Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза Советский патент 1991 года по МПК E02B7/36 

СП

с

Изобретение относится к системам гидроавтоматики поршневого привода и может быть использовано в механическом оборудовании гидросооружений. Целью изобретения является увеличение пропускной способности шлюза и снижение потребляемой мощности. Устройство содержит два гидроцилиндра 1 и 2, каждый из которых содержит насосную станцию, состоящую из основного насоса 3 с обратным клапаном 4 и фильтром 5, дополнительный насос 6 с предохранительным клапаном 7, регулятор 9 мощности, электрогидравлический усилитель 11, трехпозиционные распределители 20. Предохранительный блок каждого гидроцилиндра состоит из четырех обратных клапанов 24,25,26,27, включенных попарно параллельно. Датчик положения каждой створки 30 ворот состоит из двух сельсинов 31 и 32. Двустворчатые ворота в процессе использования выполняют две технологические операции Открытие ворот и Закрытие ворот. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам гидроавтоматики поршневого привода и может быть использована в механическом оборудовании гидросооружений.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза включает два гидроцилиндра 1 и 2, каждый из которых содержит насосную станцию, состоящую из основного насоса 3 с обратным клапаном 4 и фильтром 5. На одном валу с основным насосом 3 установлен дополнительный насос 6 с предохранительным клапаном 7, напорная гидролиния которого подключена через регулируемый дроссель 8 к регулятору 9 мощности основного насоса, а также к

полости 10 управления электрогидравлического усилителя 11, полость питания 12 которого подключена к регулятору мощности основного насоса, а три другие полости соединены между собой и сообщены со сливом.

Каждый гидроцилиндр 1 и 2 содержит также насос 13 дожатия с обратным клапаном 14 и фильтром 15. Питание насосов 6 и 13 осуществляется от баков 16, а питание основных насосов 3 - от поршневых 17 или штоковых 18 полостей гидроцилиндров 1 и 2 и частично - через регулируемые дроссели 19 от баков 16.

Трехпозиционные распределители 20 с пружинным центрированием и эпектрогид- равлическим управлением подключены своо

00

о

00

ел

00

ими отводными каналами к поршневым 17 и штоковым 18 полостям гидроцилиндров 1 и

2,подводными каналами соединены с напорными гидролиииями основных насосов

3,а сливными каналами сообщены со всасывающими гидролиниями основных насосов и через регулируемые дроссели 19 - с баками 16,

Электрогидравлическое управление распределителями 20 осуществляется гидрораспределителями с электромагнитным управлением 21 и 22, полости питания которых подключены к напорным гидролиниям основных насосов 3, а полости управления - к одноименным полостям трехпозицион- ных распределителей 20. При обесточенных зпектромагнитах гидрораспределителей 21 и 22 их золотники запирают напорные гидролинии и сообщают полости управления трехпозиционных распределителей 20 со слизом. Под действием центрирующих пру- жик золотник распределителя 20 устанавливается в среднее положение и перекрывает все каналы в своем корпусе. К гидролиниям штоковых полостей 18 каждого гидроцилиндра 1 и 2 параллельно подключены гидрораспределители 29 с электромагнитным управлением. При включении электромагнитов гидрораспределители 23 сообщают штоковые полости 18 гидроцилиндров 1 и 2 со сливом, при обесточенных электромагнитах штоковые полости отключаются от слива.

Предохранительный блок каждого гидроцилиндра 1 и 2 состоит из четырех обратных клапанов 24, 25, 26, 27, включенных попарно параллельно между поршневой 17 и штоковой 18 полостями гидроцилиндров 1 и 2 и двух предохранительных клапанов 28 и 29, одни из которых 28 подключен между обратными клапанами 24, 25, 26, 27 таким образом, что запирает гидролинию первой пары обратных клапанов 24 и 25, установленных по направлению потока рабочей жидкости, поступающей в полости гидроцилиндров 1 и 2, и сообщает гидролинию второй пары противофазно установленных клапанов 26 и 27 со сливом. Второй предохранительный клапан 29 подключен параллельно гидролинии, соединяющей поршневую полость 17 гидроцилиндра 1, 2 с насосом 13 дожатия.

