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第４０卷第２期２００９年１月 人 民 长 江Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．２Ｊａｎ．，２００９收稿日期：２００８－１０－２０作者简介：秦雅岚，女，长江水利委员会设计院机电处，工程师。 文章编号：１００１－４１７９（２００９）０２－００８６－０２双缸液压启闭机闸门纠偏控制的电气实现秦雅岚（长江水利委员会设计院，湖北武汉４３００１０）摘要：大中型闸门的启闭常采用液压启闭机，但在实际运行中常因闸门两端启闭机油缸中的活塞杆运动不能保持同步，而影响闸门安全运行。为此研制了双缸液压启闭机闸门纠偏控制系统。介绍了双缸液压启闭机闸门纠偏的电气控制原理，以及在施工调试中，电气控制系统如何保持闸门两端油缸中活塞运动的同步性，进而保证闸门平稳地启闭。关 键 词：电气纠偏；ＰＬＣ；双缸液压启闭机；大中型水闸中图分类号：ＴＶ６６４．２ 文献标识码：Ａ 大中型水闸是水利枢纽工程中的重要建筑物，在运行管理中，具有重要作用。大中型水闸的启闭往往采取液压启闭的方式，其原因在于液压式启闭机油缸内的油液为柔性工作介质，能达到减轻闸门局部开启时高速水流对闸门产生的振动，具有实现闸门平稳运行的作用，同时由于液压启闭机具有体积小、重量轻、启闭力大等特点。所以在很多水利枢纽工程中，大中型水闸均选用双缸液压启闭机，并引进电气自动化控制，以保证在汛期时泄水闸快速安全准确动作、提高闸门启闭效率。由于各种原因，闸门两端启闭机油缸中的活塞杆行程往往不能保持同步，造成闸门两端启闭速度不同而倾斜，严重影响水闸的正常运行，甚至造成事故。因此，保证两端油缸中的活塞杆同步运动，进而保证闸门的平稳启闭，是保证水闸安全运行的重要条件。１ 闸门纠偏电气控制原理闸门纠偏电气控制系统（图１），是由现地控制装置ＰＬＣ控制比例阀（或节流阀），调节注入油缸中的流量，从而达到控制闸门启闭速度。开度仪通过测得的油缸行程反馈给ＰＬＣ。对于双缸液压启闭机，配有两个开度仪，即可以测得左右油缸活塞杆的行程，并将数据输入ＰＬＣ中进行处理，一旦左右油缸中活塞杆的行程之差超过设定值，则判定左右油缸出现了偏差，需要进行纠偏，ＰＬＣ输出信号控制比例阀（或节流阀），调整左右油缸的流量，从而使左右油缸的活塞杆运动速率保持一致，闸门保持水平启闭。２ 检测与执行机构２．１ 比例阀比例阀作为液压系统的一部分，精度要求比较高，在工程实践中，比例阀多选用电液比例流量控制阀，它具有二通功能。能按照提供的电信号值输出对压力的补偿流量，提高了精度。其组成主要包括：壳体、带感应式位移传感器的比例电磁铁、检测节流器，压力补偿器、行程限位器以及可以选择的单向阀。图１ 闸门纠偏控制系统流量的设定通过调整定值电位器确定。设定值通过比例放大板以及比例电磁铁调节检测节流器。检测节流器的压降由位移传感器测得，与设定值的任何偏差通过反馈控制来补偿。压力补偿器保持在检测节流器上的压降为常数，因此流量得到补偿。２．２ 开度仪开度仪的测量精度要求在３ｍｍ以内，分辨率为１ｍｍ，测量范围可达２０ｍ。开度仪的主要部件是编码器，在工程实践中，闸门开度仪多选用多圈绝对值旋转编码器，它通过ＳＳＩ（同步串行接口）输出符合轴位置的定位数据值，常见的轴角编码器最大的分辨率可达到每圈６５５３６步，圈数为４０９６圈。 第２期 秦雅岚：双缸液压启闭机闸门纠偏控制的电气实现３ 闸门电气纠偏功能的实现３．１ ＰＬＣ及其ＳＳＩ接口可编程控制器ＰＬＣ是数据处理的主要工具，与闸门开度仪接口的常见形式有以下几种：ＢＣＤ码、４～２０ｍＡ模拟量、ＲＳ４８５接口、ＳＳＩ接口。ＢＣＤ码为并行输出口，即是在接口上有多点高低电平输出，占用ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ模块的资源较多，这种接口一般不用于位数较多的绝对型编码器；４～２０ｍＡ模拟量接口优点在于占用ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ模块的资源少，但存在零漂且抗干扰能力差；闸门开度仪通过ＲＳ４８５接口可直接联上现场总线网，但该接口造价比较高。