遥控式液压启闭机的设计与运用.pdf

Hv d r a u l i cs Pn e uma t i c s＆ Se a l s ／ No ． 9．201 O 遥控式液压启闭机的设计与运用 周 宜 松 武汉力地液压设备有限公司 ， 湖北武汉4 3 0 0 4 0 摘要 液压启 闭机在水利水 电工程中的应用越来越广泛 。 本文介绍 了工业用遥控装置在水利水 电工程 闸门液压启闭机 中的设计与运 用 ， 重点介绍了湖北省汉J l I 市汉川泵站更新改造 工程泵房流道 出口工作闸门遥控式液压启 闭机 的特点 ， 为将来在其它水利水电工程上 的推广 和使用 ， 提供可借 鉴的经验 。 关键词 液压启闭机 ； 控制系统 ； 遥控装置 中图分类号 T P 2 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 9 0 0 4 7 0 3 Th e De s i g n a n d Ap p l i e d o f Re mo t e Co n t r o l l e d Hy d r a u l i c Ho i s ZHOU Yi s o n g Wu h a n L i D i H y d r a u l i c E q u i p me n t C o ． ，L t d ． ，Wu h a n 4 3 0 0 4 0 ，C h i n a Abs t r a c t Th e hy d r a u l i c ho i s t i s mo r e a n d mo r e po p u l a r a p pl i e d i n t he wa t e r c on s e r v a nc y an d wa t e r a n d e l e c t ric i t y p H e ct ． Th i s a r t i e l e i n t r o d u c e s t h e d e s i g n a n d u s a g e o f t h e i n d u s t ria l a p p l i e d r e mo t e c o n t r o l d e v i c e ， w h i c h u s e d i n t h e h y d r a u l i c h o i s t c o n t r o l l e d g a t e i n t h e w a t e r c o n s e r v a n c y a n d w a t e r a n d e l e c t ri c i t y p r o j e c t ． A n d i t m a i n l y i n t r o d u c e d t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f t h e r e mo t e c o n t r o l l e d h o i s t f o r t h e s p i l l w a y g a t e o f t h e r e n o v a t e d a n d r e b u i l d t h e p u mp r o o m o f Ha n c h u a n p u mp i n g s t a t i o n i n Ha n c h u a n Hu B e i p r o v i n c e ． I t p r o v i d e s a r e r e n c e d e x p e ri e n c e f o r t h e p o p u l a ri z e a n d u s a g e i n t h e w a t e r c o n s e r v a n c y a n d w a t e r a n d e l e c t ri c i t y p r o j e c t i n t h e f u t u r e ． Ke y W or ds h y dr a ul i c h o i s t ； c o n t r ol s y s t e m； r e mo t e c o n t r o l de v i c e 1 液压启 闭机 电气控制系统 的基本控制 方式 液压启闭机电控系统通常设有“ 现地手动 ” 、 “ 现地 自动 ” 、 “ 远 方控 制 ” 三 种 运行 方式 对 液 压启 闭 机进 行 控 制。