本发明涉及竖井钢管安装，具体涉及一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统。
背景技术：
1、在水电站的建设过程中，引水压力钢管的安装是一个至关重要的环节。引水钢管的尺寸大，单节钢管的重量重，竖井内吊装运输空间狭小，安装作业操作繁琐、安全风险较高，在施工过程中具有以下难点：
2、1.竖井钢管的安装过程中，需要在竖井内设置作业平台以便工人进行焊接等施工作业。然而，由于高强度钢管内壁不允许焊接固定件，使得作业平台必须采用其他方式进行固定，目前常用的方法是采用锁具将作业平台临时锁定在已安装钢管的顶部管口，锁具包括两套钢丝绳挂钩，每套四个方向共设置四组，每组一长一短两根钢丝绳挂钩，作业平台采用钢丝绳挂钩挂在已装钢管的顶部管口，待装钢管下放时，受已装钢管管口上的锁具影响，待装钢管不能直接下落对位，需要在到达管口对位还剩20cm位置停止，工人进入作业平台后登高将长钢丝绳挂钩人工挂至待装钢管的顶部管口，起重机起吊将待装钢管连同作业平台适当提升，短钢丝绳挂钩不再受力状态，人工对短钢丝绳挂钩摘除，此时对位管口无障碍，待装钢管下落完成对位，解除待装钢管上的吊装钢丝绳，起重机将作业平台提升至作业高度，将短钢丝绳挂钩挂至新装管节的管口进行下一次吊装作业，但这种钢管的吊装方法操作繁琐复杂，每次钢管对位时都需要人工进行锁具的转换，这不仅增加了劳动强度，严重影响了工作效率，而且单节钢管高度一般在3-6m，工人登高作业风险高，安全性低。
3、2.在钢管吊装完成后，需要对钢管的接缝处进行精确调整，以保证上下两节钢管之间对位准确，由于深竖井高强度钢管重量重，使得调整过程非常困难。并且由于目前基本采用手工焊接的方式，而深竖井高强度钢管管壁厚度比较厚，需要多名工人进行焊接，焊接效率低，焊接作业量大，耗费大量人力和时间，并且手工焊接产生的烟尘在深井里难以消散，对作业人员的健康不利。此外，在工人走动、压缝和焊接施工时作业平台容易晃动，稳定性差，不仅容易磕碰钢管内壁，而且工人的人身安全也无法保障。
技术实现思路
1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，解决了现有技术中采用传统锁具吊装钢管效率低、安全风险高的问题，解决了钢管的压缝作业调整困难、手工焊接作业繁重、污染大的问题，以及解决了作业平台容易晃动，危险性高的问题，实现竖井内压力钢管安装作业的机械化，提高了钢管对位和焊接效率，减少重复作业，进而提高施工安全性和工作效率。
2、一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，包括：
3、起重设备，其吊钩上设置有重量传感器；
4、吊装平衡梁，与起重设备的吊钩连接，吊装平衡梁的底部两端通过自动脱钩机构可拆卸连接有第一钢丝绳，第一钢丝绳的另一端固定连接有待装钢管，吊装平衡梁的底部中间通过多根第二钢丝绳可拆卸连接有自动抓梁；
5、作业平台锁定梁，设置于自动抓梁下方，作业平台锁定梁与自动抓梁之间设置有多个相互适配的梁体对位机构和抓取机构，作业平台锁定梁的底部设置有吊装件，作业平台锁定梁的端部可伸缩地连接有锁定机构，锁定机构与已装钢管顶部可拆卸连接；
6、作业平台，包括上下平行设置的第一支撑梁和第二支撑梁，第一支撑梁的顶部固定连接有压缝作业板，压缝作业板的中心设置有旋转机构，旋转机构可转动地连接有平行于钢管横截面的液压缸支撑杆，液压缸支撑杆的两端固定连接有第一液压缸，旋转机构顶部与吊装件固定连接，第二支撑梁的顶面固定连接有焊接作业板，焊接作业板顶部中心与第一支撑梁底部之间固定连接有连接柱，焊接作业板上以其中心为圆心环向布置有滑行轨道，滑行轨道上通过行走机构滑动连接有焊接操作室，焊接操作室内设置有用于环向焊接钢管管缝的埋弧自动焊机，以及焊剂自动回收机和座位箱。
