Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза

 

Изобретение относится к системам гидроавтоматики поршневого привода и может быть использовано в механическом оборудовании гидросооружений. Целью изобретения является увеличение пропускной способности шлюза и снижение потребляемой мощности. Устройство содержит два гидроцилиндра 1 и 2, каждый из которых содержит насосную станцию, состоящую из основного насоса 3 с обратным клапаном 4 и фильтром 5, дополнительный насос 6 с предохранительным клапаном 7, регулятор 9 мощности, электрогидравлический усилитель 11, трехпозиционные распределители 20. Предохранительный блок каждого гидроцилиндра состоит из четырех обратных клапанов 24,25,26,27, включенных попарно параллельно. Датчик положения каждой створки 30 ворот состоит из двух сельсинов 31 и 32. Двустворчатые ворота в процессе использования выполняют две технологические операции Открытие ворот и Закрытие ворот. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

С)О

С)

Со (Л

ОО (21) 4663643/15 (22) 15.03.89 (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) Винницкий политехнический институт (72) P.Á.Ëoáàíîâ, Р.Д.Искович-Лотоцкий (53) 621.327:627.833 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1472565, кл. Е 02 В 7/36, 1986.. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЛ СИСТЕМА ПРИВОДА ДВУСТВОРЧАТЫХ ВОРОТ

ШЛЮЗА (57) Изобретение относится к системам гидроавтоматики поршневого привода и может быть использовано в механическом обору,довании гидросооружений. Целью изобретения является увеличение пропускной способности шлюза и снижение потребляеИзобретение относится к системам гидроавтоматики поршневого привода и может быть использована в механическом оборудовании гидросооружений.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Электрогидравлическая си тема привода двустворчатых ворот шлюза включает два гидроцилиндра 1 и 2, каждый из которых содержит насосную станцию. состоящую из основного насоса 3 с обратным клапаном 4 и фильтром 5. На одном валу с основным насосом 3 установлен дополнительный насос 6 с предохранительным клапаном 7, напорная гидролиния которого подключена через регулируемый дроссель 8 к регулятору

9 мощности основного насоса, а также к

„„. Ы„„1680858 А1 мой мощности. Устройство содержит два гидроцилиндра 1 и 2, каждый иэ которых содержит насосную станцию, состоящую из основного насоса 3 с обратным клапаном 4 и фильтром 5, дополнительный насос 6 с предохранительным клапаном 7, регулятор

9 мощности, электрогидравлический усилитель 11, трехпозиционные распределители

20, Предохранительный блок каждого гидроцилиндра состоит из четырех обратных клапанов 24,25,26,27, включенных попарно параллельно. Датчик положения каждой створки 30 ворот состоит,из двух сельсинов

31 и 32. Двустворчатые ворота в процессе использования выполняютдве технологические операции "Открытие ворот" и "Закрытие ворот". 2 э.п. ф-лы, 1 ил. полости 10 управления электрогидравлического усилителя 11, полость питания 12 которого подключена к регулятору мощности основного насоса, а три другие полости соединены между собой и сообщень1 со сливом.

Каждый гидроцилиндр 1 и 2 содержит также насос 13 дожатия с обратным клапаном 14 и фильтром 15. Питание насосов 6 и

13 осуществляется от баков 16, а питание основных насосов 3 — от поршневых 17 или штоковых 18 полостей гидроцилиндров 1 и

2 и частично — через регулируемые дроссели

19 от баков 16.

Трехпозиционные распределители 20 с пружинным центрированием и электрогидравлическим управлением подключены сво1680858

55 ими отводными каналами к поршневым 17 и штоковым 18 полостям гидроцилиндров 1 и

2, подводными каналами соединены с напорными гидролиниями основных насосов

3, а сливными каналами сообщены со всасывающими гидролиниями основных насосов и через регулируемые дроссели 19 — с баками 16, Электрогидравлическое управление распределителями 20 осуществляется гидрораспределителями с электромагнитным управлением 21 и 22, полости питания которых подключены к напорным гидролиниям основных насосов 3, а полости управления — к одноименным полостям трехпозиционных распределителей 20, При обесточенных электромагнитах гидрораспределителей 21 и 22 их золотники запирают напорные гидролинии и сообщают полости управления трехпозиционных распределителей 20 со сливом. Под действием центрирующих пружин золотник распределителя 20 устанавливается в среднее положение и перекрывает все каналы в своем корпусе. К гидролиниям LUTQKQBblx полостей 18 каждого гидроцилиндра 1 и 2 параллельно подключены гидрораспределители 29 с электромагнитным управлением. При включении электромагнитов гидрораспределители 23 сообгцают штоковые полости 18 гидроцилиндров 1 и 2 со сливом, при обесточенных электромагнитах штоковые полости отключаются от слива.

