CN109371920B - 闸门快速闭门液压阻尼调速系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闸门快速闭门液压阻尼调速系统，属于水利水电工程中闸门控制系统领域，提供一种新的用于闸门快速闭门过程中控制闸门闭门速度的液压阻尼调速系统。本发明为在传统的卷扬式启闭机的基础上，通过采用液压阻尼方式代替传统的摩擦式制动器阻尼作用，通过对液压马达所在的阻尼油路中液压油的回路流量调节控制，对闸门的快速闭门过程进行阻尼调速，进而控制闸门闭门速度。同时本发明避免了因摩擦生热而导致制动器失效的问题；同时，通过设置相应的正常启闭通路、快速闭门节流通路和末端节流减速通路，可根据需要控制相应通路的通断，进而实现阻尼制动效果的快速调节，可分段、分速控制闸门的闭门速度。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程中闸门控制系统领域，尤其涉及一种闸门快速闭门液压阻尼调速系统。
背景技术
目前，在国内水利水电工程中快速事故闸门采用常规机械调速的卷扬式快速闸门启闭机或采用液压启闭机进行闸门快速闭门控制。机械调速的卷扬式快速闸门启闭机采用离心飞摆锥形制动器进行调速，由于锥形制动器通风散热性较差，制动片及制动鼓容易高温损坏，导致摩擦力波动较大，影响阻尼调速效果，严重的甚至引发安全事故；因此目前一般应用在较小吨位的闸门上。液压启闭机则因为零部件少，可靠性高，常用于电站进水口快速事故闸门操作，但是造价昂贵，液压油缸长度受制于加工设备限制，其最大行程受限制，因此适用性较差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种新的用于闸门快速闭门过程中控制闸门闭门速度的液压阻尼调速系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：闸门快速闭门液压阻尼调速系统，所述闸门快速闭门由卷扬式启闭机控制启闭，所述闸门快速闭门液压阻尼调速系统包括液压马达和液压油路系统，所述液压马达的转动轴与卷扬式启闭机内的减速机构传动连接；所述液压油路系统包括油箱和阻尼油路，所述阻尼油路的入口端和出口端分别与油箱连通，所述液压马达设置于阻尼油路中，在阻尼油路中还设置有与液压马达串联的控制通路，所述控制通路至少包括并联设置的正常启闭通路、快速闭门节流通路和末端节流减速通路，在正常启闭通路中设置有第一插板阀，在快速闭门节流通路中串联设置有第二插板阀和第一节流阀，在末端节流减速通路中设置有第二节流阀。
进一步的是：所述液压油路系统还包括控制油路，所述控制油路的入口端与油箱连通；在控制油路中设置有动力泵、第一单向阀和电磁球阀组，所述电磁球阀组包括并联设置的第一电磁球阀和第二电磁球阀，所述第一电磁球阀与第一插板阀对应连接并用于控制第一插板阀的工作状态，所述第二电磁球阀与第二插板阀对应连接并用于控制第二插板阀的工作状态。
进一步的是：所述第一电磁球阀和所述第二电磁球阀均为两位三通阀，在两位三通阀上包括供油端口、回油端口和出油端口，所述供油端口与第一单向阀的下游油路连通，所述回油端口与油箱连通，所述出油端口与对应插板阀上的控制端口连通。
进一步的是：在第一单向阀和电磁球阀组之间依次设置有蓄能器和第二单向阀。
进一步的是：以闸门闭门过程对应的阻尼油路内的液压油流动方向为参考，控制通路位于液压马达下游的阻尼油路上；在第二单向阀和电磁球阀组之间的控制油路上设置有连通支路，所述连通支路与液压马达和控制通路之间的阻尼油路连通；在连通支路上设置有仅允许从阻尼油路向控制油路导通的第三单向阀。
进一步的是：在阻尼油路中设置有与控制通路两端并联的泄压阀。
进一步的是：还包括控制系统，在卷扬式启闭机上设置有行程检测传感器，所述行程检测传感器与控制系统信号相连，所述控制系统与第一电磁阀和第二电磁阀信号相连。