“ 现地手动” 方式是指在现地控制柜进行单步操作 ， 不通过 P L C 可编程控制器1 控制 ， 通过常规继电器线路 实现电机启动 、 液压系统建压 、 电磁 阀换向进而控制 闸 门的启闭 “ 现地 自动”方式是指在现地控制柜进行操 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 2 4 作者简介 周宜松 1 9 7 3 一 ， 男 ， 工程师 ， 湖北 松滋人 ， 武汉 力地液压设 备 有限公司副总经理 ，从 事国 内外水 利水电工程液 压启闭机 的应用与 研 究。 作 ， 通过 P L C控制 ， 按照编制的程序实现电机启动 、 液 压系统建压、 电磁阀换向进而控制闸门的启闭 “ 远方控制” 方式是指在远方集 中控制室向各 闸门 现地控制柜发送启 闭门指令 ，现地控制柜在接收到远 控指令后按程序对闸门进行启闭门操作。“ 现地 自动” 、 “ 现地手动” 两种控制方式 问存在互锁关 系， 但“ 现地 自 动 ” 状 态下允 许 “ 远 方遥 控 ” 方 式 工作 。 液压动力站通常 由两套液压泵电动机组成 ，为液 压 系 统提 供稳 定 动力 。通过 “ 远 方 遥控 ” 、 “ 现地 自动 ” 、 “ 现 地 手 动 ” 三 种方 式 操 作 ， 切 换 液 压 泵 选 择 开 关 可 以 在不同状态下对液压泵电动机进行启停控制 、监控和 保护 ， 自动／ 远方控制过程中 ， 单泵运行时 ， 当控制系统 检测到主泵故障时， 自切换到备用泵运行并报警。 以上异常现象发生。 接着又进行了耐久性能实验。 气缸 在符合实验条件下 ， 往复运动达 5 0 0 k m后 ， 再进行一系 【 1 】 列的启动压力 、 负载性能 、 密封性能等实验 ， 均能够达 到技 术指标 。 - 一 一 一 一十 参 考 文 献 北方工业大学流体传动与控制教研室 和济南华 能气动元器 件公 司共同编著． 气动元件与系统设计[ M】 ． 北京 机械I _ ,J k 出 版 社 ． 1 9 9 5 ． 4 缩 束 佑 [ 3 1 s M c 中国 有限 公司编著．现代实用气动技术IM ] ．北京 机械 在矿山井下特殊环境 中，该系统效率高 ，性能可 工业出版社， 2 0 0 3 靠 ， 安全性好 ， 得到广泛应用。同时， 也希望该系统的工 [ 4 1 徐灏舰械设计手册【 M 】 北京 机械工业出版社， 9 9 作 原理 及结 构 特点 ，可 以为 同行 业 工程 技 术人 员 在设 【 5 】 史美堂 金属材料及热处理【 M 】 上海 上海科学技术出版社， 计类似产品时 ， 提供一些有益的参考。 [ 6 1 熊文修 ．机械零件[ M ] ． 北京 高等教育 出版社， 1 9 8 5 ． [ 7 1 黎庶慰． 机械原理【 M 】 ． 北京 高 等教育 出版社， 1 9 8 5 ． 47 液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 0年 第 9期 液压启闭机 电气控制系统引入两路三 相四线 电 源， 通过具有缺相 、 欠压保护的双电源切换开关使主／ 备 电源 自动切换 投人 ， 由 电压 表对 电源波 动进 行监视 ； 电 动机控制主回路分别设置保护负荷断路器对三相电源 进行过负荷保护和短路电流保护 ； 控制回路 ， 设有断路 器和熔断器 ， 对控制回路进行过载 、 短路保护； 具有控 制功能的 P L C、 接 口继电器、 常规和智能人机界面等设 备 ． 负责完成信号的采集 、 处理。 在 闸门控制过程 由闸 门行程传感器进 行开度监 测，将闸门所处的任意位置所对应的模拟量电流信号 送人 P L C 。经处理后 ， 以I ／ l m级信号送人触摸屏显示开 度值。根据液压系统提供的接口， 控制系统对液压动力 站的液压系统压力 、 油位 、 回油滤油器堵塞等信号进行 监视 ， 系统在控制过程 中能 自动识别故障信号， 当系统 检测到故障信号时， 可以提醒操作者进行检修。 