弧形闸门液压启闭机-开题报告

开题报告

论文题目：弧形闸门液压启闭机控制系统

论文选题的目的和意义

液压启闭机很长时间以来，由于受国内工业技术水平的限制。它的应用和发展受到了多种因素的制约。随着国内工业技术水平的快速发展，再加上国外先进技术和液压元器件产品大量进入国内市场，加速了液压启闭机技术的发展，也更加拓宽了其应用的前景。

弧形闸门（radial gate）是挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门。其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。弧形闸门由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。弧形闸门不设门槽，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。其中液压启闭机是水利水电工程中应用最广、数量最多的液压设备,是所有类型的水工液压设备的代表。伴随着液压技术的发展及液压缸制造水平和密封性能的提高,启闭机愈来愈普遍地采用液压传动。基于PLC（可编程控制器）液压启闭机控制系统具有控制性能优异，能方便的对双吊点弧形闸门的液压速度进行调节、纠偏，有稳定的持门能力。利用PLC抗干扰能力强，工作可靠性高，平均无故障时间长等特点，能实现弧形闸门液压启闭机控制系统的启闭机自动启闭闸们、手动启闭闸以闸位、水位实时监控、显示等功能要求。故为了实时检测水位、准确控制弧门开度、控制液压启闭机启闭速度、实现液压启闭机同步控制，本文设计研究基于PLC（可编程控制器）双吊点液压启闭机控制系统。

液压启闭机与传统启闭机比较优势：

传统启闭机主要为螺杆启闭机和卷扬启闭机，其中螺杆启闭机适用于平板门，卷扬启闭机适用于平板门及弧形门。下面针对平板门、弧型门两种门型配置不同启闭机方案进行比较分析。

传统启闭机平板门+螺杆启闭机闸墩以上一般需设置排架、启闭机房及两岸桥头堡优点：顺水流向闸室较短，闸墩高度较低，投资较省；结构简单，施工方便。缺点：启闭机排架高，对稳定不利；受门槽的影响，过闸水流流态较差。适用范围：水头低、门体小、所需启门力小；快速启闭。

2、平板门+卷扬启闭机闸墩以上一般需设置排架、启闭机房及两端桥头堡。优点：顺水流向闸室较短，闸墩高度较低；结构简单，运行管理方便；投资较省。缺点：启闭机排架高，对稳定不利；过闸水流流态较差。适用范围：水头较低、门体较小、所需启门力较小。

3、弧型门+卷扬启闭机闸墩以上一般需设置排架、启闭机房及两岸桥头堡。优点：启闭机排架低，对稳定有利；过闸水流流态较好；结构简单，运行管理方便。缺点：顺水流向闸室较长，闸墩高度较高，投资较高。适用范围：水头较高、门体较大、所需启门力较大。

4、液压启闭机平板门+液压启闭机闸墩以上一般需设排架及两岸桥头堡，液压站及监控设备都设在桥头堡内，液压活塞杆埋在闸墩中。优点：技术先进，工艺合理，结构紧凑，无需设启闭机房，经济性较好，安全可靠，运行管理及维修方便。缺点：门体受风荷载作用大，门体开启后对液压活塞杆稳定影响较大；液压设备价格偏高。适用范围：水头低、门体小、启闭机行程小。

液压启闭机的优势

（1）、结构简单，布置紧凑，体积小，重量轻；（2）、承载能力大，并能够远距离传递动力；（3）、缓冲性能好，传动平稳，调速和换向方便；（4）、液压传动与电气控制相结合，便于实现自动化；（5）、液压元件已经系列化、标准化，设计简单，制造周期短；（6）、液压元件可以自行润滑，经久耐用；（7）、易于防止过载，工作安全可靠；（8）、液压启闭机通过液压传动驱动液压缸来操作闸门的启闭运行，故传动效率比机械传动高；（9）、液压启闭机设备

布置的可分散性，使其对水工建筑物有极大的适应性，十分有利于水利工程整体布置的优化。

可编程控制器

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

在PLC诞生并运用于工业控制之前，基本上所有的控制系统均以继电-接触器组成的控制系统为主。继电控制电路通过一些控制电器的触点（如开关、按钮或继电器的触点）来控制用电器工作的电路，以不同的连接反应不同的触点和用电器之间的逻辑关系，但这种传统的继电系统存在控制精度不高、电路故障率高、体积大、复杂逻辑关系的控制难以实现电路设计通用性差，成本高等缺点。

近年来,液压启动机的发展主要体现在新型液压元件的应用及液压传动与电子控制技术(如PLC)日益结合两大方面。液压传动的优点之一就是易于与电气或电子技术结合,实现动作和操作自动化早期的液压启闭机电气系统通常采用继电器逻辑控制方式,这种系统对于动作较简单的启闭机来说可以满足要求,且价格便宜,查找和排除故障较容易。其缺点是这种控制系统一旦安装,相对来说就固定不变了。此外,对于动作较复杂且有多种运行要求的启闭机,如仍采用这种控制方式,设备将因继电器数量多而变得复杂,同时控制系统的整体可靠性也将降低。随着控制技术的发展及启闭机运行要求的提高,液压启闭机中已渐渐采用了电子控制技术,最具代表性的是可编程逻辑控制器(PLC)控制。与继电器逻辑控制相比,PLC控制最突出的优点在于可靠性高,编程方便、灵活,允许在一定运行经验的基础上对程序加以修改,且易于实现自动控制和遥控。液压传动与PLC控制技术结合后,启闭机的工作性能更加完善。

二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

液压设备系统在世界各国中早已得到了广泛的发展与应用，在60年代它更得到了迅速的发展。当今，液压技术已发展成一门新兴的工业技术，它已不再是单纯的液压传动的概念。在现代工业技术中，它已发展成包括现代机械传动、控制技术与测试技术在内的现代自动化技术，也是现代机械装备的基础技术之一，它为现代工业的机电液一体化创造了向高水平、高性能发展的条件。当今世界，一个国家工业技术装备的液压化率已成为现代工业化的重要标志之一。

长期以来，国内外去多专家学者都竭力对于各种液压启闭机的研究和开发上，对液压式启闭机的伺服控制系统等方面的问题及链式启闭机、螺杆启闭机及曲柄连杆启闭机等都进行了大量细致的研究工作，特别是美、英等国相继研究出一批性能可靠的启闭机。在长期的研究中，这些国家积累了大量的理论知识和丰富的经验，并提出了启闭机传动结构的动力学系统的初步力学模型和数学模型。随着的科技水平和工业技术的发展，液压启闭机需求越来越大。国外对于液压启闭机的设计不断优化。

国内外液压启闭机产业发展现状

2007-2012年全球闸门液压启闭机产业市场规模（单位：美元）