Способ управления и синхронизации движения гидротехнического затвора и устройство для его осуществления

(505 Е 02 В 7/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт инженеров водного транспорта(56) Мартенсон В,Я. Подьемные механизмы гидротехнических сооружений. М.: Энергия, 1978, с.63-65.Авторское свидетельство СССР ЬЬ 1208130, кл. Е 02 В 7/36, 1986.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И СИНХРОНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКО.ГО ЗАТВОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ пя.й 2 ан 1617086 А 1(57) Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам управления электрогидравлическим приводом затвора гидротехнического сооружения, и может быть использовано для управления синхронным движением электрогидроприводов, работающих на общую нагрузку, Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик гидро- привода. Для осуществления способа устройство содержит два автономных гидроподъемника 1 и 2, каждый из которых включает обратный клапан 3, мадклапанная полость 4 которого гидравлически соединена со штоковой полостью 5 гидроподьемников 1 и 2, Подклэпанная полость 6 клапана1617086 3 гидравлически соединена с регулируемым дросселем 7, сливным золотником 8, обратным клапаном 9 и насосной станцией 10 высокого давления, к которой подключены фильтр 11, обратный клапан 12 и предохранительный клапан 13. Управляющая полость 14 обратного управляемого клапана 3 и управляющая полость 15 сливного золотника 8 подключены к электромагнитным распределителям 16 и 17, к которым подводится рабочая жидкость от насосной станции 18, соединенной с фильтром 19 и напорным золотником 20. Питание насосных станций 10 и 18 осуществляется от баков 21, Сливной золотник 8 соединен с поршневой полостью 22, а обратный клапан 9 - с напорной магистралью насосов 23,Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам управления электрогидравлическимприводом затвора гидротехнического соо ружения, и может быть использовано дляуправления синхронным движением электроприводов, работающих на общую нагрузку,Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик гидропривода,В способе управления и синхронизацииинформационный сигнал разделяют соответственно знаку фазы этого сигнала и инвертируют составляющие этого сигнала дляодной из кромок гидротехнического затвора. Затем устанавливают заданные значения и фазу этого сигнала, суммируют их ссоответствующими частями информационного сигнала. В зависимости от характеристик суммарного сигнала осуществляютподачу дополнительного регулируемогорасхода в магистраль, связанную со штоковой полостью гидроподъемника соответствующей кромки, до момента равенстванулю параметров информационого сигнала.На фиг, 1 представлена блок-схема синхронизированного гидропривода затворашлюза; на фиг, 2 - электрическая схема фазочувствительного устройства; на фиг. 3 -выходная характеристика фазочувствительного устройства.Устройство (фиг. 1) содержит два автономных гидроподъемника 1 и 2, каждый изкоторых содержит обратный управляемыйклапан 3, надклапанная полость 4 которогогидравлически соединена со штоковой полостью 5 гидроподъемников 1 и 2, Подклапанная полость 6 клапана 3 гидравлическисоединена с регулируемым дросселем 7, выработающих от электродвигателей 24, подключенных к блоку 25 управления, вход которого связан с сумматором 26. Синхронизация движения штоков 27 задается сельсинами-датчиками 28, валы которых механически связаны с цилиндрическими редукторами 29, имеющими тросовую передачу 30 с затвором 31, фазочувствительное устройство содержит фазочувствительный выпрямитель 32, усилитель-ограничитель 33 и инвертор 34. Выходы усилителей-ограничителей 33 электрически подключены к входам сумматоров 26, другие входы которых соединены с программным блоком 35, связанным с пультом 36 выбора программ и сельсином-датчиком 37 пути, 2 с.п.ф-лы, 3 ил,ход которого связан со сливным золотником 8, а также обратным клапаном 9 и насосной станцией 10 высокого давления, к которой подключены фильтр 11, обратный клапан 12 5 и предохранительный клапан 13. Управляющая полость 14 обратного управляемого клапана 3 и управляющая полость 15 сливного золотника 8 подключены гидравлически к электромагнитным распределителям 10 16 и 17, к которым подводится рабочая жидкость от насосной станции 18 низкого давления, к которой подключены фильтр 19 и напорный золотник 20, поддерживающий установленное давление рабочей жидкости.15 Питание насосных станций 10 и 18 осуществляется от баков 21, Сливной золотник 8 своим выходом соединен гидравлически с поршневой полостью 22 гидроподъемников 1 и 2. Обратный клапан 9 гидравлически 20 соединен с напорной магистралью насоса23, производительность которой изменяется регулируемым приводным электродвигателем 24 со стабилизацией частоты вращения и задатчиком интенсивности, ме ханически связанным с