專利名稱：升船機(jī)承船廂的均衡與調(diào)平系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升船機(jī)承船廂的均衡與調(diào)平系統(tǒng)。
廣西巖灘水電站的升船機(jī)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一臺(tái)升船機(jī)，其采用了卷?yè)P(yáng)機(jī)垂直升降、部分平衡、承船廂下水型式。這種升船機(jī)是將上游的船只開(kāi)進(jìn)承船廂后由卷?yè)P(yáng)機(jī)控制下降，而使船只進(jìn)入下游的江河中航行；或?qū)⑾掠蔚拇婚_(kāi)進(jìn)承船廂后由卷?yè)P(yáng)機(jī)控制提升至上游，而使船只進(jìn)入上游的江河中航行。該升船機(jī)提升或下降速度快、運(yùn)行平穩(wěn)，大大縮短了船只過(guò)閘時(shí)間。但在承船廂的升降過(guò)程中，由于卷?yè)P(yáng)機(jī)卷筒的制造誤差及鋼絲繩直徑的誤差等多種復(fù)雜因素的影響，會(huì)使承船廂發(fā)生傾斜而偏離水平狀態(tài)，從而使鋼絲繩受力不均。又因卷?yè)P(yáng)機(jī)提升系統(tǒng)是采用剛性同步軸方案，故無(wú)法用機(jī)械等其它方法來(lái)消除受力不均和糾正承船廂的傾斜，這樣鋼絲繩受力均衡及船廂的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)平任務(wù)只能靠液壓均衡與調(diào)平系統(tǒng)來(lái)完成。在國(guó)外個(gè)別的升船機(jī)中，有使用伺服閥來(lái)完成這個(gè)任務(wù)的。但伺服閥是一種高精度，高技術(shù)條件下的方向和流量控制閥，其成本相當(dāng)高，且不耐污染、維修不便。因其閥芯與閥套之間的配合間隙僅為千分之幾毫米，配合精度極高，若液壓油中稍含有極小的微塵，也會(huì)將閥芯卡死而影響正常工作，所以對(duì)液壓油的過(guò)濾精度也具有非常高的要求，給日常使用和維護(hù)帶來(lái)極大的不便。另外，伺服閥的系統(tǒng)功耗較大，溫升也高，還需要對(duì)其進(jìn)行冷卻處理。長(zhǎng)期以來(lái)，人們普遍認(rèn)為只有用伺服閥才能完成上述技術(shù)任務(wù)。
本發(fā)明的目的就是為解決上述背景技術(shù)中所述的不足，而提出用現(xiàn)有的電液比例方向閥取代伺服閥而完成均衡與調(diào)平任務(wù)，且能給升船機(jī)承船廂的均衡與調(diào)平系統(tǒng)帶來(lái)更加優(yōu)越的控制性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了相應(yīng)的技術(shù)解決方案這種升船機(jī)承船廂的均衡調(diào)平系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是在比例放大器與油缸之間連接一電液比例方向閥。所說(shuō)的一部電液比例方向閥通過(guò)主管道與一組油缸相通。每組油缸由12只油缸組成。每只油缸都通過(guò)鋼絲繩與承船廂連接。
附圖
為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖(圖中只給出與一只油缸相應(yīng)的結(jié)構(gòu)配置關(guān)系，其余均與此相同，故省略)。
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做一說(shuō)明。
如附圖所示，在本發(fā)明所述的均衡與調(diào)平系統(tǒng)中，比例放大器4與油缸7之間連接一電液比例方向閥6。每根提升鋼絲繩5與承船廂8之間各串接一只油缸7，48只油缸7分為4組，每組平均12只油缸7。油缸7的活塞桿與鋼絲繩5連接，油缸7下端與承船廂8連接。每組油缸7又配備一套液壓站11和一套電液比例方向閥6為核心，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、控制而組成一個(gè)承船廂8的均衡與調(diào)平閉環(huán)系統(tǒng)。所說(shuō)的電液比例方向閥6選用美國(guó)威格士公司生產(chǎn)的帶閥芯位移反饋傳感器的比例方向節(jié)流閥，即在閥芯內(nèi)裝有位移傳感器9(LVDT)，用來(lái)檢測(cè)閥芯的位移值，反饋至比例放大器4輸入端，構(gòu)成閥芯閉環(huán)回路，使閥芯的位置不斷得到校正。當(dāng)某種原因使承船廂8發(fā)生傾斜時(shí)，水平檢測(cè)傳感器10給出了一個(gè)水平偏差信號(hào)，在可編程序控制器2(PLC)控制下進(jìn)行采樣、模/數(shù)1(A/D)變換，并進(jìn)行解算、放大和數(shù)/模3(D/A)變換后送入比例放大器4，經(jīng)放大變換后送入電液比例方向閥6兩端的電磁鐵，而控制閥芯移動(dòng)打開(kāi)油口，使油源的高壓油流過(guò)電液比例方向閥6進(jìn)入油缸7。油缸7在高壓油的作用下發(fā)生位移，帶動(dòng)承船廂8上下運(yùn)動(dòng)，從而糾正承船廂8的水平偏差。電液比例方向閥6向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)是根據(jù)計(jì)算機(jī)采樣的偏差信號(hào)極性判別以后控制其運(yùn)動(dòng)方向的，就這樣不斷地采樣，不斷地糾正承船廂的水平偏差，直至偏差小于設(shè)定值為止。
本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)僅在于用現(xiàn)有的電液比例方向閥代替了傳統(tǒng)的伺服閥，并且由一個(gè)比例閥控制12個(gè)油缸，取得了很好的技術(shù)效果，克服了人們認(rèn)為在升船機(jī)的均衡與調(diào)平系統(tǒng)中不能使用電液比例方向閥的技術(shù)偏見(jiàn)，在廣西巖灘水電站的升船機(jī)均衡與調(diào)平系統(tǒng)中一次試車成功，與采用伺服閥相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、整個(gè)均衡與調(diào)平系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠、調(diào)試方便。設(shè)計(jì)要求調(diào)平指標(biāo)為承船廂四角的最大高度差小于20mm，而實(shí)際調(diào)平效果已達(dá)到3mm，響應(yīng)時(shí)間和調(diào)平速度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性均達(dá)到或超過(guò)了設(shè)計(jì)要求，使人們置身于承船廂中沒(méi)有絲毫正在調(diào)平的感覺(jué)。
