Гидропривод гидротехнического затвора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1234515 А1 (д1) 4 Е 02 В 7 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7З 74

Диг. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3810652/24-24 (22) 06.11.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Винницкий политехнический институт (72) И. А. Немировский, Н. И. Иванов, P. Б. Лобанов, В. А. Черный, Л. А. Галкин и А. Н. Пересунько (53) 621 — 327 (088.8) (56) Механическое оборудование шлюзов и судоподъемников П. П. Онохова,. М.:

Транспорт, 1973, с. 128 — 128.

Передовой опыт и новая техника. P. Б. Ло баиов. М.: Транспорт 1976, (Министерство речного флота РСФСР), вып. 3/27, с. 49 — 53. (54) (57) 1. ГИДРОПРИВОД ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО ЗАТВОРА, содержащий два независимых гидроподъемника, каждый из которых включает цилиндрический редуктор, соединенный тросовой передачей со штоком гидроподъемника, обратный управляемый клапан, предохранительный клапан, маслонасосную станцию, в напорную гидролинию включен обратный клапан и фильтр, синхронизирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности шлюза и повышения безопасности шлюзования судов, в него введены два элек. трогидравлических усилителя, полости питания которых подключены к соответствующей напорной гидролинии, а три другие полости подключены к сливной гидролинии, два электронных суммирующих усилителя, выход каждого из которых подключен к электромеханическому преобразователю соответствующего электрогидравлического усилителя, два многооборотных потенциометра, подключенных к входу каждого электронного суммирующего усилителя, причем движок каждого потенциометра механически связан со штоком соответствующего гидроподьемника, программное устройство, содержащее пульт управления, микропроцессорный котроллер и цифроаналоговый преобразова гель, выход программного устройства подключен к входу каждого электронного суммирующего усилителя гидроподъемника, согласующее устройство, состоящее из оптронных тиристоров, вход которого подключен к микропроцессорному контроллеру, а выход к электромагнитам распределителей и пускателям электродвигателей насосных станций.

1234515

2. 1 идроиривод по п. 1, Отли гающий с тем, что синхронизирующее устройство движения и) гоков двух независимых гидроподъемников содержит два многооборотных иотенциометра, причем каждый потенциометр подключен к инвертирующему входу

Изобретение относится к п()дъемным механизмам и предназначено для использования в п)дравлических подьемниках затворов гидротехнических сооружений, в частносги для программного управления подъемнооиускным затвором судоходного шлюза, имек)щего двя независимых гидроподъемиикя.

Цель изобретения — увеличение пропуск ной способности шлюза, повышение безопасности шл!озования судов за счет программно! о уирг!вления гидроприводом затвора Во

1О всех тех!гологических операциях.

На фиг. показана схема гидроиривода п)дротехнического загвора; на фиг. 2 пуль) управления; ня фиг. 3 -- электронный суммиру)ощий усилитель.

Каждый ядро(!0)(ье)!Иик 1 и 2 включает

Обратны Й ъ Ilp3Bëяемыи к.)анан 3, и d, iкла-! Янная полость которого соединена гидролипией со ив(оковой полостью гидроггод.ьемникс). 1 )одк. гя )lяllH я я по. !Ость кля II я на 3 (01." динена гидролиниями с электрогидравлическим усилителем 4, предохранительным кла- 20 ианом 5 и насосной станцией б, в напорнук) гидролииию которой включены обратный клаl1i1l1 г, фильтр 8. Уиравлякнцая полость кляII;IIIa 3 подклктче!1Я гидролинией к распредели гелю 9 с элек громагнитным управлеI.è(ì, к которому подводится рабочая жидкость llo гидролинии от штоковой полости !.идро!шдьемника. Сливные гидролинии усилителя 4 сообщены с баком 10 через иорши). в ) к) ИОло(I b ги..ц)оиод ьем ника, Э;!ск fpovi(хаиический преобразователь усилителя 4 ка>к-, 30 до.о п)дроподъем ника подключен к выходу электронного суммирующего усили геля 11, вход которого подключен к программному устройс гву 2 и миогооборотным иотеициометрам 13, движки которых механи гески связаны через цилиндрические редук Iîðû 3 i

14 и iðîñîâûå передачи 15 со штоками ги;(роподъемников. Штоки гидроподьемников

1 и 2 шарнирно соединены с затвором 16.

