多点同步顶升液压系统使用培训解读

多点同步液压顶升系统 培训手册 无锡市三信传动控制有限公司 无锡埃地尔液压研究所

多点同步液压顶升系统的目的 目前，为了满足大型建筑物的同步顶升要求，普遍采用半自动液压 顶升系统。该些半自动液压顶升系统虽然解决了重载的顶升问题，但是 随着大型建筑物的重量和体积越来越大，且结构复杂、载荷分布不均， 使得需要顶升的控制精度和控制点增多，这就要求液压顶升系统在顶托 建筑物的同时还要能够实现多点同步升降，现有的半自动液压顶升系统 已经不能满足多点同步顶升的要求，如何在顶托一个超大型建筑物的同 时使多点协调一致地完成高精度同步升降成了困难的问题 。

多点同步顶升、顶推液压控制简介 多点同步控制需要解决超静定问题，超过两点共线或超 过三点共面就会遇到超静定问题，对于小刚度结构只需要简 单的位置同步就能克服超静定问题，但对于大刚度结构就需 要使用复杂的力均衡技术才能满足要求 。

多点同步顶升、顶推液压控制简介 本公司生产的多点同步液压控制系统，均可选择位置闭环或 力闭环工作。既可多点位置同步，也适应力均衡同步。选择 位置闭环工作状态时，输入的指令值为位置，需要外配位移 检测传感器，作位置检测反馈；选择力闭环工作状态时，输 入指令为力，液压系统内已经配有压力传感器(见图一 ，作 力检测反馈 。

多点同步顶升、顶推液压控制简介 位置闭环与力闭环 多点同步顶升、顶推液压控制简介

实际使用中究竟是用位置闭环还是力闭环要视工程对象而定，如果施工对象是小刚度结构，多点同步液压系统应选位置闭环，否则，要选用力闭环系统作力均衡（见图二），然后再组成位置闭环。所谓小刚度与大刚度，是指构件变形相对油缸位移控制精度而言；本公司的同步系统，控制精度可达0.5mm 以上，如果相邻两点发生0.5mm 的误差，油缸的负荷变化不超过5%，则可视为小刚度结构；如果相

邻两点发生0.5mm 误差，可引起油缸负荷发生20%以上的变图二：小刚度同步与大刚度同步化，则应看作大刚度结构。

多点同步顶升、顶推液压控制简介

小刚度同步与大刚度同步 多点同步顶升、顶推液压控制简介

对于建筑物平移，由于平移过程中存在地基下沉现象，因此只能采取力闭环顶升方式（见图三）。力闭环无法控制施工对象的姿态，所以在力闭环工作状态下，还要辅以位置闭环。如果顶升点是以直线分布，只需两个位置检测传感器，来控制施工对象的姿态；而顶升点以平面分布时，则需要三个位置检测控制点。在图二所示的大刚度同步控制中，H1、H5就是两个位置检测控制点。X1,X2,X3,X4,X5为各个控制点的施力权值，该值既可通过理论计算确定，也可以通过实地称重确定，通常实地称重的方法更为简单精确。

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例1：为上海音乐 厅顶升平移的施工 示意图，根据建筑 结构和加固底盘的 布置，在音乐厅下 设置了59个顶升点 ，将音乐厅顶起1.7 米高，然后依靠这 59个顶升点在十根

滑道上将音乐厅平 移66.4米，最后将 音乐厅再次顶升 1.68米。

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由于整个音乐厅平移过程中滑道不可避免会发生不均匀沉降，因此顶升点只能用力闭环控制，59个顶升点分成四组，由A,B,C,D 四个光栅尺控制顶升姿态。为了精确控制59个顶升点的顶升力，在切割原建筑基础后，进行了各顶升点的实际称

重；

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用百分表监测顶升高度，然后1毫米1毫米地仔细均匀顶起每个顶升点，直到各点均匀顶起10毫米的高度，使建筑物与原来的基础完全脱离，这时用工控机实际采集每一个油缸的承载压力，这个承载压力就是建筑物在这一点的精确荷载

