GY70型履帶式吊管機(jī)微控制器的應(yīng)用研究

張明揚(yáng)

（大慶油田建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000）

1 立項(xiàng)依據(jù)及重要性

大慶油田建設(shè)集團(tuán)現(xiàn)有1臺(tái)GY70履帶式吊管機(jī)，投產(chǎn)于2009年。GY70型吊管機(jī)操作控制系統(tǒng)通過(guò)電控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電控系統(tǒng)核心為微控制器，微控制器接收電比例控制手柄、設(shè)定開(kāi)關(guān)、傳感器的各種信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部程序計(jì)算處理后，輸出控制信號(hào)至電比例閥、電磁換向閥、信號(hào)裝置，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。與傳統(tǒng)吊管機(jī)配置單獨(dú)的力矩限制器不同，該機(jī)將力矩限制器的功能集成到整個(gè)電控系統(tǒng)中。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用后反饋，由于該機(jī)器本身采用的是電磁閥控制行走、變幅、起升及配重。電控設(shè)計(jì)、技術(shù)成熟度不夠，故障率較高，吊管機(jī)工作在高溫+50℃、極寒-35℃以及風(fēng)沙、雨淋的野外工作環(huán)境，電控的裝置怕潮濕，無(wú)法完全滿足實(shí)際施工需求。

2 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管線建設(shè)正在加緊進(jìn)行，長(zhǎng)輸管線干支線里程也在日益增長(zhǎng)。

未來(lái)天然氣管道設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，擴(kuò)大管徑、提高壓力和提升鋼級(jí)成為進(jìn)一步提高天然氣管道輸送能力的發(fā)展趨勢(shì)。從陜京一線管徑660mm、設(shè)計(jì)壓力6.4MPa、管材X60，到西一線管徑1016mm、設(shè)計(jì)壓力10MPa、管材X70，再到西二線、西三線管徑1219mm、設(shè)計(jì)壓力12MPa、管材X80，管徑尺寸越來(lái)越大，壓力越來(lái)越高，在建的中俄東線天然氣管道更是采用了管徑1422mm、壓力12MPa的工藝方案。這就對(duì)大噸位的管道施工機(jī)械提出了更高的要求。目前，70噸、90噸吊管機(jī)是管線施工的主力裝備，發(fā)揮了很大的作用。就管道公司而言，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，完善自有設(shè)備施工能力是現(xiàn)在管道公司最經(jīng)濟(jì)的方式。

根據(jù)目前設(shè)備的狀況，我們提出在原基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，擬在有限的資金狀況下，提高設(shè)備的性能，達(dá)到正常的使用效果。通過(guò)技術(shù)改造，可有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，避免重復(fù)進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)，達(dá)到即節(jié)約成本、又充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備施工能力的目的。

3 主要研究?jī)?nèi)容、技術(shù)指標(biāo)、進(jìn)度安排

3.1 主要研究?jī)?nèi)容

電子監(jiān)控系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、行走轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)、吊機(jī)液壓系統(tǒng)等項(xiàng)目升級(jí)改造。

3.2 技術(shù)指標(biāo)

吊管機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T10136-1999、GB/T22352-2008。

3.3 項(xiàng)目依托工程及落實(shí)情況

中俄東線天然氣管道工程是我國(guó)建設(shè)的首條具有1422mm超大口徑、X80高鋼級(jí)、12kMp高壓力等級(jí)，具有世界級(jí)水平的天然氣管道工程。中段工程起自吉林長(zhǎng)嶺縣，止于河北永清縣，新建管道1110公里，該工程地勢(shì)復(fù)雜、特殊，施工難度大，目前，公司的其余70、90噸級(jí)已經(jīng)全部上線，數(shù)量仍然無(wú)法達(dá)到作業(yè)要求，尤其隨著工程量的全面開(kāi)展，因此，設(shè)備升級(jí)改造尤為重要。

4 升級(jí)改造具體內(nèi)容

對(duì)目前現(xiàn)有的吊管機(jī)進(jìn)行設(shè)備技術(shù)升級(jí)改造，使其在改造后符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到70噸級(jí)吊管機(jī)的技術(shù)性能。

4.1 電子監(jiān)控系統(tǒng)

電子監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊管機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)以及整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控,并自動(dòng)判斷相應(yīng)部位被測(cè)量出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象,采用不同方式進(jìn)行報(bào)警。

（1）安裝和發(fā)動(dòng)機(jī)配套的電子監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）監(jiān)控裝置選用新型電子配套，滿足運(yùn)輸過(guò)程中拆除駕駛室時(shí)電器檢測(cè)儀直接暴露在外面時(shí)受淋受潮不損壞的能力。

（3）安裝VDO傳感器，性能可靠使用簡(jiǎn)便故障率低。

4.2 安全控制系統(tǒng)

