CN109137869A - 爬升式升船机对接锁定控制方法及锁定机构 - Google Patents

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李彬
刘洋
谭明波
刘红兵
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Abstract

本发明公开了一种爬升式升船机对接锁定机构的同步控制方法，基于由旋转锁定螺杆、铰接支轴、上下导向车架和液压油路构成的旋转螺杆式对接锁定机构，多个所述的对接锁定机构分散位于升船机的各个吊点处；还公开了锁定机构，本发明可尽量避免多个对接锁定机构的液压系统响应时间不一致、动作时间不一致，采取同时启动对接锁定机构的液压系统，并且当所有的液压系统成功启动完成后再同时执行机构动作的方式，当其中一个锁定机构故障停止动作时其余机构也停止相应动作，这样让多个对接锁定机构尽可能同步运行控制，以避免对升船机设备造成的损害。

Description

爬升式升船机对接锁定控制方法及锁定机构
技术领域
本发明属于控制技术领域，具体涉及大型齿轮齿条爬升式升船机中多套旋转螺杆式对接锁定机构的协同控制技术。
背景技术
随着国家对水资源的开发，解决船舶高坝通航问题作为水资源综合利用的重要组成部分显得十分重要。
船舶从升船机通过高坝时，和从船闸通过高坝相比节省水或几乎不耗水，这样节省的水资源可以用于发电；升船机的制造难度也比船闸小很多，制造成本通常也优于船闸；此外船舶从升船机通过高坝时间也大幅优于从船闸通过高坝。
现今齿轮齿条爬升式升船机等大型升船机中，常设置多套旋转螺杆式对接锁定机构，用于升船机垂直方向的固定，并保证升船机保持一定的水平状态；旋转螺杆式对接锁定机构位于不同的位置，并具有相互独立的液压驱动系统，通过阀门的闭合实现锁定、解锁的功能。
由于液压系统本身的特点，对接锁定机构的动作具有延迟性高、动作时间不确定的特点；尤其是多套机构同步控制时，由于每套机构具有各自的液压系统，管路长度各不一样，很难实现同步控制。
一般情况下，当多套对接锁定机构需要解锁时，都是同时对各个机构发出解锁命令，让每一套机构各自执行自己的动作；这种情况下，各个机构液压系统启动时间不确定，动作执行时间也随机，只要各个机构动作时间相差不是特别大，影响也不是太大。
但对于三峡升船机这种船厢偏重比较大的大型升船机来说，在解锁的初期，当多个锁定机构解锁而有某一个机构未解锁时，或者一个锁定机构进行解锁动作，其余的锁定机构未动作，都会对还未解锁的机构造成很大的负荷，船厢也将失去平衡，受力不再均衡，会对整个升船机造成不可预估的伤害，因此对于大型升船机来说，控制多套对接锁定机构同时动作非常重要。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种爬升式升船机对接锁定机构的同步控制方法，以保证升船机多套对接锁定机构的动作一致性，尽量让多套对接锁定机构在动作时，尤其是解锁时，同时进行解锁，避免造成对接锁定机构承重受力不均衡。
本发明的目的是这样实现的：爬升式升船机对接锁定机构的同步控制方法，基于分散位于升船机各个吊点处的多个对接锁定机构，包括如下步骤
a），检查1#液压站是否运行，若否则驱动1#船厢液压站，若是则进入下一步，检查2#液压站是否运行，若否则驱动2#船厢液压站，若是则进入下一步，检查3#液压站是否运行，若否则驱动3#船厢液压站，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否运行，若否则驱动n#船厢液压站，若是则表示1～n#液压站已经全部启动；
b），检查1#液压站是否启动成功，若否则显示1#液压站启动失败停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查2#液压站是否启动成功，若否则显示2#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查3#液压站是否启动成功，若否则显示3#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否启动成功，若否则显示n#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，然后结束；若是则提示液压站全部启动成功，然后依次执行1～n#对接锁定机构的动作流程；
c），检查1#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查3#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，……，检查n#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否再检查n#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行n#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，……，检查3#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行3#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行2#对接锁定机构动作流程，检查1#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行1#对接锁定机构动作流程，然后结束。
所述的爬升式升船机对接锁定控制方法，所述的n≥4。
