本发明涉及打桩锤，特别是涉及一种双作用液压打桩锤打击能量测量系统。
背景技术：
1、双作用液压打桩锤是海上风电等海洋工程施工不可或缺的关键装备，主要用于将风电桩基等打入海底。随着离岸距离增加，在海上风电项目中，风机单机容量、桩基直径、桩基深度都将同步提升，对海上风电装备施工能力的提升提出全新挑战。
2、双作用液压打桩锤的核心控制设备采用液压传动，在打桩工作过程中，锤芯除了重力的自由落体运动，还通过液压传动系统的液压缸对锤芯做功，使锤芯以大于自由落体的加速度向下运动，从而提高锤芯的冲击速度，也就是提高锤芯打击能量，桩基在锤芯的锤击力作用下，克服桩基周土体的阻力，贯入土体，从而实现打桩。
3、打击能量是双作用液压打桩锤的一个非常重要的技术指标，根据打击能量指标可以评估打击能量传递效率以及对液压传动系统参数匹配进行调整、优化液压传动系统动态特性等，从而提高打桩效率、延长液压打桩锤的使用寿命。
4、液压打桩锤的打击能量就是锤芯打击砧铁的速度动能，由于锤芯下落打击是锤芯自由落体运动和液压油作用加速下落打击的动态过程，具有动态响应快、打击能量大、打击速度快的特点，现有液压打桩锤设备很难精确测量锤芯打击砧铁的瞬时速度，从而很难精确测量液压打桩锤的打击能量。另外，也有通过对液压打桩锤数学建模、理论分析来计算打击能量，但是由于液压打桩锤模型参数不精确或建模中忽略一些影响因素，这导致理论计算出来的打击能量与实际能量有较大的误差。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种双作用液压打桩锤打击能量测量系统，提高了打击能量的测量精度同时提高了打桩效率。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种双作用液压打桩锤打击能量测量系统，包括：控制器、液压缸、液动换向阀、电磁换向阀、压力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和锤芯；所述锤芯与所述液压缸的活塞杆连接，所述液压缸与所述液动换向阀连接，所述液动换向阀与所述电磁换向阀连接；所述电磁换向阀、所述压力传感器、所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均与所述控制器连接；所述压力传感器用于采集所述液压缸中无杆腔的压力，所述第一位移传感器用于采集所述锤芯的举升位移，所述第二位移传感器用于采集所述锤芯的下落位移；
4、所述控制器用于根据所述举升位移和所述下落位移，通过所述电磁换向阀控制所述液动换向阀换向，根据所述液压缸中无杆腔的压力和所述举升位移计算所述锤芯的打击能量。
5、可选地，还包括液压油源和油箱，所述电磁换向阀为二位四通电磁换向阀，所述液动换向阀为二位三通液动换向阀；
6、所述液压油源与所述液压缸的有杆腔之间连接有所述液动换向阀的p口，所述液动换向阀的a口连接所述液压缸的无杆腔，所述液动换向阀的t口连接所述油箱；所述电磁换向阀的b口连接所述液动换向阀的p口，所述电磁换向阀的c口连接所述油箱，所述电磁换向阀的d口连接所述液动换向阀的无弹簧控制腔、所述电磁换向阀的e口连接所述液动换向阀的弹簧控制腔。
7、可选地，还包括高压蓄能器和低压蓄能器，所述高压蓄能器与所述液压油源连接，所述低压蓄能器与所述油箱连接。
8、可选地，在所述控制器用于根据所述举升位移和所述下落位移，通过所述电磁换向阀控制所述液动换向阀换向方面，具体包括：
9、所述控制器控制向所述电磁换向阀通电，启动所述液压油源，使所述液压缸的活塞杆带动所述锤芯向上举升；
10、当所述液压缸的活塞杆向上举升到达液压缸的顶端位置时，所述控制器控制所述第一位移传感器采集所述举升位移，并控制对所述电磁换向阀断电；
11、所述控制器控制对所述电磁换向阀断电后，所述液压缸的无杆腔的活塞在高压油的作用下驱动所述锤芯以大于自由落体的加速度向下打击运动，在向下打击运动过程中，所述控制器分别在第二采样时间获得所述第二位移传感器的第一下落位移，在第三采样时间获得所述第二位移传感器的第二下落位移，并根据第一下落位移、第二下落位移和打击高度计算所述液压缸的活塞杆到达低位的换向时间，根据所述换向时间控制向所述电磁换向阀通电。
12、可选地，活塞杆到达低位的换向时间的计算公式为：
13、；
14、；
15、；
16、其中，t23表示所述换向时间，t2表示所述液压缸的活塞杆到达低位的时间，t3表示设定的锤芯保压时间，h表示所述锤芯的打击高度，s2表示第一下落位移，s3表示第二下落位移，v2表示所述锤芯的下落速度，t表示第三采样时间与第二采样时间之差。
17、可选地，在所述控制器用于根据所述液压缸中无杆腔的压力和所述举升位移计算所述锤芯的打击能量方面，具体包括：
18、根据公式计算所述锤芯的打击能量；
19、其中，e表示所述打击能量，m表示所述锤芯的质量，g表示重力加速度，h表示所述锤芯的打击高度，p1表示所述液压缸中无杆腔的压力，a1表示所述液压缸的活塞面积，a2表示所述液压缸的活塞面积减去活塞杆的面积。
20、可选地，还包括手动卸荷阀，所述手动卸荷阀的进口与所述液压油源连接，所述手动卸荷阀的出口与所述油箱连接。
21、可选地，还包括安全阀，所述安全阀的进口与所述液压油源连接，所述安全阀的出口与所述油箱连接。
22、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
23、本发明根据所述举升位移和所述下落位移，通过电磁换向阀控制液动换向阀换向，提高了液压缸活塞杆运动换向的及时性，从而提高了打桩效率；根据液压缸中无杆腔的压力和举升位移计算锤芯的打击能量，提高了打击能量的测量精度。
1.一种双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，包括：控制器、液压缸、液动换向阀、电磁换向阀、压力传感器、第一位移传感器、第二位移传感器和锤芯；所述锤芯与所述液压缸的活塞杆连接，所述液压缸与所述液动换向阀连接，所述液动换向阀与所述电磁换向阀连接；所述电磁换向阀、所述压力传感器、所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均与所述控制器连接；所述压力传感器用于采集所述液压缸中无杆腔的压力，所述第一位移传感器用于采集所述锤芯的举升位移，所述第二位移传感器用于采集所述锤芯的下落位移；
2.根据权利要求1所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，还包括液压油源和油箱，所述电磁换向阀为二位四通电磁换向阀，所述液动换向阀为二位三通液动换向阀；
3.根据权利要求2所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，还包括高压蓄能器和低压蓄能器，所述高压蓄能器与所述液压油源连接，所述低压蓄能器与所述油箱连接。
4.根据权利要求2所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，在所述控制器用于根据所述举升位移和所述下落位移，通过所述电磁换向阀控制所述液动换向阀换向方面，具体包括：
5.根据权利要求4所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，活塞杆到达低位的换向时间的计算公式为：
6.根据权利要求4所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，在所述控制器用于根据所述液压缸中无杆腔的压力和所述举升位移计算所述锤芯的打击能量方面，具体包括：
7.根据权利要求2所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，还包括手动卸荷阀，所述手动卸荷阀的进口与所述液压油源连接，所述手动卸荷阀的出口与所述油箱连接。
8.根据权利要求2所述的双作用液压打桩锤打击能量测量系统，其特征在于，还包括安全阀，所述安全阀的进口与所述液压油源连接，所述安全阀的出口与所述油箱连接。
