Гидропривод гидротехнического затвора Советский патент 1990 года по МПК E02B7/36 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в гидравлических подъемниках затворов гидротехнических сооружений, в частности для программного управления подъемно-опускным затвором судоходного шлюза, имеющего два независимых гидроподъемника.

Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования перемещения гидротехнического затвора.

На чертеже изображена схема гидропривода гидротехнического затвора.

Гидропривод содержит два независимых гидроподъемника 1 и 2, каждый из которых включает цилиндрический редуктор 3, соединенный тросовой передачей 4 со штоком гидроподъемника 1 и 2, обратный управляемый клапан 5, надклапанная полость которого соединена гидролинией со штоковой полостью гидроподъемника. Под- клапанная полость клапана 5 соединена гидролиниями с электрогидравлическим усилителем 6, насосной станцией 7, в напорную гидролинию которой включены обратный клапан 8 и фильтр 9, со сливным золотником 10, предохранительным клапаном 11, редукционным клапаном 12 и первым электрогидравлическим распределителем 13. Сливной золотник 10 сообщает напорную гидролинию с первой исполнительной полостью электрогидравлического усилителя б, полость управления которого сообщается через редукционный клапан 12 с напорной гидролинией. Управляющая полость сливного золотника 10 сообщается с напорной гидролинией посредством первого гидравлического распределителя 13. Управляющая полость клапана 5 подключена гидролинией к второму электрогидравлическому распределителю 14, к которому подводится рабочая жидкость по гидролинии из штоковой полости гидроподъемника 1 и 2.

Полости питания и слива гидроусилителя 6 соединены гидролиниями с поршневой полостью гидроподъемника 1 и 2, которая через вторую гидролинию сообщена с маслобаком 15, через который осуществляется питание насосных станций 7.

Электромеханический преобразователь электрогидравлического усилителя 6 электрически подключен к выходу электронного суммирующего усилителя 16, вход которого подключен к выходу преобразователя 17 широтно-импульсных сигналов в непрерывные. Вход преобразователя 17 подключен к выходу широтно-импульсного

модулятора 18, вход которого подключен к микропроцессорному контроллеру 19.

Датчик обратной связи состоит из двух бесконтактных сельсинов 20 и 21, валы которых механически соединены с валами цилиндрического редуктора 3. Трехфазные выходные обмотки сельсинов 20 и 21 подключены к входу измерительного устройства 22, выход которого подключен к входу микропроцессорного контроллера 19. К выходу микропроцессорного контроллера 19 подключены информационный дисплей 23 и согласующее устройство 24, выходы которого подключены к электрогидравлическим распределителям 13 и 14 и тиристорным

пускателям электродвигателей насосных станций 7 каждого гидроподъемника 1 и 2. Вход микропроцессорного контроллера 19 электрически связан с пультом управления 25.

Шток гидроподъемников 1 и 2 шарнир- но соединен с затвором 26.

Гидропривод работает следующим образом.

При шлюзовании судов привод подъемно-опускного затвора выполняет следующие технологические операции: подъем затвора в положение Закрыть, подъем затвора в положение Наполнить, опускание затвора в положение Открыть.

Подъем затвора в положение Закрыть осуществляется по оптимальному графику, единому для всех условий шлюзования. На пульте управления 25 нажимается клавиша данной операции, в результате чего подается сигнал на микропроцессорный контроллер 19, в котором записана программа этой технологической операции. В контроллере 19 формируются цифровые сигналы в соответствии с включенной программой, которые с выхода контроллера поступают на вход широтно-импульсных модуляторов 18, где преобразуются в широтно-импульсные сигналы и поступают на вход преобразователей 17. С выхода преобразователей 17 непрерывные сигналы управления поступают на вход усилителей 1 б, откуда после усиления поступают на электромеханические преобразователи электрогидравлических усилителей 6. Одновременно с выхода контроллера 19 сигнал поступает на согласующее устройство 24, которое включает тиристорные пускатели электродвигателей насосных станций 7.

Как только насосы начнут подавать рабочую жидкость в напорную гидролинию, в управляющих полостях усилителей 6 устанавливается давление, определяемое настройкой редукционных клапанов 12, и золотники усилителей 6 перемещаются на величину, пропорциональную токовому сигналу, поступающему от электронных суммирующих усилителей 16, и часть расхода рабочей жидкости из напорных гидролиний через одну исполнительную полость усилителей б и его золотники - поступает в поршневые полости гидроподъемников 1 и 2, а из них по вторым гидролиниям сливается в маслобаки 15. Другая часть рабочей жидкости из напорных гидролиний поступает через обратные управляемые клапаны 5 в штоковые полости гидроподъемников 1 и 2, приводя в движение затвор 26 с начальной заданной скоростью. По мере движения затвора 26 микропроцессорный контроллер 19, получая информацию от сельсинов 20 и 21 через измерительное устройство 22. сравнивает ее с заданной программой в функции времени и корректирует выходной сигнал управления. В результате электрогидравлические усилители 6 регулируют расходы насосных станций 7 для обеспечения заданного графика движения затвора.

