PLC自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)變壓器等大型精密設(shè)備平穩(wěn)卸車(chē)就位技術(shù)應(yīng)用研究

李彤

1、引言

1.1研究背景。變壓器是發(fā)電廠的重要設(shè)備，重量多達(dá)數(shù)百?lài)崳捎趦?nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)，其質(zhì)量集中于設(shè)備中心，為防止內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，對(duì)變壓器搬運(yùn)過(guò)程提出了特殊的要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》（GB6451—2008）中規(guī)定：“31500kVA及以上的變壓器在運(yùn)輸中應(yīng)裝三維沖撞記錄儀”，以記錄在運(yùn)輸和裝卸過(guò)程中受沖擊和振動(dòng)情況，設(shè)備受沖擊的輕重程度一般認(rèn)為應(yīng)小于3g為好。變壓器搬運(yùn)過(guò)程傾斜角度過(guò)大也可能造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)移位變形，按生產(chǎn)廠家規(guī)定搬運(yùn)傾斜角在長(zhǎng)軸方向上不大于15°，在短軸方向上不大于10°。

1.2研究?jī)?nèi)容。大型變壓器以及其它大型精密設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)卸車(chē)就位，該研究也可用于大型鋼結(jié)構(gòu)、大型砼構(gòu)件的搬運(yùn)，尤其場(chǎng)地受限區(qū)域應(yīng)用此方法優(yōu)勢(shì)明顯。

1.3研究思路及難點(diǎn)。1.3.1研究思路。本文通過(guò)對(duì)比以往單純利用人力和機(jī)械進(jìn)行變壓器卸車(chē)就位方案的弊端，論證自動(dòng)控制的可行性，創(chuàng)新技術(shù)，以期采用PLC控制進(jìn)行變壓器的傾斜角度監(jiān)測(cè)，將施工中傾斜角度的細(xì)微變化直觀的顯示出來(lái)，減少人為誤判，從而避免變壓器損壞甚至失穩(wěn)傾覆事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)大型變壓器平穩(wěn)卸車(chē)就位。1.3.2研究難點(diǎn)。本文的研究難點(diǎn)在于：施工現(xiàn)場(chǎng)狀況紛繁復(fù)雜。如何進(jìn)行詳細(xì)全面的分析具有一定的困難；該自動(dòng)控制技術(shù)成本應(yīng)控制在可以接受范圍內(nèi)方能夠廣泛應(yīng)用。

2、大型變壓器等精密設(shè)備卸車(chē)就位技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、不足分析及對(duì)策淺論

匯總而言變壓器的卸車(chē)就位常規(guī)方法有三種，分別為采用滾杠、卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引、利用大型起重機(jī)械、利用液壓頂升液壓推進(jìn)缷車(chē)。方案1采用滾杠、卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引：該方法工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，且施工過(guò)程極易造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形甚至釀成變壓器失穩(wěn)傾覆的危險(xiǎn) 。方案2利用大型起重機(jī)械：在機(jī)械選取上需要1000噸以上起重機(jī)，成本高；大型起重機(jī)械的進(jìn)場(chǎng)、拆裝耗時(shí)耗力延長(zhǎng)了施工周期；對(duì)施工場(chǎng)地要求高。方案3利用液壓頂升液壓推進(jìn)缷車(chē)：該方案缺乏變壓器傾斜監(jiān)測(cè)手段，在實(shí)際應(yīng)用中單純依靠人的目測(cè)判斷，依靠人的經(jīng)驗(yàn)控制不可信。綜合分析以上各方案，采用方案3作為改進(jìn)對(duì)象最易滿(mǎn)足需求，且成本較低，可通過(guò)增加傾斜監(jiān)測(cè)手段以替代人的目測(cè)判斷。

3、應(yīng)用PLC自動(dòng)控制技術(shù)特點(diǎn)