насосом 23 и электрически подключенным к блоку 25 управления электродвигателем, электрически соединенным с сумматором 26, при этом питание насоса 23 осуществляется от 30 бака 21,Для синхронизации движения штоков27 гидроподъемников 1 и 2 в схему включены два сельсина-датчика 28 перекоса, валы которых механически связаны с цилиндри ческими редукторами 29, связанными тросовой передачей 30 со штоками 27 гидроподъемников 1 и 2, шарнирно соединенных с затвором 31, Сельсины 28 электрически соединены между собой по5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трансформаторной схеме и выходами электрически соединены с входами фазочувствительного выпрямителя 32, выход которого электрически соединен с входами усилителей-ограничителей 33, причем с одним из них непосредственно, а с другим - через инвертор 34 с единичным усилением, выходы усилителей-ограничителей 33 электрически подключены к входам сумматоров 26, другие входы которых электрически соединены с программным блоком 35, электрически связанным с пультом 36 выбора программ и сельсином-датчиком 37 пути.Фазочувствительное устройство в соответствии с предложенным решением(фиг. 2) выполнено следующим образом.Устройство содержит амплитудный детектор с единичным усилением на операционном усилителе А 2 и с коммутатором во входной цепи, выполненным на транзисторе ЧТ 1, активный низкочастотный фильтр на операционном усилителе А 1, инвертор АЗ с единичным усилением и два регулятора А 4 и А 5 синхронизации по схеме усилителей- ограничителей. На инвертирующий вход А 1 через резистор В 1 поступает переменное напряжение Овх, снимаемое с однофазоной обмотки сельсина-датчика 28. Это напряжение Овх в зависимости от фазы опорного переменного напряжения Ооп, подаваемого на однофазную обмотку другого сельсина-датчика 28 сельсины включены по трансформаторной схеме), изменяет величину и полярность через каждые 90 эл.град. Опорное напряжение Оо поступает также через резистор ВЗ на базу транзистора ЧТ 1, эмиттер которого включен в цепь неинвертирующего входа А 1. При положительной полуволне Чоп транзистор ЧТ 1 закрыт и усилитель А 1 передает изменяющееся по амплитуде напряжение Овх на выход, не инвертируя его. При отрицательной полуволне Овх транзистор ЧТ 1 открыт и напряжение Овх инвертируется А 1.Таким образом, входное переменное напряжение Овх с помощью А 1 выпрямляется и в зависимости от фазы Ооп имеет изменяющееся по величине выпрямленное напряжение положительной или отрицательной полярности. Затем выпрямленное напряжение сглаживается активным низкочастотным фильтром второго порядка А 2, Отфильтрованное напряжение с выхода А 2поступает на усилители-ограничители А 4 и А 5, причем на А 4 - через инвертор АЗ, а на А 5- непосредственно. Усилители-ограничители А 4 и А 5 обеспечивают требуемое усиление и положительную полярность выходных напряжений Овых 1 и Овх 2, необ-. . ходимых для согласования с входными узлами устройств управления двигателями. На фиг, 3 показана выхсдная характеристика фазочувствительного устройства в зависимости от угла рассогласования между сельсинами ВС 1 и ВС 2,Пример конкретного выполнения способа приводится при описании работы устройства, Устройство работает следующим образом.Подъем затвора в положение "Закрыто".Поворотом командного ключа на пульте управления (не показан) в положение "Закрыто" включаются сельсины-датчики 28 перекоса затвора 31, электродвигатели насосных станций 10, При этом насосные станции раскручиваются вхолостую, так как масло через нормально открытый предохранительный клапан 13 с электромагнитной разгрузкой поступает на слив в бак 21. По окончании процесса запуска насосных станций 10 (5 - 10 с) включается электромагнит запорного элемента предохранительного клапана 13. Клапан 13 закрывается, давление в системе возрастает, Одновременно с включением электромагнита предохранительного клапана 13 на выход сумматора 26 подается напряжение задания Оз, которое через устройство 25 управления плавно изменяет частоту вращения электродвигателя 24 и жестко связанного с ним насоса 23. Производительность насоса 23 выбирается из условия обеспечения минимальной и максимальной скоростей движения затвора 31 в режиме наполнения. Рабочая жидкость из напорной системы поступает через обратные управляющие клапаны 3, которые под напором жидкости открываются, в штоковые полости 5 гидроподъемников 1 и 2, приводят в движение затвор 31. Затвор 31 поднимается, при этом масло из поршневой полости гидроподъемников 1 и 2 через сливную гидролинию сливается в бак 21.