1、丰满大坝溢洪系统液压启闭机的同步控制路书礼,等:丰满大坝溢洪系统液压启闭机的同步控制丰满大坝溢洪系统液压启闭机的同步控制路书礼关赫强林安飞(东北电力调节技术研究所,辽宁沈阳 110036)机电与金秸摘要:丰满发电厂溢洪坝液压启闭机闸门系统为双缸启闭 ,为防止闸门在门轨中卡滞,要求带动闸门启闭的两个油缸的同步偏差不超过 30toni,为此,采用了调速阀粗调结合放油电磁阀精调的同步控制系统.本文重点阐述了该同步控制系统的液压及电气控制工作原理及元件的选择等.关键词:丰满大坝;液压启闭机;同步控制;调速阀;PLCTitle:Synchronizationcontrolofthehydrauliche
2、adstockgearinFengmandam/byLUShu-li,GUANHe-qiangandLINA-rCeillNortheastElectricPowerControlInstituteAbstract:TbehydraulicopeningandclosingequipmentofFengmandamworksontwocylindes.Thedifferenceofthetwocylindesarerequiredin30milllestthevalvewouldbelocked.Wefinisheditbycombinationoftherudeadjustwithflowc
3、ontrolvalveandtheaccurateadjustwithsolenoidoperateddirectionalvalvefordrainage.Itisexplainedinthisarticle.Keywords:Fengmandam;hydraulicheadstockgear;synchronizationcontrol;flowcontrolvalve;PLC中图分类号:TV664.2 文献标识码:B 文章编号:16711092(2003)05-0055-021 前言丰满发电厂位于第二松花江上,对下游城市具有重要的防洪作用,在 1998 年松花江流域发生严重洪涝灾害时,丰
4、满大坝溢洪系统起到了很好的防洪蓄洪作用,保证了下游城市的安全.由此,也使各级部门更加清楚地意识到了丰满大坝重要的防洪作用.丰满溢洪大坝有 ll 孔溢流孔口,孔口高 6m,宽12m,未改造前,闸门的启闭由两台门式闸门起重机来完成,两台起重机一用一备.但由于传统的门式起重机具有自动化程度低,开度调节不准确等明显的缺点,已经不能满足防汛要求,因此,丰满电厂决定将 ll孔溢流孔中的 3 孔闸门改为液压启闭机式闸门.2 液压启闭机系统组成及工作特点丰满大坝溢洪孔闸门为平板式上,下启闭闸门,整个系统由液压泵站,液压油缸,闸门本体及控制系统四部分组成.液压启闭机工作过程如图 1 所示.当控制系统接收到开启或
5、关闭信号时,由液压泵站向液压油缸提供动力油,液压油缸带动闸门做上,下动作,从而完成闸门的启闭操作.两个油缸均安有位移传感器,可以将两个油缸的行程传递给闸门开度仪且分别进行显示.液压油缸采用立式安装,与闸门本体的连接方式为双吊点铰接式连接.图 1 液压启闭机系统工作示意图F.Diagramforhydraulichoistsystem在闸门启闭动作过程中,闸门在闸门导轨上运动,为防止闸门左右摇摆甚至卡滞,对带动闸门启闭的两个油缸的运动同步性有较高的要求,要求双缸同步性不大于 30llll“n.因此,液压启闭机的双缸同步控制技术成为整个液压启闭机系统的技术关键.3 双缸同步性能的控制为确保闸门不致
6、卡滞,对液压启闭机双缸同步性要求为双缸同步偏差不大于A=IS-S=30lrtln两油缸运动全行程均为 S=6500lllnl,则可知相对偏差为6=10o%=丽 3O100%-0.45%可见,此系统对双缸同步性的要求较高,对同步精度要求较高的系统,工程上通常采用使用比例调速阀或伺服阀实现双缸同步的方法,但此两种方法对油ByLUShu-li:SynchronizationcontrolofthehydraulicheadstockgearinFengmandam质及环境条件的要求较高,而该液压启闭系统应用在坝面之上,为露天工作,工作环境较为恶劣,故不宜采用以上两种方法.最后采用了图 2 所示的同步
