CN104279991A - 大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法，属于泄水闸门开度测量领域。该装置包括钢丝绳、钢丝绳固定支架、恒力收绳装置、编码器、编码器支架。钢丝绳活动端固定在闸门支撑梁的钢丝绳固定支架上，固定端与恒力收绳装置相连，恒力收绳装置于编码器一起安装在编码器支架上，编码器支架安装在过水挡墙地面上。测量时，通过PLC计算出编码器走过的绝对码值，将码值换算得到钢丝绳的长度，再将钢丝绳的长度与现地闸门实测值进行比对得出一个比例系数，算出闸门的实际开度。该装置结构简单，投资少，测量准备，日常维护方便，可实现远程操作。

Description

大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及泄水闸门开度测量领域，特别是指一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法。
背景技术
目前大中型水库泄水闸门起落动力机构通常以液压启闭机油缸倾斜式布置驱动，两端铰接联接，并在油缸的上下端吊头内均装有自润滑球面滑动轴承，能满足油缸自由摆动，通过油缸内活塞的伸缩实现闸门的开启和关闭，在闸门处于全关位置时，油缸活塞与闸板相接一段沉没在水中。闸门开度测量装置采用外置钢丝绳式行程检测，安装在液压启闭机油缸上，钢丝绳一端与闸门开度测量编码器收绳装置相连，另一端固定在闸门上油缸活塞与闸门铰接处，此端在闸门全关时没于水中。
目前常用的传统测量装置因液压启闭机安装位置、管路布置致使液压启闭机到闸门两侧油缸处的管路长度不一致，对于电磁阀控制油压的动力装置极易造成闸门两侧位移不同步，调节供油分配法只能满足提门或落门两种工况中的一种，难以全部满足，故在实际提落门操作中极易造成闸门因两侧行程偏差较大产生抖动甚至自动纠偏无法实现，手动纠偏不当导致闸门卡死的情况；而且，从测量原理看安，原装于油缸上的恒力收绳装置测量的是油缸活塞活动段位移，此值与闸门位移不是严格意义上的线性关系，故测量显示开度与实际开度误差较大；此外，测量装置在极端工况下，如汛期泄水闸门下游水位较高，闸门出水口处启闭机活塞和开度测量钢丝绳会有1-3m左右淹没于水中，上游因暴雨洪水导致大量垃圾和洪水冲刷物(长木、树根等)在库区泄水闸口处，提门泄水时这些杂木、树根等在出水口处随水流回旋，撞击在开度仪测量钢丝绳上，造成钢丝绳崩断，开度测量系统瘫痪，提门操作只能在现地纯手动进行，极易造成闸门卡死。上述情况给防汛、防洪造成了极大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法。
该测量装置包括钢丝绳、钢丝绳固定支架、恒力收绳装置、编码器和编码器支架；其中，钢丝绳的活动端固定在钢丝绳固定支架上，钢丝绳固定支架安装在闸门支撑梁上，且钢丝绳固定支架位于闸门到支撑梁固定旋转轴三分之一处；钢丝绳的固定端与恒力收绳装置相连，恒力收绳装置与编码器一起安装在编码器支架上，编码器支架安装在过水挡墙地面上。
该装置在闸门全关时，钢丝绳处于垂直位置；编码器支架高度为1-1.4m，钢丝绳全部行程为10-12m，恒力收绳装置有效量程为12m，提门行程不超过14.5m；编码器支架外装有防护罩，钢丝绳出口向下；每个闸门安装两套该测量装置，分别安装在泄水闸门左右两侧。
使用该装置进行测量时，首先安装编码器支架和钢丝绳固定支架；然后，通过编码器中的PLC换算出的钢丝绳的长度起点为零开始计数，分三次提门使左侧闸门钢丝绳的长度动作值为基准值(基准值为500mm、1000mm或1500mm)，在闸门10m行程中，分段测量出闸门左侧实际开度值，同时读出右侧钢丝绳拉出长度，测量出右侧闸门的实际开度值，根据测得的同侧三组数据换算出三组闸门两侧的开度系数，即开度系数为闸门实际开度值与钢丝绳长度的比值；分别对同侧三组开度系数取平均值，得到测量区间内闸门两侧平均开度系数，再经过2-3次重复测量比较去平均值，得到最终开度系数；最后，闸门实际开度为钢丝绳长度与最终开度系数的乘积。
其中，在实际安装过程中，每孔闸门的开度测量装置安装位置对应一致，在确定一个测量装置的安装位置之后，其他装置的安装位置可依次确定；针对每孔闸门而言，两个测量装置因闸门本体安装、地面水平高程、测点选择的轻微不一致性以及装置本身差异等因素造成的综合偏差均通过软件算法进行补偿校正。
在实际测量过程中，因弧形闸门行程轨迹是弧线，恒力收绳装置钢丝绳活动端轨迹也是弧线，而测量机构显示的却是直线行程，因此，提落门过程中的钢丝绳行程和闸门行程不是完全的线性关系，由此造成的误差也通过编码器软件进行补偿。为保证精度将闸门全行程测量进行分段处理(将偏差最大处做为分段点)，这样在每段行程内均可有效控制测量误差，只要把每段的测量误差控制在要求范围内，则全行程测量精度要求也就得到了保证。
该测量装置可远程操作，闸门的远程自动操作行程设置在10m以下，现地自动提升到11m达到全开；在闸门维护时，超出行程后的提升采用纯手动操作。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该装置彻底解决了测控系统中测量单元硬件容易被杂物冲撞损坏这一缺陷，提高了设备的可靠性和对环境的适应能力；硬件选型优化和安装位置的优化有效降低了设备维护检修难度；测量精度的提升大大提高了泄水量的精确计算，同时闸门运行的平缓性得到了很大提高，闸控系统的自动纠偏功能得以顺利实现，大大降低了控制系统自动纠偏功能的启动频次，彻底解决了闸门运行中抖动、卡死的隐患；闸门远程操作得以圆满实现，节约了操作人力。并且，该装置投资少，能够与原监控系统完美联接(编码器通讯协议一致)，延长了闸门设备使用寿命，测量准确，日常维护方便，操作简便。
