Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза

(51)5 Е 02 В 7/36 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ СПИ ститутцкий ИСТЕ- ВОРОТ ам гиди может обору- изобреускной ребляеИзобрете роавтоматик быть использ довании гидрСущност тежо м. истемам гидода и можетском обору(Л СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Винницкий политехнический ин(56) Авторское свидетельство СССРЯ 1472565, кл. Е 02 В 7/36, 1986(54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЛМА ПРИВОДА ДВУСТВОРЧАТЫХШЛЮЗА(57) Изобретение относится к систероавтоматики поршневого приводабыть использовано в механическол,совании гидросооружений. Цельютения является увеличение проспособности шлюза и снижение пот ние относится к с поршневого прив ована в механиче осооружений,изобретения поясняетс 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 мои мощности. Устроиство 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 сообщень 1 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 сво 168085835 40 45 50 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 зацирают 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 штоковых полостей 18 каждого гидроцилиндра 1 и 2 параллельно подключены гидрораспределители 29 с электромагнитным управлением. При включении электромагнитов гидрораспределители 23 сообщают 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 сельсинов31 и 32 подключены к общепромышленной 5 10 15 20 25 30 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 НРР, 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 изменения давления в регуляторе мощности. Производительность насоса прямо пропорционально величине давления в регуляторе.Датчик пути выполнен в виде двух стандартных сельсинов 31 и 32 (например, БД 501 А), 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 выпуска 16808585 10 15 20 25 30 35 40 45 50 трехпозиционных распределителей 20 под 55 емые промышленностью регулирующий микропроцессорный контроллер (ремиконт) типа Рв комплекте с дисплейным пультом оператора - димиконтом, Ремиконт Р поставляется в дублирующем исполнении (все модули сдублированы). Основное отличие ремиконта от свободно программирующих микроЭВМ (например, К 1-20) 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. Ррассчитан 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 основнь 1 х 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 9 мощности давление, соответствующее начальной производительности насоса 3. Рабочая жидкость 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 со штоковыми полостями 18 гидроцилиндрав 1 и 2, а поршневые полости 17 со всасывающими гидролиниями насосов 3 и с баками 16 через дроссели 19. Поступая в штокавые 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 штаковые 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 ворот. 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, электрагидравлические усилители 11 и дисплейный пульт оператора 37. Насосы 3 и 6 останавливаются, золотники действием центрирующих пружин устанавливают в среднее положение, запирая поршневые 17 и штакавые 18 полости гидроцилиндров 1 и 2, Система приходит в исходное состояние,Технологическая операция "Закрытие ворот" осуществляется аналогично за темисключением, что напряжение подается от ремиконта 38 на электромагниты гидрораспределителей 21, в результате золотник10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 13 дожатия иэлектромагниты 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 втехнологических 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 по 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 координатыштоков гидроцилиндров имели одинаковуювеличину,Формула изобретения1. Электрогидравлическая система привода двустворчатых ворот шлюза, включающая два блока управления створкамишлюза, каждый из которых содержит гидроцилиндр, предохранительный блок, насосдожатия и насосную станцию, состоящую,из основного насоса с обратным клапаном 10и фильтром в напорной гидролинии, а такжеподключенного к его регулятору мощностичерез регулируемый дроссель дополнительного насоса с предохранительным клапаном и злектрогидравлическим усилителем, 15электрически соединенным с диспетчерским пунктом управления, к входу которогоподключены через измерительное устройство две пэры сельсинов, кинематически связанных со створками ворот, отл и ча ю ща яс я тем, что, с целью увеличения пропускнойспособности шлюза и снижения потребляемой мощности, она снабжена двумя злектрогидравлическими трехпозиционнымираспределителями с пружинным центрированием, отводные каналы которых подключены к штоковым и поршневым полостямсоответствующих гидроцилиндров, подводные каналы соединены с напорными гидролиниями основных насосов, а сливные 30каналы - со всасывающими гидролиниямиосновных насосов и через регулируемыедроссели - с баками, а также двумя гидрораспределителями с электромагнитным управлением, полости питания которых 35 подключены к штоковцм полостям гидроцилиндров, а полости управления сообщены со сливом.2. Система поп,1,отл ичающаяся тем, что предохранительный блок каждого гидроцилиндра выполнен в виде четырех обратных клапанов, включенных попарно параллельно между штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра, и двух предохранительныхх клапанов, один из которых подключен между обратными клапанами с возможностью запирания гидролинии первой пэры 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 дожатия.3. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что диспетчерский пункт управления выполнен в виде регулирующего микропроцессорного контроллера, к входам которого подключены два измерительных устройства, злектрически связанных каждый со своей парой сельсинов, и дисплейный пульт оператора - через канал интерфейсной связи, а выходы контроллера подключены к тиристорным пускателям электродвигателей основных насосов, электромагнитам электрогидравлических трехпозиционных распределителей и электрогидравлическим усилителям - через электронные усилители.1680858 7 б В тавитель В, Андриевскийед М,Моргентал Редактор Л. Народная Техр Коррект роизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3290 Тираж 371 ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеениям и открытиям при ГКНТ СССР ая наб., 4/5