施工過(guò)程中變壓器任何方向的移動(dòng)均以液壓傳動(dòng)確保緩慢平穩(wěn)，施工過(guò)程中采用傳感器檢測(cè)偏移角度（可控制在5°以?xún)?nèi)），由PLC進(jìn)行邏輯判斷進(jìn)而控制液壓頂升裝置和推進(jìn)裝置，保證了變壓器的傾斜角度在允許范圍內(nèi)。徹底避免了因變壓器沖擊、振動(dòng)和傾斜造成的內(nèi)部鐵芯、線圈移位變形，為變壓器以后的可靠運(yùn)行提供了質(zhì)量保證。采用PLC進(jìn)行變壓器的傾斜角度監(jiān)測(cè)，可將施工中傾斜角度的細(xì)微變化直觀的顯示出來(lái)，減少了人為誤判，從而避免了變壓器失穩(wěn)傾覆事故的發(fā)生，提高了變壓器卸車(chē)就位過(guò)程的安全性。卸車(chē)就位時(shí)不需大面積施工場(chǎng)地，節(jié)約了土地資源。與傳統(tǒng)方法相比節(jié)省了大量人力，節(jié)省了大型起重機(jī)進(jìn)場(chǎng)、工況改造時(shí)間及費(fèi)用，大大節(jié)約了施工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。施工過(guò)程中變壓器任何方向的移動(dòng)均以液壓傳動(dòng)確保緩慢平穩(wěn)，施工過(guò)程中采用傳感器檢測(cè)偏移角度（可控制在5°以?xún)?nèi)），由PLC進(jìn)行邏輯判斷進(jìn)而控制液壓頂升裝置和推進(jìn)裝置，保證了變壓器的傾斜角度在允許范圍內(nèi)。徹底避免了因變壓器沖擊、振動(dòng)和傾斜造成的內(nèi)部鐵芯、線圈移位變形，為變壓器以后的可靠運(yùn)行提供了質(zhì)量保證。采用PLC進(jìn)行變壓器的傾斜角度監(jiān)測(cè)，可將施工中傾斜角度的細(xì)微變化直觀的顯示出來(lái)，減少了人為誤判，從而避免了變壓器失穩(wěn)傾覆事故的發(fā)生，提高了變壓器卸車(chē)就位過(guò)程的安全性。

4、自動(dòng)控制工藝原理分析

4.1頂升原理。頂升系統(tǒng)主要由電動(dòng)液壓泵、雙作用液壓油缸、分流塊、節(jié)流閥、電磁閥、壓力表和高壓軟管等標(biāo)準(zhǔn)元件組成，其工作原理：一臺(tái)700bar電動(dòng)液壓泵驅(qū)動(dòng)四個(gè)250噸液壓千斤頂，泵上預(yù)裝的三位四通手動(dòng)方向閥控制油的流向，實(shí)現(xiàn)油缸的上升和下降。每個(gè)油缸的進(jìn)程油路上都配有節(jié)流閥和電磁閥，元件皆用快換接頭連接，便于安裝、維護(hù)，壓力表監(jiān)測(cè)各頂升點(diǎn)承載情況和泵站的運(yùn)行情況。

4.2推進(jìn)工作原理。利用鋼與鋼在潤(rùn)滑良好的情況下摩擦系數(shù)?。ㄒ话銥?.1～0.2）的特點(diǎn)，故用小噸位的液壓推進(jìn)器就可以推動(dòng)數(shù)百?lài)嵉淖儔浩?。推進(jìn)系統(tǒng)液壓原理：設(shè)備頂升到位后，安裝滑移軌道和滑靴裝置；電動(dòng)泵上的換向閥可調(diào)節(jié)單向節(jié)流截止閥，使頂升油缸同步下降，將設(shè)備放置在滑靴裝置上。用帶快速接頭的液壓軟管夾軌裝置和推進(jìn)油缸與電動(dòng)泵站、控制閥的對(duì)應(yīng)接口相連。啟動(dòng)泵站并操作控制閥，系統(tǒng)在順序閥的控制下，夾軌裝置先自動(dòng)夾緊軌道，隨著頂推油缸活塞桿的伸出，滑靴裝置及被平移設(shè)備向前推進(jìn)一個(gè)行程（可以通過(guò)分流節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)頂推油缸的速度同步）。反向操作控制閥，夾軌裝置先自動(dòng)松開(kāi)軌道，然后頂推油缸活塞桿的回縮，夾軌裝置向前跟進(jìn)一個(gè)行程。往復(fù)操作，就可以實(shí)現(xiàn)重物的步進(jìn)平移。頂推平移到位后，再使用頂升油缸將設(shè)備舉升，拆除頂推油缸、夾軌裝置，最后同步回縮頂升油缸，將設(shè)備放置就位。

4.3傳感器檢測(cè)變壓器角度實(shí)現(xiàn)原理。在變壓器正面和側(cè)面分別裝設(shè)一把1m鋼板尺，在鋼板尺末端并排固定三個(gè)傳感器，設(shè)鋼板尺長(zhǎng)度為y， 兩傳感器之間距離為x，則變壓器偏斜角度α：