附图说明
图1为本发明的大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置的安装结构示意图。
[主要元件符号说明]
1-钢丝绳；2-钢丝绳固定支架；3-恒力收绳装置；4-编码器；5-编码器支架。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的大中型弧形泄水闸门开度测量装置精度差，易冲撞损坏，检修难度大、闸门易卡死等问题，提供一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置及方法。
如图1所示，为本发明的大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置安装结构示意图。该装置包括钢丝绳1、钢丝绳固定支架2、恒力收绳装置3、编码器4和编码器支架5；其中，如图1所示，钢丝绳1的活动端固定在钢丝绳固定支架2上，钢丝绳固定支架2安装在闸门支撑梁上，且钢丝绳固定支架2位于闸门到支撑梁固定旋转轴三分之一处；钢丝绳1的固定端与恒力收绳装置3相连，恒力收绳装置3与编码器4一起安装在编码器支架5上，编码器支架5安装在过水挡墙地面上，且外装有防护罩，钢丝绳1出口向下。
某水电站三孔泄水闸门采用开度测量装置进行改造，经市场调研，编码器选用德国倍加福编码器：AVM58N---032K1RPGN-1212 VCC:10—30V；恒力收绳装置选用国产能满足技术要求的产品。
在安装过程中，每孔闸门的两套开度测量装置安装位置对应一致，为保证美观整齐，整体上三孔闸门测量装置在一条直线上，在确定一个测量装置的安装位置之后，其他装置的安装位置可依次确定。编码器支架5高度为1.2m，钢丝绳1全部行程为11m，恒力收绳装置3有效量程为12m，提门行程不超过14.5m。
测量时，通过编码器4中的PLC换算出的钢丝绳1的长度起点为零开始计数，分三次提门使左侧闸门钢丝绳1的长度动作值为基准值(基准值为1000mm)，分1m-5m，5m-8m，8m-10m三段进行测量闸门左侧实际开度值，同时读出右侧钢丝绳1拉出长度，测量出右侧闸门的实际开度值，将左侧闸门实际开度值与钢丝绳长度之比作为左侧开度系数，将右侧闸门实际开度值与钢丝绳长度之比作为右侧开度系数，对三组左右两侧对应段的开度系数取平均值，得到闸门两侧平均开度系数，再经过3次重复测量取平均值，得到每段的最终开度系数；最后，闸门实际开度为钢丝绳1长度与每段最终开度系数的乘积。
该闸门的远程自动操作行程设置在10m以下，现地自动提升到11m达到全开；在闸门维护时，超出行程后的提升采用纯手动操作。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置，其特征在于：该装置包括钢丝绳(1)、钢丝绳固定支架(2)、恒力收绳装置(3)、编码器(4)和编码器支架(5)；其中，钢丝绳(1)的活动端固定在钢丝绳固定支架(2)上，钢丝绳固定支架(2)安装在闸门支撑梁上，且钢丝绳固定支架(2)位于闸门到支撑梁固定旋转轴三分之一处；钢丝绳(1)的固定端与恒力收绳装置(3)相连，恒力收绳装置(3)与编码器(4)一起安装在编码器支架(5)上，编码器支架(5)安装在过水挡墙地面上。
2.根据权利要求1所述的一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置，其特征在于：闸门全关时，钢丝绳(1)处于垂直位置。
3.根据权利要求1所述的一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置，其特征在于：编码器支架(5)高度为1-1.4m，钢丝绳(1)全部行程为10-12m，恒力收绳装置(3)有效量程为12m，提门行程不超过14.5m。
4.根据权利要求1所述的一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置，其特征在于：编码器支架(4)外装有防护罩，钢丝绳(1)出口向下；每个闸门安装两套该测量装置，分别安装在泄水闸门左右两侧。
5.根据权利要求1所述的一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量装置的使用方法，其特征在于：首先安装编码器支架(5)和钢丝绳固定支架(2)；然后，通过编码器(4)中的PLC换算出的钢丝绳(1)的长度起点为零开始计数，分三次提门使左侧闸门钢丝绳(1)的长度动作值为基准值，基准值为500mm、1000mm或1500mm，分别测量出闸门左侧实际开度值，同时读出右侧钢丝绳(1)拉出长度，测量出右侧闸门的实际开度值，根据三组数据换算出三组闸门两侧的开度系数，对三组开度系数取平均值，得到闸门两侧平均开度系数，再经过2-3次测量比较，得到最终开度系数；最后，闸门实际开度为钢丝绳(1)长度与最终开度系数的乘积。
6.根据权利要求5所述的一种大中型水库弧形泄水闸门开度测量方法，其特征在于：闸门的远程自动操作行程设置在10m以下，现地自动提升到11m达到全开；在闸门维护时，超出行程后的提升采用纯手动操作。
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