本发明的目的之二在于提供一种实现上述同步控制方法的爬升式升船机对接锁定机构，包括旋转锁定螺杆、铰接支轴、上导向车架、下导向车架和液压油路，上导向车架和下导向车架之间设置有带内螺纹的螺母柱，所述的旋转锁定螺杆由设置在铰接支轴上的中心轴以及活动设置在中心轴上的上锁定块和下锁定块构成，所述的上锁定块和下锁定块上均设有与内螺纹适配的外螺纹，上锁定块和下锁定块内分别设置有压紧弹簧，上锁定块、下锁定块与中心轴之间的空间分别形成油腔并与液压油路连通，其中中心轴构成液压系统的活塞杆；液压油路向油腔内充压力油，使上锁定块、下锁定块开启，直至外螺纹与内螺纹之间的间隙消失，然后闭锁液压油路，从而将载荷通过油腔传递给上锁定块和下锁定块，再传递给螺母柱，实现对接锁定机构动作；液压油路对油腔内缓慢泄压，上锁定块和下锁定块在压紧弹簧作用下合拢并形成一段具有连续螺纹的螺杆，并在螺母柱内运转，实现对接锁定机构的解锁。
本发明具有如下有益效果：本控制方法用于多套对接锁定机构，首先同时启动机构的液压系统，监控系统动力建立情况，当所有机构的液压系统全部建压完毕后，再同时启动机构动作电磁阀，尽量减少多套机构动作的时间差，最好同时进行动作；当其中一个锁定机构故障停止动作时其余锁定机构也停止相应动作，从而实现多套对接锁定机构之间的同步控制，保证动作的同步性。
由于同时启动对接锁定机构的液压系统，并且当所有的液压系统成功启动完成后再同时执行机构动作的方式，当其中一个锁定机构因故障停止动作时其余机构也停止相应动作，该方法杜绝了在解锁时三套锁定机构已经连通解锁液压回路、而一个机构还处于锁定中的情况。
本发明可尽量避免多个对接锁定机构的液压系统响应时间不一致、动作时间不一致，采取同时启动对接锁定机构的液压系统，并且当所有的液压系统成功启动完成后再同时执行机构动作的方式，当其中一个锁定机构故障停止动作时其余机构也停止相应动作，这样让多个对接锁定机构尽可能同步运行控制，以避免对升船机设备造成的损害。
附图说明
图1是本发明控制方法前半部分的流程图；
图2是本发明控制方法后半部分的流程图；
图3是本发明对接锁定机构的结构图；
图4是本发明对接锁定机构的液压原理图。
各附图标记为：1—旋转锁定螺杆，2—铰接支轴，3—上导向车架，4—液压油路，5—螺母柱，6—压紧弹簧，7—下导向车架，11—上锁定块，12—中心轴，13—下锁定块，14—油腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及大型齿轮齿条爬升式或其他升船机中对接锁定机构多系统协同控制方法，适用于多套对接锁定机构需要同步控制、一致动作的场合；在齿轮爬升式升船机控制系统中，多个对接锁定机构能尽量保持动作一致，同时锁定，同时进行解锁，同时停止解锁，在执行动作时，保证机构同时启动、同时进行动作、同时停止。
本发明提出了在齿轮齿条爬升式升船机多套旋转螺杆式对接锁定机构动作一致性的必要和解决方式，包括如下步骤
a），检查1#液压站是否运行，若否则驱动1#船厢液压站，若是则进入下一步，检查2#液压站是否运行，若否则驱动2#船厢液压站，若是则进入下一步，检查3#液压站是否运行，若否则驱动3#船厢液压站，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否运行，若否则驱动n#船厢液压站，若是则表示1～n#液压站已经全部启动；
b），检查1#液压站是否启动成功，若否则显示1#液压站启动失败停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查2#液压站是否启动成功，若否则显示2#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查3#液压站是否启动成功，若否则显示3#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否启动成功，若否则显示n#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，然后结束；若是则提示液压站全部启动成功，然后依次执行1～n#对接锁定机构的动作流程；
c），检查1#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查3#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，……，检查n#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否再检查n#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行n#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，……，检查3#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行3#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行2#对接锁定机构动作流程，检查1#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行1#对接锁定机构动作流程，然后结束。
作为一种具体的实施例，所述的n≥4。在三峡升船机中，在四个吊点具有四套相对独立的旋转螺杆式对接锁定机构，当升船机运行在自动控制方式下时，1～4#对接锁定机构不再进行单独控制；为了实现安全运营，必须让四套机构进行同步控制，四套机构动作流程如图1和图2所示。
四套锁定机构在解锁时，首先同时启动四套锁定机构的液压系统，监控系统动力建立情况，当四套锁定机构的液压系统全部建压完毕，再同时对四套锁定机构解锁动作电磁阀，此时四套锁定机构解锁液压管路连通。
