Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза Советский патент 1992 года по МПК E02B7/36 

м подключены своими отводными каналаи к поршневым 12 и штоковым 13 полостям идроцилиндров 1 и 2, подводными каналаи соединены с напорными гидролиниями асосов 3, а сливными каналами сообщены исполнигельными полостями 14 электрогидравлических усилителей 15, полости 16 правления которых подключены к напорным гидролиниям насосов 3, а две другие полости (питания и сливная) соединены между собой и сообщены со сливом.

Электрогидравлическое управление трехпозиционными электрогидрораспреде- лителями 11 осуществляется гидрораспре- делителями 17 с электромагнитным управлением и 18, полости питания которых подключены к напорным гидролиниям насосов 3, а полости управления - к одноименным полостям трехпозиционных распределителей 11. При обесточенных электромагнитах гидрораспределителей 17 и 18 их золотники запирают напорные гидролинии и сообщают полости управления трехпозиционных злектрогидрораспре- делителей 11 со сливом. Под действием центрирующих пружин золотник электро- гидрораспределителя 11 устанавливается в среднее положение и перекрывает все каналы в своем корпусе. К гидролиниям штоко- вых полостей 13 каждого гидроцилиндра 1 и 2 параллельно подключены электромагнитные гидрораспределители 19. При включении электромагнитов гидрораспределители 19 сообщают штоковые полости 13 гидроцилиндров 1 и 2 со сливом, при обесточенных электромагнитах - штоковые полости 13 отключаются от слива,

Предохранительный блок каждого гидроцилиндра 1 и 2 состоит из четырех обратных клапанов 20, 21, 22, 23, включенных попарно-параллельно между поршневой 12 и штоковой 13 полостями гидроцилиндра 1, 2, и двух предохранительных клапанов 24 и 25, один из которых 24 подключен между обратными клапанами 20, 21, 22, 23 таким образом, что запирает гидролинию первой пары обратных клапанов 20 и 21, установленных по направлению потока рабочей жидкости, поступающей в полости гидроцилиндра 1 и 2 и сообщает гидролинию вто- рой пары противофазно установленных обратных клапанов 22 и 23 со сливом. Второй предохранительный клапан 25 подключен параллельно гидролинии, соединяющей поршневую полость 12 каждого гидроцилиндра 1, 2 соответствующим насосом 7 дожатия.

Датчик положения каждой сгворки 26 ворот шлюза состоит из двух сельсинов 27 и 28, валы которых механически соединены

с валом цилиндрического редуктора 29, который посредством зубчатого сектора 30 и шестерни 31 кинематически связан со створкой 26 ворот шлюза. Трехфазные выходные обмотки сельсинов 27 и 28 подключены к общепромышленной сети через понижающий трансформатор, а однофазные входные обмотки сельсинов 27 и 28 подключены к входу измерительного уст0 ройства 32.

Дисплейный пульт 33 оператора и выходы измерительных устройств 32 обеих створок 26 ворот шлюза электрически подключены к входам регулирующего мик5 ропроцессорного контроллера 34, выходы которого электрически связаны с электрогидравлическими усилителями 15 через электронные усилители 35, а также непосредственно с тиристорными пускателями 36

0 электродвигателей насосав 3 и электромагнитами гидрораспределителей 17 и 18.

В качестве насосных станций применены насосы постоянной производительности (например, НШ-250), серийно выпускаемые

5 Кировоградским заводом Гидропривод. - Напорные золотники б и предохранительные клапаны 24, 25 (например, БГ54- 35М) серийно выпускаются Гомельским ПО Тидроавтоматика и рядом других отечест0 венных заводов.

Электрогидравлический усилитель 15 выпускается в комплекте с электронным усилителем 35 Харьковским опытным заводом ОКБ Теплоавтомат. Это серийная про5 дукция предназначенная для различного рода систем автоматического управления. В системе привода ворот шлюза применен самый большой типоразмер электрогидравлического усилителя ЭГУ-500. Однако, при

0 проектном подключении Э ГУ-500 в систему, его максимальная пропускная способность составляет 500 л/мин при перепаде на нем 100 кг/см (по паспортным данным). Поэтому, для снижения потребляемой мощности

5 приводом, предложено объединить обе исполнительные полости ЭГУ-500, а полость питания соединить с полостью слива. В этом случае перепад давления ЭГУ-500 при максимальном расходе уменьшается в 4 ра0 за, а при расходе 250 л/мин (максимальный расход насосной станции в предлагаемом приводе) будет составлять б кг/см2.

