張力機(jī)自動(dòng)化控制智能升級(jí)研究

1、 張力機(jī)自動(dòng)化控制智能升級(jí)研究 【摘要】：當(dāng)前我國(guó)的張力機(jī)市場(chǎng)潛力巨大且保有量已居世界首位，對(duì)現(xiàn)有用戶(hù)所持有的張力機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，是提升現(xiàn)有張力機(jī)安全可靠性能的一條低風(fēng)險(xiǎn)、高收效、高經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)路線(xiàn)?！娟P(guān)鍵詞】：張力機(jī)；自動(dòng)化控制；智能升級(jí)引言張力機(jī)是輸電線(xiàn)路張力放線(xiàn)的重要核心裝備?，F(xiàn)場(chǎng)架線(xiàn)作業(yè)時(shí)，通過(guò)張力機(jī)與牽引機(jī)的協(xié)調(diào)配合，對(duì)導(dǎo)線(xiàn)施加可控合理的阻尼張力?，F(xiàn)階段架線(xiàn)施工工程的安全性管理不斷加強(qiáng)，現(xiàn)有張力機(jī)尚無(wú)法滿(mǎn)足相關(guān)需要，因此施工方迫切需要性能更好的張力機(jī)。1.智能化張力機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的主要功能有:（1）張力機(jī)整機(jī)智能控制系統(tǒng)選用16位微處理器單片機(jī)， 液壓系統(tǒng)、柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)整體數(shù)字控制， 系統(tǒng)

2、微處理器、顯示器和發(fā)動(dòng)機(jī)ecu之間通過(guò)can總線(xiàn)進(jìn)行通訊， 利用can總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)各項(xiàng)工作參數(shù)顯示、柴油機(jī)故障報(bào)警等功能。（2）系統(tǒng)安全實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控和保障；系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后程序自檢， 液晶屏顯示器彈出消息窗口顯示自檢結(jié)果和工作狀態(tài)提示；系統(tǒng)還有誤操作保護(hù)和故障保護(hù)功能， 綜合多年設(shè)計(jì)加工和現(xiàn)場(chǎng)使用的經(jīng)驗(yàn)， 編制了各種故障、錯(cuò)誤的判斷和安全保護(hù)程序， 由微處理器循環(huán)檢測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控， 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和故障由液晶屏顯示器顯示出錯(cuò)， 并提示故障或錯(cuò)誤原因， 然后判斷故障或錯(cuò)誤類(lèi)別， 控制設(shè)備安全運(yùn)行或進(jìn)入安全制動(dòng)狀態(tài)；（3）實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)過(guò)載保護(hù)和牽引力過(guò)載保護(hù)功能；張力機(jī)在主動(dòng)牽引與松線(xiàn)工況下， 根據(jù)設(shè)定的牽引力、

3、牽引速度的手柄電位計(jì)輸入計(jì)算輸出， 控制整機(jī)工作， 若出現(xiàn)柴油機(jī)過(guò)載， 功率極限載荷控制程序?qū)⒃綑?quán)減小牽引速度， 保證牽引力進(jìn)行牽引， 在柴油機(jī)不過(guò)載的情況下保證張力機(jī)正常牽引工作。牽引力實(shí)現(xiàn)智能控制， 牽引時(shí)當(dāng)實(shí)際牽引力達(dá)到牽引力手柄電位計(jì)預(yù)設(shè)值時(shí)， 牽引停滯， 液壓系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)， 實(shí)際牽引力下降時(shí)再次開(kāi)始牽引， 若不下降保壓一定時(shí)間 （可預(yù)設(shè)） 系統(tǒng)回到“自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)”， 制動(dòng)器接合。（4）張力機(jī)實(shí)現(xiàn)恒張力控制；張力放線(xiàn)施工中對(duì)張力機(jī)很重要的一項(xiàng)要求是保持恒張力放線(xiàn)， 傳統(tǒng)控制方式均為開(kāi)環(huán)控制模式， 放線(xiàn)過(guò)程中速度變化引起液壓系統(tǒng)壓力波動(dòng)， 導(dǎo)致放線(xiàn)張力波動(dòng)， 必須手動(dòng)調(diào)節(jié)張力調(diào)節(jié)閥穩(wěn)

