貴港船閘閘門啟閉系統(tǒng)設計淺析

1、<p>　　貴港船閘閘門啟閉系統(tǒng)設計淺析</p><p>　　摘 要：本文淺析貴港船閘閘門啟閉機布置、啟閉力矩計算和液壓系統(tǒng)的設計。 </p><p>　　關鍵詞：船閘 啟閉系統(tǒng) 內(nèi)置式行程檢測裝置 </p><p><b>　　1.前言 </b></p><p>　　船閘閘門啟閉系統(tǒng)是確保船閘正常運行，保證水

2、道暢通的關鍵。與泄洪系統(tǒng)和引水發(fā)電系統(tǒng)相比，通航船閘的液壓啟閉機有如下特點：運行頻繁，啟閉速度相對較大，設備故障率少，運行可靠，以滿足航運船舶頻繁過閘的需要。 </p><p>　　2 . 1 . 2啟閉機平面布置 </p><p>　　由于人字門阻力矩最大峰值產(chǎn)生在開門開始和關門結(jié)束兩處，并且在開門開始時，啟閉機的傳動角最小，所以油缸支承中心的布置，首先要滿足在開門開始時，啟閉機的能力矩

3、要大于啟閉阻力矩；且考慮活塞行程盡可能短，啟閉力及油壓適中，油缸擺動較小等特點和要求及與水工結(jié)構(gòu)的關系，采用了如圖1所示的布置方案。 </p><p>　　2 . 1 . 3啟閉機啟閉能力 </p><p>　　根據(jù)圖1所示的啟閉機布置，當油缸最大推力為1320 kN時，啟閉機的最小能力矩為4152.72 kN.m， 啟閉機的啟閉能力見表1。啟閉機啟閉能力矩及活塞桿軸力見圖2。 </

4、p><p>　　2 . 1 . 4啟閉機結(jié)構(gòu)設計及參數(shù) </p><p>　　油缸設計工作壓力為17.0 Mpa，油缸內(nèi)徑420mm，外徑490mm，活塞直徑240mm，活塞桿噴鍍陶瓷，活塞桿設內(nèi)置式行程檢測裝置。 </p><p>　　關門平均速度：19.2 mm/s關門平均流量：59.6 l/min </p><p>　　最大關門壓力：12

5、Mpa （背壓2.5Mpa） </p><p>　　開門平均速度：28.5 mm/s </p><p>　　開門平均流量：159.5 l/min </p><p>　　最大開門壓力：15.4 Mpa （背壓1.2Mpa） 2 . 1 . 5人字門啟閉過程采用的啟閉模式 </p><p>　　2 . 2充泄水閥門啟閉機 </p>

6、<p>　　2 . 2 . 1設計參數(shù) </p><p>　　閥門自重 （包括吊重）：10.4 t </p><p>　　啟閉力（已考慮富裕系數(shù)K=1.2）：850 kN </p><p>　　開門總時間：6.0 ～8.0 min </p><p>　　關門總時間：2.0min </p><p>　　活塞有效

7、工作行程：4000mm </p><p>　　2 . 2 . 2啟閉機結(jié)構(gòu)設計及參數(shù) </p><p>　　油缸設計工作壓力為17.0 Mpa，油缸內(nèi)徑320mm，外徑490mm，活塞直徑160mm。 </p><p>　　關門平均速度：33.3mm/s </p><p>　　關門平均流量：1601/min </p><p

8、>　　最大關門壓力：2.0 Mpa </p><p>　　開門平均速度：11.1 mm/s </p><p>　　開門平均流量：40.2 l/min </p><p>　　最大開門壓力：14.0 Mpa </p><p>　　2 . 2 . 3充泄閥門的啟閉過程采用的啟閉模式 </p><p><b>

