液压提升机械上世纪的发展跟提升装置运行控制

　　从1994年上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆整体提升到前不久的上海大剧院钢屋架整体提升，是液压同步提升技术大规模工程应用并取得辉煌成就的时期，与此同时，该项技术本身也在各项重大工程应用中不断完善，日趋成熟。

　　上海东方明珠广播电视塔钢天线桅杆全长118m，总重450t，采用地面组装，整体提升的技术方案，并为此专门研制了一套液压提升设备。以φ15.2mm柔性钢绞线作为承重索具，120根钢绞线从标高350m的混凝土塔顶平台挂到地面，20只400kN的液压提升器分别布置在钢天线桅杆根部段四侧，托着一百多米的天线桅杆，沿着120根钢绞线同步向上攀升。在这一工程中，柔性钢绞线的采用使电视塔天线桅杆的长距离高空整体提升成为可能，钢绞线平均负载为每根3.75t；计算机控制系统采用MCS一96系列单片机与FX一2可编程控制器组成的控制网络，同时控制天线桅杆的垂直度和钢绞线的负载均衡，这一多目标控制策略保证了庞大天线桅杆的平稳提升。又由于提升器契形夹片的逆向运动自锁作用，使提升过程十分可靠；锚具的主动松紧，又解决了提升器带载下降问题。在解决了这一系列技术关键之后，钢天线桅杆经80余小时、350m的连续提升，于1994年5月1日顺利到达预定安装位置，使其尾端达到468m的高度。

　　之后，该项技术又应用于北京西客站主站房钢门楼整体提升和北京都机场四机位库大型钢屋架提升等工程。西客站钢门楼长45m，宽28.5m，在地面整体拼装后，总重1800t。采用8吊点24只提升器(2000kN提升器16只，500kN提升器8只)，336根钢绞线，钢绞线平均负载为每根5.35t，净提升高度43.5m，于1994年12月25日提升到位。

　　都机场四机位库全长300m，宽90m，钢结构屋架分为南、北大梁(各重1200t，跨度132m)，中梁(重400t)及四片网架结构(每片重630t，80mx75m)等部分，分七次提升，钢绞线平均负载为每根4.3t和5.6t，提升高度为24m，于1995年10月全部完成。

　　在这两个工程中，次采用了多级计算机主从控制方式，以适应多吊点远距离同步控制的需要；特别是根据“东方明珠”工程的实践经验，并经理论分析和实验验证，证实了钢绞线的负载自动均衡特性，从而免除了每根钢绞线上的引伸传感器，使传感检测系统得到了很大简化；同时，在研制的二代提升设备上，对液压系统和计算机控制系统作了进一步改进，使之简单可靠、方便灵活。

　　较近，采用液压同步提升技术又对上海大剧院钢屋架实施整体提升。钢屋架长100m，宽90m，高11m，总重6075t，采用4吊点44只2000kN提升器，792根钢绞线，钢绞线平均负载又提高到每根7.67t，提升高度26.5m，于1996年7月2日提升到位。这是迄今为止国内外整体提升的较大较重构件之一在这一工程中，进一步提高了第三代提升设备的模块化、标准化程度，使之成为无限可扩展系统。

　　液压同步提升技术正是在诸多重大工程的应用中，解决了一个又一个技术关键，逐步发展成为新颖和完整的成套施工技术—超大型构件液压同步提升技术。

　　{二}、防爆液压提升装置运行控制存在的技术问题

　　目前防爆液压提升装置虽然在降低能耗与噪声、控制漏油污染、提高运行工作效率和工作可靠性等方面，已有不少研究成果得到推广与应用，促进了提升装置的发展，但在实际生产中，因为液压提升装置存在的一些难以克服的原理性问题，对液压提升装置的使用和煤矿的生产仍有较大的威胁，其主要表现在以下几个方面：

　　(1)变量泵控定量液压马达的容积式调速回路可控性差

　　液压提升装置采用的是变量泵控定量液压马达的容积式调速回路，导致液压提升装置的可控性差，平层精度很低，冲击振荡显著，提升效率低。

　　这种调速方式是开环控制，马达的输出转速依靠系统的调节精度控制，无转速反馈。但因为在整个液压伺服控制系统中，诸如减压式比例阀和比例油缸等控制元件都存在较大的死区等非线性因素，液压泵、马达的容积效率也随系统的压力、油液粘度及温度等的变化而变化，加之液压油的可压缩性、管路的弹性、液压元件的泄漏等因素，从而使输入液压马达的流量不稳定，因此液压马达的输出动态参数根本难以得到控制；提升装置的启动、加速、匀速和减速停车等不同阶段的控制只能仅凭司机手动操作控制，许多隐患也由此而生，如液压提升装置的平层精度很低，难以满足规定的误差值(士50mm)，提升容器的累积误差较大，并且要靠司机一次或多次微动操作才能使提升容器达到规定停靠位置，严重影响了提升效率。

　　(2)液压顶升设备的液压驱动回路与制动回路的动作存在协同性问题

　　在液压顶升装置加速起动、减速停车的瞬间，司机操作减压式比例阀向液压驱动系统与制动系统同时发出控制信号，驱动系统液压马达输出转速与输出扭矩逐渐动态地建立，同时液压制动系统松闸或抱闸制动，两者协同配合实现负载的升降。但因为液压驱动系统为泵控马达系统，而制动系统为阀控缸系统，相比之下，前者的响应速度慢很多，虽然在液压制动系统中设置有节流阀以调节制动、松闸时间，但因负载、油温等因素的影响，液压驱动系统扭矩、转速建立或降低时间均是个变量，从而引起常见的“上坡起动负载瞬时下滑”与停车时系统压力冲击现象，严重失控时往往对煤矿斜井人员的运输、井下作业人员的生命及生产造成严重威胁，甚至引起巨大的经济损失。

　　液压顶升设备系统具有的制动是制动，没有二级制动，只是在系统停车和紧急停车时制动滚筒，不参与系统的调速，但系统在运行过程中，尤其在停车段，巷道的倾角会发生变化，提升装置容器的运行速度仅靠司机人工控制，容易造成了停车松绳现象，影响系统的运行。

　　(3)液压提升装置的自动化水平低，主要依靠人工操作和监控，效率低，性差

　　液压提升装置的控制主要依靠操作人员来监控指示器和运行速度值，手动操作减压式比例控制阀，向液压泵输入液压控制信号，从而改变泵输出及输入液压马达的液压油流量和它的输出转速，实现对提升容器的位置控制。这种操作方式自动化水平低，因为司机手工操作存在的随意性、不性和操作速度的不可重复性，影响提升装置的准确平稳运行。特别是在减速段，虽然提升装置容器实际位置变化不太大，但每次均不同，这样司机确定的减速点不完全相同，且减速度的控制完全由司机手动操作减压式比例控制阀确定，减速度变化大，进而造成停车点变化和停车时的冲击震荡，性差，人员乘坐的舒适性也很差。由于工作过程中，整个提升装置都处于振动、噪声环境状态，司机很容易疲劳，严重影响司机的操作能力，危害提升装置的运行。