Предохранительный блок каждого гидроцилиндра 1 и 2 состоит из четырех обратных клапанов 24, 25, 26, 27, включенных попарно параллельно между поршневой 17 и штоковой 18 полостями гидроцилиндров 1 и 2 и двух предохранительных клапанов 28 и 29, одни из которых 28 подключен между обратными клапанами 24, 25, 26, 27 таким образом, что запирает гидролинию первой пары обратных клапанов 24 и 25, установленных по направлению потока рабочей жидкости, поступающей в полости гидроцилиндров 1 и 2, и сообщает гидролинию второй пары противофазно установленных клапанов 26 и 27 со сливом. Второй предохранительный клапан 29 подключен параллельно гидролинии, соединяющей поршневую полость 17 гидроцилиндра 1, 2 с насосом 13 дожатия, Датчик положения каждой створки ЗО ворот состоит из двух сельсинов 31 и 32, валы которых механически соединены с валами цилиндрического редуктора 33, который посредством зубчатого сектора 34 и шестерни 35 связан со створкой 30 ворот, Трехфазные выходные обмотки сельсинов

31 и 32 подключены к общепромышленной сети через понижающий трансформатор, а однофазные входные обмотки сельсинов 31 и 32 подключены к входу измерительного устройства 36.

Дисплейный пульт оператора 37 и выходы измерительных устройств 36 обеих створок 30 ворот электрически подключены к входу регулирующего микропроцессорного контроллера (ремиконт) 38, выходы которого электрически связаны с электрогидравлическими усилителями 11 через электронные усилители 39, с тиристорными пускателями электродвигателей основных насосов 3 и электромагнитами гидрораспределителей

21 и 22.

В качестве основного 3 и дополнительного 6 насосов применены серийно-выпускаемые промышленностью насосы типа

HPP-5ОО, Это радиально-поршневой регулируемый насос, Регулирование насоса осуществляется за счет регулятора мощности, который одновременно выполняет функцию предохранительного клапана, Регулятор мощности гидравлического действия. Для управления им в корпусе основного насоса установлен дополнительный насос с приводом от основного вала, а также дроссель и предохранительный клапан. Дроссель предназначен для ограничения расхода, подаваемого к регулятору мощности, а предохранительный клапан — для защиты дополнительного насоса. Регулирование производительности основного насоса производится за счет изме нения давления в регуляторе мощности. Производительность насоса прямо пропорционально величине давления в регуляторе.

Датчик пути выполнен в виде двух стандартных сельсинов 31 и 32 (например, БД501А), Один сельсин 31 подключен к цилиндрическому редуктору 33 таким образом, что делает 1 оборот за полный ход створки ЗО ворот, а другой (32) — 16 оборотов.

Сельсин 31 определяет координату створки

30 ворот, а сельсин 32 уточняет координату на 1/16 части хода створки ворот.

Измерительное устройство 36 снимает сигнал напряжения с одной из фаз трехфазной обмотки сельсинов и однофазной обмотки, замеряет сдвиг фаз между ними, который пропорционален углу поворота ротора сельсина, а следовательно, и координате створки ворот. Результаты измерения преобразуются в цифровой сигнал, который поступает на вход регулирующего микропроцессорного контроллера (ремиконта) через канал его интерфейсной связи.

Регулирующий микропроцессорный контроллер 38 и дисплейный пульт оператора 37 представляют собой серийно выпуска1680858 емые промышленностью регулирующий микропроцессорный контроллер (ремиконт) типа P-122 в комплекте с дисплейным пультом оператора — димиконтом, Ремиконт P122 поставляется в дублирующем исполнении (все модули сдублированы). Основное отличие ремиконта от свободно программирующих микроЭВМ (например, К1-20) в том, что они поставляются с готовой библиотекой алгоритмов управления, защитных в ПЗУ, и не требуют программирования. При установке на обьекте требуется только настроить их на необходимые программы, которые выбираются из библиотеки. P-122 рассчитан на 15-90 входных-выходных сигналов аналоговых, дискретных и импульсных. Все согласующие устройства входят в состав ремиконта.

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 оператора 37 диспетчер включает клавишу этой операции, при этом в ремиконте 38 формируются цифровые сигналы в соответствии с поданной командой, которые преобразуются в согласующих устройствах, входящих в состав ремиконта 38, в сигналы напряжения и по"тупают одновременно на тиристорные пускатели электродвигателей основных насосов 3, электромагниты гидрораспределителей 22 и на электрогидравлические усилители 11, предварительно преобразовываясь и усиливаясь в электронных усилителях 39.

Основные насосы 3 начнут разворачиваться при нулевой подаче, так как в рабочих полостях их регуляторов 9 мощности давление будет равно нулю. Одновременно дополнительные насосы 6, приводимые во вращение от валов основных насосов 3, начнут подавать жидкость в полости 10 управления электрогидравлических усилителей

11, золотники которых под воздействием электрических сигналов, поступающих от ремиконта 38, сместятся на величину, пропорциональную величине сигнала.