9、　　3.液壓系統(tǒng)設計 </b></p><p>　　3 . 1泵站設計 </p><p>　　為便于加工制造、維護管理，船閘上、下閘首分別采用相同的啟閉機和液壓系統(tǒng)。全閘上、下閘首左、右兩側(cè)共設四個泵站。每個泵站選用二臺變量柱塞泵，互為備用。油泵驅(qū)動電功率55kW，轉(zhuǎn)速1450rpm. </p><p>　　3 . 2系統(tǒng)設計 </p>&

10、lt;p>　　液壓系統(tǒng)控制由五部分組成，分別控制系統(tǒng)壓力與系統(tǒng)卸荷回路、人字門啟閉機回路和充泄水閥門啟閉機回路。系統(tǒng)設有一個壓力傳感器和四個壓力繼電器，用于主系統(tǒng)和人字門啟閉機及充泄水閥門啟閉機開啟或關閉壓力超載報警。系統(tǒng)壓力管路、回油管路，油箱油液過高或過低及油溫超限均設報警裝置。 </p><p>　　3 . 3系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　3 . 3 . 1運行程序 &l

11、t;/p><p>　　人字門和充泄閥門的啟閉過程均采用 變速慢開啟（關閉）—勻速快開啟（關閉）—變速慢開啟（關閉）的啟閉方式，即閘（閥）門開啟或關閉的開始速度由零逐漸升到一定速度后勻速運行到預定位置后再減速運行至終點，到終點時速度減至零，這樣的啟閉方式使人字門啟閉平緩，無沖擊現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)原理圖見（圖7）。 </p><p>　　3 . 3 . 2工作原理 </p><p&

12、gt;　?、儆捅每蛰d啟動：電機啟動，YV0失電，油泵維持小流量空載運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)卸荷。 </p><p>　?、谌俗珠T關閉：慢關閉-快關閉-慢關閉-水位差合攏。慢關閉：電磁鐵YV0 YV1 YV6同時得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間由零增至100%，系統(tǒng)壓力油經(jīng)插裝閥進入人字門油缸無桿腔，有桿腔油經(jīng)插裝閥、回油單向閥及回油濾清器流回油箱。無桿腔壓由P1設定?？礻P閉：當慢速關門結(jié)束后，人字門油缸行程傳感器或時間設定發(fā)出訊號

13、，YV0 YV1 YV8得電，油泵為100%供油，人字門處于快速關閉，回油經(jīng)插裝閥流回油箱，當快速關閉至設定位置時轉(zhuǎn)為慢速關門YV0 YV1 YV6得電，YV8失電，油泵流量由100%減至零結(jié)束。 </p><p>　　水位差合攏：當慢速關門結(jié)束觸動行程開XK1，電機及YV0 YV1失電，僅YV6得電，使有桿腔回油有2.5Mpa，閘室沖水過程中，未完全關閉到位的人字門受前后水壓差的作用，當此作用力引起有桿腔的壓力

14、大于P6設定值時，有桿腔的油經(jīng)插裝閥流回油箱。無桿腔通過單向閥從油箱自吸補油。至人字門完全關閉，行程開頭XK5發(fā)訊，YV6失電，關門結(jié)束。 </p><p>　?、廴俗珠T開啟：水位差自行開啟-慢開啟-快開啟-慢開啟水位差自行開啟：當充水（或泄水）結(jié)束，出現(xiàn)超灌（或超泄）時，YV5得電，油泵空載起動，無桿腔設定背壓P5=1.2Mpa，超灌（或超泄）引起的壓力大于背壓時，人字門自行開啟，有桿腔從油箱自行補油，當開啟觸

15、動XK1開關，轉(zhuǎn)為慢開啟-快開啟-慢開啟。 </p><p>　　電磁鐵YV0 YV2 YV5同時得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間由零增至100%，系統(tǒng)壓力油經(jīng)插裝閥進入人字門油缸有桿腔，無桿腔油經(jīng)插裝閥（設定背壓1.2Mpa，P5）、回油單向閥及回油濾清器流回油箱。無桿腔壓由P2設定。當慢速開門結(jié)束后，人字門油缸行程傳感器或時間設定發(fā)出訊號，YV0 YV2 YV7得電，YV5失電，油泵為100%供油，人字門處于快速