7、控制系统,此系统为调速阀粗略调节与电磁换向阀精确调节相结合的同步调节系统.塑注:双点划线内为双缸同步控制回路1.位移传感器;2.油缸;3.放油电磁阀;4.调速阀;5.桥式整流板圈 2 双缸同步控制液压原理圈Fig2Principleoftwocylindersynchronizationcontrol4.1 双缸同步的粗调该液压启闭机系统为倒挂式,缸杆固定,由缸筒与阀门铰接联接以带动闸门做启闭运动:即缸筒向上运动,则闸门做开启动作;缸筒向下运动,则闸门做关闭动作.油路 1 与有杆腔相通,油路 2 与无杆腔相通.由于采用了桥式整流板,与有杆腔相通的油路 1,无论当阀门做开启还是关闭操作时,油路
8、1 总要流经桥式整流板,并流经调速阀 4,即无论阀门开启还是关闭,均通过与有杆腔相通的油路 1 来调节油缸有杆腔进油或出油的油量,从而达到调节油缸速度的目的.同时,由于调速阀系选用性能可靠的 REXRoTH 公司产品,调节性能较好,因此,通过调节两整流板调速阀的开度,使两个调速阀的开度基本相同,便可实现两缸同步性的粗调.4.2 双缸同步的精调由于调速阀调节双缸同步性的精度有限,为了实现 30mm 的同步精度控制,需要在与有杆腔相通的油路 1 上加装一电磁换向阀,当两缸的位置偏差没有超过偏差设定值时,两电磁换向阀不带电,此时电磁换向阀油路为封堵状态,电磁换向阀不起作用;当两缸位置偏差超过偏差设定
9、值时,则使与位置较高的油缸侧电磁换向阀带电,此时油路 1 与回油油路暂时相通,使进入油缸有杆腔的油量减少,即达到了缩小两缸位置偏差的目的.直至两缸位置偏差小于设定值后,电磁换向阀便恢复到失电状态,此时整个系统的同步调节只由调速阀进行调节.当两缸的位置偏差再次超出设定值时,则再使位置较高的油缸侧的电磁换向阀带电,接通回油油路,调节两缸的同步精度在要求的范围之内.5 电气控制系统5.1 电气控制系统工作原理本系统采用 PJ3 可编程控制器进行控制,同步电气控制回路如图 3 所示.油缸 1 位置膏圈 3 电气控制系统示意圈两 3Diagramforelectricalcontrolsystem带动闸
10、门动作的两个油缸各自连有绝对型数字编码器,它可以将油缸的位移信号转换为串行格雷码输出传送给闸门开度仪.闸门开度仪一方面可以分别显示两个油缸的位置,一方面将两个油缸的位置进行比较,如果两个油缸的位置偏差超过 lOmm(此为设定同步值,参数值可调),则发出开关量信号给 PLC 控制器(且根据油缸 1,2 的高,低发出不同的信号),PLC 控制器则使相应的放油电磁阀带电,达到放油的目的,从而实现两缸的同步,当两缸的位置偏差小于 lO1“11113时,闸门开度仪停止发出信号,PLC 控制器不再使放油电磁阀带电.整个同步纠偏过程为自动纠偏,无需人工干预.5.2 电气控制系统元件的选择该系统的位移传感器系
11、采用德国海德汉公司的绝对型数字编码器,该编码器可以旋转 4O96 圈,每圈可以输出 8192 个不同的角度编码值.精度很高,能即时地将两缸的位置传送给闸门开度仪;而且油缸的位置输出不会因掉电而改变,在电源接通后,编码器输出的是当前实际的传感值,工作可靠.(下转第 59 页)牛运光:湖南省东坑水库土石坝滑坡及处理段高程 136m 平台至原坝趾堆石体顶部高程 120m 平台间坡面,原坝趾堆石体下游新压脚土体以及基底均设厚 0.6m 的表面式砂石料排水体,以保护原坝体,有利于加速土体的排水固结;左坝段滑坡体表面及右坝段下游原坝坡表面沿垂直坝轴线方向各开挖 4 条砂卵石导渗暗沟,与下游坝址相连通,其中
