1、云南迪庆州小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统设计及仿真摘要专业硕士相关论文课题必须紧密结合实践，本课题项目来源于邵阳维克液压股份有限公司的项目：云南省迪庆州小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统。本论文首先研究分析启闭机的国内外发展现状及现存主要问题，按照小中甸水利枢纽工程液压启闭机所处的地理位置及液压启闭机运行的功能特点，现场工程应用的要求及液压启闭机系统设计原理，计算设计出了液压系统所需的参数，选取了合适的元件，画出了液压系统的原理图：该系统的同步回路采用的方案是调速阀实现同步控制的基础上，辅以旁路集中控制放油式开环型纠偏来实现同步。本课题根据设计出来的小中甸水利枢纽工程液压启闭机系统，进行了 A
2、MEsim 的建模仿真，通过仿真双缸的位移、流量及速度曲线，比较每一项的偏差。分析其同步性能。接着提出一种优化方案：将辅以旁路集中控制放油式开环型纠偏改成调速阀实现同步控制的基础上，并联一电液比例阀实现同步控制。并再次建模及通过仿真，比较二次仿真的位移、流量及速度等曲线，得到了优化方案确实达到了改善同步性性能效果的结论。最后，在 AMEsim 中仿真其启闭过程中的上述曲线，查看仿真结果，分析整个启闭循环工作过程中的同步性。关键字：液压启闭机；系统设计及优化；Amesim 建模；同步性仿真AbstractEngineering Master thesis must be closely comb
3、ined with practice. this project from the Shaoyang Victor hydraulic company project：The hydraulic hoist system in Xiaozhongdian in Diqinzhou in Yunnan province.this thesis firstly analysis the development situation of the hoist both at home and abroad and main problems of the hoist in application. A
4、ccording to the hydraulic hoist of geographic position and the opening and closing operation features of the machine . the requirement of engineering application and design principle of hydraulic hoist system. this thesis task is the calculation parameters needed for the hydraulic hoist system are d
5、esigned and selected the suitable components :the systems synchronization is based on the speed regulation valve ,with the help of bypass loop centralized control oil drain type.This topic does a modeling and simulation of AMEsim based on the design of xiao zhongdian water conservancy engineering hy
6、draulic hoist system. Through the simulation of the double cylinder displacement ,the flow and the speed curve,Analysis the synchronization performance. According to the schedule deviationanalysis of simulation results. Put forward a kind of optimization scheme , modeling and simulation again.Compar
7、ing these curves of displacement,flow and speed. Verify whether does have to improve the synchronization performance.In the end of the the thesis,By simulate and get curves of these curves.to analysis the synchronization of the entire hoist during cyclic operation. Key words:Hydraulic hoist, System
8、design and optimize , Modeling in AMEsim ,Synchronicity simulation第一章 绪论 .11.1 选题的目的和意义 .11.2 研究内容 .31.2.1 研究方法 .31.2.2 实施方案 .31.3 本章小结 .5第二章:启闭机的历史及其研究 .62.1 卷扬式启闭机 .62.2 液压式启闭机 .82.3 国内外发展现状 .112.3.1 国内发展现状 .112.3.2 国外发展现状 .132.4 液压启闭机的现存问题 .142.5 本章小结 .17第三章：云南迪庆州中小甸水利枢纽工程启闭机系统的设计 .183.1 液压启闭机系统设
9、计方案简述 .183.1.1 设计引用标准 .183.1.2 液压启闭机的组成和结构要求 .183.1.3 结构与功能设计概述 .203.2 液压启闭机液压系统设计说明 .203.2.1 云南迪庆州中小甸液压启闭机设计计算 .203.2.2 液压系统主要技术参数 .233.2.3 液压系统设计选型 .243.2.4 系统的回路设计 .253.2.5 小中甸液压启闭机系统原理分析 .293.3 本章小结 .32第四章：液压系统建模方法及 Amesim 应用 .334.1 Amesim 介绍 .334.1.1 功能介绍 .334.1.2 AMESIM 的使用方法介绍 .354.2 本章小结 .40