16、開啟，回油經(jīng)插裝閥流回油箱，當快速開啟至設定位置時轉(zhuǎn)為慢速開啟YV0 YV2 YV5得電，YV7失電，油泵流量由100%減至零，觸動行程XK2，YV0 YV2 YV5失電，開關結(jié)束。 　　3 . 3 . 3充泄水閥門啟閉機運行程序 </p><p>　　充泄水閥門關閉：慢關閉-快關閉-慢關閉。慢關閉：電磁鐵YV0 YV4 YV9得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間（行程傳感器或時間設定）由零增至100%，系統(tǒng)壓力油經(jīng)插

17、裝閥進入充泄水閥門油缸無桿腔，有桿腔油經(jīng)插裝閥、回油單向閥及回油濾清器流回油箱。無桿腔壓由P4設定?？礻P閉：當慢速關門結(jié)束后，油泵為100%供油，從而成為快速關閉，電磁鐵動作不變，快速關閉到位后，行程傳感器或時間設定發(fā)出訊號，轉(zhuǎn)為慢速關閉，電磁鐵動作不變，油泵流量由100%減至零，觸動行程XK3，YV0 YV4 YV9失電，開關結(jié)束。 </p><p>　　充泄水閥門開啟：慢開啟-快開啟-慢開啟。慢開啟：電磁鐵Y

18、V0 YV3 YV10得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間由零增至24%，系統(tǒng)壓力油經(jīng)插裝閥進入充泄水閥門油缸有桿腔，無桿腔油經(jīng)插裝閥流回油箱。有桿腔壓由P3設定?？扉_啟：當慢速關門結(jié)束后，油泵為24%供油，從而成為快速開啟，電磁鐵動作不變，快速開啟到位后，行程傳感器或時間設定發(fā)出訊號，轉(zhuǎn)為慢速開啟，電磁鐵動作不變，油泵流量由24%減至零，觸動行程XK4，YV0 YV5 YV10失電，開關結(jié)束。 </p><p>　　4

19、.主要經(jīng)驗與技術(shù)創(chuàng)新 </p><p>　?、偃俗珠T和充泄閥門的啟閉過程均采用變速慢開啟的啟閉方式，改變以往啟閉過程采用定速啟閉的工作模式，減少人字門和充泄閥門在啟閉過程對液壓缸和液壓系統(tǒng)的沖擊。 </p><p>　?、谝簤嚎刂葡到y(tǒng)集成化，采用內(nèi)阻小、泄漏小、工作可靠的插裝閥。整個系統(tǒng)配置靈活，外觀整齊，維護保養(yǎng)容易；標準化、通用化和集成化程度高等優(yōu)點。 </p><

20、p>　　③液壓缸活塞桿是液壓缸的重要部件，液壓缸活塞桿在使用中會遭受磨粒沖刷，極易產(chǎn)生磨損。為提高活塞桿表面的耐磨性能，達到延長活塞桿使用壽命的效果，人字門啟閉采用國外進口油缸，大大提高油缸使用壽命； </p><p>　?、芴沾苫钊麠U設內(nèi)置式行程檢測裝置，精確檢測活塞桿行程。其基體的檢測段上等間距地設置有寬度與間距相等的溝槽，能精確檢測人字門的開度，檢測精度達到1mm。 </p><p

21、>　　貴港船閘啟閉系統(tǒng)遵循“安全可靠、經(jīng)濟實用、功能齊全、技術(shù)先進、外型美觀、操作簡單、維護方便”的原則進行設計。經(jīng)過多項測試指標的考核和運行，表明船閘啟閉系統(tǒng)的設計是合理的、先進的，達到國內(nèi)先進水平，主要設備采用了世界目前先進技術(shù)。變速慢開啟是一種可行的、較好運行模式，避免啟閉機和液壓系統(tǒng)在閘門全開和關終位置受沖擊。貴港船閘啟閉系統(tǒng)設計經(jīng)驗對類似項目有一定參考意義。 </p><p><b>