。

多点同步顶升、顶推液压控制简介

59个顶升点的分布位置和姿态控制光栅尺的安装位置，详见图四。根据各点的荷重，控制系统将音乐厅同步顶升至1.7米的高度，顶升过程的控制算法见图五。控制目标是保持A,B,C,D 四个点的位置与指令位移H0一致，即

HA=HB=HC=HD=HO。当出现误差时，控制系统将微调顶升压力，直至位移误差消除为止。顶升完成后，各顶升点套上滑履，将音乐厅在十根滑道上平行推移。

多点同步顶升、顶推液压控制简介

在推移过程中，各顶升点平均顶起50mm 的高度，当滑道发生不均匀沉降时，由于顶升点的荷重不会发生变化，因此顶升油缸将会自动调整顶升高度，保持建筑物底托平面的平整，10个推移油缸分成左右两组，与左右两个推移检测光栅尺SL 、SR 一起，控制推移的姿态。每组中的5个油缸的推移力按比例分布，因为推移滑履的摩擦系数基本相同，因此比例系数可按称重得出的各路总荷重计算出来（见图四各顶升

点的荷重）。

多点同步顶升、顶推液压控制简介

在顶升和推移施工中，有两个技术细节值得注意；首先顶升施工时，顶升油缸的垂直度必须仔细校正，否则在长距离顶升时会产生很大的横向偏移。

顶升缸垂直度的影响

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其次推移施工时可将外侧两个推移油缸布置成一个斜角，以

便更好地控制推移的姿态。推移角控制推移姿态 多点同步顶升、顶推液压控制简介

例二为高铁某桥墩支座发生意外破损，需要顶起抢修。该桥墩总负荷为9850吨，是典型大刚度结构的顶升施工，要求在四天抢修期间内，

无其他支撑物辅 助，完全依靠液 压顶升缸将桥梁 同步顶升起50m m. ，一直保持位 置不变，直至支

座抢修完毕，然 后同步落放到新 的支座上。

多点同步顶升、顶推液压控制简介

由于桥梁施工区域狭小，只能将96个200吨顶升油缸布置在支墩中部，为确保施工安全，采用6台双路变频调速高压泵站驱动，共计能产生19200吨顶升力，使顶升力有足够的余度，即使中途有两台泵站发生故障也能保障桥梁顶升位置不变。为了减小一台泵站或油缸发生故障时产生太大的倾覆力矩，油缸对称布置且与支座连线平行分组。

为了防止更换支座过程中，施工人员触碰位置反馈检测传感器发生意外，在桥墩每一边安装了三台传感器，并在控制器内编制多数表决式的冗余控制程序。四天抢修期间全部顶升系统始终处于热待机状态，在计算机实时监控下, 稳定保持桥梁的同步顶升状态。

多点同步顶升、顶推液压控制简介---桥梁改造的比例同步顶升例三为立交桥改建中的同步顶升，原立交桥引桥需抬升与新桥衔接，引桥需要抬升的部分共计五段，各段抬升量不等，五个支座抬升量之比为0.1：0.325:0.55:0.775:1（见图十）施工中共计使用18点位置同步控制，在工控总线网络控制下，18点控制系统由一台控制器控制，按比例顶升，同时达到新桥梁的设计位置

。

多点同步顶升、顶推液压控制简介---力均衡顶升

实际施工中经常遇到四点顶升一个大刚度工件，这个大刚度工件可能有较大的偏载，要求同步顶起工件并测定其重心。由于四顶升点不一定共面，因此必须引入力均衡条件，常见的力均衡条件有五种，见图十一。A1、A2、B1、B2四个顶升油缸同步顶起一个工件，不同的力均衡条件，允许的偏心范围也不同，工件的重心必须落在阴影内，否则会发生工件倾覆，第五种方式允许的偏心圆最大，建议优先采用。只有清楚了解偏心方向，并且偏心量很大时，才可考虑其他四种力均衡方式。为了使大家有一个实感，图十二给出了几种典型情况下的偏心圆的直径。