1!ульт 17 управления состоит из клк)чя

18 запуска микропроцессора и ключей

19 — 24 выбора скоростных графиков (коли- 40 чество ключей соотвегствует количеству скоростных графиков) движения затвора в технологических операциях Параллельно клк)чам 19 — -24 подключены сопротивления

25 — 31 для повышения помехоустойчивости.. электронного суммирующего усилителя гидроподъемника и к неинвертирующему входу электронного суммирующего усилителя противоиоложногO гидроподъемника через подстроечный резистор.

Электронный суммирующий усилитель 11 каждого гидроиодьемиика 1 и 2 (фиг. 1) включает (фиг. 3) операционный усилитель

32, который через сопротивления 33 и 34 иодключеl) к О!1ерационному усили гелю 35, параллельно которому подключены сопротивления 38 и 37. Усилитель 32 рабогаег в режиме повторителя для предотвращения

)скажения сигналов да гчика положения ив(ока I идроподьемника (фиг. 1, поз. 13) из-за малого входног0 сопротивления усилителей

35. CoIIpOIивлеиия 33 и 34 предназначены для алгебраич(.ского суммирования напряжений, снимаемых с датчика положения штока гидроподъемника и программного устройства. СoIlpo»èBëåíèÿ 36 и 37 служат для регулирования обратной связи (величины сиг:.гала напряжения, поступающего с да-чикя положения штока гидроподъемника), и няс ройки коэффициента усиления операииониого усилителя 35. Для осуществления сии:ронизяг(ии движения штоков гидроиодьемииков си"HB;I напряжения, поступающий с дягчикя положения штока на усилитель

32 одного гидроиодьемника, подается также на иеинвертированиый вход операционного усили.!.(ля 35 другого гидроиод ьем ника с целью нахождения сигнала перекоса затвора (разницы сигналов датчиков положения

lIlT0I0B). Для того, .тобы предотвратить полное вычигяние сип!Ялов, напряжение, 110ступающее от да гчика другого п)дроиодьемиика, уменья!ается посредством перемен-! юго соирогивления 38.

Приво \ работает следук)!цим образом.

Нри шлюзовании судов привод подьемноои,скиогÎ затвора выполняет следующие технологические операции: подъем затвора в положение «Закрыть»; под.ьем за гвора в положение «Наполнение»; опускание загвора в положение «Огкрыть»; польем затвора в положение «Закрьпь».

Ня пульте 17 управления (фиг. 2) включаегся ключ 19, в результате чего подается сигнал IId коигроллер 39, в котором запиcdII3 программа этой технологической операпии. Зягем включается ключ 18 запуска ко!ггроллера 39. В контроллере формируются цифровьи. сигналы в соответствии с включенной программой, которые с выхода 40 подаю гся на цифроаналогoBhlH преобразо1234515

3 ватель 41, где преобразовываются в непрерывный сигнал напряжения, пропорциональный заданному закону перемещения затвора. Одновременно с выхода 42 контроллера 39 сигналы поступают на оптронные гиристоры 43, 44 и 45 согласующего устройства 46, которые открываются и выдают сигналы напряжения на пускатели элек гродвигателей насосов маслонасосных станций 6 (фиг. 1). С выхода цифроаналогового преобразователя 41 непрерывный сигнал напряжения поступает на входы электронных суммирующих усилителей 11 (фиг. 1), этот сигнал суммируется с сигналами напряжения, поступающими от многооборотных потенциометров 13 (датчиков положения штоков гидроподъемников 1 и 2), и поступает на вход электромеханических преобразователей электрогидравлических усилителей 4.

Как только насосы 6 начнут подавать рабочую жидкость в напорную гидролинию, золотники усилителей 4 переместя гся на величину, пропорциональную токовому сигналу, поступающему от суммирующих усилителей 11, и часть расхода рабочей жидкости из напорной гидролинии через золотник усилителей 4 будет поступать в поршневые полости гидроподъемников 1 и 2, а из них по вторым гидролиниям сливаться в баки 10.

