CN103643666A - 适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统及控制方法，包括斜架车、钢丝绳、钢丝绳卷筒，两套卷扬装置、两套摩擦装置、控制单元、检测装置、两套卷扬电气传动装置和两套摩擦电气传动装置。检测装置实时反馈设备运行数据，控制单元根据控制指令和检测装置反馈的信号对两套卷扬电气传动装置、两套摩擦电气传动装置进行控制，两套卷扬电气传动装置驱动两台卷扬电机工作，通过减速器使卷筒运转，收放钢丝绳从而驱动斜架车在轨道上运行；斜架车通过驼峰时，两套摩擦电气传动装置驱动两台摩擦电机工作，使两台摩擦轮运转，使其在驼峰平段处和两套卷扬装置协调配合，共同作用驱动斜架车的运行，使斜架车连续平稳地通过驼峰平段。本发明原理简单，实施便利，成本低，主要是便于与自动化系统接口，纳入自动化流程，自动可靠地实现斜架车平稳过驼峰。

Description

适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及纵向双斜面升船机翻越驼峰的控制系统及控制方法。

背景技术

升船机是采用机械方法升降船舶的一种通航建筑物，用于克服航道中的集中水位落差，将船舶自一水位河段提升或下降至另一水位河段。

升船机的基本组成部分包括：承船厢（或承船架或承船车），用于停放船舶；垂直构架或斜坡道，前者为垂直升船机的支撑和导承设备，后者供斜面升船机的运行；连接建筑物，设置在上下游引航道和承船厢连接处，使船舶自承船厢进入引航道或船舶自引航道进入承船厢；机械传动机构，用于驱动承船厢升降和承船厢厢门的启闭；电气控制系统，用于操控升船机的运行。

升船机根据其运行方式和原理又分为垂直升船机（又分为平衡重式、浮筒式、桥机式、水压式、半水力式）和斜面升船机（又分纵向斜面和横向斜面、单斜面和双斜面）及水坡升船机等三类。

斜面升船机是用于克服上、下游的水位变幅以及下游航道与上游航道之间的水位落差。斜面升船机有单斜面和双斜面两种型式，通常由地形特点以及土建结构设计决定。

纵向双斜面升船机一般由提升绞车、斜架车、电力拖动与控制设备、斜坡道设备等组成，在两个斜面交汇处，有个驼峰。纵向双斜面升船机通常采用钢丝绳卷扬升降、摩擦驱动翻越驼峰方案，由提升绞车、斜架车、电力拖动与控制设备、斜坡道设备等组成。提升绞车与斜架车之间通过钢丝绳连接，在驼峰处布置有滑轮组，用于使牵引钢丝绳转向。在驼峰顶部设置了摩擦装置，用于驱动斜架车连续平稳地翻越驼峰。

采用摩擦驱动装置过驼峰，以往一种方式采用直流传动，由人工手动操作，自动化程度低，人员劳动强度大，可靠性差，运行好坏只能靠运行人员经验；另一种是采用交流变频传动，自动控制，过驼峰时运行冲击大，效果不好。而且斜架车有干运和湿运两种工况，运行不平稳的话，尤其是在斜架车过驼峰期间，按要求斜架车应保持匀速运行，这样斜架车内的船只不会发生位置移动，若运行时不平稳，斜架车内承载的船只会发生移动，严重时会造成设备损坏、船上人员造成伤害，影响运行安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统及控制方法，操作简单、运行平稳、可靠。

本发明的技术方案是：一种适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统，包括斜架车、斜架车高轮用轨道、斜架车低轮用轨道、减速器、钢丝绳卷筒、钢丝绳，其特征是还包含控制单元、检测装置、两套卷扬电气传动装置、两套摩擦电气传动装置、两台卷扬电机和两台摩擦电机，其中斜架车下设六组台车，钢丝绳与斜架车连接处设液压均衡油缸，钢丝绳绕过驼峰顶部的天轮组滑轮和底部的地轮组滑轮后，分别缠绕在两台卷扬电机的两只卷筒上，在驼峰左右两侧的斜架车低轮用轨道旁各设置四个行程开关。

其中两套卷扬电气传动装置中一台传动装置作为主机，进行速度控制，另外一台传动装置作为从机，从机的速度跟随主机的速度，通过转矩处理程序，使从机传动的转矩和主机转矩一致；两套摩擦电气传动装置均独立运行，采用电气速度同步控制方式进行控制。

其中两只卷筒的出绳方向相反，每只卷筒各由一台交流变频电动机通过减速器驱动，两台减速器之间通过惰性齿轮连接。

其中四个行程开关1#和4#行程开关的安装距离要能够保证摩擦电机在斜架车摩擦轨接触摩擦轮前要达到设定的转速；2#和3#行程开关的安装位置要选择在摩擦轨与摩擦轮接触后，能够满足卷扬电机减速的同时，摩擦电机驱动斜架车以恒定的速度运行。