Датчик положения каждой створки 30 ворот состоит из двух сельсинов 31 и 32, валы которых механически соединены с валами цилиндрического редуктора 33, который посредством зубчатого сектора 34 и шестерни 35 связан со створкой 30 ворот. Трехфазные выходные обмотки сельсинов 31 и 32 подключены к общепромышленной

сети через понижающий трансформатор, а однофазные входные обмотки сельсинов 31 и 32 подключены к входу измерительного устройства 36.

Дисплейный пульт оператора 37 и выходы измерительных устройств 36 обеих створок 30 ворот электрически подключены к входу регулирующего микропроцессорного контроллера (ремиконт) 38, выходы которо0 го электрически связаны с электрогидравлическими усилителями 11 через электронные усилители 39, с тиристорными пускателями электродвигателей основных насосов 3 и электромагнитами гидрораспределителей

5 21 и 22.

В качестве основного 3 и дополнительного 6 насосов применены серийно-выпу- скаемые промышленностью насосы типа НРР-500, Это радиально-поршневой регу0 лируемый насос. Регулирование насоса осуществляется за счет регулятора мощности, который одновременно выполняет функцию предохранительного клапана. Регулятор мощности гидравлического действия. Для

5 управления им в корпусе основного насоса установлен дополнительный насос с приводом от основного вала, а также дроссель и предохранительный клапан. Дроссель предназначен для ограничения расхода, по0 даваемого к регулятору мощности, а предо- хранительный клапан - для защиты дополнительного насоса. Регулирование производительности основного насоса производится за счет изменения давления в

5 регуляторе мощности. Производительность насоса прямо пропорционально величине давления в регуляторе.

Датчик пути выполнен в виде двух стандартных сельсинов 31 и 32 (например, БД0 501А), Один сельсин 31 подключен к цилиндрическому редуктору 33 таким образом, что делает 1 оборот за полный ход створки 30 ворот, а другой (32)-16 оборотов. Сельсин 31 определяет координату створки

5 30 ворот, а сельсин 32 уточняет координату на 1/16 части хода створки ворот.

Измерительное устройство 36 снимает сигнал напряжения с одной из фаз трехфазной обмотки сельсинов и однофазной об0 мотки, замеряет сдвиг фаз между ними, который пропорционален углу поворота ротора сельсина, а следовательно, и координате створки ворот. Результаты измерения преобразуются в цифровой сигнал, который

5 поступает на вход регулирующего микропроцессорного контроллера (ремиконта) через канал его интерфейсной связи.

Регулирующий микропроцессорный контроллер 38 и дисплейный пульт оператора 37 представляют собой серийно выпускаемые промышленностью регулирующий микропроцессорный контроллер (ремиконт) типа Р-122 в комплекте с дисплейным пультом оператора - димиконтом. Ремиконт Р- 122 поставляется в дублирующем исполнении (все модули сдублированы). Основное отличие ремиконта от свободно про- граммирующих микроЭВМ (например, К1-20) в том, что они поставляются с готовой библиотекой алгоритмов управления, за- щитных в ПЗУ, и не требуют программирования. При установке на объекте требуется только настроить их на необходимые программы, которые выбираются из библиотеки. Р-122 рассчитан на 15-90 входных-выходных сигналов аналоговых, дискретных и импульсных. Все согласующие устройства входят в состав ремиконта.

Электрогидравлическая система приво- да двустворчатых ворот шлюза работает следующим образом.

Двустворчатые ворота в процессе шлюзования выполняют две технологические операции: Открытие ворот и Закрытие ворот.

При выполнении операции Открытие ворот на дисплейном пульте оператора 37 диспетчер включает клавишу этой операции, при этом в ремиконте 38 формируются цифровые сигналы в соответствии с поданной командой, которые преобразуются в согласующих устройствах, входящих в состав ремиконта 38, в сигналы напряжения и поступают одновременно на тиристорные пу- скатели электродвигателей основных насосов 3, электромагниты гидрораспределителей 22 и на электрогидравлические усилители 11, предварительно преобразовываясь и усиливаясь в электронных усили- телях 39.

Основные насосы 3 начнут разворачиваться при нулевой подаче, так как в рабочих полостях их регуляторов 9 мощности давление будет равно нулю. Одновременно дополнительные насосы 6, приводимые во вращение от валов основных насосов 3, начнут подавать жидкость в полости 10 управления электрогидравлических усилителей 11, золотники которых под воздействием электрических сигналов, поступающих от ремиконта 38, сместятся на величину, пропорциональную величине сигнала.