При достижении затвором 26 конечного положения Закрыто по сигналу датчиков обратной связи (сельсинов 20 и 21) снимается питание с микропроцессорного контроллера 19. в результате обесточиваются

согласующие устройства 24. При этом электродвигатели насосных станций 7 останавливаются, золотники электрогидравлических усилителей б под действием ос- таточного давления в напорных гидролиниях и упругости заслонок внутренней обратной связи устанавливаются в среднее положение. Клапаны 5 под действием пружин и давления рабочей жидкости в

0 штоковых полостях гидроподъемников 1 и 2 закрываются. Схема приходит в исходное положение. Затвор 26 удерживается в конечном положении на масляных подушках в штоковых полостях гидроподъемников 1 и 2.

5 Подъем затвора в положение Наполнить может быть осуществлен по нескольким скоростным графикам движения затвора. Количество графиков и законы перемещения затвора для различных шлюзов

0 выбираются исходя из конкретных условий. На пульте управления 25 нажимается клавиша одного из графиков оптимального для данного судна или группы судов, в результате подается сигнал на микропроцес5 сорный контроллер 19, в котором формируются цифровые сигналы в соответствии с включенной программой. В остальном принцип работы такой же, как и при технологической операции Закрыть, за ис0 ключением того, что в работу включаются соответствующие насосы насосной станции 7, обеспечивающие максимальную скорость затвора в данной технологической операции

5Опускание затвора в положение Открыть осуществляется по одному оптимальному скоростному графику (программе), единому для всех условий шлюзования.

На пульте управления 25 нажимается

0 клавиша этой операции, в результате чего подается сигнал на микропроцессорный контроллер 19, в котором записана программа этой операции. В контроллере 19 формируются цифровые сигналы в соответ5 ствии с включенной программой, которые с выхода контроллера поступают на входы широтно-импульсных модуляторов 18,где преобразуются в широтно-импульсные сигналы и поступают на входы преобразовате0 лей 17. с выхода которых непрерывные сигналы управления поступают на входы усилителей 16, откуда после усиления поступают на электромеханические преобразователи электрогидравлических усилителей 6.

5Одновременно с выхода контроллера 19

поступает сигнал на согласующее устройство 24, которое включает электромагниты электрогидравлических распределителей 13 и 14. При включении электромагнитов распределителей 14 рабочая жидкость из

штоковых полостей гидроподъемников 1 и 2 поступает в полости управления клапанов 5, которые принудительно открываются, и жидкость, вытесняемая под действием веса затвора 26, из штоковых полостей гидроподъемников 1 и 2 поступает в напорные гидролинии, при этом сливные золотники 10 открываются электрогидравлическими распределителями 13, которые при включенных электромагнитах сообщают напорные гидролинии с полостями управления золотников 10.

Из напорных гидролиний рабочая жидкость также поступает через редукционные клапаны 12 в полости управления электрогидравлических усилителей б, золотники которых при этом смещаются из среднего положения на величину, пропорциональную токовому сигналу, поступающему от электронных суммирующих усилителей 16, и рабочая жидкость из напорных гидролиний через две исполнительные полости уси лителей 6 и их золотники перетекает в поршневые полости гидроподъемников 1 и 2. Затвор 26 под действием собственного веса начинает опускаться с заданной начальной скоростью. По мере движения затвора 26 микропроцессорный контроллер 19, получая информацию от сельсинов 20 и 21 через измерительное устройство 22, сравнивает ее с заданной программой в функции времени и корректирует выходной сигнал управления. В результате электрогидравлические усилители 6, регулируя расход рабочей жидкости, вытесняемой из штоковых полостей гидроподъемников 1 и 2, обеспечивают заданный график движения затвора 26. Так как при опускании затвора 26 объем в поршневых полостях гидроподъемников 1 и 2 увеличивается на большую величину, чем объем рабочей жидкости, вытесняемой из штоковых полостей (за счет объема, занимаемого штоками), для полного заполнения поршневых полостей к ним подключены вторые гидролинии, по которым производится подсос рабочей жидкости из баков 15. При достижении затвором 26 конечного положения Открыть, по сигналу датчиков обратной связи (сельсинов 20 и 21) снимается питание с микропроцессорного контроллера 19, в результате обесточиваются согласующие устройства 24, При этом снимается питание с электромагнитов электрогидравлических распределителей 13 и 14 и электромеханических преобразователей усилителей 6. Распределители 13 и 14 сообщают полости управления клапанов 5 и золотников 10 со сливом, клапан 5 и золотники 10 под действием пружин закрываются. Золотники электрогидравлических усилителей 6 под действием остаточного давления в напорной гидролинии и упругости заслонки внутренней обратной связи устанавливаются в среднее

положение. Схема приходит в исходное положение. Затвор 26 удерживается в конечном положении на масляных подушках в штоковых полостях гидроподъемников 1 и 2. В каждой технологической операции

при включении контроллера 19 одновременно включается в работу информационный дисплей 23, на экране которого указывается данная операция и высвечивается теоретический график этой операции, по мере движения затвора 26 маркер на экране дисплея указывает фактическое положение затвора 26 в каждый момент времени, что позволяет диспетчеру визуально наблюдать качество реализации закона перемещения затвора.