Датчик пути выполнен в виде двух стандартных сельсинов 27 и 28 (например, БД5 501Ф). Один сельсин 27 подключен к цилиндрическому редуктору 29 таким образом, что делает один оборот за полный ход створки 26 ворот, а другой (28) - 16 оборотов. Сельсин 27 определяет координату створки 26 ворот, а сельсин 28 уточняет координату на 1/16 части хода створки ворот шлюза.

Измерительное устройство 32 снимает сигнал напряжения с одной из фаз трехфазной обмотки сельсинов 27,28 и однофазной обмотки, замеряет сдвиг фаз между ними, который пропорционален углу поворота сельсина, а, следовательно, и координате створки ворот в данный момент времени. Результаты измерения преобразуются в цифровой сигнал, который поступает на вход микропроцессорного контроллера 34 через канал его интерфейсной связи.

Трехпозиционный электрогидрорасп- ределитель 11с пружинным центрированием типа Р 502 серийно выпускается рядом заводов в СССР и за рубежом (например, Ульяновское ПО Гидроаппаратура).

Предохранительный блок состоит из четырех обратных клапанов 20, 21, 22, 23 и двух предохранительных клапанов 24, 25. Эта гидроаппаратура серийно выпускается отечественными заводами.

В качестве дожимных насосов 7 применены серийные шестеренные насосы (например, типа БГ 11-22).

Регулируемый микропроцессорный контроллер 34 и дисплейный пультЗЗ оператора предстэвляютсобой серийно выпускаемые промышленностью регулируемый микропроцессорный контроллер типа Р-122 в комплекте с дисплейным пультом оператора - демиконтом. В контроллере34 модуль микропроцессорного вычислителя заменен на модуль, аналогичный контроллеру типа К1-20, в ПЗУ модуля защиты технологические программы и новое программное обеспечение, организующее процесс вычислений и интерфейсных каналов.

Все согласующие устройства входят в состав контроллера 34.

Электрогидравлическая система привода 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 33 оператора диспетчер включает клавишу этой операции, при этом в контроллере 34 формируются цифровые сигнал.ы в соответствии с поданной командой, которые преобразуются в согласующих устройствах, входящих в состав регулирующего микропроцессорного контроллера 34, в сигналы напряжения и поступают одновременно на тиристорные пускатели 36 электродвигателей насосов 3 и электромагниты гидрораспределителей 18.

Насосы 3 начнут разворачиваться и создавать в напорных гидролиниях давление, определяемое настройкой напорных золотников 6. Как только давление в напорных 5 гидролиниях достигнет рабочего, напорные золотники 6 откроются и будут поддерживать в напорных гидролиниях рабочее давление независимое от расхода рабочей жидкости в системе. Рабочая жидкость из 10 напорных гидролиний насосоа 3 через обратные клапаны 4, фильтр 5, включенные гидрораспределители 18 поступит в полости управления трехпозиционных электрогид- рораспределителей 11 и в полости 16 элект- 15 рог идравлических усилителей 15. При этом, золотники электрогидрораспределителей 11 сместятся в крайнее положение, сообщив напорные гидролинии насосов 3 со штоко- выми полостями 13 гидроцилиндров 1 и 2, а 0 их поршневые полости 12 - с исполнительными полостями 14 электрогидравлических усилителей 15, Одновременно, золотники усилителей 15 будут зафиксированы в среднем положении.

5 Движение штоков гидроцилиндров 1 и 2 происходить не будет, так как их поршневые полости 12 отсечены от слива золотниками электрогидравлических усилителей 15.