Часть рабочей жидкости, одновременно поступающей через дроссели 8 к регулятору мощности 9, будет сливаться через полости питания 12 усилителей 11 в баки 16, устанавливая в регуляторах Эмощности давление, соответствующее начальной производительности насоса 3. Рабочая жидкость из напорных гидролиний насосов 3 через клапаны 4, фильтры 5 и включенные гидрораспределители 22 поступит в полости управления трехпозиционных распределителей 20, сместив их золотники в крайние положения. При этом напорные гидролинии насосов 3 сообщаются со штоковыми полостями 18 гидроцилиндров 1 и 2, а поршневые полости 17 со всасывающими гидролиниями насосов 3 и с баками 1 б через дроссели 19. Поступая в штоковые полости 18, рабочая жидкость приводит в движение штоки гидроцилиндров 1 и 2. а следовательно, и связанные с ними шарнирно створки 30 ворот с начальной заданной скоростью. Жидкость, вытесняемая из поршневых полостей 17 гидроцилиндров 1 и 2, поступает через распределители 20 на входы основных насосов 3. Так как объем вытесняемой жидкости из поршневых полостей 17 больше объема жидкости, поступающей от насо- сов 3 в штоковые полости 18 гидроцилиндров 1 и 2 (за счет объема, занимаемого штоками гидроцилиндров 1 и 2), то излишек рабочей жидкости сливается через дроссели 19 в баки 16. Дроссели 19 настраиваются на пропуск объема жидкости, равной объему штоков гидроцилиндров 1 и 2.

По мере движения створок 30 ворот ремиконт 38, получая информацию от датчиков пути (сельсинов 31 и 32), механически связанных со штоками гидроцилиндров 1 и 2, сравнивают ее с заданной программой в функции времени и корректирует выходные сигналы управления, поступающие на электрогидравлические усилители 11, которые, изменяя давление в регуляторах 9 мощности, регулируют производительность насосов 3, обеспечивая тем самым выполнение заданного графика движения створок 30 ворот. При достижении створками ворот открытого положения по сигналу датчиков пути (сельсинов 31 и 32) снимается питание с ремиконта 38. При этом обесточиваются тиристорные пускатели электродвигателей насосов 3, электромагниты гидрораспределителей 22, электрогидравлические усилители 11 и дисплейный пульт оператора 37. Насосы 3 и 6 останавливаются, золотники трехпозиционных распределителей 20 под действием центрирующих пружин устанавливают в среднее положение, запирая поршневые 17 и штоковые 18 полости гидроцилиндров 1 и 2. Система приходит в исходное состояние.

Технологическая операция Закрытие ворот осуществляется аналогично за тем исключением, что напряжение подается от ремиконта 38 на электромагниты гидрораспределителей 21, в результате золотник

трехпозиционного распределителя 20 смещается в противоположную сторону, реверсируя тем самым направление потока рабочей жидкости.

При воздействии на створки ворот внешних нагрузок (навал судна, обратная волна, порыв ветра), превосходящих допустимые, з работу включается предохранительный блох. При действии нагрузки на створку 30 со стороны штока, давление будет повышаться в штоковой полости 18 гидроцилиндра 1 или 2 до величины настройки предохранительного клапана 28, после срабатывания которого рабочая жидкость из штоковой полости 18 будет перетекать через обратный клапан 25 и предохранительный клапан 28 на слив. Поршень гидроцилиндра 1 или 2 будет перемещаться в сторону штоковой полости 18, а в поршневой полости 17 будет создаваться разряжение, под действием которого обратный клапан 26 открывается и рабочая жидкость со сливной гидролинии будет заполнять увеличивающийся объем поршневой полости 17.

При воздействии внешней нагрузки на створку 30 с противоположной стороны штока гидроцилиндра 1 или 2 давление будет повышаться в поршневой полости 17, из которой рабочая жидкость будет вытесняться и поступать на слив через обратный клапан 24 и предохранительный клапан 28. Штоковая полость 18 будет подпитываться со сливной гидролинии через обратный клапан 27.

Так как в большинстве случаев навалы судов и действие обратной волны приходятся на створки 30 ворот со стороны, противоположной штокам гидроцилиндров 1 и 2, то в гидролиниях поршневых полостей установлены дублирующие предохранительные клапаны 29, которые срабатывают одновременно с клапанами 28. Этим обеспечивается надежная защита штоков гидроцилиндров 1 и 2 от изгибов при действии внешних нагрузок на створки 30 ворот.

