理后送至微控制单元，微控制单元进而产生输出或制动指令并分别送至致动机构和制动机构。

本实施例中处理模块为计算机，微控制单元与处理模块无线连接，微控制单元为工业级控制器。

本实施例中吊装装置包括：吊装门架、液压提升装置以及附件。

本实施例中制动机构为电机，电机数量为多个，多个电机分别控制每个千斤顶的上升和下降以及钢绞线的上升和下降。

本实施例中，获得每个千斤顶的行程数据后计算吸热器吊装过程中液压提升***的总行程并得到近似移动值，将近似移动值传送给处理单元进行处理。

本实施例中微控制单元可被编程，以根据特定的提升装置要求，确定液压提升装置中各个千斤顶和油泵之间的所有互动方式，从而便于控制吊装***的正常运行和监视功能。

本实施例中，为了使显示的信息易于现场使用，将在每个屏幕上显示的最大千斤顶数限制为20个，但是在本实施例中只显示16个。详细记录千斤顶上的负载、16个提升***的总负载之和、每个提升***的总负载之和、千斤顶的行程、计算行程总数之和以得出近似移动值等。

吸热器吊装控制***在主/从总线上工作，吸热器吊装控制***的正常操作模式将通过远程控制进行，即操作员将仅进行监视操作。***还包括计算机显示屏，数据都通过计算机显示屏显示。本实施例中制动机构还设置了紧急停止按钮，紧急停止按钮安装在中央控制***中的所有主要组件上，紧急停止按钮串联连接，防止紧急情况发生时人工制动，如果激活了任何按钮，***将关闭，仅诊断和替代功能可手动重启。此外，吸热器吊装控制***允许相对于其余千斤顶中的负载增加或减少任何千斤顶中的负载，如果需要，可以在任何时候即在设备安装和调试过程中覆盖自动功能，以进行单独的负载调整。

作为另一优选实施例，吸热器吊装控制***还包括备用计算机，在微控制单元发生意外情况的情况下用作备用主机或备用计算机，备用计算机的操作***设备放置在临时操作平台上。

吸热器吊装过程中的风险分析及控制措施：

一、吸热器在塔内吊装时

1、风险分析：在塔体内吊装过程中，因受风力影响吸热器或塔身横向位移，吸热器和混凝土塔内壁之间的间距可能发生变化。理论上来说，因塔身或吸热器或二者移动，可能横向位移较大，导致MSR吸热器撞击塔筒内壁。再者塔身温差膨胀可能与其他运动叠加非正式称为“香蕉效应”。此“香蕉效应”随一天太阳运动而改变，面向太阳的面积增大，背向太阳的面积缩小，从而导致塔身变形。

2、风险控制措施：

A、在塔内时，吊装过程中，因受风力影响吸热器或塔身横向位移，吸热器和混凝土塔内壁之间的间距可能发生变化，导致吸热器撞击塔筒内壁，为避免因发生碰撞造成吸热器设备损坏，将碰撞块安装在吸热器底部支撑梁的后端，用螺栓进行固定，此碰撞块是防止吸热器碰撞混泥土塔身内壁；碰撞块由连接钢板、橡胶块组成，用螺栓固定在吸热器底部钢梁与支撑横梁连接螺栓孔位置。

B、在16件支撑梁末端上方安装各安装1台无线监视议，安排专人负责监测并记录吸热器每个支座梁与塔筒内壁的距离，并及时反馈给吊装负责操作人员。

C、吊装过程中仔细监测吊装装置负荷、液压千斤顶的行程等参数，出现16台液压装置不同步时及时调整。

D、吊装过程中在吸热器设备本体上方贴传感器贴片，实时监测设备部件变形情况，确保吊装安全。

E、吸热器每提升15-20m时，利用计算机控制***重新设置液压提升装置的行程，每个液压提升装置行程误差不得超过5％。

当吸热器准备伸出塔时，支撑梁穿过混凝土支撑通道，支撑臂尺寸为750mm,通道尺寸为950mm，因此每边间距为100mm。当支撑臂到达通道时，吊装绞线长度为10780mm。

二、另外吸热器出塔顶可能较大超出极限标准的风速时，吸热器可能会下降至塔内，具体操作程序为：

1、吸热器出塔顶时会根据实际监测风速和政府部门预报风速进行评估。

2、出塔顶前在塔顶进行实时监控，在风速符合要求时才启动最后的顶升施工。

3、出塔顶过程中，若风速超过限定值，立即通知吊装指挥长暂停吊装施工。指挥长根据情况与吊装专业工程师商定是否下降。

4、确认下降后，检查各设备是否安全有效运转，确认无误后指挥长下达下降指令给各部门人员，并确认下降高度。

5、启动提升装置控制***，缓慢将吸热器下降至塔内要求的高度，下降就位后，再次检查各设备运转情况，并根据天气情况拟定下次提升时间。

三、吸热器在吊装过程中，吊装设备可能会发生故障：

1、计算机故障风险，现场配备有备用计算机，因绞线千斤顶可以在安全模式下自由制动，直接更换计算机，不影响吊装安全。

2、液压装置故障，现场配备有一整套液压装置备件，在绞线千斤顶在安全模式下自由制动，工程师可以快速进行修理。

3、停电风险，钢绞线千斤顶可以在安全模式下自由制动，电工可以对电源设备紧急修理或者更换备用发电机。

4、钢丝绳断股风险，每个钢绞线千斤顶配备有12股钢绞线，根据计算每股钢丝绳负荷81.75KN，而钢丝绳的破断拉力为380.14KN，安全系数为4.65，所以断股情况基本不会出现。而且此次吊装钢绞线使用全新的且是同一批次，穿装前也会检查钢绞线的材质、负荷试验等证明文件。