4、定張力， 操作煩瑣影響施工質(zhì)量。采用微處理器的智能控制方式為閉環(huán)控制模式， 通過(guò)自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇自動(dòng)模式， 在自動(dòng)模式下， 放線(xiàn)過(guò)程中速度變化時(shí)， 系統(tǒng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力變化反饋到微處理器自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)， 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)主溢流閥壓力， 保持張力恒定不受牽引速度等因素影響， 調(diào)節(jié)迅速準(zhǔn)確幾乎無(wú)波動(dòng)， 達(dá)到了恒張力放線(xiàn)的施工要求， 很受施工單位歡迎；（5）張力機(jī)有主動(dòng)和被動(dòng)兩種工況， 操作面板安裝了工況選擇開(kāi)關(guān)， 操作開(kāi)關(guān)選定工況， 信號(hào)即輸入微處理器， 微處理器根據(jù)輸入信號(hào)智能調(diào)節(jié)各主溢流閥壓力， 不需要人工操作， 在主動(dòng)工況時(shí)保證快速牽引或者安全快速松線(xiàn)， 被動(dòng)工況時(shí)根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)上的張力動(dòng)態(tài)調(diào)

5、節(jié)主溢流閥壓力， 確保設(shè)備安全、有效工作， 不出現(xiàn)跑線(xiàn)現(xiàn)象；（6）風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。牽引機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始工作后， 風(fēng)扇系統(tǒng)即進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)， 不需人工操作。液壓油溫度傳感器自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)液壓系統(tǒng)溫度， 信號(hào)輸入到微處理器中， 控制程序自動(dòng)判斷， 當(dāng)溫度高于40時(shí)， 處理器自動(dòng)輸出信號(hào)打開(kāi)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)冷卻， 根據(jù)溫度高低自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇系統(tǒng)比例電磁閥的控制電流， 控制風(fēng)扇系統(tǒng)壓力， 從而控制冷卻風(fēng)力大小。當(dāng)溫度低于35時(shí)， 處理器自動(dòng)輸出信號(hào)關(guān)閉風(fēng)扇系統(tǒng)電磁閥， 使其停止工作。現(xiàn)場(chǎng)施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度大， 環(huán)境條件比較惡劣， 該功能可以減輕操作人員壓力， 降低勞動(dòng)強(qiáng)度。2.張力機(jī)升級(jí)技術(shù)難點(diǎn)2.1 作業(yè)過(guò)

6、程中功能多樣性與作業(yè)工況復(fù)雜性在張力放線(xiàn)過(guò)程中，張力機(jī)除了提供張力施加的功能，還提供了制動(dòng)、反牽等配合施工工藝的多種能力。由于張力機(jī)處于不同負(fù)載下的多種狀態(tài)切換，其復(fù)雜性給控制系統(tǒng)的升級(jí)及驗(yàn)證帶來(lái)一定難度。張力機(jī)系統(tǒng)升級(jí)需充分考慮機(jī)器的每一個(gè)狀態(tài)，確保邏輯完備、功能完整。2.2 現(xiàn)役張力機(jī)的多樣性與階梯性不同數(shù)據(jù)源的多期數(shù)據(jù)+勘測(cè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)+施工數(shù)據(jù)，形成了海量數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)量的處理和分析也是一個(gè)難點(diǎn)。不同數(shù)據(jù)源的多期地形地貌數(shù)據(jù)、勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工數(shù)據(jù)，絕對(duì)數(shù)據(jù)量非常大。張力機(jī)的升級(jí)針對(duì)的并非僅僅是某個(gè)具體品牌、型號(hào)的張力機(jī)，而是需要讓技術(shù)研究與研制成果可普適與大部分現(xiàn)役張力機(jī)。因此，需匯總并統(tǒng)計(jì)現(xiàn)

7、有張力機(jī)的各種機(jī)型，針對(duì)主流張力機(jī)的操控原理設(shè)計(jì)出具有很高適應(yīng)性、配置靈活的電液控制系統(tǒng)。2.3 牽張作業(yè)的實(shí)際需求張力放線(xiàn)過(guò)程并非單純的牽引機(jī)、張力機(jī)的互動(dòng)，還涉及到整個(gè)架空導(dǎo)線(xiàn)的牽張作業(yè)的工藝過(guò)程，機(jī)器的功能開(kāi)發(fā)必須符合規(guī)程、滿(mǎn)足作業(yè)需要。為此，需針對(duì)張力機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)使用的真實(shí)作業(yè)方式制定相應(yīng)的控制策略、開(kāi)發(fā)可有效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)異常及故障的成套軟硬件。3、張力機(jī)自動(dòng)化控制智能升級(jí)3.1液壓系統(tǒng)的電液控制模塊設(shè)計(jì)根據(jù)輸變電線(xiàn)路施工對(duì)牽引機(jī)功能的特殊要求，對(duì)張力機(jī)電液系統(tǒng)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行液壓系統(tǒng)模擬仿真測(cè)試。（1） 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)采用閉式系統(tǒng)、開(kāi)式系統(tǒng)相結(jié)合的方式，沖擊較小，變量控制方便污染小，系統(tǒng)