При расхождении створа ворот в случае воздействия на створки 30 внешних нагрузок, превышающих допустимые, или перетечки рабочей жидкости через поршневые уплотнения при длительном нахождении ворот в закрытом положении, размыкается конечный выключатель, установленный в створе ворот, в результате прерывается работа шлюза до тех пор, пока диспетчер не обнаружит остановки шлюза и не определит причину. После чего диспетчеру необходимо с пульта оператора дать команду на закрытие ворот и повторить прерванную

технологическую операцию. Как правило, на устранение этого сбоя затрачивается от 5 до 10 мин.

В целях повышения производительности шлюза и экономии электроэнергии в систему введены два насоса 13 дожатия с обратными клапанами 14 и фильтрами 15, напорные гидролинии которых подключены к поршневым полостям 17 гидроцилиндров

0 1 и 2, а также два гидрораспределителя 23 с электромагнитным управлением, полости питания которых подключены к штокопым полостям 18 гидроцилиндров 1 или 2, а полости управления сообщены со сливом.

5 Электродвигатели насосов 13 дожатия и электромагниты распределителей 23 включаются автоматически при размыкании конечного выключателя в створе ворот при неработающем приводе и отключаются при

0 его замыкании. При работающем приводе контакт конечного выключателя в створе ворот блокируется от включения эл.двигате- лей насосов дожатия и электромагнитов гидрораспределителей 23.

5 При расхождении створа ворот от сигнала конечного выключателя подается питание на эл.двигатели насосов дожатия и электромагниты гидрораспределителей, которые сообщают штоковые полости 18 гид0 роцилиндров 1 или 2 со сливом. Насосы дожатия подают рабочую жидкость в поршневые полости 17 гидроцилиндров, штоки которых начинают выдвигаться, рабочая жидкость из штоковых полостей 18 вытесня5 ется на слив через открытые распределители 23. Как только створки сойдутся, по сигналу конечного выключателя в створе ворот, снимается питание с эл.двигателей на- сосов 13 и электромагнитов

0 распределителей 23. Насосы остановятся, распределители отключат штоковые полости 18 от слива.

Синхронизация движения штоков гидроцилиндров 1 и 2 в технологических опера5 циях обеспечивается двумя датчиками пути (каждый датчик пути содержит два сельсина 31 и 32), двумя измерительными устройствами 36 и ремиконтом 38.

Сельсины 31 и 32 определяют координа0 ту каждого штока гидроцилиндров 1 и 2 по величине фазового сдвига. Измерительное устройство 36 измеряет величину фазового сдвига, преобразует ее в цифровой сигнал, который поступает от каждого датчика пути

5 на входной канал интерфейсной связи ре- миконта 38. Он сравнивает эти сигналы и выдает корректирующий сигнал на электро- гидродроссель 11 каждого гидроцилиндра 1 и 2, которые регулируют расход рабочей жидкости таким образом, чтобы координаты

штоков гидроцилиндров имели одинаковую величину.

Формула изобретения 1. Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза, включаю- щая два блока управления створками шлюза, каждый из которых содержит гидроцилиндр, предохранительный блок, насос дожатия и насосную станцию, состоящую, из основного насоса с обратным клапаном и фильтром в напорной гидролинии, а также подключенного к его регулятору мощности через регулируемый дроссель дополнительного насоса с предохранительным клапаном и электрогидравлическим усилителем, электрически соединенным с диспетчерским пунктом управления, к входу которого подключены через измерительное устройство две пары сельсинов, кинематически связанных со створками ворот, отличающая- с я тем, что, с целью увеличения пропускной способности шлюза и снижения потребляемой мощности, она снабжена двумя электрогидравлическими трехпозиционными распределителями с пружинным центриро- ванием, отводные каналы которых подключены к штоковым и поршневым полостям соответствующих гидроцилиндров, подводные каналы соединены с напорными гидролиниями основных насосов, а сливные каналы - со всасывающими гидролиниями основных насосов и через регулируемые дроссели - с баками, а также двумя гидрораспределителями с электромагнитным управлением, полости питания которых

подключены к штоковым полостям гидроцилиндров, а полости управления сообщены со сливом.

11718

JJ7r J UT.

|ТШшГ УдадаУ

// //

//7AP

tr ; MI

/vr

/8 2 /7

I

/576 8