闸门液压启闭系统自动纠偏技术的改进

虞晓峰

(杭州经济技术开发区江堤河道监管中心,浙江 杭州 310018)

四格排灌站位于杭州经济技术开发区聚首河和钱塘江交汇处,是下沙地区 (所辖面积104.3 km2)的排灌枢纽工程之一,设计机排能力为30 m3/s,设计自排能力为85 m3/s,从而使本地区排涝能力达到20 a一遇。四格排灌站主要工程有:自排闸、机排闸、内河灌溉节制闸和排灌泵站。

1 工程概况

内河节制闸工作闸门为钢闸门,共3扇。闸门高为4.30m,宽为5.50 m,厚为0.40～0.55 m,门槽尺寸 (宽×深)为45 cm×30 cm,闸门自重为6.29 t,考虑闸门底部容易淤积,使启闭力增大,故这次选用2×125 kN的QPPYⅠ-2×125-4.5型液压启闭机,配套电机为Y132M1-7.5(2台),3孔液压启闭机共用1套液压泵站,3孔液压启闭机不能同时工作。液压泵站配有两套25SCY14-1B型液压泵组,2套液压泵组一备一用,并能自动切换。相关参数如下:

启闭机型号:QPPYI—2×125—4.5

启门力:2×125 kN

工作行程:4.32m 全行程:4.45 m

油缸数量:6只 液压缸内径:135 mm

活塞杆直径:120mm 计算压力:5.3MPa

液压泵型号:25SCY14-1B 额定工作压力:6.5 MPa

额定流量:25 L/min 配套电机型号:Y132M1-7.5

配套电机功率:7.5 kW 配套电机转速:1 000 r.p.m

油箱尺寸:2 300mm×1 200 mm×1 200 mm

制造厂家:国营388厂

2 存在问题

四格排灌站内河节制闸液压启闭系统自投入运行以来一直存在两大问题:

2.1 系统没有自动纠偏功能

按液压启闭机使用规范及设计单位要求:“闸门同步控制:在闸门启闭过程中,闸门开度及行程控制装置全程连续检测2只液压缸的行程偏差,当偏差值≥20 mm时,电磁阀通电,自动调整相应液压缸的进出油量,使闸门同步。当2只液压缸行程偏差=40mm时,液压系统自动停机并发出警报信号”。没有自动纠偏功能是不符合规范的启闭机。这一问题也长期给运行带来不便,且存在安全隐患,已发生过几次闸门顶偏,油压活塞杆弯曲现象,险出设备事故。

2.2 同步调节困难

目前的液压系统中采用4只调速阀调节同步,2只分别管2只油缸上升速度,另2只分别管2只油缸下降调速。在使用过程中调试困难,调试到位后由于机器的振动以及环境温度的变化对调速阀有一定影响。另存在闸门启闭过程中有爬行、抖动、速度不均等现象和静止状态下闸门自动下降现象。

3 系统改造

为保证液压系统和闸门启闭的运行正常和安全,避免发生相关设备事故。在不改变液压启闭机技术参数的前提下对节制闸液压系统进行改造维护。

3.1 增加电气系统自动纠偏功能

使液压启闭机在闭门过程中,闸门开度仪 (开度及行程控制装置)全程连续检测2只液压缸的行程,当偏差值≥20 mm时,电磁阀通电,自动调整相应液压缸的进出油量,使闸门同步。当2只液压缸行程偏差=40 mm时,液压系统自动停机并发出警报信号。

3.2 更改液压阀组

有目的的使用意大利生产的高精度同步马达取代目前的粗糙的4只节流阀调同步。同时为适应同步马达,液压系统作相应更改。有效解决调试困难及调试到位后由于机器的振动以及环境温度的变化对调速阀的影响。

4 技术改造后液压原理

技术改造后液压原理如图1所示。

4.1 开启闸门

电磁阀YV5通电,空载启动液压泵电机组,延时5 s左右,电磁阀YV1.*通电,电磁阀YV5断电,液压油经油泵电机组3、单向阀、电磁换向阀13、液控单向阀14、单向节流阀15(单向状态)、同步马达16,进入左右液压缸实现闸门开启动作。2只油缸的上行速度由高精度同步马达控制同步。

4.2 关闭闸门

电磁阀YV5通电。空载启动液压泵电机组,延时5秒左右。电磁阀YV2.*通电,电磁阀YV5断电,液压油经油泵电机组3,单向阀、电磁换向阀13、打开液控单向阀14,油缸内液压经同步马达16、单向节流阀15(节流状态控制油缸的下行速)、液控单向阀14、电磁换向阀13、液压油回油箱。

图1 QPPYI液压启闭机液压原理图

4.3 闸门同步控制

虽经高精度同步马达控制同步,但液压系统难免存在泄漏。为解决此问题在闸门两侧设开度仪全程连续检测2只液压缸的行程偏差,当偏差值=20 mm时,电磁阀YV3.*或YV4.*通电,自动调整相应液压缸的进出油量,使闸门同步。当2只液压缸行程偏差=40 mm时,液压系统自动停机并发出警报信号。

4.4 闸门自动复位

当闸门处于全开位置,因液压系统泄漏使闸门自全开位置下滑200 mm时,闸门开度及行程装置自动启动液压泵电机组,装闸门提升至全开位置,因液压系统故障闸门下滑至210 mm时,闸门开度行程控制装置发出报警信号。

4.5 液压系统压力保护

当SP1发讯时,表明液压系统工作压力过高,应有声光报警,停泵检修。当SP2发讯时,表明液压泵工作异常,应有声光报警,启动备用泵或停泵查修。

4.6 油箱部分电气控制

当SP3发讯时,表明滤油器已堵塞,应有声光报警,提前更换或清洗滤芯。

4.7 液压缸操作

3套液压缸不同时工作,只能分别单独操作其中的1套。

4.8 紧急情况处理

紧急情况也可以打开截止阀21实现手动闭门。

5 技术改造后电气原理

5.1 动作控制模式选择功能

根据控制模式设定开关;软件可选择手动按钮控制或界面控制模式或远程模式控制闸门动作,各种控制模式相互独立,但一旦控制模式确定,其它控制模式不允许操作。

5.2 动作循环控制功能

若控制模式为界面控制方式,系统操作过程中,软件自动控制各种阀门的顺序动作;若控制模式为手动控制方式,系统能根据工作状态,自动设定按钮响应是否有效,防止手动误操作。

5.3 自动纠偏功能

闸门在动作过程中,软件自动检测左右两侧油缸的位移,并且实时根据两侧油缸位移偏差调整油缸速度,以保证油缸同步,确保闸门平稳动作。

5.4 系统诊断及报警功能

系统运行过程中,在系统发生故障或手动错误操作时,软件自动停止系统运行并发出报警信号。

电气动作表如表1所示。

表1 电气动作表

6 功能实现

改造后闸门启闭过程不出现不同步、爬行、抖动和速度不匀现象;闸门静止状态不出现自动下降现象。

不影响原有远程控制、现地控制和紧急手动操作等功能实现。