Часть рабочей жидкости, одновременно поступающей через дроссели 8 к регулятору мощности 9, будет сливаться через полости питания 12 усилителей 11 в баки 16, устанавливая в регуляторах 9мощности давление, соответствующее начальной производительности насоса 3. Рабочая жид50 трехпозицианных распределителей 20 под

5

45 кость из напорных гидралиний насосов 3 через клапаны 4, фильтры 5 и включенные гидрораспределители 22 поступит в полости управления трехпозицианных распределителей 20, сместив их золотники в крайние положения. При этом напорные гидролинии насосов 3 сообщаются са штокавыми полостями 18 гидроцилиндрав 1 и 2, а поршневые полости 17 са всасывающими гидролиниями насосов 3 и с баками 16 через дроссели 19. Поступая в штоковые полости

18, рабочая жидкость приводит в движение штоки гидроцилиндров 1 и 2, а следовательно, и связанные с ними шарнирна створки

30 ворот с начальной заданной скоростью, Жидкость, вытесняемая из поршневых полостей 17 гидроцилиндров 1 и 2, поступает через распределители 20 на входы основных насосов 3. Так как объем вытесняемой жидкости из поршневых полостей 17 больше обьема жидкости, поступающей от насосов 3 в штоковые полости 18 гидроцилиндров 1 и 2 (за счет обьема, занимаемога штоками гидроцилиндров 1 и 2), тоизлишек рабочей жидкости сливается через дроссели 19 в баки 16. Дроссели 19 настраиваются на пропуск обьема жидкости, равной обьему штоков гидроцилиндров 1 и 2.

По мере движения створок 30 ворот ремиконт 38, получая информацию от датчиков пути (сельсинов 31 и 32), механически связанных со штоками гидроцилиндров 1 и

2, сравнивают ее с заданной программой в функции времени и корректирует выходные сигналы управления, поступающие на электрогидравлические усилители 11, которые, изменяя давление в регуляторах 9 мощности, регулируют производительность насосов 3, обеспечивая тем самым выполнение заданного графика движения створок 30 soрот. При достижении створками ворот открытого положения по сигналу датчиков пути (сельсинов 31 и 32) снимается питание с ремиконта 38. При этом обестачиваются тиристорные пускатели электродвигателей насосов 3, электромагниты гидрораспределителей 22, электрогидравлические усилители 11 и дисплейный пульт оператора 37.

Насосы 3 и 6 останавливаются, золотники действием центрирующих пружин устанавливают в среднее положение, запирая поршневые 17 и штоковые 18 полости гидроцилиндров 1 и 2. Система приходит в исходное состояние, Технологическая операция "Закрытие ворот" осуществляется аналогично за тем исключением, что напряжение подается ат ремиканта 38 на электромагниты гидрораспределителей 21, в результате золотник

1680858

15

25

35

55 трехпозиционного распределителя 20 смещается в противоположную сторону, реверсируя тем самым направление потока рабочей жидкости, При воздействии на створки ворот внешних нагрузок (навал судна, обратная волна, порыв ветра), превосходящих допустимые, в работу включается предохранительный блок. При действии нагрузки на створку 30 со стороны штока, давление будет повышаться в штоковой полости 18 гидроцилиндра 1 или 2 до величины настройки предохранительного клапана 28, после срабатывания которого рабочая жидкость из штоковой полости 18 будет перетекать через обратный клапан 25 и предохранительный клапан 28 на слив. Поршень гидроцилиндра 1 или 2 будет перемещаться в сторону штоковой полости 18, а в поршневой полости 17 будет создаваться разряжение, под действием которого обратный клапан 26 открывается и рабочая жидкость со сливной гидролинии будет заполнять увеличивающийся объем поршневой полости

17, При воздействии внешней нагрузки на створку 30 с противоположной стороны штока гидроцилиндра 1 или 2 давление будет повышаться в поршневой полости 17, из которой рабочая жидкость будет вытесняться и поступать на слив через обратный клапан 24 и предохранительный клапан 28, Штоковая полость 18 будет подпитываться со сливной гидролинии через обратный клапан 27, Так как в большинстве случаев навалы судов и действие обратной волны приходятся на створки 30 ворот со стороны, противоположной штокам гидроцилиндров 1 и 2, то в гидролиниях поршневых полостей 17 установлены дублирующие предохранительные клапаны 29, которые срабатывают одновременно с клапанами 28. Этим обеспечивается надежная защита штоков гидроцилиндров 1 и 2 от изгибов при действии внешних нагрузок на створки 30 ворот, При расхождении створа ворот в случае воздействия на створки 30 внешних нагрузок, превышающих допустимые, или перетечки рабочей жидкости через поршневые уплотнения придлительном 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 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 13 дожатия с обратными клапанами 14 и фильтрами 15, напорные гидролинии которых подключены к поршневым полостям 17 гидроцилиндров