Сельсины-датчики 28 перемещения боковых кромок затвора 31 совместно с фазочувствительным устройством, включающим фазочувствительный выпрямитель 32, инвертор 34 с единичным усилением и два усилителя-ограничителя 33. обеспечивают синхронное движение штоков 27 гидро- подъемников 1 и 2,При отставании, например, одной из боковых кромок затвора 31 фазочувствительный выпрямитель 32 выдает сигнал, величина и фаза которого зависят от рассогласования сельсинов-датчиков 28, через усилитель-ограничитель на сумматор 26 привода отстающей в данный моментбоковой кромки затвора 31, при этом на выход устройства 25 управления двигателем 24 по 1617086ступает сигнал на увеличение скоростиэлектродвигателя 24, и насос 23 увеличивает подачу жидкости В штоковую полость гидроцилиндра. Боковые кромки затвора 31выравниваются до появления нулевого сигнала на выходе фазочувствительного выпрямителя 32, т,е, в процессе движения затвора31 перекос устраняется за счет непрерывного изменения (увеличения) подачи жидкостинасосом 23 в штоковую полость гидроподьемника 1 или 2 отстающей в данный моментбоковой кромки затвора 31 при неизменномрасходе жидкости в штоковой полости 5 гидроподъемника другой боковой кромки;При достижении затвором 31 рабочего положения "Закрыто" одновременноснимается питание с электродвигателейнасосов 10, задающих регулируемых электродвигателей 25 и сельсинов-датчиков 28перекоса. Обратные управляемые клапаны3 под действием пружин и давления рабочейжидкости в штоковых полостях 5 гидроподьемников 1 и 2 закрываются, затвор 31 удерживается в данном положении на масляныхподушках в штоковых полостях 5 гидроподьемников 1 и 2,Подъем затвора 31 в положение "Напол, нение",Принцип работы злектропривода такойже, как и при операции закрытия, за исключением ТОГО, что дВижение затвора 31 Осу: ществляется по скоростному графику(программе), задаваемому программным1 блоком 35 и пультом 36 выбора программ,При этом при прохождении затвором 31 определенного отрезка пути (В зависимости отзапрограммированного) В программныйблок 35 поступает электрический сигнал отдатчика 37 пути и программный блок 35 выдает электрический сигнал управления через сумматоры 26 на устройства 25управления электродвигателями 24, изменяющий частоту вращения электродвигателейй 24 и жестко связанных с ниминасосов 23.В зависимости от изменения частотывращения электродвигателей 24 изменяется производительность насосов 23 и, темсамым, скорость движения затвора 31 позапрограммированному скоростному графику, Система электрической синхронизации работает так же, как и при операцииЗВКРЫТИЯ,Опускание затвора 31 в положение "Открыто".Рукоятка командного ключа на пультеуправления (не показан) переводится в положение "Открыто", При этом подается питание на электродвигатели насоснойстанции, включаются насосные станции 185 10 15 низкого давления, электромагнитные распределители 16 и 17, сельсины-датчики 28 перекоса и задающие регулируемые электродвигатели 24. Рабочая жидкость от насосной станции 18 низкого давления через распределители 16 и 17 поступает к управляющим полостям 14 клапанов 3 и управляющим полостям 15 сливных золотников 8, которые открываются, и рабочая жидкость из штоковых полостей 5 гидроподъемников 1 и 2 вытесняется под действием веса затвора 31 и проходит через клапаны 3, регулируемые дросселем 7, сливные золотники 8 в поршневые полости 22 гидроподъемников 1 и 2. Дроссели 7 служат для предварительной установки вручную заданной скорости опускания затвора 31,Регулирование скорости движения и ус транение перекоса осущетвляется следующим образом.Одновременно с включением распределителей 16 и 17 на сумматоры 26 подается задающий сигнал, который можно регулиро вать, С выходов сумматоров 26 сигналы управления поступают на устройства 25 управления двигателями 24 и приводят их в движение со скоростью, пропорциональной сигналу задания, Насосы 23 В зависимости 30 От частоты Вращения электродвигателей 24подают рабочую жидкость в штоковые полости 5 гидроподъемников 1 и 2 навстречу гготоку, вытекающему из штоковых полостей 5 гидроподъемников 1 и 2. В результате 35 через калиброванный дроссель 7 проходитсуммарный расход, т.е, происходит суммирование потокОВ жидкОсти, Вытекающих из штоковых полостей гидроподъемников 1 и 2 и подаваемых насосами 23, Так как расход 40 через дроссель 7 фиксирован, то, подаваярегулируемые расходы жидкости от насосов 23, можно регулировать скорость затвора 31. Фазочувствительный выпрямитель 32 выдает при этом сигнал управления, завися щий от рассогласования положений сельсинов-датчиков 28 перекоса, через усилитель-ограничитель 33 на соответствующий сумматор 26, корректируя таким образом управляющий сигнал на устройстве, 50 25 управления электродвигателем 24. Приопережении одной из боковых кромок затвора 31 фазочувствительный выпрямитель 32 выдает сигнал управления на сумматор 26 этой боковой кромки, который складыва ется с сигналом задания, воздействует наустройство 25 управления электродвигателем 24 и увеличивает частоту его вращения, насос 23 при этом увеличивает подачу жид. кости в магистраль, связанную со штоковойполостью 5, и уменьшает скорость движе 1617086 105 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ния данной опережающей кромки затвора 31.