进一步的是：所述动力泵为手摇式动力泵。
进一步的是：所述液压马达的转动轴与减速机构内的高速轴传动连接。
进一步的是：所述油箱的尺寸满足油箱内液压油的散热需求。
本发明的有益效果是：本发明为在传统的卷扬式启闭机的基础上，通过采用液压阻尼方式代替传统的摩擦式制动器阻尼作用，通过对液压马达所在的阻尼油路中液压油的回路流量调节控制，对闸门的快速闭门过程进行阻尼调速，进而控制闸门闭门速度。由于本发明采用液压马达以及相应的阻尼油路产生阻尼作用，因此相对于采用摩擦式制动器而言，避免了因摩擦生热而导致制动器失效的问题；同时，通过设置相应的正常启闭通路、快速闭门节流通路和末端节流减速通路，可根据需要控制相应通路的通断，进而实现阻尼制动效果的快速调节，可分段、分速控制闸门的闭门速度。另外，本发明中进一步通过设置相应的控制油路，利用控制油路实现对相应的控制通路进行通断控制；同时进一步通过设置连通支路，能够借助阻尼油路内产生的高压液压油对相应的插板阀施压，使得控制油路可在低压条件下实现对插板阀的控制。
附图说明
图1为本发明所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统中液压马达与卷扬式启闭机内的减速机构的连接示意图；
图2为本发明中液压油路系统的连接关系示意图；
图3为电磁球阀的连接关系示意图，并且该电磁球阀为两位三通阀；
图4为插板阀的连接关系示意图；
图中标记为：液压马达1、减速机构2、油箱3、阻尼油路4、正常启闭通路5、快速闭门节流通路6、末端节流减速通路7、第一插板阀8、第二插板阀9、第一节流阀10、第二节流阀11、控制油路12、动力泵13、第一单向阀14、第一电磁球阀15、第二电磁球阀16、供油端口17、回油端口18、出油端口19、控制端口20、蓄能器21、第二单向阀22、连通支路23、第三单向阀24、泄压阀25、供油端口26、出油端口27、安装座28。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1至图4中所示，本发明所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，所述闸门快速闭门由卷扬式启闭机控制启闭，即相应的配套设置有卷扬式启闭机；本发明所述闸门快速闭门液压阻尼调速系统包括液压马达1和液压油路系统，所述液压马达1的转动轴与卷扬式启闭机内的减速机构2传动连接；所述液压油路系统包括油箱3和阻尼油路4，所述阻尼油路4的入口端和出口端分别与油箱3连通，所述液压马达1设置于阻尼油路4中，在阻尼油路4中还设置有与液压马达1串联的控制通路，所述控制通路至少包括并联设置的正常启闭通路5、快速闭门节流通路6和末端节流减速通路7，在正常启闭通路5中设置有第一插板阀8，在快速闭门节流通路6中串联设置有第二插板阀9和第一节流阀10，在末端节流减速通路7中设置有第二节流阀11。
具体的，参照附图1中所示，液压马达1安装于相应的安装座28上，液压马达1的转动轴直接与减速机构2传动连接，具体则可优选设置液压马达1的转动轴直接与减速机构2内的高速轴同轴传动连接，这样可提高液压马达1对减速机构2的阻尼制动效果。
上述本发明可对闸门的正常启闭、快速关闭以及快速关闭末端分别实现不同控制工况，具体的工况过程如下：
1、当闸门正常启闭时，阻尼油路4全部为常开状态，液压马达反向或正向吸油空转，整个阻尼油路4内不建压，系统内仅存在各零件摩擦以及油液无压循环引起的较小效率损失；
2、当闸门快速关闭时，控制阻尼油路4内的正常启闭通路5中的第一插板阀8关闭，阻尼油路4内建压，压力油通过快速闭门节流通路6和末端节流减速通路7减压后流回油箱3实现循环，进而产生阻尼作用，以此实现对闸门闭门速度的控制。另外闸门的关闭速度还可进一步通过快速闭门节流通路6和末端节流减速通路7内的第一节流阀10以及第二节流阀11的开度调节进行控制。