（1）安裝吊鉤高度限位裝置：高度限位裝置保護(hù)滑輪組和鋼絲繩不受損壞，避免機(jī)械事故的發(fā)生。

（2）安裝吊臂限位裝置：保護(hù)吊臂由于操作手失誤造成拉彎，避免機(jī)械事故的發(fā)生。吊管機(jī)未安裝緩沖器裝置的需重新安裝，吊臂到限位位置時(shí)通過(guò)緩沖器再接觸行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制液壓系統(tǒng)。吊臂限位系統(tǒng)增加緩沖器裝置，吊臂到限位位置時(shí)，通過(guò)緩沖器再接觸行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制液壓系統(tǒng)。

（3）安裝新式力矩限制器裝置：力矩限制器可以對(duì)吊鉤起吊重量和吊臂擺動(dòng)幅度在駕駛室內(nèi)進(jìn)行顯示，并自動(dòng)計(jì)算傾翻力矩的大小，根據(jù)傾翻力矩和穩(wěn)定力矩的比值進(jìn)行報(bào)警和限制。①力矩限制器裝置改造為最新型的配套產(chǎn)品，顯示器和主機(jī)集成到一塊，減少空間、操作方便。②安全控制線纜隱藏于吊臂內(nèi)側(cè)，有防護(hù)裝置防護(hù)，不暴露在外面。③拉力傳感器使用銷軸式結(jié)構(gòu)，有防護(hù)罩防護(hù)，避免配件損壞，使用壽命長(zhǎng)。④角度傳感器及接線盒隱藏吊臂內(nèi)部不容易損壞。方便管線現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)場(chǎng)，提高效率。

4.3 增加散熱系統(tǒng)

全液壓吊管機(jī)底盤行走采用變量泵、液壓馬達(dá)組成的閉式回路，由于液壓元件磨損和高壓泄漏等原因很容易造成液壓油溫度高。安裝液壓系統(tǒng)強(qiáng)制散熱系統(tǒng)，減緩液壓油問(wèn)題升高，提高吊管機(jī)工作效率。

4.4 行走轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)

變量主泵、液壓馬達(dá)和控制系統(tǒng)等主要液壓原件采用進(jìn)口件，液壓管路重新布管。改造后行走、轉(zhuǎn)向操作靈活，集成化程度高。

4.5 吊機(jī)液壓系統(tǒng)升級(jí)改造

手動(dòng)操作的液壓系統(tǒng)改為先導(dǎo)的操作系統(tǒng)，主閥、先導(dǎo)手柄、平衡閥等主要液壓原件采用進(jìn)口件，其他件采用國(guó)內(nèi)名牌產(chǎn)品，液壓管路重新布管。改造后，操作手的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，而且操作靈活，集成化程度高。

4.6 安裝上車工作泵及其附件

液壓泵采用德國(guó)力士樂(lè)產(chǎn)品，效率高且工作可靠。

4.7 安裝上車控制閥件

采用我公司成熟的技術(shù)，液壓先導(dǎo)手柄控制液壓換向大流量閥。使吊管機(jī)的行走、變幅、起升及配重四種動(dòng)作都按比例控制。也就是手柄離開(kāi)中位的位移大小與流量大小始終成比例增大，最大位移回中位始終成比例減小。重新安裝緩沖器裝置，吊臂到限位位置時(shí)，通過(guò)緩沖器再接觸行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制液壓系統(tǒng)。吊臂限位系統(tǒng)增加緩沖器裝置，吊臂到限位位置時(shí)通過(guò)緩沖器再接觸行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制液壓系統(tǒng)。

4.8 安裝液控多路換向閥及其附件

安裝大流量液控?fù)Q向閥，壓力損失小，精確控制密封好。改造部分的高壓膠管總成，都是我公司設(shè)生產(chǎn)制造的。其爆破壓力達(dá)120MPa,實(shí)際工作壓力28MPa，安全系數(shù)達(dá)4.3倍。

4.9 覆蓋件部分

由于操縱后移，左右翼板、地板等件更換，增加電瓶箱和儀表箱。改造后設(shè)備具備操作簡(jiǎn)單，使用方便，方便于現(xiàn)場(chǎng)施工觀測(cè)的能力。第一，油料、性能試驗(yàn)調(diào)試。第二，更換全車潤(rùn)滑油。

（1）改造要經(jīng)過(guò)吊重試驗(yàn)、爬坡試驗(yàn)、帶載行走試驗(yàn)、漆膜檢測(cè)、儀表電氣檢測(cè)、整機(jī)外觀檢測(cè)項(xiàng)目等每臺(tái)車出廠試驗(yàn)必試項(xiàng)目，嚴(yán)格保證整機(jī)的性能要求及安全要求。

（2）對(duì)整車進(jìn)行拆解，檢查，清理，結(jié)構(gòu)件拋丸，重新噴底層防銹漆，中層漆，最后噴面漆。

5 技術(shù)改造的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)升級(jí)改造后，可保證吊管機(jī)正常運(yùn)行10年以上（期間需進(jìn)行常規(guī)性的維護(hù)保養(yǎng)等），在管道施工工程上起到重要的作用，提高該型設(shè)備完好率、利用率，強(qiáng)化我公司在管道建設(shè)上的施工能力。