[一]、提高液壓驅動與制動動作的協同性
提高液壓驅動與制動動作的協同性是液壓提升、有序工作的關鍵,在液壓提升機加速啟動、減速停車的瞬間,司機操作減壓式比例閥向液壓驅動系統與制動系統同時發出控制信號,驅動系統液壓馬達輸出轉速與輸出扭矩逐漸動態的建立,同時液壓制動系統松閘或抱閘制動,兩者協同配合實現負載的升降。提升機采用盤型閘制動,以實現提升機的正常和緊急制動。正常制動的制動力靠液壓傳動裝置本身產生的,提升時負荷成為制動力。下放重物時液壓馬達變為泵,液壓泵變為液壓馬達,使電動機發電反饋制動,盤型制動器不參與工作制動。只是在提升機卷筒停止運轉后作為保險裝置來使用。提升機在運行中出現故障,保險裝置自動工作,也可由司機用腳踏開關進行緊急制動停車。
驅動系統為泵控馬達系統,制動系統為閥控制缸系統,相比之下,前者的響應速度慢很多,雖然液壓制動系統中設置有節流閥以調節制動、松閘時間,但因負載、系統油溫等因素的影響,液壓驅動系統扭矩、轉速(同步建立)建立或降低時間均是個變量,從而引起所謂的“上坡啟動負載瞬時下滑”與停車時系統壓力沖擊現象。但我礦所使用的液壓提升機在控制回路采用了控制系統蓄能裝置,在主控回路采用了恒壓無級變速啟動及的液壓保護元件,避免了“上坡啟動負載瞬時下滑”與停車時系統壓力沖擊現象。因此,對液壓驅動與制動的協同配合,提高了整套液壓提升系統的動態品質。
綜上所述,液壓頂升的液壓系統是典型的變負載、大慣量、非線性、時變高階系統,要提高其綜合性能與動態品質,關鍵是合理設計對應于一個提升循環中的液壓驅動系統馬達的輸出速度曲線,尤其是控制加速啟動與減速停車過程中的加速度方程:這就改變液壓提升機的控制策略,采用閉環與多種控制策略來提高系統的速度剛度與負載擾動下的響應速度。液壓提升機具有液壓傳動系統與電控提升機的眾多優點,在礦山作提升或下放人員、物料的主要設備將有較大的市場前景。
[二]、大型構件液壓同步提升特點
(1)提升點多,大型構件具有重量超重、面積大等特點。液壓頂升機械采用地面組裝、整體提升時,由于單臺提升液壓缸提升力有限,因此通常需要數十臺提升液壓缸共同進行提升,即需要多個提升點同時工作。例如,鋼結構整體提升重量約為10388t,面積12300m2,共使用了67個提升液壓缸;
(2)同步要求高,在提升過程中要嚴格控制吊點之間的位移偏差,以避免結構變形過大、附加載荷過大等。同時,各吊點的載荷要控制在與理論計算基本一致的范圍內,避免構件局部受力過大甚至破壞;
(3)吊點提升力差異較大,大型構件同步提升時,需要設置多個吊點,吊點之間提升力大小差異很大,提高了同步控制的難度。
20世紀初液壓千斤頂出現之后,液壓技術已經在理論上可以直接應用到吊裝工程中,但開始的時候因為千斤頂起重高度低,應用受到了較大限制。直到1970年代高壓技術逐漸成熟,材料、電子、計算機、控制論等學科充分發展,液壓同步提升技術出現后,液壓技術自身在吊裝工程中的潛力才開始發揮出來。
國內的液壓同步提升技術發源于同濟大學。1990年代初,同濟大學承擔了上海石洞口二電廠600MW超臨界汽輪發電機組的鋼內筒煙囪的頂升工程,該煙囪總重600t,高240m,在國內開創了大型構件液壓同步頂升的先河,為后繼液壓同步提升技術作好了理論和實踐準備。1995年同濟大學用柔性鋼絞線承重,用自行研制的液壓提升,將上海東方明珠的鋼天線桅桿從地面沿鋼絞線爬升到350m高度后整體安裝,該天線重450t,長135m,這是液壓同步提升技術在國內大型構件吊裝的次應用,取得了巨大的經濟效益和社會影響力,此后采用液壓提升施工的工程如雨后春筍般地出現。