一种适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制方法，其特征是检测装置实时反馈设备运行数据，控制单元根据控制指令和检测装置反馈的信号对两套卷扬电气传动装置、两套摩擦电气传动装置进行控制。

斜架车在斜坡段时，由两台卷扬电机单独牵引斜架车运行，即两套卷扬电气传动装置驱动两台卷扬电机工作，通过两台减速器使两只卷筒运转，收放钢丝绳驱动斜架车在轨道上运行；

斜架车通过驼峰时，由两台卷扬电机单独牵引改换为两台卷扬电机与两台摩擦电机共同作用，即在斜架车通过驼峰时，两套摩擦电气传动装置驱动两台摩擦电机工作，使两台摩擦轮运转，两台摩擦电机匀速运行，两台卷扬电机经过减速、停车、换向加速阶段，改换为反向匀速运行，两台摩擦电机在驼峰平段处和两台卷扬电机协调配合、共同作用驱动斜架车的运行，使斜架车连续平稳地通过驼峰平段，在驼峰运行阶段，斜架车的运行速度始终保持匀速不变。

本发明提出了一种适应于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统以及控制方法，保证斜架车平稳运行通过驼峰，很好的解决了斜面升船机斜架车通过驼峰的技术难题。本发明原理简单，实施便利，成本低，主要是便于与自动化系统接口，纳入自动化流程，自动可靠地实现斜架车平稳过驼峰。

附图说明

图1-1是斜架车在上游斜坡道时状态图。

图1-2是斜架车在驼峰时状态图。

图1-3是斜架车在下游斜坡道时状态图。

图2是斜面升船机结构示意图。

图3是控制系统结构示意图。

图4是行程开关布置示意图。

图5是单侧摩擦装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

斜架车1下设六组台车，在上游斜坡道运行时由四组高腿台车支承，如图1-1所示，在下游斜坡道运行时由四组高腿台车中的其中两组高腿台车和两组低腿台车支承，如图1-3所示。

如图1-2和图2所示：斜架车1由四根钢丝绳12牵引，钢丝绳12与斜架车1连接处设液压均衡油缸，以平衡各钢丝绳的张力。钢丝绳12绕过驼峰顶部的天轮组滑轮3和底部的地轮组滑轮2后，缠绕在卷扬电机11的两只卷筒9上，两只卷筒9的出绳方向相反，每只卷筒各由一台交流变频电动机通过减速器驱动，两台减速器13之间通过惰性齿轮10连接。

如图3所示，检测装置实时反馈设备运行数据，控制单元14根据控制指令和检测装置反馈的信号对两套卷扬电气传动装置15、两套摩擦电气传动装置16进行控制。

斜架车1通过驼峰时，由两台卷扬电机11单独牵引改换为两台卷扬电机11与两台摩擦电机17共同牵引，以通过牵引钢丝绳12的死点。两台卷扬电机11则匀速运行，经过减速、停车、换向加速阶段，改换为反向匀速运行。在驼峰运行阶段斜架车1的运行速度保持匀速不变。

要使两只卷筒9保持同步运行，需保证传动装置的同步；同时在驼峰段运行时，两台摩擦电机17与两台卷扬电机11的配合尤为关键。

为此，设置两套卷扬电气传动装置15和两套摩擦电气传动装置16，两套卷扬电气传动装置15之间采用主从控制，一台传动作为主机，进行速度控制，另外一台传动作为从机，从机的速度跟随主机的速度，通过转矩处理程序，使从机传动的转矩和主机转矩一致；两套摩擦电气传动装置16均独立运行，采用电气速度同步控制方式进行控制。

为了满足过驼峰时的卷扬电机11减速、摩擦电机17启动、卷扬电机11加速、摩擦电机17停止动作，在驼峰轨道左右两侧的轨道旁各设置四个行程开关（左右互为备用）。行程开关布置示意图见图4。

如图4和图5所示，在从上游往下游运行时，当斜架车1到达1#行程开关后（1#行程开关动作），两台摩擦电机17启动正向运行，在斜架车下游侧摩擦轨和两台摩擦轮18接触前两台摩擦电机17达到额定工作速度；当斜架车1到达2#行程开关后（2#行程开关动作），两台卷扬电机11开始减速，当斜架车到达驼峰中心时，两台卷扬电机11速度减为0，然后两台卷扬电机11开始反向加速，在斜架车摩擦轨与摩擦装置脱离前，两台卷扬电机11速度达到额定运行速度；当斜架车到达4#行程开关后（4#行程开关动作），两台摩擦电机17开始减速，直至速度减为0后停机；此后斜架车1继续往下游按控制工艺运行。