8、中設(shè)置有用來(lái)冷卻的熱交換裝置，確保閉式系統(tǒng)、開(kāi)式系統(tǒng)均能在穩(wěn)定的、適宜的系統(tǒng)溫度下工作，確保液壓系統(tǒng)工作可靠，延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命。（2） 設(shè)計(jì)特殊的液壓系統(tǒng)，保證在任何情況下滿(mǎn)足泵、馬達(dá)、減速器的殼體壓力需要，杜絕泵、馬達(dá)、減速器的軸封由于殼體壓力過(guò)高而損壞。（3） 所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)采用“液壓伺服”控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)調(diào)功能，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置一預(yù)調(diào)閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到該閥的預(yù)設(shè)值，“液壓伺服”控制系統(tǒng)，會(huì)控制變量泵的斜盤(pán)擺角變?。ㄅ帕繙p?。?，直至泵的輸出流量與系統(tǒng)的泄漏量相平衡，保持當(dāng)前負(fù)載，此時(shí)泵的消耗功率很小僅為液壓系統(tǒng)泄漏損失的功率。（4） 液壓系統(tǒng)采用集成插裝閥塊技術(shù)，插裝閥為進(jìn)口產(chǎn)

9、品，插裝型式使液壓閥安裝在一個(gè)集成閥塊上，簡(jiǎn)化液壓回路，減少液壓膠管連接數(shù)量，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力，提高使用性能，且維護(hù)非常方便。3.2防“跑線(xiàn)”技術(shù)省級(jí)（1） 調(diào)研分析“跑線(xiàn)”問(wèn)題的實(shí)質(zhì)原因，總結(jié)問(wèn)題根源，研究制定解決問(wèn)題的技術(shù)方案。（2）針對(duì)負(fù)載時(shí)啟動(dòng)張力機(jī)，設(shè)備系統(tǒng)壓力建立不及時(shí)，出現(xiàn)張力輪轉(zhuǎn)動(dòng)跑線(xiàn)的問(wèn)題，制定補(bǔ)壓系統(tǒng)或背壓裝置，解決負(fù)載啟動(dòng)跑線(xiàn)問(wèn)題。（3） 針對(duì)張力機(jī)在受到較大負(fù)載時(shí)出現(xiàn)跑線(xiàn)現(xiàn)象，研究在機(jī)械、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上補(bǔ)充控制油路，增加負(fù)載能力，防止跑線(xiàn)。（4） 設(shè)計(jì)失壓自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，采用特殊的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證張力機(jī)失壓時(shí)，自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)工作，確保設(shè)備不發(fā)生失壓跑線(xiàn)事故，提高線(xiàn)路施工安全。（5） 主要針對(duì)現(xiàn)有主流張力機(jī)機(jī)型進(jìn)行升級(jí)改造，提高現(xiàn)有張力機(jī)的可靠安全性能，便于推廣使用。（6） 增加防溜線(xiàn)、帶載啟動(dòng)系統(tǒng)，保證張力機(jī)在臨時(shí)停機(jī)時(shí)，張力機(jī)上導(dǎo)線(xiàn)不向前溜線(xiàn)。同時(shí)，當(dāng)張力停機(jī)后，再次釋放制動(dòng)器時(shí)無(wú)沖擊，張力機(jī)上導(dǎo)線(xiàn)不向前溜線(xiàn)。結(jié)語(yǔ)從技術(shù)角度看， 張力機(jī)智能化是一次質(zhì)的飛躍;從使用角度看， 性能優(yōu)越， 操作簡(jiǎn)單， 安全可靠;從經(jīng)濟(jì)角度看， 成本增加不多， 智能化硬件成本約5-8萬(wàn)元， 而且隨著設(shè)備噸位的增加， 這部分增加費(fèi)用占總成本的比例將進(jìn)一步