雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制的研究

何開振+羅小紅

摘? 要：主要針對(duì)雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制展開了研究，通過(guò)結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)系統(tǒng)的同步控制原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并在分析同步控制應(yīng)用存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了一系列的處理措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;液壓?jiǎn)㈤]機(jī);同步控制;糾偏系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TV664.2;TH137??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? ????????????文章編號(hào)：2095-6835（2014）23-0001-02

所謂的“液壓?jiǎn)㈤]機(jī)”，一般由液壓系統(tǒng)和液壓缸組成，其工作原理是在液壓系統(tǒng)的控制下，液壓缸內(nèi)的活塞體內(nèi)壁做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接在活塞上的連桿和閘門做直線運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到開啟、關(guān)閉孔口的目的。而液壓?jiǎn)㈤]機(jī)能否在實(shí)際工作中同步運(yùn)行，是目前液壓?jiǎn)㈤]機(jī)應(yīng)用的一大難題?；诖?，本文就雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制進(jìn)行了研究。

1? 工程概況

水利工程是保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，由調(diào)蓄水池、取水樞紐和供水管道三部分組成，主要任務(wù)為防洪、工業(yè)供水等。樞紐工程控制流域面積為976 km2，取水樞紐大壩為混凝土重力壩，最大壩高36.9 m，總庫(kù)容7.43×106 m3，年供水量6.5×106 m3。樞紐泄洪建筑物設(shè)計(jì)方案為2孔泄流底孔加3孔溢流表孔方案。

溢流表孔工作閘門3孔，單孔寬12 m，設(shè)計(jì)水頭8.1 m。閘門型式為露頂式斜支臂弧形閘門，閘門高8.6 m，曲率半徑為12 m，支鉸位置距底板以上高度為6 m，閘門自重50 t。采用雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊，依靠閘門自重閉門，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)選用型號(hào)為QHLY2×1 000 kN-6.5 m液壓式啟閉機(jī)，吊點(diǎn)距離11.0 m。

沖沙底孔工作閘門2孔，單孔寬6 m，高5.3 m，設(shè)計(jì)水頭20.0 m。閘門型式為潛孔式斜支臂弧形閘門，閘門曲率半徑為10 m，支鉸位置距地板以上高度7 m，閘門自重70 t。采用雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)起吊，依靠閘門自重閉門，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)選用型號(hào)為QHLY2×1 000 kN-5.6 m液壓式啟閉機(jī)，吊點(diǎn)距離5.0 m。

溢流表孔、沖沙底孔液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油泵系統(tǒng)布置在溢流表孔左側(cè)（如圖1所示），內(nèi)設(shè)2套泵站液壓系統(tǒng)，每套泵站設(shè)2套互為備用的油泵電機(jī)組，每臺(tái)電機(jī)功率為55 kW，分別控制溢流表孔工作閘門和沖沙底孔閘門。輸油和回油管路從油泵室引向各閘門的控制閥組，再引向油缸。

圖1? 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)平面布置圖

2? 系統(tǒng)的同步控制原理

為了控制雙油缸液壓?jiǎn)㈤]機(jī)在運(yùn)行中兩只活塞桿的行程偏差，要在液壓系統(tǒng)中設(shè)置流量控制的糾偏回路，以滿足閘門同步運(yùn)行的要求。目前液壓系統(tǒng)糾偏回路的主要形式有旁路放油回路、比例調(diào)速閥回路、伺服閥回路和比例變量泵回路。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，旁路放油回路操作簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本相對(duì)較小、維修方便，因此，坪底供水工程液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的同步控制采用了旁路放油回路的方案。