С выдержкой времени равной 2-3 с, по- 0 еле запуска насосов 3, контроллер 34, в соответствии с программой, начнет выдавать аналоговые сигналы на электрогидравлические усилители 15, которые предварительно преобразовываются и усиливаются в 5 электронных усилителях 35. Золотники электрогидравлических усилителей 15 начнут смещаться от среднего положения на величину, пропорциональную токовому сигналу, поступающему от электронных усили- 0 телей 35. сообщая, поршневые полости 12 гидроцилиндров 1 и 2 со сливом. При этом штоки гидроцилиндров 1 и 2, и шарнирно связанные с ними створки 26 ворот, начнут перемещаться на открытие с начальной за- 5 данной скоростью. По мере движения створок 25 ворот, контроллер 34, получая информацию от датчиков пути (сельсинов 27, 28), механически связанных со створками 26, через измерительное устройство 32 0 сравнивает ее с заданной программой в функции времени зашитой в ПЗУ контроллера и корректирует выходные сигналы . управления, поступающие на электрогидравлические усилители 15, золотники кото- 5 рых изменяя площадь сечения слива, регулируют скорость движения створок 26 по запрограммированному закону и, в то же время, синхронизируют их движение.

Так, например, если при открытии ворот на створку 26 станет воздействовать онешняя нагрузка со стороны нижнего бьефа (от обратной волны, ветровая и т.д.), то давление в поршневой полости 12 гидроцилиндра 1, 2 возрастает, при этом пропуская способность сливных окон золотника электрогидравлического усилителя 15 увеличится и скорость створки 26 повысится по отношению к программной (заданной). В этом случае, отдатчика пути (сельсинов 27, 28) поступит корректирующий сигнал в контроллер 34, который будет уменьшать программный сигнал пропорционально величине рассогласования скоростей и золотник олектрогидравлического усилителя 15 будет прикрывать сливные окна до тех пор, пока скорость створки 26 не станет равной заданной.

Одновременно, в штоковой полости 13 гидроцилиндра 1 или 2 в начальный момент, давление несколько понизится и напорный золотник 6 уменьшит слив, в результате увеличится подача насоса 3 в штоковую полость 13 гидроцилиндра 1 или 2, что предотвратит разряжение в штоковой полости 13. По мере притормаживания створки 26 давления в штоковой полости 13 будет повышаться и напорный золотник 6 установит подачу насоса 3 в соответствии с заданной скоростью.

Если, при открытии ворот, на створку 26 со стороны камеры шлюза станет воздействовать внешняя нагрузка (т.е. увеличится сопротивление движения створок), то давление в штоковой полости 13 гидроцилиндра 1 или 2 возрастет и напорный золотник 6 увеличит слив, в результате скорость створки 26 понизится и корректирующий сигнал от датчика пути (сельсинов 27, 28) увеличит программный сигнал, поступающий на электрогидравлический усилитель 15, золотник которого будет приоткрывать сливные окна и давление в поршневой полости 12 гидроцилиндра 1 или 2 будет понижаться до тех пор, пока перепад давления между штоковой 13 и поршневой 12 полостями гмдро- цилиидра 1 или 2 не компенсирует дополнительное усилие сопроч ивления движению створки 26. При этом, давление в штоковой полости установится в соответствии с заданной скоростью.

На этом принципе основана и синхронизация движения створок 26. Движение каждой створки отслеживается относительно заданного (программного) закона перемещения ворот.

о При подходе створок 26 к открытому положению.ворот скорость их плавно снижается по запрограммированному графику до полной остановки. Остановка створок 26 производится по сигналу датчиков пути

(сельсинов 27 и 28) и дублируется конечными выключателями, установленными в нишах ворот. При этом снижается питание с контроллера 34, в результате обесточиваются тиристорные пускатели 36 электродвигателей насосов 3, электрогидравлические усилители 15 и электромагниты распределителей 18. Насосы 3 останавливаются, золотники электрогидравлических усилителей 15

0 за счет остаточного давления в системе и упругости заслонки устанавливаются в среднее положение, золотник, электрогид- рораспределителя 11 под действием центрирующих пружин устанавливается в

5 среднее положение, запирая все каналы корпуса. Схема приходит в исходное состояние.

Технологическая операция закрытие ворот осуществляется аналогично, за тем

0 исключением, что напряжение от контроллера 34 подается на электромагниты распределителей 17, в результате золотники трехпозиционных электрогидрораспределителей 11 смещаются в противоположную

5 сторону, реверсируя тем самым направление потока рабочей жидкости.