Другая часть рабочей жидкости из напорной гидролинии будет поступать через обратные управляющие клапаны 3 в штоковые полости гидроподъемников 1 и 2, приводя в движение затвор 16 с начальной заданной скоростью. По мере движения затвора программное устройство 12 выдает непрерывные сигналы напряжения, пропорциональные заданному скоростному графику в функции времени, которые поступают на входы усилителей 11, где суммируются с непрерывными сигналами напряжений, поступающими or иотенциометров 13 в функции пути затвора.

Результирующие токовые сигналы с усилителей 11 поступают на электромеханические преобразователи (ЭМП) усилителей 4, вызывая смещение их золотников. В результате электрогидравлические усилители 4 не только регулируют расход жидкое ги для обеспечения заданного скоростного графика движения затвора, но и огслеживают заданную скорость движения затвора.

При достижении затвором 16 конечного положения «Закрыть» снимается питание концевым выключателем, установленным на затворе 16, с программного устройства 12, потенциометров 13 и электродвигателей насосных станций 6. Клапаны 4 под действием пружин и давления рабочей жидкости в штоковых полостях гидроподъемников 1 и 2 закрываются, золотники гидроусилителей 4 под действием давления в управляющих полостях устанавливаются в среднее положение. Схема приходит в исходное положение. Затвор 16 удерживается в конечном положении на масляных подушках в шгоковых полостях гидроподъемников 1 и 2.

4

Подъем затвора в положение «Наполнение».

На пульте 17 управления (фиг. 2) вкл1очается один из ключей 22 — 23 в зависимос ги

or выбранного скоростного графика движения затвора, оптимального для данного судна или группы судов. Количество графиков и законы перемещения затвора для разных шлюзов выбираются исходя из конкретных условий. Затем включается ключ 18 запуска контроллера 39. В остальном принцип работы привода такой же, как и при технологической операции «Закрыть», за исключением того, чго в рабогу включаются соответствующие насосы насосной станции 6 (фиг. 1), обеспечивающие максимальную скорость затвора в данной технологической операции.

Опускание затвора в положение «Открыть».

Эта операция осущесгвляегся по одному оптимальному скорос гному графику (программе) .

На пультьс 17 управления (фиг. 2) включается ключ 24, за гем ключ 18 запуска контроллера 39. В контроллере формируются цифровые сигналы в соответствии с включенной программой, которые с выхода 40 подаются на цифроаналоговый иреобразо ватель 41, где преобразуегся в непрерыв ный сигнал напряжения, пропорциональный заданному закону перемещения затвора. Одновременно с выхода 42 контроллера 39 сигнал поступают на оитронный тиристор 47 согласующего устройства 46, который открывается и выдает сигнал напряжения на электромагниты распредели гелей 9 (фиг. 1) .

Непрерывный сигнал напряжения с выхода цифроаналогового преобразователя 41 (фиг. 2) поступает на входы усилителей 11 обоих гидроиодъемников (фиг. 1), где суммируется с сигналами напряжения, поступающими ог многооборотных потенциометров 13.

Резульгирующие сигналы с выходов электронных усилителей 11 поступают на входы электромеханических преобразователей усилителей 4.

При включении элекгромагнитов распределителей 9 рабочая жидкость из цггоковых полостей гидроиодьемников 1 и 2 постуиаег в полости управления клапанов 3, которые принуди гельно открываются, и жидкость, вытесняемая под действием веса затвора 16, из штоковых полостей гидроиодъемников иосгуиаег в напорные гидролинии и управляющие полости гидроусилнтелей 4, золотники которых открываю гся на величину, пропорциональную сигналам, поступившим от усилителей 1. Рабочая жидкосгь из штоковых иолосгей гидроподъемников и 2 пере гекает в поршневые. проходя через клапаны 3 и гидроусилители 4. Затвор 16 под действием собственного веса начинаег опускаться. Так как при опускании загвора увеличиваюгцийся объем в поршневых полостях гидроподъемников больше, чем объем

1234515 рабочей жидкости, вытесняемый из штоковых полостей (за счет объема, занимаемого штоками), для полного заполнения поршневых полостей к ним подключена вторая гидролиния, по когорои производигся подсос рабочей жидкости из бака 10. По мере опускания затвора программное устройство

l2 и потенциометры 13 выдают непрерывные электрические сигналы на входы усилителей 11, с выхода которых подаются электрические сигналы на входы ЗМП усилителей !О

4, пропорциональные заданному скоростному графику движения затвора 16 с учетом обратной связи по перемещению затвора.

