地下连续墙抓斗自动扶正系统

目前，采用双卷扬结构形式的地下连续墙液压抓斗，以其钢丝绳磨损消耗低、抓斗体提升下放速度快、高稳定性等特点，受到越来越多制造商的青睐。但是双卷扬形式也有一些不足之处，抓斗体容易产生偏斜就是其中之一。

1.抓斗体偏斜的原因

双卷扬形式的地下连续墙抓斗成槽作业时，在很多地层条件下（特别是硬地层），需要快速下放抓斗体冲击槽底，以提高施工效率。 但快速下放，将使操作手无法及时将卷扬停住，抓斗体放到槽底时钢丝绳处于松动状态，从而造成抓斗体产生偏斜。如图1所示。

为达到成槽标准，要求抓斗体作业时保持垂直。显然图1所示的工况就不能继续成槽。要想继续作业，就必须将抓斗体摆正。此时操作手须操作卷扬提升钢丝绳，使钢丝绳绷紧、抓斗体摆正。因操作手无法判断何时抓斗体已摆正，常出现钢丝绳似乎已经绷紧（一根钢丝绳已绷紧，一根未完全绷紧），但实际抓斗体仍然偏斜的状况。如图2所示。

对于这种情况，目前的解决办法有二：一是操作手根据质量传感器传出的质量显示，间接模糊地判断抓斗体偏斜状态；二是操作手根据抓斗体上的垂直度传感器（有的未配置）监测抓斗体垂直度，将抓斗体提升至垂直状态。

抓斗体靠其自升质量对下方土层产生压力，下方土层在斗扇向下闭合时，会给抓斗体一个反作用力，将抓斗体向上顶起。即使抓斗体已经摆正，在闭斗过程中抓斗体整体上升，仍会造成抓斗体偏斜。如图3所示。

作业时要求抓斗体一直垂直，但在闭斗整个过程中，抓斗体一直在上升，钢丝绳确会持续松动。对于这种情况，目前的解决办法是操作手本着宁多勿少的原则，根据垂直度和质量传感器的显示提升抓斗体。但这样就会减小抓斗体的入土深度，影响工作效率。

对于图1所示的工况，人为操作解决比较快捷。对于图2、图3所示的工况，如果未配置垂直度传感器，就只能以质量传感器（标准配置）的显示来模糊判断抓斗体的垂直情况，进行模糊操作。而配置垂直度传感器，操作手则需一边观看垂直度显示一边提升抓斗体，由此导致操作效率较低。

2.自动扶正系统原理

自动扶正系统由PLC控制器、HMI显示器、电控卷扬马达和2个高精度拉力传感器等组成。2个高精度拉力传感器分别安装在顶部滑轮销轴的内部，与销轴构成组件，我们称之为销轴传感器，如图4所示。2个销轴传感器分别测量2根钢丝绳上的拉力，所测得的拉力分别为T1、T2，再将数据传输至PLC控制器。

2根钢丝绳总拉力T计算公式：

T = T1+ T2

2根钢丝绳拉力差值ΔT计算公式：

ΔT = I  T1-T2  I

拉力T和拉力差ΔT 在PLC内进行运算，若T＜X，则PLC输出卷扬上提电信号，直至T＞X；若ΔT ＞Y，则PLC输出卷扬上提信号，直至ΔT＜Y。 其中X、Y为变量，其值随抓斗体不同、工况不同而有所差别，可以在HMI显示器内调整。

PLC输出的卷扬上升电信号传输至电控卷扬马达后，抓斗体开始上提。整个控制过程如图5所示：

对于图1所示工况，T值肯定很小。对于图2、图3所示工况，T值不一定很小，但由于两卷扬受力不均衡，ΔT值会较大。当T＞X或ΔT＞Y时，PLC将输出卷扬上升信号。 根据工况，将X、Y设定至一个合适值，即在以上3种工况下可实现抓斗体的自动上提，从而将抓斗体扶正。此系统在手动操作卷扬上升、下降时，自动控制不起作用，即手动操作优先。

从以上分析可以看出，在作业过程中应用自动扶正系统，可实现抓斗体的自动扶正，避免了人为模糊操作，提高了工作效率。

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