10、第五章: 基于 Amesim 的启闭机系统同步性仿真 .415.1 启闭机 AMEsim 仿真图的建立 .415.2 仿真图的分析 .425.3 同步回路的优化设计 .455.4 同步回路优化设计仿真图分析 .485.5 本章小结 .53第六章：总结和展望 .546.1 结论 .546.2 展望 .546.3 本章小结 .55参考文献 .56致谢 .5900第一章 绪论1.1 选题的目的和意义专业硕士的论文主旨必须紧密结合具体工程应用需要，论文的完成过程必须解决工程生产中的实际问题，故选择云南省迪庆州小中甸水利枢纽这一实际工程的液压系统设计作为论文课题。液压启闭机是水利水电工程闸门启闭的专用起
11、重机械,是广泛用于水利水电行业的一种必不可少的设备。液压启闭机启闭性能的优劣直接关系到闸门能否良好运行,对于工程的安全运行起着关键性的作用,并因其所具有的传动过程中的平稳性、结构设计具有紧凑性、运行过程中具有强大的承载能力等优点，得到了广泛的应用，有取代目前的水利水电工程设计中，低，中扬程固定卷扬式启闭机有被液压启闭机取代的趋势。随着高坝的兴建和大容量水力机组的研制，水力枢纽对于闸门、启闭机从设计、制造、安装甚至于材料、工艺等等的要求愈来愈高。首先要求运行安全可靠，其次是操作灵活、不漏水。液压启闭机适用范围广，结构简单，布置紧凑，体积小，可对闸门施行下压力、闸门重量轻，承载力大。且易于实现启闭
12、过程中的过载保护，工作安全可靠；可以实现很大范围内无级调速，且调速方便；运行平稳，换向方便，缓冲性能好；液压传动与电气控制相结合，便于实现集中控制和自动控制；液压元件自润滑性好，经久耐用。小中甸水利枢纽工程位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉县小中甸镇硕多岗河上，距香格里拉县城约 32km，是综合治理开发硕多岗河流域的关键性的水利工程，是硕多岗河流域“一库七级” 开发的龙头级水库，流域内目前已建立起冲江河（一期）、冲江河（二期）、吉沙和螺丝湾四个电站，吊江岩水电站也正在紧张筹备建设中。1本工程开发任务是以发电、生态环境保护为主，结合防洪和灌溉等综合利用。工程总体分为两大部分：枢纽工程和灌区工程。枢
13、纽工程主要组成为：主坝、副坝（均为常规混凝土重力坝）、左岸导流洞、左岸引水式发电厂房（地面）等几部分组成。水库正常蓄水位 3235.00m，水库总库容 1.55 亿 m3；主坝最大坝高 52.7m，坝顶长度 142.0m；副坝最大坝高 26.20m，坝顶长度 90.0m；左岸导流洞长 293.0m，城门洞型 3.54m（宽高）；引水发电系统布置在左岸，主要由岸塔式进水口、引水隧洞及压力管道等组成，隧洞长 299.0m，内径 4.0m。左岸地面厂房主要由主厂房、副厂房、安装场、尾水渠、下游防洪墙、GIS 配电装置等组成，厂房装机 2 台混流式机组，单机容量为 0.9MW，总装机 1.8MW。工程
14、区海拔高程约 3200m，多年平均气温 5.4，最低气温-27.4，最高气温 25.6，多年平均相对湿度 71%，多年平均风速 2.3m/s，最大风速 14.7m/s。工程区地震基本烈度为度。工程区 G214 国道从坝址左岸附近通过，坝址距香格里拉县城约 32km，南距丽江市 175km，距大理市 287km，东距安宁市、昆明市分别为 626km 和659km。大理市至昆明有高速公路以及铁路连通。 根据小中甸水利枢纽工程液压启闭机所处的地理位置及液压启闭机运行的功能特点。该套启闭机系统设计制订的设计制造原则是：“安全可靠，经久耐用、技术先进、操作简单” 。启闭过程油缸活塞速度最大达到相应启闭机
15、的速度要求，启闭速度要求设计可调。近年来，随着系统的性能要求越来越高，系统也越来越复杂，影响因素也越来越多，用人工分析或建立物理模型更加困难，利用计算机进行液压系统的模拟实验可以大大节省人力，把人们从大量繁琐的重复性计算中解脱出来，用更多的时间去选择、分析、优化设计方案。提高设计质量，降低工程造价，缩2短研究周期。对本课题来讲，仿真的过程验证与实验试机的相符程度。进行系统的优化。达到对该启闭机制订的设计制造的“安全可靠，经久耐用、技术先进、操作简单”原则。 本课题设计的是双缸液压系统，如果双缸同步超差，导致闸门被卡死，如果是洪期，不能及时泄洪，导致大坝水位紧急上升的话，将导致灾难性的后果 44
16、。从而，从安全性出发，同步要求成为闸门启闭系统的首要性能。本课题仿真双缸的位移及速度曲线，根据仿真结果分析其行程偏差，评估其同步性。1.2 研究内容1.2.1 研究方法本课题拟在综合分析国内外有关文献资料的基础上，根据液压系统设计的基本原则及启闭机设计的原理，结合小中甸水利枢纽液压启闭机的具体的现场要求设计出启闭机的液压系统原理图，学会 AMESim 仿真软件平台的使用，画出系统的仿真原理图。并用进行系统的仿真。根据仿真结果，分析仿真结果，提出优化方案，比较优化后系统的仿真结果与原仿真结果。1.2.2 实施方案为了本课题的顺利完成，首先做好了以下准备工作：2013 年 3 月就开始在邵阳维克技
17、术部液压进行实习，在技术部近一年的实习中，前期一段时间在车间，跟随车间工人进行液压系统的安装调试，通过这个过程熟悉基本的液压系统的运作方式，后期一段时间并参与他们技术部门的液压系统的设计，学习了解液压系统设计的基本原则及方法；参阅有关文献，了解启闭机的基本工作原理及设计有关标准，学习 AMESim 仿真平台的使用，学会 AMESim 中液压系统的仿真。本课题的主要研究内容包括以下方面：（1）首先从了理论上详细研究液压启闭机的发展历史，国内外应用情况，启闭机的存在的主要问题及解决措施。提出本课题研究解决的中心问题：双吊点启闭机的同步性问题。3（2）根据本课题云南迪庆州中小甸启闭机的现场条件计算出
18、所需电机、泵、油箱容积、管道、液压缸缸径参数及系统各个满足要求的子回路，设计出系统原理图。（3）建立起系统的 AMEsim 仿真图，设置泵，管道，阀，仿真信号等参数，通过仿真两支液压缸的流量，流速，位移等基本参数，分析其同步性。（4）分析启闭机的同步回路，提出同步回路优化的系统方案。重新画出系统的原理图。（5）根据前面优化的系统原理图，进行系统的优化方案的仿真，比较其结果，做出是否取得优化效果的结论。仿真方案：将系统的仿真模型在 AMESim 建立起来后，设定液压泵为允许流量最大流量值，溢流阀压力根据需要设定为所需值。设定仿真时间及通信间隔。通过仿真，得到系统的位移曲线和速度曲线，分析系统的动态特性曲线及二个缸的位移，速速曲线，比较其曲线，分析其同步性。实施方案设计流程如图 1-31 所示。
