多桅杆抬吊大型筒体的新型起重控制技术

熊振军，江金永，王自力

（中国有色金属工业第六冶金建设有限公司，河南 郑州 450036）

随着工业项目的规模化发展，大型筒体设备安装项目也日趋增多；由于大型筒体设备普遍具有外形尺寸大、整体重量较大的特点，因此该类设备通常采用现场制作安装方案施工。为了减少高空作业风险，提高工作效率，一般选用“倒装法”施工工艺，即借助多组桅杆先抬吊筒体设备上部结构，然后在其下部再依次组装剩余筒节的施工工艺[1]。多桅杆抬吊工艺一般采用多个桅杆同时抬吊一台大型非标设备，类似于“群马拉车”的原理，目前各桅杆所用的起重设备多为电动倒链，倒链动作主要依靠人工手动控制，由于操作人员主观认知能力局限和动作灵活性存在差异，极易导致各吊点起升不同步、受力不均匀问题，很可能产生一定的安全隐患，迫切需要解决该类问题。

1 起吊控制系统创新

1.1 桅杆抬吊原理

在筒体底板上沿圆周基线均匀布置数组钢管桅杆（桅杆数量视起吊重量而定），桅杆脚部利用压板焊固在底板上，其顶部分别用拖拉绳（或连接杆）与相邻桅杆和中心锚杆连接起来，形成一体化桅杆组吊装系统。最先组装顶端筒节，将组焊完成的筒节提升至一定高度（H提升≥H下部筒节+100mm）后，在其正下方组焊临近的下部筒节，待该筒节组焊完毕后，对应安装吊耳（吊耳需均布），再利用多台悬挂于上节筒体上的2t手动倒链同步拉起下部筒节，使上下筒节在悬挂状态下进行环缝组对拼装；如此循环往复，直至完成全部筒节组装工作[2]。

1.2 控制系统改进原理

由于各组桅杆的电动倒链大都采用单体手动控制或简单的集中供电控制，皆存在吊索张力不均衡隐患，极易导致吊索断裂或桅杆失稳现象，必须采取针对性的控制系统改进措施。为此本文创新设计出一种多桅杆抬吊起重装置的同步、均载自动控制系统，确保多桅杆抬吊大型筒体设备时，各桅杆起重装置（电动倒链）能够同步、均载平稳运行[3]。

该系统采用集中智能控制模式，主要包括载荷实时监测模块、PLC变频控制柜。载荷实时监测模块就是在桅杆钢管外壁（吊耳正下方位置）粘贴金属电阻膜片，制成压阻式压力传感器，PLC变频控制柜包括变频器和可编程序控制器（PLC）两组系统；各桅杆抬吊作业时，所述的载荷实时监测模块即刻采集桅杆应变信息，输送至PLC系统，进行信息比对；先采用低频慢速动作，调整各桅杆电动倒链张力一致，一旦各桅杆受力均恒，即可将各吊点倒链调整为同步快速运行状态，至需要高度后，同步停止运行，即完成该吊装作业周期。

2 具体实施方式

首先根据被吊筒体外形尺寸和最大重量设计桅杆结构及数量，桅杆制作完成后，必须进行相应的质量检验和压力试验；吊装前应对电动倒链、吊索、吊耳，以及电动控制系统等进行完好性确认[4]。

如图2所示的控制系统，在具体实施时，首先应对桅杆组进行匹配调整，所用桅杆的规格必须一致，各电动倒链的型号必须相同，且均为变频电机拖动；将各桅杆均匀布置到筒体内部周边，并将其电动倒链、压力传感器与PLC变频控制柜的电气线路配置完成。采用分步调节法起吊，由于各吊点初始位置差异，可能造成各桅杆倒链张力不同，所以第一步为预调阶段，先对PLC控制系统设定一个预紧负荷值（该负荷不大于各桅杆所吊重量的20%，确保被起吊物体仍处于原位静止状态），再依较低频率控制各桅杆的电动倒链低速动作，一旦某桅杆的负荷先期达到该设定值时，则该桅杆的电动倒链暂停动作，此时没达设定值的倒链继续运行，直至所有桅杆负载值全部达到设定值；第二步为快速同步提升阶段，在各吊点张力一致后，暂停动作，由PLC变频控制器再重新输出一个较高频率的电力参数，同时向各电动倒链供电，控制各电动倒链同步快速提升至需要高度，然后停止提升作业；至此完成一个周期的吊装作业工序，对于其他筒节的吊装工序再依次循环进行[5]。

图1 多桅杆抬吊大型筒体设备示意图

图2 控制系统原理图

需要补充说明的是，在筒体同步提升过程中，有可能存在风载、以及电动倒链失效等不确定性因素的影响，势必产生新的不均衡负载现象；针对该情况，在PLC控制程序中设置了负载比对误差控制装置，当比对误差值超过4%时，系统会自动报警，超过5%时，系统会暂停动作，直到故障排除后，再重新提升作业。

3 结语

群组桅杆抬吊大型非标设备是一种日趋成熟的施工工艺，本文结合类似工程施工经验，改进多台电动倒链拖动控制系统，采用负荷监测模块和PLC集成控制系统，意在解决各桅杆起重不均载、提升不同步问题，进一步完善了群组桅杆抬吊大型筒体设备工艺。该吊装系统所用机具简单，操作方便；变高空作业为地面操作，施工安全风险降低，施工效率极大提高；由于其一次性投入资源较多，针对群组式大型筒体设备安装工程，可以降低施工机具的摊销周转费用。通过该方案的实施，较好地完成了该类工程的施工任务。