В случае сбоя в работе привода на экране дисплея 23 указывается причина сбоя и перечисляются необходимые действия диспетчера для устранения сбоя. Дисплей 23 дает возможность в случае необходимости

ввести корректировку или изменение режима работы привода.

Использование изобретения позволяет увеличить пропускную способность шлюза в среднем на 15% и повышает безопасность

шлюзования судов.

Формула изобретения Гидропривод гидротехнического затвора, содержащий два независимых гидроподъемника, каждый из которых включает цилиндрический редуктор, соединенный посредством тросовой передачи со штоком гидроподъемника, обратный управляемый клапан, предохранительный клапан,

насосную станцию, напорная гидролиния которой оснащена обратным клапаном и фильтром, первый электромагнитный распределитель, предохранительный клапан, электрогидравлический усилитель, первая

исполнительная полость которого сообщена с напорной гидролинией соответствующей насосной станции, а полости слива и питания связаны с поршневой полостью гидроподъемника, два электронных суммирующих усилителя, два датчика обратной связи, программный блок, включающий пультуправления, микропроцессорный контроллер, цифроаналоговый преобразователь и согласующее устройство, отличающ и и с я тем, что, с целью оптимизации процесса регулирования перемещения гидротехнического затвора, гидропривод снабжен двумя трехлинейными двухпозици- онными сливными золотниками, двумя двухпозиционными трехлинейными вторыми электромагнитными распределителями, двумя редукционными клапанами, а программный блок оснащен измерительным устройством, двумя широтно-импульсными модуляторами, двумя преобразователями широтно-импульсных сигналов в непрерывные и дисплеем, при этом первая линия сливного золотника соединена с второй исполнительной полостью соответствующего электрогидравлического усилителя, вторая - с напорной линией соответствующей насосной станции, а третья - с первой линией соответствующего второго электромагнитного распределителя, причем в первой позиции первая линия сливного золотника сообщена с второй, а во второй позиции первая и третья линии соединены между собой, кроме того, вторая линия второго электромагнитного - распределителя связана с напорной линией соответствующей насосной станции,а третья подключена ксливномутрубопроводу, при этом в первой

позиции первая и третья линии соединены между собой, а во второй позиции первая линия сообщена с третьей, причем полость управления каждого электрогидравлического усилителя связана посредством соответствующих редукционных и предохранительных клапанов со сливным трубопроводом, а каждый датчик обратной связи выполнен в виде двух сельсинов, валы которых механически соединены с валом соответствующего редуктора, при этом выходы датчиков обратной связи подключены к входам измерительного устройства, выход которого связан с соответствующим входом микропроцессорного контроллера, соответствующие выходы последнего соединены с входом дисплея непосредственно, а с входами каждого электронного суммирующего усилителя через последовательно связанные широтно-импульсный модулятор и преобразователь широтноим- пульсных сигналов в непрерывные.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для программного управления подъемно-опускным затвором судоходного шлюза, имеющего два независимых гидроподъемника. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования перемещения гидротехнического затвора. Гидропривод содержит два независимых гидроподъемника 1 и 2, каждый из которых включает цилиндрический редуктор 3, соединенный тросовой передачей 4 со штоком гидроприемника. Обратный управляемый клапан 5 имеет надклапанную полость, соединенную гидролинией со штоковой полостью гидроподъемника 1. Подклапанная полость клапана 5 соединена гидролиниями с электрогидравлическим усилителем 6. Насосная станция 7 снабжена установленным в напорной гидролинии обратным клапаном 8 и фильтром 9. Сливной золотник 10 сообщает напорную гидролинию с одной из исполнительных полостей электрогидравлического усилителя 6, полость управления которого сообщается через редукционный клапан 12 с напорной гидролинией. Управляющая полость клапана 5 подключена гидролинией к электрогидравлическому распределителю 14, к которому подводится рабочая жидкость по гидролиниям из штоковой полости гидроподъемника. При шлюзовании судов привод подъемно-опускного затвора выполняет подъем затвора в положение "Закрыть", подъем затвора в положение "Наполнить", опускание затвора в положение "Открыть". 1 ил.