2 工业用遥控装置在液压启 闭机 电气控 制方式 中的引入 近年来 ，为 了节省投资 ，确保工程技术经济性指 标 ， 在保证安全可靠的基础上 ， 采用“ 一控多 ” 方案设计 的液 压启 闭机项 目逐 渐增 多 。 同时 ， 各 中 、 小型水 电站 为了实现“ 少人值守 、 无人值班” 的管理模式 ． 对液压启 闭机操作维护简便的要求也越来越高。 虽 然 液压 启 闭机 设有“ 现 地 手 动 ” 、 “ 现地 自动 ” 、 “ 远方控制” 三种运行方式 ， 但是往往在工程项 目安装 调试及运行使用中会遇到一些麻烦和不便之处。 液 压启 闭机 在工 地现 场安 装调 试过程 中 ，电气 控 制系统的保护功能尚不能完全投入． 尤其是在对“ 一控 多 ” 项 目的安装 调试 过程 中 ， 需要在 泵房 手 动操作 液压 启闭机液压缸经常进行伸缩运动 ．同时需要实地观察 液压缸运动动作状态 ， 这种情况下通常需要多人 配合． 并采用对讲机联络 ，往往反应迟缓并且容易出现错误 并可能引发安全事故。 “ 一 控 多 ” 项 目液 压启 闭机 安装 调试 完成后 投 入运 行后，经常需要进行操作或者在汛前对闸门进行检查 试运行并排除小故障 ，运行人员常常要在闸门及机房 之间来 回观察和工作 ， 两地相距上百米 ， 同时需要多人 联合工作 ， 并通过对讲机进行联络， 十分不便。 那么， 有没有什么办法可以懈决这些问题 ， 使操作 者既能方便观察 ， 又能随时对闸门进行启 、 闭 、 停控制 呢因此 ， 我们引入工业遥控装置 ， 在液压启闭机电气 控制系统中增加 “ 遥控 ” 操作方式 。 实现“ 所见 即所得 ” 的遥控操作 。 3 遥控式液压启闭机 的设计与运用 3 ． 1 遥控式 液压启 闭机 的工程运 用 汉川泵站位于湖北省汉川市城南泵站河上 ，站址 北部紧靠汉川市城 区， 下游距汉江约 1 ． 5 k in， 是治理叼 汉湖的一个集防洪 、 排涝 、 灌溉 、 航运于一体的综合性 枢纽 工程 。 汉川二站枢纽工程泵房流道出 口设有四孔工作闸 门及液压启 闭机。工作闸门液压启闭机共包括液压油 缸 4支， 机架 4件 、 液压泵站 1 套 、 电气控制柜 1 套 ， 控 制方式采用典型的“ 一控四” 方案。 4支液压油缸分别与 4扇闸门联接， 每支液压油缸启闭一扇闸门。 我们在“ 现 地 自动” 、 “ 现地手动”两种方式下增设 “ 远方遥控 ” 方 式 ，在保证液压缸动作可靠的前提下利用遥控方式的 优点 ，使操作人员在移动状态下随时控制液压缸的动 作， 从而实现在启闭机安装调试过程中、 水泵机组启停 过程中随时监测 ， 一边观察一边操作。因为该项 目属于 更新改造工程 ，在 自动化集中控制程度上还不可能达 到很高的程度，所 以尤其适合采用工业用遥控装置实 现遥控 功能 。 3 ． 2工 业用遥控 装置 的性能 根据液 压启 闭机的控制要求 ，我们选择上海禹 鼎 沙 克 电子有 限公 司 F 2 3系列的一款遥控器对闸 门进行户外 1 5 0米以内的遥控控制，遥控器包括发射 机和接收机两部分， 现将其性能和操作介绍如下 3 ． 2 ． 1 简 介 1 F 2 3 一 A 型遥控装置具有八个单速键 启动键 急停键 磁铁钥匙 ， 适合八个单速控制的设备。 2 低耗电量 使用两颗 A A碱性电池平均使用寿 命可达 2个月 。 3 操作功能均可透过专用软件做设定 与 w i n 9 8 ／ ME ／ 2 0 0 0 ／ X P相 容 。 4 操作距离可达 1 5 0 m。 5 发射及接收机均为内藏式天线 接收机可另行 加装附件 被动天线 。 6 透过新的弹性化设计可 自行组装及设定 D I Y 。 7 多重安全保护设计的汉明码和 3 2位元不重复 识别码 。 8 工作温度范围 一 3 5 ～ 8 0 C 。 3 ． 2 ． 2 F 一 2 3软件 画面 F 一 2 3遥控器可由 P C软件设定多种按键功能 ． 例 如 普通 、 捺跳 、 开及关 、 寸动 、 相互抑制、 不相互抑制 、 加速延迟等多种不同控制功能；另外还有四种特殊模 式之下按键功能设定 ，使遥控更具有弹性及适应各种 求 ， 特 别是 在 闸 门安装 过 程 和调 试 过程 中 。 