GY70型履帶式吊管機微控制器的應用研究

張明揚

（大慶油田建設集團有限責任公司，黑龍江 大慶 163000）

1 立項依據及重要性

大慶油田建設集團現有1臺GY70履帶式吊管機，投產于2009年。GY70型吊管機操作控制系統通過電控系統來實現，電控系統核心為微控制器，微控制器接收電比例控制手柄、設定開關、傳感器的各種信號，經內部程序計算處理后，輸出控制信號至電比例閥、電磁換向閥、信號裝置，對液壓系統進行控制和監測。與傳統吊管機配置單獨的力矩限制器不同，該機將力矩限制器的功能集成到整個電控系統中。

經現場使用后反饋，由于該機器本身采用的是電磁閥控制行走、變幅、起升及配重。電控設計、技術成熟度不夠，故障率較高，吊管機工作在高溫+50℃、極寒-35℃以及風沙、雨淋的野外工作環境，電控的裝置怕潮濕，無法完全滿足實際施工需求。

2 國內外技術現狀及發展趨勢

目前，國內長輸管線建設正在加緊進行，長輸管線干支線里程也在日益增長。

未來天然氣管道設計和建設過程中，擴大管徑、提高壓力和提升鋼級成為進一步提高天然氣管道輸送能力的發展趨勢。從陜京一線管徑660mm、設計壓力6.4MPa、管材X60，到西一線管徑1016mm、設計壓力10MPa、管材X70，再到西二線、西三線管徑1219mm、設計壓力12MPa、管材X80，管徑尺寸越來越大，壓力越來越高，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。這就對大噸位的管道施工機械提出了更高的要求。目前，70噸、90噸吊管機是管線施工的主力裝備，發揮了很大的作用。就管道公司而言，充分利用現有設備，完善自有設備施工能力是現在管道公司最經濟的方式。

根據目前設備的狀況，我們提出在原基礎上對設備進行技術升級改造，擬在有限的資金狀況下，提高設備的性能，達到正常的使用效果。通過技術改造，可有效延長設備使用壽命，避免重復進行設備采購，達到即節約成本、又充分發揮現有設備施工能力的目的。

3 主要研究內容、技術指標、進度安排

3.1 主要研究內容

電子監控系統、安全控制系統、散熱系統、行走轉向液壓系統、吊機液壓系統等項目升級改造。

3.2 技術指標

吊管機行業標準：JB/T10136-1999、GB/T22352-2008。

3.3 項目依托工程及落實情況

中俄東線天然氣管道工程是我國建設的首條具有1422mm超大口徑、X80高鋼級、12kMp高壓力等級，具有世界級水平的天然氣管道工程。中段工程起自吉林長嶺縣，止于河北永清縣，新建管道1110公里，該工程地勢復雜、特殊，施工難度大，目前，公司的其余70、90噸級已經全部上線，數量仍然無法達到作業要求，尤其隨著工程量的全面開展，因此，設備升級改造尤為重要。

4 升級改造具體內容

對目前現有的吊管機進行設備技術升級改造，使其在改造后符合國家標準，達到70噸級吊管機的技術性能。

4.1 電子監控系統

電子監測監控系統可實現對吊管機的發動機、傳動系統、制動系統、液壓系統以及整機的運行狀態進行監測監控,并自動判斷相應部位被測量出現的異常現象,采用不同方式進行報警。

（1）安裝和發動機配套的電子監控系統。

（2）監控裝置選用新型電子配套，滿足運輸過程中拆除駕駛室時電器檢測儀直接暴露在外面時受淋受潮不損壞的能力。

（3）安裝VDO傳感器，性能可靠使用簡便故障率低。

4.2 安全控制系統

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

（2）安裝吊臂限位裝置：保護吊臂由于操作手失誤造成拉彎，避免機械事故的發生。吊管機未安裝緩沖器裝置的需重新安裝，吊臂到限位位置時通過緩沖器再接觸行程開關來控制液壓系統。吊臂限位系統增加緩沖器裝置，吊臂到限位位置時，通過緩沖器再接觸行程開關來控制液壓系統。

（3）安裝新式力矩限制器裝置：力矩限制器可以對吊鉤起吊重量和吊臂擺動幅度在駕駛室內進行顯示，并自動計算傾翻力矩的大小，根據傾翻力矩和穩定力矩的比值進行報警和限制。①力矩限制器裝置改造為最新型的配套產品，顯示器和主機集成到一塊，減少空間、操作方便。②安全控制線纜隱藏于吊臂內側，有防護裝置防護，不暴露在外面。③拉力傳感器使用銷軸式結構，有防護罩防護，避免配件損壞，使用壽命長。④角度傳感器及接線盒隱藏吊臂內部不容易損壞。方便管線現場轉場，提高效率。

4.3 增加散熱系統

全液壓吊管機底盤行走采用變量泵、液壓馬達組成的閉式回路，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。安裝液壓系統強制散熱系統，減緩液壓油問題升高，提高吊管機工作效率。

4.4 行走轉向液壓系統

變量主泵、液壓馬達和控制系統等主要液壓原件采用進口件，液壓管路重新布管。改造后行走、轉向操作靈活，集成化程度高。

4.5 吊機液壓系統升級改造

手動操作的液壓系統改為先導的操作系統，主閥、先導手柄、平衡閥等主要液壓原件采用進口件，其他件采用國內名牌產品，液壓管路重新布管。改造后，操作手的勞動強度大大降低，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

液壓泵采用德國力士樂產品，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，液壓先導手柄控制液壓換向大流量閥。使吊管機的行走、變幅、起升及配重四種動作都按比例控制。也就是手柄離開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，通過緩沖器再接觸行程開關來控制液壓系統。吊臂限位系統增加緩沖器裝置，吊臂到限位位置時通過緩沖器再接觸行程開關來控制液壓系統。

4.8 安裝液控多路換向閥及其附件

安裝大流量液控換向閥，壓力損失小，精確控制密封好。改造部分的高壓膠管總成，都是我公司設生產制造的。其爆破壓力達120MPa,實際工作壓力28MPa，安全系數達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。改造后設備具備操作簡單，使用方便，方便于現場施工觀測的能力。第一，油料、性能試驗調試。第二，更換全車潤滑油。

（1）改造要經過吊重試驗、爬坡試驗、帶載行走試驗、漆膜檢測、儀表電氣檢測、整機外觀檢測項目等每臺車出廠試驗必試項目，嚴格保證整機的性能要求及安全要求。

（2）對整車進行拆解，檢查，清理，結構件拋丸，重新噴底層防銹漆，中層漆，最后噴面漆。

5 技術改造的市場前景和經濟效益分析

經過以上技術升級改造后，可保證吊管機正常運行10年以上（期間需進行常規性的維護保養等），在管道施工工程上起到重要的作用，提高該型設備完好率、利用率，強化我公司在管道建設上的施工能力。