多点同步顶升、顶推液压控制简介--- 力均衡顶升

多点同步顶升、顶推液压控制简介--- 力均衡顶升

多点同步顶升的方式

◆开关量位置闭环控制（流量） ◆比例位置闭环控制（压力） ◆变频调速位置闭环控制（流量） ◆同步增压位置闭环控制（流量） 多点同步顶升的方式--- 开关量位置闭环控制（流量）

◆优点

双泵驱动、高速置零、低速顶升 主油泵站体积小

拼组灵活，控制点扩展方便 成本低 ◆缺点

每个控制点带千斤顶数量有限

控制精度差，同步降难控制，易出现突变降落 对液压油清洁度要求高

多点同步顶升的方式---开关量位置闭环控制（流量） 多点同步顶升的方式---比例位置闭环控制（压力）

该多点同步顶升、顶推系统，采用了技术先进、安全可靠的力和位移综合控制技术，适用于整体钢性比较差、重量分布不均的大型建筑物的抬升和平移。这种力和位移综合控制方法，建立在力和位移双闭环的控制基础上；由多个高压缸，精确地按照各点建筑的实际荷重，平稳地顶举建筑物，使顶升过程中建筑物受到的内应力下降至最低，同时多个液压缸根据各油缸的分布位置，分成多组（4组），与建筑物各角的位移传感器组成位置闭环，以便控制建筑物顶升的位移和姿态，这样顶升、平移过程中由于建筑物重量分布不均而造成的基础沉降，被大部分抵消。

多点同步顶升的方式--- 比例位置闭环控制（压力）

多点同步顶升的方式---

比例位置闭环控制（压力）

◆优点

适用于年代久远，结构强度未知的建筑物和降低顶升、平移过程地基存在不均匀沉降对建筑物造成的影响控制点多，扩展能力强，布点容易

控制精度高 ◆缺点

功耗大，对液压油清洁度要求高

顶升前的工作量大（必须称重），对操作人员要求较高造价高 多点同步顶升的方式---比例位置闭环控制（压力） 多点同步顶升的方式---

变频调速位置闭环控制（流量）

多点同步顶升的方式---变频调速位置闭环控制（流量）

多点同步顶升的方式---

变频调速位置闭环控制（流量）通讯距离为两台泵站间不得大于200米理论上总线的总长不得大于200米，如大于必须增加中继器

◆优点

连续的流量调节控制，使得重载在顶升和降落过程中平稳

先进的进油调速和重载先降液压回路，不单是顶升时达到高精度同步，在带载下降时同样可保证高精度同步

均载阀的过载保护功能，避免了多缸顶升时常见的胀缸事故

可以扩展至32点或32点以上的多点同步，在多点多步工作状态下，除保持多点位置的同步外，并可按用户的要求调节各支点的载荷分布

顶升效率高、造价适中 ◆缺点

对液压油的清洁度要求较高 对现场施工队伍的施工要求较高

多点同步顶升的方式---变频调速位置闭环控制（流量） 多点同步顶升的方式--- 同步增压位置闭环控制（流量）

本系统是针对用单作用液压千斤顶更换大型桥梁支座，而研发的同步顶升或同步降落大型桥梁的控制系统。本系统利用低压驱动、连续增压、压力和位移闭环的自动控制方式，实现多点控制对桥梁进行称重、同步顶升、同步降落控制。本系统现已大量应用于桥梁支座更换工程项

目中，其控制精度高、可靠性安全性高、操作简便

多点同步顶升的现场布点规划

多点同步顶升的现场布点规划

多点同步顶升的现场布点规划

多点同步顶升的现场布点规划

多点同步顶升的现场布点规划

液压顶升系统的组成

◆液压油源（动力泵站）◆液压油缸（液压千斤顶）◆电气控制系统◆液压附件（液压油管、分流器、快换接头等）

顶升前准备工作 ◆概述

SXSLC-BP液压泵站提供2点同步或4点同步控制点；

系统允许每点最多可外带4个500吨，行程在200mm以内的超高压液压油缸，最大的顶升速度为5mm/min，同步顶升精度为±0.5mm。（从速度上、油量上、同步顶升精度上综合考虑）

