如何實現Menck液壓打樁錘錘擊率的電氣控制

李文成 李瑩瑩 趙福臣

摘 要：通過對Menck系列打樁錘錘擊率的研究，文章主要從理論上分析了如何實現對液壓打樁錘錘擊率的電氣控制，將分析的結果應用到施工過程中，及時解決設備出現的問題，提高作業效率，并推動大型裝備的國產化。

關鍵詞：錘擊率；控制系統；傳感器；計數器

所謂的錘擊率就是單位時間內打樁的次數，就概念的本身而言影響錘擊率的因素就兩個，分別是錘心的行程和行程內所需時間，但是對于打樁錘這個集電氣、液壓、機械于一體的復雜系統而言，對錘心的行程和行程內所需時間兩個參數的測量，是通過外圍檢測附件來實現的，因而增加了許多不確定因素。

錘擊率也稱為作業效率，對于海洋工程這個“三高”（高風險、高投入、高回報）行業來講，其重要性不言而喻，在尊重打樁錘合理使用的客觀條件下，如何在有效的時間內盡快完成作業任務，成為每一位施工作業者關注的焦點。

Menck系列打樁錘以高、精、準的控制系統備受用戶的青睞，任何事物都具有兩面性，在使用的過程中電氣控制系統也是故障出現率最高的，如何準確判斷故障出現的原因，成為擺在作業人員面前的重要課題，這也是本論文的意義所在。

1 打樁錘控制系統的組成及原理

圖1

如圖1所示，整個打樁錘系統包括錘體、動力站、液壓絞車和電纜絞車幾個部分組成，動力站完成能量轉變，為錘體提供能量；錘體是最終能量釋放的執行機構；控制室負責監控動力站和錘體的工作狀況，并可以自動或手動的發出控制指令；液壓管線絞車將動力站和錘體相連為能量的傳遞提供物理通路；電纜絞車則將錘體與控制室相連，以便控制室向錘體發出控制指令和接收反饋信號。

控制系統的工作流程大致如下：（1）接受用戶根據實際的工況需要設置所需打樁的能量的指令；（2）根據用戶所設定的能量來計算出錘芯所需要提升的高度；（3）通過控制方向閥的換向來使得錘芯向上下移動；（4）監測錘芯的運動情況和動力站內參數（如液壓油溫度，室內溫度等），以上所述只有第一項是手動行為，其余三項均為控制系統自動行為。

由于Menck系列液壓打樁錘控制系統的高度集成化，控制系統的每一個部分出現問題都可能導致系統癱瘓，也就是說控制系統的各個部分之間是相輔相成，缺一不可的。

2 電氣實現對錘擊率的控制

由控制系統的組成及原理我們可以清楚的認識到，在整個打樁的過程中，控制系統的每一個元件的每一個動作都對錘擊率產生影響，在這里我們只分析控制系統是如何實現對打樁錘錘擊率控制的。

2.1 控制系統的啟動

控制系統打開通電，檢查急停回路是否被激活，在急停回路沒有被激活的情況下，系統檢測各個傳感器信號MH11、MH12、MH21、MH22、CH1、CS1、CS2信號是否滿足工作要求，Menck系列打樁錘要求，行程傳感器必須有兩個相鄰的傳感器激活才能工作，同時，要求CH1與CS信號為高電平時，可以進行打樁工作。

以上是打樁錘正常工作的前提，同時也是控制系統正常工作的基礎，在控制系統打開通電的瞬間就進行自檢。

現將啟動前各個傳感器的工作原理和物理地址匯總如表1，在設備出現問題時能及時排除故障。

表1

2.2控制系統對錘心行程和行程所需時間的控制

通過對行程傳感器圖2的仿真實驗，我們可以得到如下的仿真圖3。

圖2 圖3

如圖3所示，我們可以清晰的認識到行程傳感的工作過程，高電平代表傳感器得電工作，低電平代表傳感器不工作，檢測裝置和計數器通過對高低電平檢測的次數，可以得到錘心的行程和所用的時間。

在打樁過程中，系統根據用戶所需要的能量要求，以及所激活的MH傳感器換算出所需要的MH傳感器信號變換的次數，并將其存在計數器C1中，在錘芯上升的過程中，當MH傳感器信號變換次數達到計數器C1所存的數值時，電磁換向閥變向，錘芯向下運動，在下行過程中，計數器T2隨時記錄相鄰MH傳感器信號變換的時間，通過這個時間計算出錘芯的運動速度，從而計算出此次打樁的實際能量。在錘芯上升過程中，計時器T1作為一個保護起到較為重要的作用，它的作用是保證錘芯在一個規定的時間范圍內都在處于上升的運動狀態，如果超出這個時間范圍，證明錘芯是被機械卡住，或者液壓油流量選擇不合適，系統泄壓，保護整個系統。

研究的結果如表2，表3。

通過對電氣系統控制打樁錘錘擊率的研究與分析，得到電氣對錘擊率的控制是通過檢測元件所檢測到的信號，通過CAN總線技術傳輸到PLC系統，PLC將搜集到的信號輸送到RTC進行整合處理，然后下達指令進行下一步工作，如此循環進行，直到CPU接到停錘指令。

3 結束語

通過對錘擊率電氣控制的研究與分析，可以清晰的認識到電氣控制系統的作用，以及電氣系統的工作原理，為以后在海上施工時及時排查設備出現的故障，提高作業效率，提供了有力的理論支持和技術保障，并推進大型裝備的國產化。

參考文獻

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