利 用遥 控装 置 实现 了常规 状态 下 任 意控 制及 紧 急状 态 下 人为 干 预 控制的设计 目的。经过 2 0 0 9年汛期运行检验 ， 该液压 启闭机运行正常 ， 使用方便 ， 操作可靠 ， 得到 了用 白t t 0 好 评 。 4 结束语 工业 用遥 控 装置 在 复杂 环境 下 可 以实 现 稳定 和 安 全的控制 ， 无线遥控器广泛适用于 各类起重机械 、 工程 机 械 、 输 送机 械 、 升 降机 ／ 卷 扬 机 、 装 载 机／ 搅 拌 机 、 隧 道 工程设备 、材料搬运设备 、机车和铁路设备控制系统 等。 汉 川泵 站 工作 门遥 控 式液 压 启 闭机 的设 计 与使 用 为无 线遥控技术在水利水 电工程上 的推广和使用 ， 积 累并提供了许多可借鉴的经验。我们相信 ， 随着水利水 电工程 中液压启闭机的广泛应用 。遥控式液压启闭机 也将更好的服务于水利水 电建设 ，尤其是为中小型工 程项 目 “ 一控 多 ” 闸 门的 电气控 制 系统 增 添 了 “ 宜人 化 ” 、 “ 个 性化 的使 用特 点 。 参 考 文 献 不 同类型之 行车 或机器 设备使 用 。 3 _ 2 _ 3 ． F 一 2 3系统特 殊功 能设定 双 马 达 当按键 按 下 一 速 时 ， 一 速 继 电器 导 通 ； 按 至二 速时二 速继 电器导 通而一 速继 电器 则跳脱 。 合成 当两个按键同时按下时 ， 即可合成另一个动 作输 出 ， 以扩 增功 能而 不需要 增加 按键 。 三速加速 配合开机键使用 ， 可 以达到 3速输出之 加速 功能 。 数位加速 配合开机键使用 ， 可 以产生类似二进制 之数位输 出功能 最高可达 四速 ， 以控制数位界面之 机器设备 ， 如变频器等。 3 ． 2 ． 4 ． F 一 2 3弹性化 设计 F 一 2 3 无线电遥控器之接点输出，可依照使用者实 际需求 自行规划设计 。无论是总电源 MA I N ，总线 C O M 或是继电器之常开／ 常闭接点都可 自由跳接。 3 ． 3 遥控 式液 压启 闭机操 作设 计 本着安全 、 可靠及操作简单的理念 ， 本控制系统仅 使用了八个单速键分别来控制 4个闸门的开启和关闭 见图 1 ，并且在开启和关闭的过程 中能停 在任意开 度 ， 具体操作过程如下 见图 2 。 图 1 左 图文字 说 明 一 1 肩 门 4 启门 l 闭 门 4 闭门 2 启门 备用 2 闭门 备用 3 启 门 备用 3 闭 门 图 2 3 ． 4遥控式 液压启 闭机的使 用与 运行 汉川 I 泵站工作 门液压启 闭机于 2 0 0 9年 5月中进 行机、 电、 液出厂试验后发运至汉川泵站更新改造工地 现 场 ， 经过 1 5天左 右 的安 装 调试 ， 于 2 0 0 9年 6月进 行 了联门后的带载负荷试验 。对液压系统 、 电控系统在闸 门的关闭 、 开启 、 锁锭 、 下滑回升 、 与水泵组联机事故状 态快速关闭等功能进行了反复试验 ，各项功能及运行 过程 的压 力 、速度 等 实测 数 据基 本 达 到和 满足 设计 要 周恩涛． 可编程控制器原理及其 在液压系统 中的应用f M 1 ． 北 京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． 雷天觉 ， 等． 新编 液压 工程手册【 M】 ． 北 京 北京 理工大学 出版 社 ． 1 9 9 8 ． 罗光 伟． 可编 程控制器 教材[ J 】 ． 北京 电子科技 大学 出版社 ， 20 07． 陈永 甫． 实用 无线 电遥 控 电路[ M 】 ． 北京 人 民邮 电 出版 社 ， 20 07． 机械工程 标准手 册编委会 ． 机 械工程标 准手 册【 M】 ． 北 京 中 国 标 准 出 版社 。 2 0 0 1 ． 匡襄． 液力传动[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 8 2 ． 中 国 电 器 工 业 协 会 ． 电 器 工 业 国 际 标 准 I EC 及 国 内 转 化 目 录[ S ] ． 北京 中国电器工业 协会 ， 2 0 0 3 ． 4 9 ⋯