旁路糾偏同步控制系統(tǒng)的原理為：①液壓系統(tǒng)通過(guò)兩組調(diào)速回路將主油路分成兩路進(jìn)入閘門兩側(cè)的油缸，依靠控制油缸的進(jìn)出油量來(lái)控制兩側(cè)油缸的基本同步。由于閘門運(yùn)行過(guò)程中存在一些不確定因素，因此，當(dāng)兩側(cè)油缸不同步時(shí)，就需要依靠旁路糾偏系統(tǒng)來(lái)調(diào)整兩側(cè)油缸的進(jìn)出油量，保持兩側(cè)油缸的同步。②通過(guò)閘門開度檢測(cè)裝置將信號(hào)傳送至PLC（可編程控制器Programmable Logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置），利用PLC輸出的開關(guān)信號(hào)控制盤路糾偏系統(tǒng)。③當(dāng)旁路糾偏系統(tǒng)接收到PLC發(fā)出的糾偏信號(hào)后，就會(huì)使閘門啟閉運(yùn)行過(guò)程中相對(duì)較高的油缸放油，從而控制兩側(cè)油缸的行程差，消除偏差。放油后，當(dāng)兩側(cè)油缸的行程達(dá)到設(shè)定值時(shí)，PLC就會(huì)發(fā)出信號(hào)停止糾偏。需要注意的是，電氣控制系統(tǒng)中設(shè)置了糾偏電動(dòng)按鈕，當(dāng)自動(dòng)同步糾偏超差大于最大設(shè)定值時(shí)，操作人員就要在現(xiàn)場(chǎng)控制單元采用“點(diǎn)動(dòng)”控制功能實(shí)施手動(dòng)糾偏，達(dá)到同步。

3? 糾偏方案的應(yīng)用

由于旁路放油回路具有操作簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本相對(duì)較小、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，坪底供水工程取水樞紐液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的同步控制采用了旁路放油回路的方案。在閘門啟閉過(guò)程中，閘門開度和行程控制裝置全程連續(xù)檢測(cè)兩只油缸的行程偏差，當(dāng)偏差值≥10 mm時(shí)，電磁閥會(huì)自動(dòng)得電，電氣控制系統(tǒng)就接通旁路放油回路中的電磁換向閥的電磁線圈，將進(jìn)入活塞桿行程較大一只油缸的流量放掉一部分，從而減少或消除兩只油缸活塞桿的行程差，使閘門同步。當(dāng)兩只油缸的行程偏差值≥20 mm時(shí)，液壓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，然后根據(jù)工程實(shí)際情況現(xiàn)場(chǎng)調(diào)定。手動(dòng)操作時(shí)可直接操作糾偏鈕進(jìn)行同步控制。

4? 工程應(yīng)用中的主要問(wèn)題

在本工程所應(yīng)用的雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行中，兩只活塞桿的行程因受諸多因素的影響而產(chǎn)生了差異，存在雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)不同步的問(wèn)題。主要有以下幾個(gè)方面的原因：①閘門的整體剛度不夠，在安裝過(guò)程閘門發(fā)生了細(xì)微變形。②閘門側(cè)導(dǎo)向裝置布置中水封的摩擦比較大。③現(xiàn)場(chǎng)管路的布置無(wú)法做到完全對(duì)稱。④選擇的同步糾偏的傳感裝置檢測(cè)精度有限，安裝工藝精確度未到達(dá)理想的水平。⑤當(dāng)兩只液壓缸的活塞桿行程差達(dá)到其設(shè)定的糾偏起調(diào)值時(shí)（此系統(tǒng)的起調(diào)值為10 mm），電氣控制系統(tǒng)就會(huì)接通旁路放油回路中的電磁換向閥的電磁線圈，將進(jìn)入活塞桿行程較大一只油缸的流量放掉一部分，從而減少或消除兩只油缸活塞桿的行程差。但當(dāng)系統(tǒng)中起放油作用的電磁換向閥頻繁地突然開啟和關(guān)閉時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力突變，這將引起系統(tǒng)的震動(dòng)和噪聲，不僅會(huì)影響活塞桿行程和行程差的準(zhǔn)確檢測(cè)，還會(huì)導(dǎo)致缸旁閥組中液控單向閥的開度不穩(wěn)定。