При воздействии на створки 26 ворот внешних нагрузок (навал судна, обратная волна, порыв ветра), превосходящих допу0 стимые, в работу включается предохранительный блок. При воздействии нагрузки на створку 26 со стороны камеры шлюза (это может произойти, когда створка находится в промежуточном положении), давление бу5 дет повышаться в штоковой полости 13 гидроцилиндра 1 или 2 до величины настройки предохранительного клапана 24, после срабатывания которого рабочая жидкость из штоковой полости 13 будет перетекать че0 рез обратный клапан 21 и предохранительный клапан 24 на слив. Поршень гидроцилиндра 1 или 2 будет/перемещаться в сторону штоковой полости 13, а в поршневой полости 12 будет создаваться

5 разряжение, под действием которого обратный клапан 22 откроется и рабочая жидкость из сливной гидролинии будет заполнять увеличивающийся объем поршневой полости 12,

0 При воздействии внешней нагрузки на створку 26 с противоположной стороны давление будет повышаться в поршневой полости 12, из которой рабочая жидкость будет вытесняться и поступать на слив через

5 обратный клапан 20 и предохранительный клапан 24, Ш токовая полость 13 будет подпитываться из сливной гидролинии через обратный клапан 23.

Так как в большинстве случае навэлы судов и действие обратной волны приходится на створки 26 ворот со стороны нижнего бьефа (со стороны противоположной штокам), то в гидролиниях поршневых полостей 12 гидроцилиндров 1 и 2 установлены дублирующие предохранительные клапаны 25, которые срабатывают одновременно с клапанами 24. Этим обеспечивается надежная защита штоков гидроцилиндров 1 и 2 от изгибов при действии внешних нагрузок на створки 26 ворот шлюза.

При расхождении створа ворот в случае воздействия на сгворки 26 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 33 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 7 дожатия с обратными клапанами 8 и фильтрами 9, напорные гидролинии которых подключены к поршневым полостям 12 гидроцилиндров 1 и 2, а также два электромагнитных гидрораспределителя 19, полости питания которых подключены к штоковым полостям 13 гидроцилиндров 1 и 2, а полости управления сообщены со сливом.

Электродвигатели насосов 7 дожатия и электромагниты распределителей 19 включаются автоматически при размыкании конечного выключателя в створе оорот шлюза при неработающем приводе, и отключатся при его замыкании,

При работающем приводе контакт конечного выключателя в створе ворот шлюза блокируется от включения электродвигателей насосов 7 дожатия и электромагнитов гидрораспределителей 19.

При расхождении створа ворот, от сигнала конечного выключателя, подается питание на электродвигатели насосов 7 дожатия и электромагниты гидрораспределителей 19, которые сообщают штоковые полости 13 гидроцилиндров 1 и 2 со сливом. Насосы 7 дожатия подают рабочую жидкость в поршневые полости 12 гидроцилиндров 1 и 2, штоки которых начинают выдвигаться, рабочая жидкость из штоко- вых полостей 13 вытесняется на слив через открытые распределители 19 Как только

створки 26 сойдутся, по сигналу конечного выключателя в створе ворот, снимается питание с электродвигателей насосов 7 и электромагнитов распределителей 19. Насосы 7 5 останавливаются, гидрораспределители 19 отключают полости 13 от слива.

Применение изобретения дает возможность стабильно поддерживать в напорной гидролинии насосных станций необходи- 10 мый расход при оптимальном давлении, определяемым настройкой напорных золотников, а также управлять расходом рабочей жидкости в сливных гидролиниях гидроцилиндров, обеспечивая реализацию 15 запрограммированных законов движения створок ворот, их синхронизацию независимо от величины и напразления внешних нагрузок, действующих на створки ворот. Простота конструкций нерегулируемых

0 насосов (например, насосов типа НШ) увеличивает надежность насосных станций. Применение нерегулируемых насосов оправдано на малых и средних судоходных шлюзах где расходы насосных станций не

5 превышают 350 л/мин.

Попарное соединение исполнительных полостей электрогидравлических усилителей и сообщение их со сливными гидроли- ниами гидроцилиндров обеспечивает

0 минимальное сопротивление движению их поршней при полностью открытом золотнике электрогидравлического усилителя.

