閘門液壓啟閉系統(tǒng)自動(dòng)糾偏技術(shù)的改進(jìn)

虞曉峰

(杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)江堤河道監(jiān)管中心,浙江 杭州 310018)

四格排灌站位于杭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)聚首河和錢塘江交匯處,是下沙地區(qū) (所轄面積104.3 km2)的排灌樞紐工程之一,設(shè)計(jì)機(jī)排能力為30 m3/s,設(shè)計(jì)自排能力為85 m3/s,從而使本地區(qū)排澇能力達(dá)到20 a一遇。四格排灌站主要工程有:自排閘、機(jī)排閘、內(nèi)河灌溉節(jié)制閘和排灌泵站。

1 工程概況

內(nèi)河節(jié)制閘工作閘門為鋼閘門,共3扇。閘門高為4.30m,寬為5.50 m,厚為0.40～0.55 m,門槽尺寸 (寬×深)為45 cm×30 cm,閘門自重為6.29 t,考慮閘門底部容易淤積,使啟閉力增大,故這次選用2×125 kN的QPPYⅠ-2×125-4.5型液壓啟閉機(jī),配套電機(jī)為Y132M1-7.5(2臺),3孔液壓啟閉機(jī)共用1套液壓泵站,3孔液壓啟閉機(jī)不能同時(shí)工作。液壓泵站配有兩套25SCY14-1B型液壓泵組,2套液壓泵組一備一用,并能自動(dòng)切換。相關(guān)參數(shù)如下:

啟閉機(jī)型號:QPPYI—2×125—4.5

啟門力:2×125 kN

工作行程:4.32m 全行程:4.45 m

油缸數(shù)量:6只 液壓缸內(nèi)徑:135 mm

活塞桿直徑:120mm 計(jì)算壓力:5.3MPa

液壓泵型號:25SCY14-1B 額定工作壓力:6.5 MPa

額定流量:25 L/min 配套電機(jī)型號:Y132M1-7.5

配套電機(jī)功率:7.5 kW 配套電機(jī)轉(zhuǎn)速:1 000 r.p.m

油箱尺寸:2 300mm×1 200 mm×1 200 mm

制造廠家:國營388廠

2 存在問題

四格排灌站內(nèi)河節(jié)制閘液壓啟閉系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來一直存在兩大問題:

2.1 系統(tǒng)沒有自動(dòng)糾偏功能

按液壓啟閉機(jī)使用規(guī)范及設(shè)計(jì)單位要求:“閘門同步控制:在閘門啟閉過程中,閘門開度及行程控制裝置全程連續(xù)檢測2只液壓缸的行程偏差,當(dāng)偏差值≥20 mm時(shí),電磁閥通電,自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)液壓缸的進(jìn)出油量,使閘門同步。當(dāng)2只液壓缸行程偏差=40mm時(shí),液壓系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出警報(bào)信號”。沒有自動(dòng)糾偏功能是不符合規(guī)范的啟閉機(jī)。這一問題也長期給運(yùn)行帶來不便,且存在安全隱患,已發(fā)生過幾次閘門頂偏,油壓活塞桿彎曲現(xiàn)象,險(xiǎn)出設(shè)備事故。

2.2 同步調(diào)節(jié)困難

目前的液壓系統(tǒng)中采用4只調(diào)速閥調(diào)節(jié)同步,2只分別管2只油缸上升速度,另2只分別管2只油缸下降調(diào)速。在使用過程中調(diào)試?yán)щy,調(diào)試到位后由于機(jī)器的振動(dòng)以及環(huán)境溫度的變化對調(diào)速閥有一定影響。另存在閘門啟閉過程中有爬行、抖動(dòng)、速度不均等現(xiàn)象和靜止?fàn)顟B(tài)下閘門自動(dòng)下降現(xiàn)象。

3 系統(tǒng)改造

為保證液壓系統(tǒng)和閘門啟閉的運(yùn)行正常和安全,避免發(fā)生相關(guān)設(shè)備事故。在不改變液壓啟閉機(jī)技術(shù)參數(shù)的前提下對節(jié)制閘液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造維護(hù)。

3.1 增加電氣系統(tǒng)自動(dòng)糾偏功能

使液壓啟閉機(jī)在閉門過程中,閘門開度儀 (開度及行程控制裝置)全程連續(xù)檢測2只液壓缸的行程,當(dāng)偏差值≥20 mm時(shí),電磁閥通電,自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)液壓缸的進(jìn)出油量,使閘門同步。當(dāng)2只液壓缸行程偏差=40 mm時(shí),液壓系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出警報(bào)信號。

3.2 更改液壓閥組

有目的的使用意大利生產(chǎn)的高精度同步馬達(dá)取代目前的粗糙的4只節(jié)流閥調(diào)同步。同時(shí)為適應(yīng)同步馬達(dá),液壓系統(tǒng)作相應(yīng)更改。有效解決調(diào)試?yán)щy及調(diào)試到位后由于機(jī)器的振動(dòng)以及環(huán)境溫度的變化對調(diào)速閥的影響。