1 и 2, а также два гидрораспределителя 23 с электромагнитным управлением, полости питания которых подключены к штоковым полостям 18 гидроцилиндров 1 или 2, а полости управления сообщены со сливом, Электродвигатели насосов 13дожатия и электромагниты распределителей 23 включаются автоматически при размыкании конечного выключателя в створе ворот при неработающем приводе и отключаются при его замыкании. При работающем приводе контакт конечного выключателя в створе ворот блокируется от включения эл,двигателей насосов дожатия и электромагнитов гидрораспределителей 23.

При расхождении створа ворот от сигнала конечного выключателя подается питание на эл.двигатели насосов дожатия и электромагниты гидрораспределителей, которые сообщают штоковые полости 18 гидроцилиндров 1 или 2 со сливом. Насосы дожатия подают рабочую жидкость в поршневые полости 17 гидроцилиндров, штоки которых начинают выдвигаться, рабочая жидкость из штоковых полостей 18 вытесняется на слив через открытые распределители 23. Как только створки сойдутся, по сигналу конечного выключателя в створе ворот, снимается питание с эл.двигателей насосов 13 и электромагнитов распределителей 23. Насосы остановятся, распределители отключат штоковые полости 18 от слива.

Синхронизация движения штоков гидроцилиндров 1 и 2 в технологических операциях обеспечивается двумя датчиками пути (каждый датчик пути содержит два сельсина

31 и 32), двумя измерительными устройствами 36 и ремиконтом 38.

Сельсины 31 и 32 определяют координату каждого штока гидроцилиндров 1 и 2 Ilo величине фазового сдвига, Измерительное устройство 36 измеряет величину фазового сдвига, преобразует ее в цифровой сигнал, который поступает от каждого датчика пути на входной канал интерфейсной связи ремиконта 38. Он сравнивает эти сигналы и выдает корректирующий сигнал на электрогидродроссель 11 каждого гидроцилиндра 1 и 2, которые регулируют расход рабочей жидкости таким образом, чтобы координаты

1680858

10 штоков гидроцилиндров имели одинаковую величину.

Формула изобретения

1. Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза, включаю- 5 щая два блока управления створками шлюза, каждый из которых содержит гидроцилиндр, предохранительный блок, насос дожатия и насосную станцию, состоящую, из основного насоса с обратным клапаном 10 и фильтром в напорной гидролинии, а также подключенного к его регулятору мощности через регулируемый дроссель дополнительного насоса с предохранительным клапаном и электрогидравлическим усилителем, 15 электрически соединенным с диспетчерским пунктом управления, к входу которого подключены через измерительное устройство две пэры сельсинов, кинематически связанных со створками ворот, о т л и ч а ю щ а я- 20 с я тем, что, с целью увеличения пропускной способности шлюза и снижения потребляемой мощности, она снабжена двумя электрогидрэвлическими трехпозиционными распределителями с пружинным центриро- 25 ванием, отводные каналы которых подключены к штоковым и поршневым полостям соответствующих гидроцилиндров, подводные каналы соединены с напорными гидролиниями основных насосов, а сливные 30 каналы — co всасывающими гидролиниями основных насосов и через регулируемые дроссели — с баками, а также двумя гидрораспределителями с электромагнитным управлением, полости питания которых 35 подключены к штоковым полостям гидроцилиндров, а полости управления сообщены со сливам.

2. Система поп.1,отл ичающаяся тем, что предохранительный блок каждого гидроцилиндра выполнен в виде четырех обратных клапанов, включенных попарно параллельно между штоковай и поршневой полостями гидроцилиндра, и двух предохранительныхх клапанов, один из которых подключен между обратными клапанами с возможностью запирания гидролинии первой пары обратных клапанов, установленных по направлению потока рабочей жидкости, и сообщения гидролинии второй пары противофазно установленных клапанов со сливом, а другой предохранительный клапан подключен параллельно гидролинии, соединяющей поршневую полость гидроцилиндра с насосом дажатия.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что диспетчерский пункт управления выполнен в виде регулирующего микропроцессорного контроллера, к входам которога подключены два измерительных устройства, электрически связанных каждый со своей парой сельсинов, и дисплейный пульт оператора — через канал интерфейсной связи, а выходы контроллера подклк чены к тиристорным пускателям электродвигателей основных насосов, электромагнитам электрогидравлических трехпозиционных распределителей и электрогидравлическим усилителям — через электронные усилители.

1680858

/б 7б 8

Составитель В. Андриевский

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Ципле

Редактор Л. Народная

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 1Q1

Г

Заказ 3290 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., 4/5