多数ＰＬＣ制造商均提供具有ＳＳＩ接口的功能模块，如西门子ＰＬＣ的ＳＭ３３８模块，施耐德公司的ＡＢＥ７ＣＰＡ０１。ＳＳＩ接口（ＲＳ４２２模式），以两根数据线、两根时钟线连接，由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲，绝对的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。由接收设备发出时钟信号触发，编码器从高位（ＭＳＢ）开始输出与时钟信号同步的串行信号。串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。３．２ 纠偏功能纠偏方式主要分为手动纠偏和自动纠偏两种方式，在手动状态下，通过操作控制柜上的纠偏旋钮直接动作于电液比例阀的阀芯，控制油的流量实现纠偏功能。自动纠偏是在集控、现地自动运行状态下，把闸门开度仪检测到的闸门左右开度值送到ＰＬＣ，与设定的偏差值进行比较，得到纠偏命令，通过比例放大板自动调节左右电磁阀，实现双缸同步运行。３．３ 闸门纠偏的运行流程双缸液压启闭机水闸纠偏运行模式的流程如图２。系统设定的液压泄水闸纠偏运行模式根据水闸安全运行的控制要求，按闸门左右两端高度偏差（△Ｈ）的控制范围，设置纠偏启动偏差值△Ｈ１、纠偏结束偏差值△Ｈ２、停闸纠偏偏差值△Ｈ３和停机处理偏差值△Ｈ４这４个控制性偏差值。闸门运行时，当闸门左右两端高度偏差达到纠偏启动偏差值△Ｈ１时，监控系统启动纠偏机构进行纠偏，在闸门启闭运行的同时，使闸门左右两端高度偏差缩小，待闸门左右两端高度偏差小于纠偏结束偏差值△Ｈ２时，即自行停止纠偏，闸门继续启闭运行；但是若启动闸门纠偏后，由于某种故障原因，闸门左右两端高度偏差没有缩小，甚至进一步增大，达到停闸纠偏偏差值△Ｈ３时，监控系统停止闸门启闭，保持纠偏机构继续执行纠偏来缩小闸门左右两端高度偏差。如果偏差渐渐缩小，当小于停闸纠偏偏差值△Ｈ３时，恢复闸门启闭动作，并继续执行纠偏，直到小于纠偏结束偏差值△Ｈ２为止。若停闸纠偏后，纠偏机构仍无法缩小左右两端高度偏差，当闸门左右两端偏差达到停机处理偏差△Ｈ４时，监控系统会发出停机命令，并报警，待监控人员处理故障。图２ 纠偏运行流程４ 结语影响双缸液压启闭机左右不同步的原因有很多。例如，在液压安装的过程中，应按照规范进行管道的清洗和注油循环，一旦管道中残留杂质，则在闸门的启闭过程中，会造成闸门抖动，更严重的会引起比例阀失控。此外，在闸门的安装过程中，如果闸门的重心位置有所偏移，也会使得闸门两端运动不同步。双缸液压启闭机闸门纠偏系统电气自动化的实现，能满足现代电站“无人值班（少人职守）”的模式要求，提高了工作效率，更重要的是为大坝在汛期的安全运行提供了强有力的保障。（编辑：赵凤超櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅）·简讯·“气候变化对长江流域水资源影响的初步研究”等三项研究成果通过验收 ２００９年１月８～９日，长江水利委员会总工办组织召开了“气候变化对长江流域水资源影响的初步研究”、“流域水量水质耦合水资源配置初步研究”、“丰水地区节水型社会建设效果评价标准初步研究”等三项研究成果验收会。长江委总工程师马建华、副总工程师金兴平以及委办公室、水政局、水保局、水文局、长江科学院、武汉大学等单位的专家和代表参加了会议。与会专家和代表分别听取了各项目承担单位关于初步研究成果的汇报，查阅了有关验收资料，并对研究成果进行了认真评议。验收专家组一致同意以上三项研究成果通过验收。（长江）７８
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