7、进一步的技术方案是：梁体对位机构包括设置在自动抓梁底部的插轴和设置在作业平台锁定梁顶部的对位筒，插轴与对位筒相互适配，对位筒内设置有第一限位传感器。
8、进一步的技术方案是：抓取机构包括设置在自动抓梁底部的对接吊耳，以及两个平行设置在作业平台锁定梁顶部的抓取耳板，其中一个抓取耳板的外侧固定连接有伸缩推杆，抓取耳板和对接吊耳上分别开设有用于伸缩推杆上伸缩轴穿过的通孔和吊孔。
9、进一步的技术方案是：锁定机构包括滑动连接在作业平台锁定梁端部内的锁定爪，锁定爪底部设置有锁定卡槽，锁定爪内设置有第二限位传感器，锁定爪上连接有用于带动锁定爪伸缩的驱动组件，驱动组件包括固定在作业平台锁定梁底部的驱动推杆，驱动推杆的伸缩端上固定连接有连板，连板的顶端与锁定爪底部固定连接，作业平台锁定梁每个端部的底部均开设有用于通过连板滑动的滑槽。
10、进一步的技术方案是：竖井内壁两侧对称铺设有限位轨道，吊装平衡梁的两端设置有与限位轨道相适配的限位轮；已装钢管上设置有钢管对位机构，钢管对位机构包括多块环向布置在已装钢管的顶部管口外壁处加劲环上的对位板，对位板伸出管口部分上正对管口中心的一侧设置有引导斜面。
11、进一步的技术方案是：自动脱钩机构包括平行设置在吊装平衡梁底部的两个脱钩耳板，其中一个脱钩耳板的一侧固定连接有脱钩推杆，脱钩推杆内置有限位传感器，脱钩推杆的伸缩端上固定连接有销轴，销轴穿过两个脱钩耳板上的穿孔，两个脱钩耳板之间的销轴上挂设有第一钢丝绳。
12、进一步的技术方案是：作业平台锁定梁的顶部设置有保护盖板，保护盖板的顶部对称设置有多个侧向限位轮。
13、进一步的技术方案是：旋转机构包括固定连接在压缝作业板中心的安装柱，安装柱顶部设置有旋转台，旋转台上固定连接有旋转支座，液压缸支撑杆贯穿固定在旋转支座内，旋转支座顶部与吊装件底端固定连接。
14、进一步的技术方案是：压缝作业板与焊接作业板之间设置有位于滑行轨道圈内的立柱，立柱上设置有定位座，焊接操作室顶部一侧设置有定位推杆，定位推杆的伸缩端上设置有用于连接定位座的连接爪，焊接操作室顶部靠近钢管内壁的一侧设置有靠轮。
15、进一步的技术方案是：第一支撑梁和第二支撑梁的每个端部底部均设置有限位调节机构，限位调节机构包括支撑架，支撑架靠近钢管内壁的一侧通过连接杆转动连接有滚轮，支撑架的另一侧通过连接槽固定连接有弹簧，弹簧的另一端与第一支撑梁或第二支撑梁底面固定连接，支撑架底部铰接有三角连杆，三角连杆上靠近钢管内壁的一端铰接有撑靴，三角连杆上远离钢管内壁的一端铰接有第二液压缸，第二液压缸的另一端通过连接架固定在第一支撑梁或第二支撑梁底部。
16、本发明的有益效果：
17、1、本发明系统设置的起重设备、吊装平衡梁、自动抓梁、作业平台锁定梁、作业平台，利用远程遥控实现了钢管吊装和对接、作业平台的对位、抓取和锁定、以及钢管压缝和焊接等施工工序，提升了深竖井大直径高强度钢管安装机械化自动化水平，提高了工作效率和质量。
18、2、本方法系统通过梁体对位机构的插轴与对位筒实现吊装平衡梁与自动抓梁的对位，当插轴与对位筒接触时，通过第一限位传感器监测以确认吊装平衡梁与自动抓梁对位成功；并通过抓取机构的伸缩推杆和对接吊耳实现吊装平衡梁与自动抓梁的锁定连接，通过伸缩轴穿过对接吊耳将吊装平衡梁与自动抓梁相互锁定。
19、3、本发明系统通过锁定机构实现作业平台锁定梁与钢管之间的锁定连接，锁定机构的锁定爪设置有与钢管管口侧壁相适配的锁定卡槽，锁定爪在驱动组件的带动下能够伸出或回缩，配合起重设备的提升和下放，进而实现作业平台锁定梁与钢管之间的锁定与解锁，通过锁定机构实现机械化操作，不需要人工进行锁具转换，并且不影响钢管的对位安装，方便每节钢管吊装和焊接工序的顺利轮转，安全性强、效率更高，保证工人焊接作业过程中作业平台的稳定性和安全性。
20、4、本发明系统采用旋转机构、液压缸支撑杆和第一液压钢管进行钢管对位压缝作业，通过旋转机构控制液压缸支撑杆转动调节角度，并启动第一液压缸顶出对钢管管口错位顶动矫正，调整效率更高，减轻了工人劳动负担，保证了钢管的对位准确，确保钢管安装质量。
