闸门液压启闭机电气控制系统设计

闸门液压启闭机电气控制系统设计

摘要：根据控制方式不同，可将闸门启闭机控制分为手动控制、集中控制和

现地控制三种方式，其中，集中控制是在泄水闸集控室内，检测闸门的启闭状态，并结合水力环境现状调节闸门的开度大小，这种控制方式是最常用的闸门控制方

式之一，而现地控制是在调试和集中控制失效时采用的控制方式。现阶段国内外

通过长时间的研究得出的研究成果包括基于PLC的控制方法、基于模糊理论的控

制方法以及基于Modbus的控制方法，然而当前闸门启闭机控制方法对同步性的

要求较高，上述传统的控制方法存在严重的同步误差问题。为了解决这一问题，

在传统控制方法基础上，分析控制方法同步误差的形成原因，并结合分析结果实

现对双吊点闸门启闭机同步控制方法的优化设计。在运行过程中产生同步误差的

原因分别为双缸偏载和双缸液压的不对称，因此，本文以解决液压双吊点闸门启

闭机控制方法的同步误差为目的，实现对同步控制方法的优化设计。

关键词：闸门液压启闭机；电气控制；设计

引言：某大型水利枢纽工程在检修中发现溢洪道1号弧形闸门不能有效开闭，水库安全度汛存在重大隐患。为快速找出故障原因，消除故障隐患保证工程安全，技术人员对该溢洪道弧形闸门、液压启闭机及其附属设施进行了故障检测，并根

据检测数据进行故障诊断与分析，提出针对性的整改建议，建设单位依据整改建

议进行整改，有效保证了该水利枢纽安全可靠运行。

1液压双吊点闸门启闭原理

同步数学模型构建的目的是了解双吊点闸门启闭机的一般结构和工作原理。

闸门实际控制运行中，根据工程任务需要下达闸门的升、降指令，启闭机液压油

泵经由不同的液压阀组在油缸内形成压力，引起液压杆在缸内做反复的伸展和缩

回运动，对闸门产生推拉作用，为闸门的升降操作提供动力。将启闭机的液压缸

通过双吊头与闸门连接在一起，达到启闭闸门的目的，这也就是双吊点闸门启闭

机的工作原理。

2液压启闭机运行和操作设计要求

液压机应可移动，液压缸在打开时运行平稳，无漏电距离、摇晃等。；开启

盖茨电源应能在行驶范围内的任何地方可靠地关闭，并有相应的指示器和任何设

置的限位开关；液压系统中必须有有限的压力保护，以保证设备的安全运行；液

压泵电机应自动启动，并在开启位置或局部开启位置向下移动100mm以上时，或

同步误差大于10mm时，将闸门移至其位置。当液压泵马达尚未接通时，中央和

现场均应有声报警信号，液压泵马达将自动启动，使闸门升至其原始位置；接通

电源应同时在现场和远程进行。

3闸门液压启闭机电气控制系统设计

3.1双吊点闸门启闭机同步控制方法设计

双吊点闸门启闭机主轴上安装一个码盘，当启闭机转动时，码盘的读数与主

轴转角成正比，在忽略钢丝绳弹性变形量的情况下，码盘中显示的数据与闸门的

开度之间存在一个函数关系。将该函数关系编写成程序代码，控制、调整启闭机

状态。，此次同步控制方法的实现需要借助控制器与传感器等硬件设备的配合，

并通过相关硬件设备检测启闭机左右两吊点的移动程度，若两吊点的移动程度一

致可以确定控制过程中未出现同步误差问题，否则可以认定两侧运动存在滞后关系，并能够得出同步运动的超差大小、相位等信息。将同步误差的分析与计算结

果代入到控制器中，并调整控制器的控制方式，通过控制单元进行相关的逻辑和

数学处理，便可以实现对双吊点闸门启闭机控制工作中同步误差的校正，从而实

现对闸门启闭机同步起吊。

3.2液压启闭机换油方法改进

对于机械修理期间入口处液压滑动器换油的操作，设备制造商提供完整的换

油方案，其中进口开口完全延伸，活塞杆处于最低位置，液压缸中的液压油主要

存放在上部腔室中，主缸、上部油箱和液压缸腔分别放空。主油箱和顶油罐均设

有通风管道和通风阀，通过临时管道进入拆卸仓库的油箱。液压缸上的液压油流

打开液压缸的顶盖，将其放入临时抽油泵的吸油过程中，并通过临时抽油泵排出。该方法看起来是一个简单的步骤，但液压缸上的油封的实施较为困难，需要高气

流运行，需要一个临时平台。拆下液压缸块的顶盖时，由于连接气缸端头，会产

生部分液压出口，造成设备污染和环境风险。气缸高度较高，正常抽水泵抽油高

度不足，液压缸底部的油不能完全排空。安装时应更换顶盖和气缸，更换表面密

封件，消耗备件，调整安装在顶盖顶部的启动垫等。由于液压缸是外部装置，因

此拆卸和安装顶盖需要更高的环境条件。雨或雪、风暴或雾都不会根据天气条件

起作用，打开侧盖后异物可能会掉落或损坏气缸。因此，制造商提供的换油方法

存在很高的风险和事故风险，影响到维护生命周期内的人身安全、设备安全和控制。

3.3数据收集

传感器采用四个元件的磁阻:mra 1、MRA 2、mrb 1、mrb 2为电感电阻，活

塞杆向上或向下移动时，槽通过传感器，因为钢质活塞杆#号。45是磁性的，表

面上安装的陶瓷是由非金属材料制成的，因此活塞45与大小不同的传感器磁阻

之间形成磁距离。深化引起的磁场较弱，磁场的强变化导致磁场阻力的变化，导

致mr电阻两端的应力变化，活塞杆上的槽距相等，传感器通过磁场弱确定活塞

切线上的槽数，从而转换为活塞切线的中心。该形式的轨迹检测传感器集成到活

塞杆中，直接检测活塞切线的位移，无需机械改造，检测独立于集线器进行，每

个过程均可检测到毫米级，以满足开门要求。检测精度取决于活塞杆传动中凹槽

排列的密度和传感器磁性的大小。

3.4液压系统使用指南

打开液压系统主要是为了操作闸门，如。b .负责升降、同步停机、定位和

压力控制，如弧形工作台上所示。在闸门的提升过程中，液压泵电机组启动空闲，延迟约为。10s，相应的电磁阀接通，压力油通过杆液压缸两侧的成比例旋转阀

流入，无阻塞油的腔通过单向阀回流油箱；当闸门降水时，液压泵电机组以空路

面启动，延时约为。10s、相应的电磁阀接通，液压油打开单向阀，液压缸具有

比例旋转阀，按比例旋转阀后回流到堵塞阀，而压力油则通过液压缸上无腔的溢

流阀加注，并通过油箱中的单向阀加注。

3.5液压启闭机组成和结构设计要求