吊管機(jī)協(xié)同作業(yè)負(fù)載安全系統(tǒng)研究.pdf

1、吊管機(jī)作為管道施工的專用起重工程機(jī)械，是石油天然氣管道鋪設(shè)的關(guān)鍵設(shè)備。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在復(fù)雜環(huán)境和負(fù)載情況下要求起重設(shè)備具備多臺(tái)協(xié)同起吊作業(yè)的能力，尤其在管道整體下溝工程中，大多數(shù)情況下需要多臺(tái)吊管機(jī)協(xié)同作業(yè)，在傳統(tǒng)多機(jī)協(xié)同過程中駕駛?cè)藛T根據(jù)自己的主觀經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)協(xié)同作業(yè)，各臺(tái)吊管機(jī)也只能監(jiān)控自身的負(fù)載情況，對(duì)于整體長(zhǎng)管道起吊負(fù)載變化無(wú)法獲得較為準(zhǔn)確的判斷，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)某臺(tái)吊管機(jī)處于過高或過低負(fù)載的狀態(tài)，不利于整體管道下溝的作業(yè)效率以

2、及安全保護(hù)。
　　針對(duì)上述情況本課題提出了對(duì)吊管機(jī)協(xié)同作業(yè)負(fù)載安全系統(tǒng)的研究，首先對(duì)履帶式吊管機(jī)的負(fù)載穩(wěn)定性情況進(jìn)行分析，著重分析了配重結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)用CREO2.0建立數(shù)字化配重機(jī)構(gòu)模型，仿真分析了配重展開的過程，得到了油缸行程與配重質(zhì)心位置變化的線性比例關(guān)系曲線，進(jìn)一步通過起吊試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了這一關(guān)系實(shí)際的可靠性，此外采用分段多項(xiàng)式插值法擬合了履帶吊關(guān)機(jī)額定起重量與吊臂幅度的關(guān)系，在保證曲線關(guān)系擬合精度波動(dòng)不大的情況下減小求

3、解的計(jì)算量；其次，對(duì)采用管線自動(dòng)下溝器的多臺(tái)吊管機(jī)整體管道下溝過程中各臺(tái)吊管機(jī)的負(fù)載情況進(jìn)行受力分析，確立了在安全額定負(fù)載范圍內(nèi)，以每臺(tái)吊管機(jī)的剩余額定載荷平均分配為負(fù)載分配優(yōu)化目標(biāo)的載荷分配策略；然后根據(jù)載荷分配策略確立了負(fù)載安全系統(tǒng)的總體方案，并設(shè)計(jì)了基于DSP的主控電路、外設(shè)輸入輸出控制電路以及基于ZigBee的吊管機(jī)無(wú)線組網(wǎng)模塊的組網(wǎng)搭建方案，在軟件系統(tǒng)中詳細(xì)的給出了各個(gè)功能模塊的程序設(shè)計(jì)以及無(wú)線通信組網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸過程，給出了配

4、重機(jī)構(gòu)負(fù)載自調(diào)節(jié)的控制過程并設(shè)計(jì)了多臺(tái)吊管機(jī)負(fù)載安全系統(tǒng)控制策略，即利用基于ZigBee的組網(wǎng)模塊將各臺(tái)吊管機(jī)的DSP控制器進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)，使得各臺(tái)吊管機(jī)的負(fù)載安全數(shù)據(jù)能夠交互共享，由節(jié)點(diǎn)吊管機(jī)控制器計(jì)算出各臺(tái)吊管機(jī)合適的分配負(fù)載并傳輸給各臺(tái)吊管機(jī)，從而對(duì)整體管道下溝過程的負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)合理分配與安全監(jiān)控；最后進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)模塊與控制器節(jié)點(diǎn)的多跳通信以及與上位機(jī)的組網(wǎng)通信數(shù)據(jù)有效性測(cè)試，整體通信環(huán)路成功率、通信速度與收發(fā)頻率滿足多吊管機(jī)組網(wǎng)通