Боковые кромки затвора 31 начинают выравниваться до появления нулевого сигнала рассогласования нэ выходе фазочувствительного выпрямителя 32. При достижении затвором 31 конечного положения "Открыто" снимается питание с электродвигателей насосной станции 18, электромагнитных распределителей 16 и 17, задающих регулируемых электродвигателей 24 и сельсинов-датчиков 28 перекоса.Распределители 16 и 17 сообщают управляющие полости 14 клапанов 3 и управляющие полости 15 сливных золотников 8 со сливом, В результате поддействием пружин клапаны 3 и сливные золотники 8 закрываются, Затвор 31 удерживается в заданном положении на масляных подушках в штоковых полостях 5 гидроподьемников 1 и 2. Формула изобретения 1. Способ управления и синхронизации движения гидротехнического затвора, включающий подачу и слив жидкости иэ штокавых полостей гидроподьемников правой и левой кромок затвора соответственно при подъеме и опускании затвора, определение положения кромок затвора, формирование информационного сигнала, соответствующего рассогласованию положения кромок затвора, с последующей корректировкой расхода подаваемой и сливаемой жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик гидропривода, информационный сигнал разделяют. соответственно знаку фазы этого сигнала, инвертируют составляющие этого сигнала для одной из кромок гидротехнического затвора, устанавливают заданные значения и фазу данного сигнала, суммируют их с соответствующими частями информационного сигнала и в зависимости от характеристик суммарного сигнала осуществляют подачу дополнительного регулируемого расхода в магистраль, связанную со штоковой полостью гидроподьемника соответствующей кромки до. момента равенства нулю параметров информационного сигнала,2. Устройство для управления и синхронизации движения гидротехнического затвора, включающее два автономных гидроподьемника, каждый из которыхсодержит обратный управляемый, первый обратный неуправляемый и предохранительный клапаны, сливной и напорный золотники, регулируемый дроссель, первый и второй электромагнитные распределители, . насосные станции высокого и низкого давления с фильтрами в напорных линиях, цилиндрический редуктор, снабженный сельсин-датчиками перекоса и датчиком пути и связанный посредством тросовой связи со штоком гидроподъемника, задающий ое гулируемый электродвигатель, программный блок и пульт выбора программы, причем нэдклапанной полостью обратный управляемый клапан подключен к штоковой полости гидроподьемника, а подклапанной полостью связан с напорной линией насосной станции высокого давления, предохранительным клапаном и через регулируемый дроссель - с входом сливного золотника, выход которого подключен к поршневой полости гидроподьемника, при этом управляющая полость сливного золотника сообщена с полостью управления первого электромагнитного распределителя, полость питания которого через напорный золотник подключена к напорной линии насосной станции низкого давления и полости питания второго электрОмагнитного распределителя, при этом полость управления последнего связана с полостью управления обратного управляемого клапана, причем выход пульта выбора программы соединен с первым входом программного блока, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим клеммам задающих регулируемых электродвигателей, атретьим выходом - к датчику пути, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик гидро- привода, оно оснащено источником опорного напряжения, инвертором, фазочувствительным выпрямителем, при этом каждый из автономных гидроподьемников снабжен вторым обратным неуправляемым клапаном, насосом, блоком управления, зэдающим регулируемым электродвигателем, сумматорами и усилителем-ограничителеМ, при этом второй обратный неуправляемый клапан выходом подключен к гидролинии, соединяющей обратный управляемый клапан и регулируемый дроссель, а входом связан с напорной гидролинией насоса, всасывающая гидролиния которого сообщена с баком, причем ось насоса механически связана с выходным валом задающего регулируемого электродвигателя, а вход блока управления задающим регулируемым электродвигателем подключен к выходу сумматора, один из входов которого соединен с вторым выходом программного блока, а другой - с выходом соответствующего усилителя-ограничителя, при зтам вход одного из усилителей-ограничителей соединен непосредственно, э другого - через инвертор с выходом фазочувствительно1617086 с 2 Составитель А,СэпоженТехред М.Моргентал Самборская К аковск акт з 4102 Тираж 535 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 а ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 роизводствен. го выпрямителя, связанного первым и вто, рым входами с выходами сельсинов-дат чиков перекоса, причем первый вход фазочувствительного выпрямителя подключен к источнику опорного переменного напряжения,