При достижении затвором 16 конечного положения «Открыть» снимается питание пугевым выключателем, установленным на од!

5 ном из редукторов 14 с программного устройства 12 и потенциометров 13. При этом электромагниты распределителей и ЭМП усилителей 4 обесточива ются, клапаны 3 под действием пружин и давления рабочей жидкости в штоковых полостях гидроподъемников 1 и 2 закрываются, усилители 4 под действием давления в управляющих полостях устанавливаются в среднее положение.

За гвор 6 удерживается в конечном положении на масляных подушках в штоковых 25 полостях гидроподъемников 1 и 2.

Синхронизирующее устройство работает следующим образом.

Для удержания затвора 16 в горизонтальном положении во всех технологических операциях с допускаемым перекосом 50 мм в предлагаемом приводе применено синхронизирующее устройство, которое состоит из двух многооборотных потенциометров 13, движки которых механически связаны со штоками гидроподъемников 1 и 2, а сами потенциîMåòðû подключены к входам суM мирующих усилителей 1! таким образом, что сигнал напряжения, снимаемый с потенциомегра 13 гидроподъемника 1, суммирусгся с входным сигналом, поступающим от программного устройства 12 в усилителе ! 1 гидроподьемника 1, и вычитается из входного сигнала в усилителе 11 гидроподъемника 2. Потенциометр 13 гидроподъемчика

2 подклк>чен аналогично к усилителю 11 гидроподъемника 2 и усилителю 1! гидроподъемника l. если при подъеме затвора

l6 вверх, шток гидроподъемника 1 будет перемещаться с большей скоростью по сравнению со штоком гидроподъемника 2, то сигнал, поступающий с потенциометра 13 гидроподьемника 1, также увеличится по сравнению с сигналом потенциометра 13 гидроподъемника 2. В этом случае выходной сигнал с усилителя 1! гидроподъемника 1 увеличивается, а выходной сигнал с усилителя 1! гидроподьемника 2 уменьшается. Золотник электрогидравлического усилителя 4 гидроподъемника 1 переместится в с горону увеличения слива рабочей жидкосги из напорной гидролинии, а золотник усилителя 4 гидропод.ьемника 2 переместится в сторону уменьшения слива рабочей жидкости из напорной гидролинии. Скорость штока гидроподъемника 1 понизится, а скорость штока гидроподъемника 2 увеличится. По мере выравнивания переKocH затвора сигналы напряжения, снимаемые с потенциометров 13, уравняются и выходные сигналы, поступающие с усилигелей на ЗМП усилителей 4, будут одинаковы. Золотники усилителей 4 займут положение, соответствующее скорости заданной затвору !6.

Если при опускании затвора под действием собственного веса шток одного из гидроподъемни ков будет иметь бол ьшую скорость по отношению к другому, то электрический сигнал, снимаемый с потенциометра

13 этого гидроподъемника будет меньше по сравненик с другим (так как погенциометры 13 при опускании затвора 16 вращаются в обратном направлении) . В этом случае выходной сигнал с усили.геля l опережающего гидроподъемника уменьшится, а выходной сигнал с усили геля 11 отстающего гидроподьемника увеличится. Золотник усилителя 4 опережающего гидроподъемника переместится на уменьшение слива, а золотник усилителя 4 отстающего гидроподъемника переместигся на увеличение слива. Таким образом производится выравнивание перекоса затвора 16.

1234515 ч6 ! фиг. 2

+ 1ÎÂ

Сосf 1витель Е Зайцев

Тсхред II. Верее !,орректор М. 1Г!про пи

Тираж 64 I Г1одцисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГIП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4