5? 處理方法

針對(duì)上述問(wèn)題可采取的處理方法主要有以下幾種：①外置鋼絲繩檢測(cè)裝置，并采用絕對(duì)型光電編碼器讀取閘門開度數(shù)值。

外置鋼絲繩檢測(cè)裝置由殼體、恒力彈簧、不銹鋼絲繩、卷筒、彈簧卷輪、主軸和絕對(duì)型光電編碼器等組成。開度檢測(cè)利用恒力彈簧加不銹鋼絲繩收卷機(jī)構(gòu)將線性位移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)。通過(guò)PLC換算，檢測(cè)閘門的開度，檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)全開、全關(guān)限位開關(guān)，控制閘門的全開、全關(guān)位置，保證閘門開關(guān)安全。絕對(duì)型編碼器采用進(jìn)口高精度產(chǎn)品，檢測(cè)傳感器分辨率小于0.1 mm，防護(hù)等級(jí)為IP65，數(shù)字顯示閘門開度值，并輸出位置信號(hào)。這種編碼器不受停電和外界干擾的影響，只要給電就能讀取停留在任意位置上的實(shí)際數(shù)值。②在實(shí)施過(guò)程中，由于液壓泵站為油箱、油泵、電機(jī)組一體式結(jié)構(gòu)，因此，油箱、泵電機(jī)組要嚴(yán)格按照液壓系統(tǒng)平面布置設(shè)計(jì)圖進(jìn)行安裝、固定，以避免因液壓系統(tǒng)泵站管道和元件外泄露等故障引起的檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象。對(duì)于其他閥件，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試。③在旁路放油回路中的電磁換向閥前放置一個(gè)疊加式的雙單向節(jié)流閥，能有效避免因放油電磁換向閥突然開啟或關(guān)閉給系統(tǒng)帶來(lái)的壓力沖擊，使系統(tǒng)性能得到有效的改善。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)適用于水利水電、航運(yùn)船閘等工程中各種閘門的啟閉，其中，同步控制的應(yīng)用起到了非常重要的作用，直接關(guān)系著水利水電、航運(yùn)船閘等工程的運(yùn)行安全。因此，必須重視對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以保障機(jī)器同步控制的正常應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]田勇，周岸，董彬，等.雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電液比例同步系統(tǒng)研究[J].機(jī)床與液壓，2007（11）.

[2]寧辰校，張戌社，羅占興.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制研究[J].液壓與氣動(dòng)，2012（12）.

〔編輯：王霞〕

Research Twin-lift Hydraulic Hoist Synchronous Control

He Kaizhen， Luo Xiaohong

Abstract： The main point for double hanging Hydraulic Synchronization Control launched a research project through a combination of specific examples， the principles of synchronous control system was elaborated and applied in the analysis of synchronization control problems， the proposed a series of measures to deal with， for reference.

Key words： hydraulic engineering; hydraulic headstock gear; synchronous control; correction system

5? 處理方法

針對(duì)上述問(wèn)題可采取的處理方法主要有以下幾種：①外置鋼絲繩檢測(cè)裝置，并采用絕對(duì)型光電編碼器讀取閘門開度數(shù)值。

外置鋼絲繩檢測(cè)裝置由殼體、恒力彈簧、不銹鋼絲繩、卷筒、彈簧卷輪、主軸和絕對(duì)型光電編碼器等組成。開度檢測(cè)利用恒力彈簧加不銹鋼絲繩收卷機(jī)構(gòu)將線性位移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)。通過(guò)PLC換算，檢測(cè)閘門的開度，檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)全開、全關(guān)限位開關(guān)，控制閘門的全開、全關(guān)位置，保證閘門開關(guān)安全。絕對(duì)型編碼器采用進(jìn)口高精度產(chǎn)品，檢測(cè)傳感器分辨率小于0.1 mm，防護(hù)等級(jí)為IP65，數(shù)字顯示閘門開度值，并輸出位置信號(hào)。這種編碼器不受停電和外界干擾的影響，只要給電就能讀取停留在任意位置上的實(shí)際數(shù)值。②在實(shí)施過(guò)程中，由于液壓泵站為油箱、油泵、電機(jī)組一體式結(jié)構(gòu)，因此，油箱、泵電機(jī)組要嚴(yán)格按照液壓系統(tǒng)平面布置設(shè)計(jì)圖進(jìn)行安裝、固定，以避免因液壓系統(tǒng)泵站管道和元件外泄露等故障引起的檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象。對(duì)于其他閥件，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試。③在旁路放油回路中的電磁換向閥前放置一個(gè)疊加式的雙單向節(jié)流閥，能有效避免因放油電磁換向閥突然開啟或關(guān)閉給系統(tǒng)帶來(lái)的壓力沖擊，使系統(tǒng)性能得到有效的改善。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)適用于水利水電、航運(yùn)船閘等工程中各種閘門的啟閉，其中，同步控制的應(yīng)用起到了非常重要的作用，直接關(guān)系著水利水電、航運(yùn)船閘等工程的運(yùn)行安全。因此，必須重視對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以保障機(jī)器同步控制的正常應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]田勇，周岸，董彬，等.雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電液比例同步系統(tǒng)研究[J].機(jī)床與液壓，2007（11）.