2、電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸入功率較大，通常要比伺服閥大一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此其抗污染能力很強(qiáng)。這也是提高其運(yùn)行可靠性的技術(shù)措施之一。
3、在設(shè)計(jì)電液比例方向閥時(shí)，選用的額定工作壓差比電液伺服閥低一個(gè)數(shù)量級(jí)。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，伺服閥的額定流量是指閥壓降在7Mpa時(shí)的流量，而比例閥的壓差在1Mpa以下，一般系指0.5Mpa～0.7Mpa時(shí)的流量，工作壓力PL在比例閥控制系統(tǒng)中一般取比油源壓力Ps小1Mpa，這1Mpa是經(jīng)過(guò)比例閥的壓力損失。在伺服閥中一般按最大功率點(diǎn)考慮，即PL＝2/3PS，這就是說(shuō)經(jīng)過(guò)伺服閥的壓力損失為1/3PS，伺服閥才能傳遞最大功率。因此伺服閥功耗較大，采用電液比例方向閥的系統(tǒng)能耗和溫升遠(yuǎn)比采用伺服閥的系統(tǒng)為低。
4、滑閥的配合間隙比伺服閥大，與開(kāi)關(guān)閥相當(dāng)，因此對(duì)液壓油的過(guò)濾精度要求比伺服閥低。
5、可以根據(jù)液壓系統(tǒng)的控制要求，像開(kāi)關(guān)閥那樣采用不同的滑閥中位機(jī)性。
6、中位死區(qū)較大，這是為了降低閥的制造成本而做出的抉擇，但同時(shí)也帶來(lái)了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即比例閥所采用的正遮蓋閥芯，在無(wú)電信號(hào)工況時(shí)，即使在開(kāi)環(huán)回路中也可以保證受控負(fù)載可靠地鎖定，這一點(diǎn)對(duì)升船機(jī)來(lái)講是至關(guān)重要的。
至于中位死區(qū)，可以通過(guò)預(yù)加初始電流或階躍函數(shù)發(fā)生器的輸出信號(hào)經(jīng)放大后，給比例電磁鐵一個(gè)階躍電流，使其閥芯快速超過(guò)零位死區(qū)。
7、比例放大器中均有斜坡信號(hào)發(fā)生器，以一個(gè)設(shè)定值的階躍作為輸入信號(hào)，使斜坡信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)緩慢上升或下降的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)的變化速率可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)被控系統(tǒng)工作壓力、速度、加速度等的無(wú)沖擊過(guò)渡，滿足系統(tǒng)控制的緩沖要求，對(duì)位置系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可以準(zhǔn)確定位。
對(duì)于上升和下降速率要求不同的場(chǎng)合，可以各自獨(dú)立調(diào)節(jié)，以滿足各種工況的要求。
8、由于采用閥芯位移反饋傳感器，可用PID調(diào)節(jié)器或狀態(tài)反饋對(duì)閥芯進(jìn)行校正，使閥的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性都得到提高，滯環(huán)、重復(fù)精度以及線性度等穩(wěn)態(tài)精度與伺服閥幾乎相當(dāng)。動(dòng)態(tài)精度比伺服閥略低一些，但高性能比例閥動(dòng)態(tài)精度目前也接近伺服閥，國(guó)外幾家公司的比例方向閥其-3dB時(shí)的幅頻寬已達(dá)到100HZ～130HZ。
9、比例閥可以實(shí)現(xiàn)功率適應(yīng)控制，泵的輸出壓力僅比負(fù)載壓力高一個(gè)微小壓差，根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)升降，其輸出流量基本與負(fù)載所需流量相當(dāng)，流量大小僅與閥開(kāi)口量有關(guān)而與負(fù)載壓力無(wú)關(guān)，具有良好的速度特性，因此系統(tǒng)效率很高，能耗和溫升降至最低，屬于節(jié)能系統(tǒng)，可節(jié)能40％～70％，一般不需設(shè)置冷卻器。
10、維護(hù)與一般液壓件相同，簡(jiǎn)便易行。
權(quán)利要求
1.一種升船機(jī)承船廂的均衡與調(diào)平系統(tǒng)，其特征是在比例放大器(4)與油缸(7)之間連接一電液比例方向閥(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的均衡與調(diào)平系統(tǒng)，其特征是所說(shuō)的一部電液比例方向閥(6)通過(guò)主管道與一組油缸(7)相通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的均衡與調(diào)平系統(tǒng)，其特征是每組油缸(7)由12只油缸組成。
4.如權(quán)利要求3所述的均衡與調(diào)平系統(tǒng)，其特征是每只油缸(7)都通過(guò)鋼絲繩(5)與承船廂(8)連接。
全文摘要
一種升船機(jī)承船廂的均衡與調(diào)平系統(tǒng),其主要是在比例放大器4與油缸7之間連接一電液比例方向閥6,以代替人們長(zhǎng)期認(rèn)為必須采用的伺服閥。
文檔編號(hào)E02C5/00GK1348035SQ0011393
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2000年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月9日
發(fā)明者王國(guó)祥 申請(qǐng)人:西安長(zhǎng)峰科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)公司