当斜架车1从下游往上游运行时，当斜架车到达4#行程开关后（4#行程开关动作），两台摩擦电机17启动反向运行，在斜架车上游侧摩擦轨和两台摩擦轮18接触前两台摩擦电机17达到额定工作速度；当斜架车到达3#行程开关后（3#行程开关动作），两台卷扬电机11开始减速，当斜架车到达驼峰中心时，两台卷扬电机11速度减为0，然后两台卷扬电机11开始反向加速，在斜架车摩擦轨与摩擦装置脱离前，两台卷扬电机11速度达到额定运行速度；当斜架车到达1#行程开关后（1#行程开关动作），两台摩擦电机17开始减速，直至速度减为0后停机；此后斜架车1继续往上游按控制工艺运行。

行程开关安装位置的选择非常重要，1#（下行运行时起作用）和4#（上行运行时起作用）行程开关的安装距离要能够保证两台摩擦电机17在斜架车摩擦轨接触摩擦驱动装置的两台摩擦轮18前要达到设定的转速；2#（下行运行时起作用）和3#（上行运行时起作用）行程开关的安装位置要选择在摩擦轨与两台摩擦轮18接触后，能够满足两台卷扬电机11减速的同时，两台摩擦电机17驱动斜架车以恒定的速度运行。在斜架车经过驼峰中心时，两台卷扬电机11减速到零，然后开始反向加速，在摩擦轨与两台摩擦轮18脱离接触前，两台卷扬电机11加速到设定速度，然后斜架车平稳下驼峰。

需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换。

凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统，包括斜架车(1)、斜架车高轮用轨道(7)、斜架车低轮用轨道(8)、减速器(13)、钢丝绳卷筒(9)、钢丝绳(12)，其特征是还包含控制单元(14)、检测装置、两套卷扬电气传动装置(15)、两套摩擦电气传动装置(16)、两台卷扬电机(11)和两台摩擦电机(17)，其中斜架车(1)下设六组台车，钢丝绳(12)与斜架车(1)连接处设液压均衡油缸，钢丝绳(12)绕过驼峰顶部的天轮组滑轮(3)和底部的地轮组滑轮(2)后，分别缠绕在两台卷扬电机(11)的两只卷筒(9)上，在驼峰左右两侧的斜架车低轮用轨道(8)旁各设置四个行程开关。

2.如权利要求1所述的适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统，其特征是两套卷扬电气传动装置(15)中一台传动装置作为主机，进行速度控制，另外一台传动装置作为从机，从机的速度跟随主机的速度，通过转矩处理程序，使从机传动的转矩和主机转矩一致；两套摩擦电气传动装置(16)均独立运行，采用电气速度同步控制方式进行控制。

3.如权利要求1所述的适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统，其特征是两只卷筒(9)的出绳方向相反，每只卷筒各由一台交流变频电动机通过减速器(13)驱动，两台减速器(13)之间通过惰性齿轮(10)连接。

4.如权利要求1所述的适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制系统，其特征是四个行程开关1#和4#行程开关的安装距离要能够保证两台摩擦电机(17)在斜架车摩擦轨接触摩擦轮(18)前要达到设定的转速；2#和3#行程开关的安装位置要选择在摩擦轨与摩擦轮(18)接触后，能够满足两台卷扬电机(11)减速的同时，两台摩擦电机(17)驱动斜架车以恒定的速度运行。

5.如权利要求1所述的适用于斜面升船机斜架车平稳过驼峰的控制方法，其特征是检测装置实时反馈设备运行数据，控制单元(14)根据控制指令和检测装置反馈的信号对两套卷扬电气传动装置(15)、两套摩擦电气传动装置(16)进行控制；

斜架车(1)在斜坡段时，由两台卷扬电机(11)单独牵引斜架车运行，即两套卷扬电气传动装置(15)驱动两台卷扬电机(11)工作，通过两台减速器(13)使两只卷筒(9)运转，收放钢丝绳(12)驱动斜架车(1)在轨道上运行；

斜架车(1)通过驼峰时，由两台卷扬电机(11)单独牵引改换为两台卷扬电机(11)与两台摩擦电机(17)共同作用，即在斜架车通过驼峰时，两套摩擦电气传动装置(16)驱动两台摩擦电机(17)工作，使两台摩擦轮(18)运转，两台摩擦电机(17)匀速运行，两台卷扬电机(11)经过减速、停车、换向加速阶段，改换为反向匀速运行，两台摩擦电机(17)在驼峰平段处和两台卷扬电机(11)协调配合、共同作用驱动斜架车(1)的运行，使斜架车(1)连续平稳地通过驼峰平段，在驼峰运行阶段，斜架车(1)的运行速度始终保持匀速不变。

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