[2]寧辰校，張戌社，羅占興.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制研究[J].液壓與氣動(dòng)，2012（12）.

〔編輯：王霞〕

Research Twin-lift Hydraulic Hoist Synchronous Control

He Kaizhen， Luo Xiaohong

Abstract： The main point for double hanging Hydraulic Synchronization Control launched a research project through a combination of specific examples， the principles of synchronous control system was elaborated and applied in the analysis of synchronization control problems， the proposed a series of measures to deal with， for reference.

Key words： hydraulic engineering; hydraulic headstock gear; synchronous control; correction system

5? 處理方法

針對(duì)上述問(wèn)題可采取的處理方法主要有以下幾種：①外置鋼絲繩檢測(cè)裝置，并采用絕對(duì)型光電編碼器讀取閘門開度數(shù)值。

外置鋼絲繩檢測(cè)裝置由殼體、恒力彈簧、不銹鋼絲繩、卷筒、彈簧卷輪、主軸和絕對(duì)型光電編碼器等組成。開度檢測(cè)利用恒力彈簧加不銹鋼絲繩收卷機(jī)構(gòu)將線性位移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)。通過(guò)PLC換算，檢測(cè)閘門的開度，檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)全開、全關(guān)限位開關(guān)，控制閘門的全開、全關(guān)位置，保證閘門開關(guān)安全。絕對(duì)型編碼器采用進(jìn)口高精度產(chǎn)品，檢測(cè)傳感器分辨率小于0.1 mm，防護(hù)等級(jí)為IP65，數(shù)字顯示閘門開度值，并輸出位置信號(hào)。這種編碼器不受停電和外界干擾的影響，只要給電就能讀取停留在任意位置上的實(shí)際數(shù)值。②在實(shí)施過(guò)程中，由于液壓泵站為油箱、油泵、電機(jī)組一體式結(jié)構(gòu)，因此，油箱、泵電機(jī)組要嚴(yán)格按照液壓系統(tǒng)平面布置設(shè)計(jì)圖進(jìn)行安裝、固定，以避免因液壓系統(tǒng)泵站管道和元件外泄露等故障引起的檢測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象。對(duì)于其他閥件，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試。③在旁路放油回路中的電磁換向閥前放置一個(gè)疊加式的雙單向節(jié)流閥，能有效避免因放油電磁換向閥突然開啟或關(guān)閉給系統(tǒng)帶來(lái)的壓力沖擊，使系統(tǒng)性能得到有效的改善。

6? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)適用于水利水電、航運(yùn)船閘等工程中各種閘門的啟閉，其中，同步控制的應(yīng)用起到了非常重要的作用，直接關(guān)系著水利水電、航運(yùn)船閘等工程的運(yùn)行安全。因此，必須重視對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以保障機(jī)器同步控制的正常應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]田勇，周岸，董彬，等.雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電液比例同步系統(tǒng)研究[J].機(jī)床與液壓，2007（11）.

[2]寧辰校，張戌社，羅占興.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步控制研究[J].液壓與氣動(dòng)，2012（12）.

〔編輯：王霞〕

Research Twin-lift Hydraulic Hoist Synchronous Control

He Kaizhen， Luo Xiaohong

Abstract： The main point for double hanging Hydraulic Synchronization Control launched a research project through a combination of specific examples， the principles of synchronous control system was elaborated and applied in the analysis of synchronization control problems， the proposed a series of measures to deal with， for reference.

Key words： hydraulic engineering; hydraulic headstock gear; synchronous control; correction system