設(shè)定α=5°，因鋼板尺長(zhǎng)度為1m，則兩傳感器之間距離為8.8cm.為確保α<5°使兩傳感器之間距離設(shè)定為8cm。

4.4PLC控制原理。頂升時(shí)當(dāng)PLC接受到某偏移傳感器發(fā)出的偏移信號(hào)后，立即停止對(duì)側(cè)頂升機(jī)構(gòu)電磁閥；當(dāng)PLC接受到某復(fù)位傳感器發(fā)出的信號(hào)后，為防止電磁閥頻繁動(dòng)作，接受到復(fù)位信號(hào)后延時(shí)5秒再啟動(dòng)停止的頂升機(jī)構(gòu)；如果PLC同時(shí)接受到兩個(gè)偏移傳感器發(fā)出的偏移信號(hào)時(shí)，PLC經(jīng)邏輯判斷后發(fā)出操作指令。推進(jìn)時(shí)當(dāng)PLC接受到任何偏移傳感器發(fā)出的偏移信號(hào)后，立即停止推進(jìn)，進(jìn)行調(diào)整后繼續(xù)推進(jìn)，直至完成。PLC控制邏輯為：設(shè)正面?zhèn)鞲衅骶幪?hào)為A、B、C（左、中、右），側(cè)面?zhèn)鞲衅骶幪?hào)為D、E、F（前、中、后）。設(shè)四個(gè)頂升機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)電磁閥分別以LF（左前）、RF（右前）、LB（左后）、RB（右后）表示。

5、實(shí)際應(yīng)用研究及要點(diǎn)分析

5.1變壓器頂升。根據(jù)變壓器安裝方向調(diào)整運(yùn)輸車(chē)輛，使變壓器的縱向中心線與主變基礎(chǔ)的縱向中心線重合。在變壓器正面和側(cè)面分別固定傳感器并與PLC之間用電纜連接。通過(guò)加道木的方式調(diào)整鋼墊板上表面與運(yùn)輸車(chē)高度一致。布置液壓千斤頂，連接PLC與電磁閥之間電纜，使用PLC輔助控制系統(tǒng)將變壓器頂起，高度滿(mǎn)足軌道鋪設(shè)。

5.2軌道敷設(shè)。在兩列鋼墊板上畫(huà)好中心線，分別鋪設(shè)雙鋼軌，鋼軌間距200mm。將主變降落到鋼軌上，主變和鋼軌之間安裝4個(gè)專(zhuān)用滑靴?；ハ卤砻姹仨毚蚰ス饣?，并涂抹潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。

5.3變壓器推進(jìn)。將兩臺(tái)50t液壓推進(jìn)器分別與兩側(cè)滑靴通過(guò)銷(xiāo)子連接，并操作液壓夾軌器鎖緊鋼軌。同步操作兩個(gè)推進(jìn)器，緩慢推動(dòng)變壓器向前滑動(dòng)。推進(jìn)過(guò)程中，PLC檢測(cè)變壓器偏移情況，如發(fā)生偏移及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5.4變壓器就位。變壓器推進(jìn)至指定位置后，在PLC輔助控制下將變壓器頂起，將鋼軌拆除，使變壓器平穩(wěn)落在基礎(chǔ)上，依據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)變壓器坐標(biāo)進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。

6、可行性分析及效益分析

6.1可行性分析。綜上變壓器的推進(jìn)就位，采用了機(jī)械、電子技術(shù)、傳感技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化控制技術(shù)。降低了外部因素在變壓器就位移動(dòng)時(shí)的影響，避免內(nèi)部構(gòu)件在移動(dòng)過(guò)程中移位變形，即提高了安全系數(shù)，又保證了安裝質(zhì)量。且本技術(shù)不需大面積施工場(chǎng)地，不影響此區(qū)域其它工程施工。與常規(guī)方法相比，不需要大型機(jī)械，施工周期短，成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。

6.2效益分析。6.2.1利用PLC輔助液壓推進(jìn)器進(jìn)行大型變壓器卸車(chē)和就位，可以節(jié)省大型起重機(jī)械使用費(fèi)用，且一套液壓推進(jìn)器可以重復(fù)多次使用，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。施工過(guò)程得以有效控制，對(duì)變壓器卸車(chē)就位的傾斜角度控制與沖擊值控制大大加強(qiáng)，提高了施工質(zhì)量，并具有極大的安全效益。6.2.2利用PLC輔助液壓推進(jìn)器進(jìn)行大型變壓器卸車(chē)和就位，能源消耗方面僅使用電能，相對(duì)節(jié)能環(huán)保，不造成環(huán)境污染，具有良好的環(huán)保效益。

7、結(jié)語(yǔ)

作為現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)施工項(xiàng)目與PLC技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用實(shí)例，大型變壓器PLC輔助控制平穩(wěn)卸車(chē)就位施工技術(shù)必將成為一種新的施工模式，推動(dòng)其他傳統(tǒng)施工項(xiàng)目與PLC技術(shù)相結(jié)合，為生產(chǎn)技術(shù)的革新及質(zhì)量的提升做出積極的貢獻(xiàn)，具有極大的社會(huì)效益。

（作者單位：山東電力建設(shè)第一工程公司）