船閘液壓啟閉機液控系統的設計分析

周軍

(浙江省水利水電勘測設計院,浙江杭州 310002)

船閘液壓啟閉機液控系統的設計分析

周軍

(浙江省水利水電勘測設計院,浙江杭州 310002)

船閘啟閉機是船閘開啟和關閉的重要關鍵設備,有效保障水道運輸的暢通。本文結合工程實例,對船閘啟閉機的工藝要求進行分析,對啟閉機液壓系統設計進行研究和探討。

船閘 啟閉機 液壓控制系統

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,船閘的啟閉機系統是確保船閘安全順暢的前提條件,所以對船閘啟閉機系統進行研究具有重要意義,本文對有關船閘啟閉機液壓系統的設計進行分析和探討,不足之處,敬請指正[1]。

2 船閘液壓啟閉機的優點和工藝要求

2.1 船閘液壓啟閉機的優點

船閘液壓啟閉機的作用是用來開啟和關閉閘門,相關的機械設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,對于液壓系統的研究促進了啟閉機的發展,液壓可以起到緩沖和減震的作用,在一定程度上實現了無級變速,而且操作起來難度較低,實現了機械自動化[2]。最重要的是啟閉機液壓系統容易實現元件的過載保護,液壓元件易于實現系列化、通用化,所以其元件的設計、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:船只進入閘室向下游行進時,首先關閉上游閘門,提下游閥門對閘室進行泄水平壓后,開下游閘門,落下游閥門;船只進入閘室向下游行進時,關下游閘門,提上游閥門對閘室進行充水平壓后,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一個機房[3]。每個機房配備一套液壓控制系統。這一套液壓控制系統可以實現五種工況,包括提閥門、自落閥門、強落閥門、開閘門以及關閘門。閘門的運行條件是靜水啟閉,閥門要求能動水啟閉,并需設置局部開啟的要求。在船閘啟閉時要求液壓缸運行穩定可靠,盡量不要出現爬行和振動等不良情況,而且要使閥門穩定可靠地停止在任何一個位置。

3 船閘啟閉機液壓系統設計

3.1 系統設計

啟閉機液壓系統控制單元由以下幾個部分組成,包括系統壓力和系統卸荷回路控制、人字門啟閉機回路控制、充泄水閥門啟閉機回路控制。液壓系統中需要進行壓力傳感器和壓力繼電器的設置,其作用主要是用于主系統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,或者溫度超過規定,要有發出報警提示的設計[4]。

3.2 系統工作原理

圖1 某船閘液壓系統原理圖及閘、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、閉門瞬間避免出現因閘門運行速度快、慣性大而發生沖擊現象,這種現象對閘門和液壓啟閉機均有損害[5]。

某船閘液壓系統原理圖及閘、閥門V-T運行曲線如圖1所示。

該液壓控制系統設計時需重點注意如下幾點:(1)人字門或閥門的同步圖1某船閘液壓系統原理圖及閘、閥門運行V-T曲線圖控制由比例泵根據PLC要求自動調整流量,達到兩扇門的同步控制。(2)液壓系統壓力保護:當SP1發訊時,表明液壓系統工作壓力過高,應有聲光報警,停泵檢修。當SP2發訊時,表明液壓泵工作異常,應有聲光報警,啟動備用泵或停泵檢修。當SP3、SP5發訊時,表明液壓缸有桿腔工作壓力過高,應有聲光報警,停泵檢修。當SP4發訊時,表明液壓缸無桿腔工作壓力過高,應有聲光報警,停泵檢修。(3)油箱部分電氣控制:當SP6發訊時,表明回油濾油器已堵塞,應有聲光報警,提請清洗或更換濾芯。當SL1-1發訊時,表明油箱液位過高,應有聲光報警,停泵檢修。當SL1-2發訊時,表明油箱液位過低,應有聲光報警,停泵檢修。當SL2發訊時,表明油溫過度,應有聲光報警,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 結語

經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(關閉)可有效避免閘門及液壓油缸、液壓系統受到強烈沖擊。綜上所述,該船閘啟閉機液壓系統設計是科學合理的,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.人字門的設計優化[J].水運工程,2009(S1).

[2]潘志明.液壓四連桿船閘啟閉機的設計與研制[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,2003(02).

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