船閘液壓啟閉機液控系統(tǒng)的設(shè)計分析

周軍

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江杭州 310002)

船閘液壓啟閉機液控系統(tǒng)的設(shè)計分析

周軍

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江杭州 310002)

船閘啟閉機是船閘開啟和關(guān)閉的重要關(guān)鍵設(shè)備,有效保障水道運輸?shù)臅惩ā１疚慕Y(jié)合工程實例,對船閘啟閉機的工藝要求進(jìn)行分析,對啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行研究和探討。

船閘 啟閉機 液壓控制系統(tǒng)

1 引言

目前,船閘在水運交通中仍占有重要地位,是水道中極其重要的交通樞紐。船閘交通樞紐中,船閘的啟閉機系統(tǒng)是確保船閘安全順暢的前提條件,所以對船閘啟閉機系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要意義,本文對有關(guān)船閘啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析和探討,不足之處,敬請指正[1]。

2 船閘液壓啟閉機的優(yōu)點和工藝要求

2.1 船閘液壓啟閉機的優(yōu)點

船閘液壓啟閉機的作用是用來開啟和關(guān)閉閘門,相關(guān)的機械設(shè)備稱之為船閘啟閉機械,其荷載變化范圍比較大,啟閉速度很慢,但是可靠性要求比較高。近些年來,對于液壓系統(tǒng)的研究促進(jìn)了啟閉機的發(fā)展,液壓可以起到緩沖和減震的作用,在一定程度上實現(xiàn)了無級變速,而且操作起來難度較低,實現(xiàn)了機械自動化[2]。最重要的是啟閉機液壓系統(tǒng)容易實現(xiàn)元件的過載保護(hù),液壓元件易于實現(xiàn)系列化、通用化,所以其元件的設(shè)計、制造和推廣也比較容易。

2.2 船閘液壓啟閉機的操作要求

船閘液壓啟閉機的操作流程如圖1所示:船只進(jìn)入閘室向下游行進(jìn)時,首先關(guān)閉上游閘門,提下游閥門對閘室進(jìn)行泄水平壓后,開下游閘門,落下游閥門;船只進(jìn)入閘室向下游行進(jìn)時,關(guān)下游閘門,提上游閥門對閘室進(jìn)行充水平壓后,打開上游閘門。一般而言,全閘有四個機房,上下閘首的左右岸各設(shè)一個機房[3]。每個機房配備一套液壓控制系統(tǒng)。這一套液壓控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)五種工況,包括提閥門、自落閥門、強落閥門、開閘門以及關(guān)閘門。閘門的運行條件是靜水啟閉,閥門要求能動水啟閉,并需設(shè)置局部開啟的要求。在船閘啟閉時要求液壓缸運行穩(wěn)定可靠,盡量不要出現(xiàn)爬行和振動等不良情況,而且要使閥門穩(wěn)定可靠地停止在任何一個位置。

3 船閘啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)設(shè)計

啟閉機液壓系統(tǒng)控制單元由以下幾個部分組成,包括系統(tǒng)壓力和系統(tǒng)卸荷回路控制、人字門啟閉機回路控制、充泄水閥門啟閉機回路控制。液壓系統(tǒng)中需要進(jìn)行壓力傳感器和壓力繼電器的設(shè)置,其作用主要是用于主系統(tǒng)和其他閥門啟閉機的控制,以及在壓力超載等情況下用來報警。系統(tǒng)壓力管路和回油管路中,如果油箱中油液過高,或者溫度超過規(guī)定,要有發(fā)出報警提示的設(shè)計[4]。

3.2 系統(tǒng)工作原理

圖1 某船閘液壓系統(tǒng)原理圖及閘、閥門運行V-T曲線圖

人字門液壓啟閉機控制系統(tǒng)在啟閉過程中,采用兩端慢速,中間快速的變速運行方式。這種啟閉方式可以讓人字門在啟、閉門瞬間避免出現(xiàn)因閘門運行速度快、慣性大而發(fā)生沖擊現(xiàn)象,這種現(xiàn)象對閘門和液壓啟閉機均有損害[5]。

某船閘液壓系統(tǒng)原理圖及閘、閥門V-T運行曲線如圖1所示。

該液壓控制系統(tǒng)設(shè)計時需重點注意如下幾點:(1)人字門或閥門的同步圖1某船閘液壓系統(tǒng)原理圖及閘、閥門運行V-T曲線圖控制由比例泵根據(jù)PLC要求自動調(diào)整流量,達(dá)到兩扇門的同步控制。(2)液壓系統(tǒng)壓力保護(hù):當(dāng)SP1發(fā)訊時,表明液壓系統(tǒng)工作壓力過高,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。當(dāng)SP2發(fā)訊時,表明液壓泵工作異常,應(yīng)有聲光報警,啟動備用泵或停泵檢修。當(dāng)SP3、SP5發(fā)訊時,表明液壓缸有桿腔工作壓力過高,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。當(dāng)SP4發(fā)訊時,表明液壓缸無桿腔工作壓力過高,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。(3)油箱部分電氣控制:當(dāng)SP6發(fā)訊時,表明回油濾油器已堵塞,應(yīng)有聲光報警,提請清洗或更換濾芯。當(dāng)SL1-1發(fā)訊時,表明油箱液位過高,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。當(dāng)SL1-2發(fā)訊時,表明油箱液位過低,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。當(dāng)SL2發(fā)訊時,表明油溫過度,應(yīng)有聲光報警,停泵檢修。(4)二臺液壓泵電動機組由PLC編程控制自動切換輪流工作,互為備用。(5)同一閘首人字門與閥門液壓啟閉機互相閉鎖。(6)現(xiàn)地電氣控制柜可以手動或集中控制同一閘首人字門和廊道工作門液壓啟閉機。

4 結(jié)語

經(jīng)過對某船閘工程液壓啟閉機的測試和試運行,中間快速運行的方式可有效提高船閘運行效率,兩端慢速啟動(關(guān)閉)可有效避免閘門及液壓油缸、液壓系統(tǒng)受到強烈沖擊。綜上所述,該船閘啟閉機液壓系統(tǒng)設(shè)計是科學(xué)合理的,變速慢開啟是一種合理的模式,符合船閘安全高效的運行要求。

[1]慎辰.人字門的設(shè)計優(yōu)化[J].水運工程,2009(S1).

[2]潘志明.液壓四連桿船閘啟閉機的設(shè)計與研制[J].水運工程,2006(03).

[3]趙子云.葛洲壩二號船閘灌泄水閥門啟閉機設(shè)計概述[J].水運工程,2011(08).

[4]劉春雷.三峽永久船閘人字門液壓啟閉機安裝[J].水電站機電技術(shù),2003(02).

[5]許建平.船閘閘門、閥門液壓啟閉機活塞桿的壓桿穩(wěn)定性計算[J].水運工程,2008(01).