正式顶升时，液压油缸的顶升高度和顶升吨位均只能按80%以内考虑。液压泵站能提供可靠的过载保护能力，过载保护压力为75MPa，转换为液压油缸即为额定工作压力的1.2倍。

请在上述的规定范围内使用本套液压同步顶升系统。 顶升前准备工作

◆液压油缸油缸安装：当顶升的物体与油缸的顶升面存在不平整度时，必须填充支撑物，保证油缸与顶升的物体垂直度，或选用带倾斜度的球形鞍座油缸

。以保证被顶升的物体在大高度顶升过程中不产生倾斜。

顶升前准备工作

◆液压泵站1、液压泵站使用前，必须检查液压油箱内的液压油油面的高度需达到油箱上的上液位计过一半位置2、液压油必须过滤，使得油箱内的液压油清洁

度满足11级（NAS1638）3、油管的接头在接入前必须用干净的棉布和煤油清洗或擦净

顶升前准备工作

4、必须确保供给液压泵站的动力电源需满足三相AC380V～400V范围以内，单相AC220V ～240V范围以内（通过电压表测量）。然后才可以给液压泵站通电，杜绝先通电后测量。接线时注意相线不能和零线(中线）接错。2点控制的泵站总功率约为7kW,4点控制的泵站总功率约为：13kW。配置的动力电源或发电机输出功率的必须大于相对应泵站的1.2倍以上。

顶升前准备工作

5、液压泵站压力检查，在液压泵站外接油管不接的情况下，检查液压泵站各点的压力是否满足工作需要。本SXSLC-BP规格的液压泵站压力为0-70MPa可调，具体操纵为：参见说明书。将压力调至本次工作所需的最大压力+5 ～10MPa。

顶升前准备工作

6、SXSLC-BP液压泵站有2点和4点，连接液压油管时必须注意各点所连接的液压油缸必须和泵站上的位移传感器检测口相对应。避免A点油管连接的油缸所安装的位移传感器接在B口上，导致检测控制出错。连接的对

应点参见说明书。

顶升前准备工作

7、理论上每次工程结束后必须给液压泵站内的液压油做一次循环过滤处理，具体方法为：配备1套液压过滤车，定期给液压泵站内的液压油过滤。杜绝液压油缸拆卸下来的液压油不经过滤直接加入液压泵站内。液压油必须过滤，使得油箱内的液压油清洁度满足11级（NAS1638）

顶升前准备工作

8、液压泵站不具备防水功能，所以在使用或存储时，必须做好防护措施。液压泵站上的元器件切勿受外物碰撞、挤压，工作前必须做好检查工作。所有外接的电源电缆、信号电缆和通讯电缆都必须断电插拔连接，切勿带电操作。

顶升前准备工作

9、液压泵站到液压油缸之间的连接油管总长度必须控制在45米以内，单根油管必须控制在30米以内。正式顶升前必须单机给油管充油或排空气。具体操纵方法：现场技术人员指导。

顶升前准备工作

10、液压泵站与液压油缸油管接好后，必须进行单机测试，检查油管是否接对，油缸运动方向和控制是否一致。注意：因此时油缸已放置在被顶升的物体下面，油缸单机测试时不能让油缸的顶升压力过高，以免破坏物体的结构。

顶升前准备工作

11、位移传感器的安装。位移传感器安装在各点所带油缸组的中心区域或最外侧，最能真实反映顶升高度的位置点上。位移传感器必须可靠安装，定尺和滑尺必须垂直安装，不可倾斜，位移传感器有效的使用范围为拉出：30mm～最大行程-30mm。每次正式顶升前必须校对位移传感器安装是否到位：观察控制系统界面，让现场人员将安装好的位移传感器拉出100mm，确认控制界面与其数据是否相符，相位是否吻合（即拉出为数字变大，缩回为数字减小）。相符无误后固定好。

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