4 技術(shù)改造后液壓原理

技術(shù)改造后液壓原理如圖1所示。

4.1 開啟閘門

電磁閥YV5通電,空載啟動(dòng)液壓泵電機(jī)組,延時(shí)5 s左右,電磁閥YV1.*通電,電磁閥YV5斷電,液壓油經(jīng)油泵電機(jī)組3、單向閥、電磁換向閥13、液控單向閥14、單向節(jié)流閥15(單向狀態(tài))、同步馬達(dá)16,進(jìn)入左右液壓缸實(shí)現(xiàn)閘門開啟動(dòng)作。2只油缸的上行速度由高精度同步馬達(dá)控制同步。

4.2 關(guān)閉閘門

電磁閥YV5通電。空載啟動(dòng)液壓泵電機(jī)組,延時(shí)5秒左右。電磁閥YV2.*通電,電磁閥YV5斷電,液壓油經(jīng)油泵電機(jī)組3,單向閥、電磁換向閥13、打開液控單向閥14,油缸內(nèi)液壓經(jīng)同步馬達(dá)16、單向節(jié)流閥15(節(jié)流狀態(tài)控制油缸的下行速)、液控單向閥14、電磁換向閥13、液壓油回油箱。

圖1 QPPYI液壓啟閉機(jī)液壓原理圖

4.3 閘門同步控制

雖經(jīng)高精度同步馬達(dá)控制同步,但液壓系統(tǒng)難免存在泄漏。為解決此問題在閘門兩側(cè)設(shè)開度儀全程連續(xù)檢測2只液壓缸的行程偏差,當(dāng)偏差值=20 mm時(shí),電磁閥YV3.*或YV4.*通電,自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)液壓缸的進(jìn)出油量,使閘門同步。當(dāng)2只液壓缸行程偏差=40 mm時(shí),液壓系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出警報(bào)信號。

4.4 閘門自動(dòng)復(fù)位

當(dāng)閘門處于全開位置,因液壓系統(tǒng)泄漏使閘門自全開位置下滑200 mm時(shí),閘門開度及行程裝置自動(dòng)啟動(dòng)液壓泵電機(jī)組,裝閘門提升至全開位置,因液壓系統(tǒng)故障閘門下滑至210 mm時(shí),閘門開度行程控制裝置發(fā)出報(bào)警信號。

4.5 液壓系統(tǒng)壓力保護(hù)

當(dāng)SP1發(fā)訊時(shí),表明液壓系統(tǒng)工作壓力過高,應(yīng)有聲光報(bào)警,停泵檢修。當(dāng)SP2發(fā)訊時(shí),表明液壓泵工作異常,應(yīng)有聲光報(bào)警,啟動(dòng)備用泵或停泵查修。

4.6 油箱部分電氣控制

當(dāng)SP3發(fā)訊時(shí),表明濾油器已堵塞,應(yīng)有聲光報(bào)警,提前更換或清洗濾芯。

4.7 液壓缸操作

3套液壓缸不同時(shí)工作,只能分別單獨(dú)操作其中的1套。

4.8 緊急情況處理

緊急情況也可以打開截止閥21實(shí)現(xiàn)手動(dòng)閉門。

5 技術(shù)改造后電氣原理

5.1 動(dòng)作控制模式選擇功能

根據(jù)控制模式設(shè)定開關(guān);軟件可選擇手動(dòng)按鈕控制或界面控制模式或遠(yuǎn)程模式控制閘門動(dòng)作,各種控制模式相互獨(dú)立,但一旦控制模式確定,其它控制模式不允許操作。

5.2 動(dòng)作循環(huán)控制功能

若控制模式為界面控制方式,系統(tǒng)操作過程中,軟件自動(dòng)控制各種閥門的順序動(dòng)作;若控制模式為手動(dòng)控制方式,系統(tǒng)能根據(jù)工作狀態(tài),自動(dòng)設(shè)定按鈕響應(yīng)是否有效,防止手動(dòng)誤操作。

5.3 自動(dòng)糾偏功能

閘門在動(dòng)作過程中,軟件自動(dòng)檢測左右兩側(cè)油缸的位移,并且實(shí)時(shí)根據(jù)兩側(cè)油缸位移偏差調(diào)整油缸速度,以保證油缸同步,確保閘門平穩(wěn)動(dòng)作。

5.4 系統(tǒng)診斷及報(bào)警功能

系統(tǒng)運(yùn)行過程中,在系統(tǒng)發(fā)生故障或手動(dòng)錯(cuò)誤操作時(shí),軟件自動(dòng)停止系統(tǒng)運(yùn)行并發(fā)出報(bào)警信號。

電氣動(dòng)作表如表1所示。

表1 電氣動(dòng)作表

6 功能實(shí)現(xiàn)

改造后閘門啟閉過程不出現(xiàn)不同步、爬行、抖動(dòng)和速度不勻現(xiàn)象;閘門靜止?fàn)顟B(tài)不出現(xiàn)自動(dòng)下降現(xiàn)象。

不影響原有遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)地控制和緊急手動(dòng)操作等功能實(shí)現(xiàn)。