Таким образом, использование изобретения позволит увеличить пропускную спо5 собность шлюза в среднем на 40% за счет обеспечения управления створками ворот по заданным законам движения при воздействии на них знакопеременных внешних нагрузок, а также повысить надежность

0 работы насосных станций и системы синхронизации створок ворот

Формула изобретения Электрогидравлическая система приво5 да двустворчатых ворот шлюза, содержащая два блока управления створками ворот, каждый из которых включает гидроцилиндр, поршневая полость которого через последовательно связанные фильтр и обратный

0 клапан сообщена с напорной гидролинией насоса дожатия, предохранительный блок, состоящий из четырех обратных и двух предохранительных клапанов, насосную станцию, включающую насос с обратным

5 клапаном и фильтром в напорной гидролинии, датчик положения створки ворот, выполненный в виде пары сельсинов, валы которых кинематически соединены со ciuupKdMH ворот, трехпозиционный элект- рогидрораспределитель с пружинным центрированием, отводные каналы которого подключены соответственно к штоковой и поршневой полостям гидроцилиндра, а подводящий канал соединен с напорной гидролинией насосной станции, электромагнитный гидрораспределитель, полости питания которого подключены к штоковой полости гидроцилиндра, а полость управления сообщена со слипом, а также диспетчерской пункт управления, выполненный в виде регулируемого микропроцессорного контроллера, к входам которого подключены выходы двух измерительных устройств, электрически связанных каждый со своей парой сельсинов, и через канал интерфейсной связи дисплейный пульт оператора, а выходы контроллера соединены с тиристор- ными пускателями электродвигателей насосов, электромагнитами трехпозиционных электрогидрораспределителей и через электронные усилители с электрогидравлическими усилителями, отличающаяся тем, что, с целью увеличения пропускной способности шлюза и повышения эксплуатационной надежности системы, каждый блок управления створками ворот снабжен напорным золотником, сообщающим со сливом напорную линию соответствующего насоса, в качестве которого использован насое постоянной производительности, при этом исполнительные полости каждого электрогидравлического усилителя объединены и соединены гидролиниями со сливным каналом соответствующего трехпозиционного электрогидрораспределите- ля с пружинным центрированием, полость управления подключена к напорной гидролинии, соответствующей насосной станции, а полость питания соединена с полостью

слива.

Использование: гидротехника в области гидроавтоматики поршневого привода гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: для увеличения пропускной способности шлюза и повышения надежности его работы в систему привода введены два насоса постоянной г.роизводительности в качестве насосных станций, два напорных золотника, сообщающие напорные гидролинии насосов постоянной производительности со сливом, два электрогидравлических усилителя, исполнительные полости которых попарно объединены и соединены о Изобретение относится к гидротехнике, к области систем гидроавтоматики поршневого привода и может быть использовано в механическом оборудовании гидросооружений. Целью изобретения является увеличение пропускной способности шлюза и повышение эксплуатационной надежности электрогидравлической системы привода двустворчатых ворот шлюза. На чертеже представлена структурная схема электрогидравлической системы привода двухстворчатых ворот шлюза. гидролиниями со сливными каналами соответствующих трехпозиционных электрогид- рораспределителей, при этом полости управления последних подключены к напорным гидролиниям насосных станций, а полость питания каждого усилителя соединена с его полостью слива. Система включает так же два электронных усилителя, входы которых электрически связаны с выходом микропроцессорного контроллера, а выходы - с входами соответствующих электрогидравлических усилителей. Такое соединение элементов даст возможность стабильно поддерживать в напорных гидролиниях насосных станций необходимый расход при оптимальном давлении, определяемом настройкой напорных золотников, а также управлять расходом рабочей жидкости в сливных гидролиниях гидроцилиндров, обеспечивая реализацию запрограммированных законом движения створок ворот, их синхронизацию независимо от реличи- ны v, направления внешних нагрузок, воздействующих на створки ворот шлюза. 1 ил. Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза включает два гидроцилиндра 1 и 2, каждый из которых содержит насосную станцию, состоящую из насоса 3, обратного клапана 4, фильтра 5 и напорного золотника 6, соединяющего напорную гидролинию насоса 3 со сливом, а также насос 7 дожатия с обратным клапаном и фильтром 9. Питание насосов 3 и 7 осуществляется от Саков 10, Трехпозиционные электрогидрорасп- ределители 11 с пружинным центрировани(Л С х| х СЛ СЛ hO XI

12

jfL-trtfc

j J|jlksi

i|Цг т

ВЙЖЗ

I / ДТТГ IS

,4П /// «-U W

/3- v /ff

sfo №uLl №

1-I г

/

34