四套锁定机构承受负荷不同，锁定块的解锁存在一定的先后，但由于四套锁定机构已经解锁了液压回路，一个锁定机构的解锁必然引起其他三个锁定机构的动作，四套锁定机构动作的时间差很短，基本同时进行动作，保证了船厢的平稳性。
当其中一个锁定机构因故障停止解锁动作时其余三套锁定机构也会立即停止相应动作。
该方式杜绝了在解锁时三套锁定机构已经连通解锁液压回路而剩余的一个机构还处于锁定中的情况，否则未解锁的锁定机构将承受超过设计的负荷，有可能会导致设备损害，也将导致船厢不平衡。
图3是对接锁定机构的结构图，主要由旋转锁定螺杆1、铰接支轴2、上导向车架3、下导向车架7、液压油路4等组成；旋转锁定螺杆1由油缸缸体、带外螺纹的上锁定块11、下锁定块13、作为油缸活塞杆的中心轴12等部件组成，上锁定块11、下锁定块13与中心轴12之间的空间分别形成液压系统的上、下油腔14。
图4是本发明对接锁定机构的液压原理图，对接锁定机构动作（锁定）时，液压系统向油腔14内充压力油，使上锁定块11、下锁定块13开启，直至锁定块与螺母柱5之间的螺纹副间隙消失，然后闭锁液压油路4，载荷将通过油腔14传递给上锁定块11和下锁定块13，再传递给螺母柱5。
对接锁定机构解锁时，上、下油腔14缓慢泄压，上锁定块11、下锁定块13在压紧弹簧6的作用下处于闭合状态，形成一段具有连续螺纹的螺杆，该螺杆在安全机构螺杆带动下在螺母柱5内运转。
上述实施例仅例示性说明本发明的控制原理，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，可轻易想到的变化或替换，做出若干变形和改进，都应涵盖在本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应该以权力要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.爬升式升船机对接锁定控制方法，基于分散位于升船机各个吊点处的多个对接锁定机构，其特征在于：包括如下步骤
a），检查1#液压站是否运行，若否则驱动1#船厢液压站，若是则进入下一步，检查2#液压站是否运行，若否则驱动2#船厢液压站，若是则进入下一步，检查3#液压站是否运行，若否则驱动3#船厢液压站，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否运行，若否则驱动n#船厢液压站，若是则表示1～n#液压站已经全部启动；
b），检查1#液压站是否启动成功，若否则显示1#液压站启动失败停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查2#液压站是否启动成功，若否则显示2#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，检查3#液压站是否启动成功，若否则显示3#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，若是则进入下一步，……，检查n#液压站是否启动成功，若否则显示n#液压站启动失败并停止全部对接锁定机构动作，然后结束；若是则提示液压站全部启动成功，然后依次执行1～n#对接锁定机构的动作流程；
c），检查1#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，检查3#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否则进入下一步，……，检查n#对接锁定机构是否存在停机故障，若是则停止全部对接锁定机构动作，若否再检查n#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行n#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，……，检查3#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行3#对接锁定机构动作流程，若是则进入下一步，检查2#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行2#对接锁定机构动作流程，检查1#对接锁定机构是否动作到位，若否则执行1#对接锁定机构动作流程，然后结束。
2.根据权利要求1所述的爬升式升船机对接锁定控制方法，其特征在于：所述的n≥4。
3.一种爬升式升船机的对接锁定机构，其特征在于：包括旋转锁定螺杆（1）、铰接支轴（2）、上导向车架（3）、下导向车架（7）和液压油路（4），上导向车架（3）和下导向车架（7）之间设置有带内螺纹的螺母柱（5），所述的旋转锁定螺杆（1）由设置在铰接支轴（2）上的中心轴（12）以及活动设置在中心轴（12）上的上锁定块（11）和下锁定块（13）构成，所述的上锁定块（11）和下锁定块（13）上均设有与内螺纹适配的外螺纹，上锁定块（11）和下锁定块（13）内分别设置有压紧弹簧（6），上锁定块（11）、下锁定块（13）与中心轴（12）之间的空间分别形成油腔（14）并与液压油路（4）连通；液压油路（4）向油腔（14）内充压力油，使上锁定块（11）、下锁定块（13）开启，直至外螺纹与内螺纹之间的间隙消失，然后闭锁液压油路（4），从而将载荷通过油腔（14）传递给上锁定块（11）和下锁定块（13），再传递给螺母柱（5），实现对接锁定机构动作；液压油路（4）对油腔（14）内缓慢泄压，上锁定块（11）和下锁定块（13）在压紧弹簧（6）作用下合拢并形成一段具有连续螺纹的螺杆，并在螺母柱（5）内运转，实现对接锁定机构的解锁。
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