5、卡爪失灵风险，一组钢绞线有12股，12股钢绞线有一个卡爪，每股钢绞线都配备有单独的卡爪，而且也会要求厂家提供卡爪使用次数及使用寿命证明文件。

本实施例处于沙漠环境中，沉积在千斤顶筒体内钢绞线上的沙子或者铁锈会降低夹紧机构对钢绞线的夹持效果，需要安排常规维护计划或者更换鄂板。

经过夹片制造商书面证明，在这样环境下使用钢绞线的长期经验来看，大约500次夹持后便出现失去抓紧现象。假如L180钢绞线千斤顶的气缸行程为400/450mm，并且从安全角度考虑，在操作过程中有效平均行程为300mm，即吸热器提高110-150m后更换楔形块。具体更换楔形块时机需要提升操作员与负责人根据吊装时间表合理安排，更换时间。

6、传感器错误风险，现场配备有一整套备件，可及时修理。

吸热器就位时夜间施工风险，吸热器吊装到就位位置时，支撑横梁顶推至塔体基础凹槽内，因支撑横梁两侧与基础的间隙只有100mm，对光线要求较高，在吸热器到达安装位置时，在吸热器塔底部安装足够的照明，并有发电机备用。

本实施例在采用吊装方式的前提下获得科学、合理、经济的吸热器吊装控制***方案，安全可靠，提高光塔施工进度，施工成本大幅下降，可以根据实际工况进行吊装***运行参数的计算和控制，实时调整设备参数，灵活度高。

虽然前述内容是关于本发明的实施例，但可在不背离本发明的基本范围的情况下，设计出本发明其他和更进一步的实施例，本发明的范围由下列的权利要求确定。上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，这些实施例中不互相违背的技术特征可彼此结合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种吸热器吊装控制***，其特征在于所述吸热器吊装控制***施工现场为塔式熔盐光热电站的吸热器吊装施工现场，所述吸热器吊装控制***通过电缆与吊装装置连接，对吊装装置进行远程控制，所述吸热器吊装控制***包括：

多个负载传感器，用于采集所述吸热器吊装过程中液压提升***的总负载、液压提升***中每个千斤顶的负载数据；

多个行程传感器，用于采集液压提升***中每个千斤顶的行程数据；

应变传感器贴片，粘贴在吸热器设备本体上方，用于监测吸热器设备本体的形变数据；

处理模块，与所述负载传感器以及行程传感器连接；

微控制单元，设置在所述吸热器吊装***上，并于所述处理模块连接；

致动机构，根据所述微控制单元的输出指令控制所述吸热器吊装***移动；

制动机构，根据所述吸热器吊装过程中的突发情况进行相应部件的制动；

其中，所述负载传感器、所述行程传感器、应变传感器贴片所采集的数据经所述处理模块处理后送至所述微控制单元，所述微控制单元进而产生输出或制动指令并分别送至所述致动机构和所述制动机构；

所述吊装装置包括：吊装门架、液压提升装置以及附件；

所述处理模块为计算机，所述微控制单元与所述处理模块无线连接，所述微控制单元为工业级控制器；

所述制动机构为电机，所述电机数量为多个，多个所述电机分别控制每个所述千斤顶的上升和下降以及钢绞线的上升和下降；

获得所述每个千斤顶的行程数据后计算所述吸热器吊装过程中液压提升***的总行程并得到近似移动值，将所述近似移动值传送给处理单元进行处理；

所述微控制单元可被编程，以根据特定的提升装置要求，确定液压提升装置中各个千斤顶和油泵之间的所有互动方式，从而便于控制吊装***的正常运行和监视功能；

所述吸热器吊装控制***在主/从总线上工作，吸热器吊装控制***的正常操作模式将通过远程控制进行；

还包括计算机显示屏，所述数据都通过计算机显示屏显示；

所述制动机构还包括紧急停止按钮，所述紧急停止按钮安装在中央控制***中的所有主要组件上，所述紧急停止按钮串联连接，防止紧急情况发生时人工制动，如果激活了任何按钮，***将关闭，仅诊断和替代功能可手动重启，所述吸热器吊装控制***允许相对于其余千斤顶中的负载增加或减少任何千斤顶中的负载，如果需要，可以在设备安装和调试过程中覆盖自动功能，以进行单独的负载调整；

所述吸热器吊装控制***还包括备用计算机，在所述微控制单元发生意外情况的情况下用作备用主机或备用计算机，所述备用计算机的操作***设备放置在临时操作平台上。

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