GY70型履带式吊管机微控制器的应用研究

张明扬

（大庆油田建设集团有限责任公司，黑龙江 大庆 163000）

1 立项依据及重要性

大庆油田建设集团现有1台GY70履带式吊管机，投产于2009年。GY70型吊管机操作控制系统通过电控系统来实现，电控系统核心为微控制器，微控制器接收电比例控制手柄、设定开关、传感器的各种信号，经内部程序计算处理后，输出控制信号至电比例阀、电磁换向阀、信号装置，对液压系统进行控制和监测。与传统吊管机配置单独的力矩限制器不同，该机将力矩限制器的功能集成到整个电控系统中。

经现场使用后反馈，由于该机器本身采用的是电磁阀控制行走、变幅、起升及配重。电控设计、技术成熟度不够，故障率较高，吊管机工作在高温+50℃、极寒-35℃以及风沙、雨淋的野外工作环境，电控的装置怕潮湿，无法完全满足实际施工需求。

2 国内外技术现状及发展趋势

目前，国内长输管线建设正在加紧进行，长输管线干支线里程也在日益增长。

未来天然气管道设计和建设过程中，扩大管径、提高压力和提升钢级成为进一步提高天然气管道输送能力的发展趋势。从陕京一线管径660mm、设计压力6.4MPa、管材X60，到西一线管径1016mm、设计压力10MPa、管材X70，再到西二线、西三线管径1219mm、设计压力12MPa、管材X80，管径尺寸越来越大，压力越来越高，在建的中俄东线天然气管道更是采用了管径1422mm、压力12MPa的工艺方案。这就对大吨位的管道施工机械提出了更高的要求。目前，70吨、90吨吊管机是管线施工的主力装备，发挥了很大的作用。就管道公司而言，充分利用现有设备，完善自有设备施工能力是现在管道公司最经济的方式。

根据目前设备的状况，我们提出在原基础上对设备进行技术升级改造，拟在有限的资金状况下，提高设备的性能，达到正常的使用效果。通过技术改造，可有效延长设备使用寿命，避免重复进行设备采购，达到即节约成本、又充分发挥现有设备施工能力的目的。

3 主要研究内容、技术指标、进度安排

3.1 主要研究内容

电子监控系统、安全控制系统、散热系统、行走转向液压系统、吊机液压系统等项目升级改造。

3.2 技术指标

吊管机行业标准：JB/T10136-1999、GB/T22352-2008。

3.3 项目依托工程及落实情况

中俄东线天然气管道工程是我国建设的首条具有1422mm超大口径、X80高钢级、12kMp高压力等级，具有世界级水平的天然气管道工程。中段工程起自吉林长岭县，止于河北永清县，新建管道1110公里，该工程地势复杂、特殊，施工难度大，目前，公司的其余70、90吨级已经全部上线，数量仍然无法达到作业要求，尤其随着工程量的全面开展，因此，设备升级改造尤为重要。

4 升级改造具体内容

对目前现有的吊管机进行设备技术升级改造，使其在改造后符合国家标准，达到70吨级吊管机的技术性能。

4.1 电子监控系统

电子监测监控系统可实现对吊管机的发动机、传动系统、制动系统、液压系统以及整机的运行状态进行监测监控,并自动判断相应部位被测量出现的异常现象,采用不同方式进行报警。

（1）安装和发动机配套的电子监控系统。

（2）监控装置选用新型电子配套，满足运输过程中拆除驾驶室时电器检测仪直接暴露在外面时受淋受潮不损坏的能力。

（3）安装VDO传感器，性能可靠使用简便故障率低。

4.2 安全控制系统

（1）安装吊钩高度限位装置：高度限位装置保护滑轮组和钢丝绳不受损坏，避免机械事故的发生。

（2）安装吊臂限位装置：保护吊臂由于操作手失误造成拉弯，避免机械事故的发生。吊管机未安装缓冲器装置的需重新安装，吊臂到限位位置时通过缓冲器再接触行程开关来控制液压系统。吊臂限位系统增加缓冲器装置，吊臂到限位位置时，通过缓冲器再接触行程开关来控制液压系统。

（3）安装新式力矩限制器装置：力矩限制器可以对吊钩起吊重量和吊臂摆动幅度在驾驶室内进行显示，并自动计算倾翻力矩的大小，根据倾翻力矩和稳定力矩的比值进行报警和限制。①力矩限制器装置改造为最新型的配套产品，显示器和主机集成到一块，减少空间、操作方便。②安全控制线缆隐藏于吊臂内侧，有防护装置防护，不暴露在外面。③拉力传感器使用销轴式结构，有防护罩防护，避免配件损坏，使用寿命长。④角度传感器及接线盒隐藏吊臂内部不容易损坏。方便管线现场转场，提高效率。

4.3 增加散热系统

全液压吊管机底盘行走采用变量泵、液压马达组成的闭式回路，由于液压元件磨损和高压泄漏等原因很容易造成液压油温度高。安装液压系统强制散热系统，减缓液压油问题升高，提高吊管机工作效率。

4.4 行走转向液压系统

变量主泵、液压马达和控制系统等主要液压原件采用进口件，液压管路重新布管。改造后行走、转向操作灵活，集成化程度高。

4.5 吊机液压系统升级改造

手动操作的液压系统改为先导的操作系统，主阀、先导手柄、平衡阀等主要液压原件采用进口件，其他件采用国内名牌产品，液压管路重新布管。改造后，操作手的劳动强度大大降低，而且操作灵活，集成化程度高。

4.6 安装上车工作泵及其附件

液压泵采用德国力士乐产品，效率高且工作可靠。

4.7 安装上车控制阀件

采用我公司成熟的技术，液压先导手柄控制液压换向大流量阀。使吊管机的行走、变幅、起升及配重四种动作都按比例控制。也就是手柄离开中位的位移大小与流量大小始终成比例增大，最大位移回中位始终成比例减小。重新安装缓冲器装置，吊臂到限位位置时，通过缓冲器再接触行程开关来控制液压系统。吊臂限位系统增加缓冲器装置，吊臂到限位位置时通过缓冲器再接触行程开关来控制液压系统。

4.8 安装液控多路换向阀及其附件

安装大流量液控换向阀，压力损失小，精确控制密封好。改造部分的高压胶管总成，都是我公司设生产制造的。其爆破压力达120MPa,实际工作压力28MPa，安全系数达4.3倍。

4.9 覆盖件部分

由于操纵后移，左右翼板、地板等件更换，增加电瓶箱和仪表箱。改造后设备具备操作简单，使用方便，方便于现场施工观测的能力。第一，油料、性能试验调试。第二，更换全车润滑油。

（1）改造要经过吊重试验、爬坡试验、带载行走试验、漆膜检测、仪表电气检测、整机外观检测项目等每台车出厂试验必试项目，严格保证整机的性能要求及安全要求。

（2）对整车进行拆解，检查，清理，结构件抛丸，重新喷底层防锈漆，中层漆，最后喷面漆。

5 技术改造的市场前景和经济效益分析

经过以上技术升级改造后，可保证吊管机正常运行10年以上（期间需进行常规性的维护保养等），在管道施工工程上起到重要的作用，提高该型设备完好率、利用率，强化我公司在管道建设上的施工能力。