21、5、本发明系统采用设置有埋弧自动焊机和焊剂自动回收机的焊接操作室，焊接操作室在滑行轨道和行走机构的带动下环向行走，工人可坐在焊接操作室内进行焊接作业，实现机械化操作，大大减轻了焊接作业的劳动负担，并且采用埋弧自动焊机相比手工焊接的质量更好，不会产生有害气体，污染更小。
22、本发明系统特别适用于竖井洞室深度50米以上、强度为600mpa及以上的大直径高强钢管安装。
1.一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，梁体对位机构包括设置在自动抓梁底部的插轴和设置在作业平台锁定梁顶部的对位筒，插轴与对位筒相互适配，对位筒内设置有第一限位传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，抓取机构包括设置在自动抓梁底部的对接吊耳，以及两个平行设置在作业平台锁定梁顶部的抓取耳板，其中一个抓取耳板的外侧固定连接有伸缩推杆，抓取耳板和对接吊耳上分别开设有用于伸缩推杆上伸缩轴穿过的通孔和吊孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，锁定机构包括滑动连接在作业平台锁定梁端部内的锁定爪，锁定爪底部设置有锁定卡槽，锁定爪内设置有第二限位传感器，锁定爪上连接有用于带动锁定爪伸缩的驱动组件，驱动组件包括固定在作业平台锁定梁底部的驱动推杆，驱动推杆的伸缩端上固定连接有连板，连板的顶端与锁定爪底部固定连接，作业平台锁定梁每个端部的底部均开设有用于通过连板滑动的滑槽。
5.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，竖井内壁两侧对称铺设有限位轨道，吊装平衡梁的两端设置有与限位轨道相适配的限位轮；已装钢管上设置有钢管对位机构，钢管对位机构包括多块环向布置在已装钢管的顶部管口外壁处加劲环上的对位板，对位板伸出管口部分上正对管口中心的一侧设置有引导斜面。
6.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，自动脱钩机构包括平行设置在吊装平衡梁底部的两个脱钩耳板，其中一个脱钩耳板的一侧固定连接有脱钩推杆，脱钩推杆内置有限位传感器，脱钩推杆的伸缩端上固定连接有销轴，销轴穿过两个脱钩耳板上的穿孔，两个脱钩耳板之间的销轴上挂设有第一钢丝绳。
7.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，作业平台锁定梁的顶部设置有保护盖板，保护盖板的顶部对称设置有多个侧向限位轮。
8.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，旋转机构包括固定连接在压缝作业板中心的安装柱，安装柱顶部设置有旋转台，旋转台上固定连接有旋转支座，液压缸支撑杆贯穿固定在旋转支座内，旋转支座顶部与吊装件底端固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，压缝作业板与焊接作业板之间设置有位于滑行轨道圈内的立柱，立柱上设置有定位座，焊接操作室顶部一侧设置有定位推杆，定位推杆的伸缩端上设置有用于连接定位座的连接爪，焊接操作室顶部靠近钢管内壁的一侧设置有靠轮。
10.根据权利要求1所述的一种用于深竖井大直径高强度钢管的自动安装作业系统，其特征在于，第一支撑梁和第二支撑梁的每个端部底部均设置有限位调节机构，限位调节机构包括支撑架，支撑架靠近钢管内壁的一侧通过连接杆转动连接有滚轮，支撑架的另一侧通过连接槽固定连接有弹簧，弹簧的另一端与第一支撑梁或第二支撑梁底面固定连接，支撑架底部铰接有三角连杆，三角连杆上靠近钢管内壁的一端铰接有撑靴，三角连杆上远离钢管内壁的一端铰接有第二液压缸，第二液压缸的另一端通过连接架固定在第一支撑梁或第二支撑梁底部。