12、心间距 15m,左右坝段滑坡体被面及原坝坡面分别做 4 条和 3条人字型砂卵石暗沟,并与垂直坝轴线的暗沟相连通,中心间距 30m.导渗沟沟深不小于 2m,底宽 0.5m;加固坝坡平台上坝坡与右岸山坡接触处修筑排水明沟,以利排除坝坡与山坡面的雨水.滑坡处理坝体上下游滑坡经过上述处理后,在多年运行中,经过 1988 年 6 月 27 日蓄水位高达 141.5m,比设计蓄水位仅低 0.5m 的考验,未发生异常现象,说明处理措施是可靠的.参考资料【1】湖南省病险土石坝工程治理研究.湖南省水利水电厅,1991.【2】水利部水利管理司.全国中型水库主要指标汇编.1988,12.收稿日期:20o1.o923
13、作者简介:牛运光(1924 一),男,河南固始人,原水利部水管司总工程师,教授级高级工程师.(上接第 56 页)该系统的 PLC 控制器系采用西门子公司的 S7300 型,适合于工况条件较恶劣的工业控制场合.PLC的程序运行方式是循环扫描方式,因此,当任何一个油缸的位置偏高 10ram 时,PLC 都能即时接收到讯号,并迅速发出相应的输出命令.PLC 程序的编写采用西门子公司的 STEP7 一 Mico/WIN32 软件进行编程 (也可选用 TD20o 文本显示器进行编程,可根据实际情况选择),它不仅可以把用户程序写入到 PLC 的用户程序存储器中,而且对程序的修改,检验等操作也很方便,同时还
14、可以对 PLC 的工作状态进行监控.通过 PC/PPI 电缆把计算机与 S730oPLC 相联并注意 ;应把 Pc 侧电缆的 RS-232 端连接到计算机的通信口上,把 RS-485 端连接到 PLC的通信口上.6 应用效果该系统在调试过程中,通过适当的调节两缸调速阀的开度,基本能够实现两缸的同步,当同步偏差超过 lOmm 时,放油阀带电放油,使两油缸的同步偏差不再增大(Eh 于在闸门全行程工况中,闸门两边的阻力不总是相同或差值恒定,因此,有时即使放油电磁阀已经带电工作.两缸的同步偏差还可能继续增大,但增速会减小),直至同步偏差小于 10ram 后,停止放油.为保险起见,该系统设置了双缸同步偏
15、差超过 30mm 时自动停泵功能,以防闸门卡滞.该系统现已应用近两年,经运行实践证明,该系统的同步控制回路工作效果良好,既能适应现场较差的环境,又能将双缸同步偏差控制在 20ram 以内,在闸门启闭过程中,未出现因闸门同步偏差过大而发生停泵的现象.7 结语该同步控制系统工作可靠,调节精度高,既能很好地完成工作要求,又能适应较为恶劣的露天工作环境,经现场实际应用,工作效果良好.参考文献【1】官中范.液压传动系统【M】.北京:机械工业出版社,1996.【2】魏志强,等.可编程控制器在气动机械手控制中的应用.液压与气动J】,2o02(6).收稿日期:20o34-03作者简介:路书$L(1976-),
16、男 ,山东聊城人,东北电力调节技术研究所助理工程师.,.一 一一一 一一 一.卞.十.十.十.十 .十.十.十.十.+.+,t 欢迎订阅 2004 年水利建设与管理【双月刊 1+十 I+水利建设与管理由水利部主管,水利部水利建设与管理总站主办.本刊是国家科委批准的集实用性,技术性和学术性于一体的国;t 内外公开发行的国家一级学术性双月刊.国内统一刊号 CN11-4446/1,国际标准刊号 ISSN10054774.+;本刊主要宣传报道水利方针,政策,法规,反映水利建设与管理新实践 .设有工程设计施工,建设管理,防洪抢险,招标投标,工程监理,ti 工程管理,工程加固,河道整治,水资源利用,经验交流 ,大中型水利水电工程的建管动态及信息传递等 10 多个栏目,并刊登国内外广告.本;刊主要面向水行政管理单位,企事业单位的领导,管理者和从事水利勘测设计 ,施工,管理的技术人员,也可供大专院校的师生学习参考.i十本刊为双月刊.每双月 23 日出版,每期定价 1o 元,全年 6 期,共计 60 元(含邮寄费).各地邮局发行,邮发代号:2_781,也可直接与编辑 ;t 部联系.地址:北京市海淀区复兴路甲 1 号,邮编:100038;电话:010-63204315, 传真:o1o_63204314,Email:.十
