水闸门液压启闭控制系统.docx

水闸门液压启闭控制系统摘要:闸门升降通常控制采用具有体积小、起重量大、负载刚性大、自动化程度高、安全可靠性好等特点的液压启闭机控制闸门升降本文介绍了液压控制系统工作原理和控制要求同时针对液压启闭过程中同步策略进行了研究给出了一种解决方案实现了闸门的可靠升降控制。关键词：水闸液压自动控制中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：在水利工程中闸门启闭作业具有起重大(闸门自重达几百吨)跨距长(闸门的跨度可达十几米以上)外界环境恶劣闸门启闭时受水的冲击力和风速影响使提升系统负载变化大等特点所以在国内外的水利工程建设中闸门启闭机一般采用液压双缸工作来实现闸门的提升控制。之所以采用液压控制是因为同机电控制系统相比液压系统具有以下突出的优点：(l)体积小起重量大与相同起重量的其它设备相比液压提升设备的体积仅为它们的1/4-1/10而提升重量却能达到其自重的40倍甚至更多；(2)液压系统的负载刚性大具有较好的抗负载特性定位精度受负载变化的影响小；(3)安全可靠性好。液压系统可以安全、可靠并快速地实现频繁的带载起动和制动。1液压启闭系统介绍液压启闭系统包括油泵电动机组液压控制回路、液压元器件及辅助设备等。此外还设有功能齐全、动作可靠的安全运行保护装置包括超压和欠压保护、备用泵自动投切、油箱内液面液温报警、滤油器堵塞报警等。（1）油泵电动机组每套系统设有两套油泵电动机组一套油泵电动机组工作一套备用。（2）控制回路a、油泵空载启动及压力控制回路。由三位四通电磁换向阀和2个压力阀组成双调压控制回路设定压力。油泵电动机组启动过程如下:液压油先经三位四通阀中位直接流回油箱延时约10s后根据所需执行操作动作的需要使相应的电磁阀得电系统随即建压。b、方向控制回路。采用三位四通电液比例换向阀目的是减少换向阀动作时引起的系统压力冲击使启闭运行启、停更平稳。c、同步控制回路。由一套流量控制阀加桥式整流块和一套电液比例流量阀加桥式整流块并联组成为提高设备的可靠性正常运行时两种阀并联工作并根据液压缸行程检测偏差信号实施闭环纠偏调节运行达到正常同步允许偏差的控制目的。d、液压锁定回路。液压锁定回路每侧采用一只液控单向阀闭锁两套主液压缸的有杆腔和一只抗衡阀连接无杆腔用于闸门处于任意开启位置时适应上下游水位差出现正负值交替变化时的定位。（3）液压元器件及辅助设备液压元器件包括换向阀、流量控制阀、压力阀、单向阀以及油泵等。辅助设备主要包括油箱、滤油器、液位计、液温计、传感器、空清器、管路软管及附件等。2液压启闭机同步方案与策略研究由于闸门启闭时会出现以下情况:双缸受负载不同每次运行时闸门两侧所受到的摩擦等阻力都是随机变化的因此双缸承受的负载大小也是不同的承载大的液压缸较承载小的缸运行的慢；长时间运行使液压缸的工作特性发生变化双缸的工作特性变化是不可能相同的；在闸门开启和关闭过程中由于两侧受力不完全一致且两侧油缸也不可能完全相同等各种原因使两侧油缸动作不同步闸门不能保持水平地升降引起闸门卡滞故障甚至造成事故。因此为保持闸门左右油缸动作同步必须设置纠偏功能把闸门开度仪检测到的闸门左右开度差值送到PLC与设定的超差值进行比较得到左或右纠偏命令执行左超和右超纠偏达到控制左右接力器运行速度实现双缸同步运行。2.1纠偏原理与控制流程图液压水闸纠偏运行控制系统分别设置了用于纠正左超和右超的纠偏机构左超表示在闸门启闭运行过程中闸门左端高于闸门右端超过预定值；右超表示在闸门启闭运行过程中闸门右端高于闸门左端超过预定值。液压水闸纠偏运行的控制系统在闸门启、闭运行过程中通过执行右超和左超纠偏使闸门左右两端油缸中的活塞保持同步升降实现闸门的水平升降运行。系统设定的液压水闸纠偏运行模式根据水闸安全运行的控制要求按闸门左右两端高度偏差ΔH控制范围要求设置纠偏启动偏差值ΔH1纠偏结束偏差值ΔH2停闸纠偏偏差值ΔH3和停闸处理偏差值ΔH4等4个控制性偏差值。液压水闸纠偏运行模式的纠偏运行流程图如图1所示。图1液压水闸纠偏运行模式的纠偏运行流程示意闸门运行时当闸门左右两端高度偏差达到纠偏启动偏差ΔH1时监控系统启动纠偏机构执行纠偏在闸门升降运行的同时使闸门左右两端高度偏差缩小；待闸门左右两端高度偏差小于纠偏结束偏差值ΔH2时即自行停止纠偏闸门继续升降运行。当启动纠偏机构执行纠偏后由于某些故障原因闸门左右两端高度偏差没有缩小甚至于进一步增大达到停闸纠偏偏差值ΔH3时监控系统立即停止闸门升降运行保持纠偏机构继续执行纠偏来缩小闸门左右