3、当闸门快速关闭至接近底槛时，在上述第二种工况的基础上进一步控制快速闭门节流通路6中的第二插板阀9关闭，阻尼油路4内进一步建压，压力油只能通过末端节流减速通路7减压后流回油箱3实现循环，进一步提高阻尼作用，实现对闸门闭门速度的进一步减速控制；这样即可控制闸门闭门末端时的速度进一步降低，进而防止闸门与底槛快速撞击的问题；更具体的，也可进一步通过第二节流阀11的开度调节，实现对闸门闭门末端的速度调节控制。
更具体的，本发明所述的液压油路系统还进一步包括控制油路12，所述控制油路12的入口端与油箱3连通；在控制油路12中设置有动力泵13、第一单向阀14和电磁球阀组，所述电磁球阀组包括并联设置的第一电磁球阀15和第二电磁球阀16，所述第一电磁球阀15与第一插板阀8对应连接并用于控制第一插板阀8的工作状态，所述第二电磁球阀16与第二插板阀9对应连接并用于控制第二插板阀9的工作状态。即通过设置相应的控制油路12，利用控制油路12内相应的第一电磁球阀15和第二电磁球阀16分别对第一插板阀8和第二插板阀9的通断进行控制。当然，对于电磁球阀则可通过相应的电信号进行控制。
具体的，参照附图4中所示，本发明中的第一插板阀8和第二插板阀9分别具有控制端口21、供油端口26和出油端口27，其中控制端口21为用于控制供油端口26和出油端口27通断的端口，而通过控制供油端口26和出油端口27的通断，即实现对相应的控制通路的通断控制。而本发明中所述的第一节流阀10以及第二节流阀11，均优选采用为可调节开度大小的阀门，通过调节其开度大小以实现对液压阻尼大小的调节控制。
更具体的，参照发附图3中所示，本发明中的第一电磁球阀15和第二电磁球阀16均优选设置为两位三通阀，在两位三通阀上包括供油端口17、回油端口18和出油端口19，所述供油端口17与第一单向阀14的下游油路连通，所述回油端口18与油箱3连通，所述出油端口19与对应插板阀上的控制端口20连通。上述两位三通阀具有两种工作状态：当供油端口17和出油端口19连通时，控制油路12中通过动力泵13产生的具有一定压力的压力油从供油端口17供入并通过出油端口19与对应插板阀上的控制端口20连通，进而驱动相应的插板阀关闭；而当出油端口19与回油端口18连通时，对应插板阀上的控制端口20的压力油从出油端口19供入并从回油端口18回流泄压，相应的插板阀开启。
另外，上述动力泵13是用于在控制油路12内产生具有一定压力的压力油，以作为控制插板阀的初始动力。具体的，为了维持控制油路12内始终具有一定压力的压力油，本发明中进一步在第一单向阀14和电磁球阀组之间依次设置有蓄能器21和第二单向阀22；其中所述蓄能器21即为可对压力油进行一定蓄能的装置。具体的，所述蓄能器21可设置为压力容器，在其内部设置有一定体积的气体压力腔，通过压缩气体实现蓄能。更具体的，在上述设置有蓄能器21的情况下，本发明中的动力泵13进一步可优选设置为手摇式动力泵。
另外，以闸门闭门过程对应的阻尼油路4内的液压油流动方向为参考，本发明中进一步优选设置控制通路位于液压马达1下游的阻尼油路4上；同时在第二单向阀22和电磁球阀组之间的控制油路12上设置有连通支路23，所述连通支路23与液压马达1和控制通路之间的阻尼油路4连通；在连通支路23上设置有仅允许从阻尼油路4向控制油路12导通的第三单向阀24。这样设置的好处是，在闸门闭门的初始时，因第一插板阀8上的供油端口26和出油端口27之间的压差非常小，因此只需要在控制油路12产生较小的油压，即可驱动第一插板阀8关闭；而当第一插板阀8关闭后，在液压马达1和控制通路之间的阻尼油路4内将建压；而建压后可通过连通支路23，将油压进一步施加到第一插板阀8的控制端口20上，以确保在后续当第一插板阀8上的供油端口26和出油端口27之间的压差逐渐增大的情况下第一插板阀8上的控制端口20具有足够的压力以确保第一插板阀8保持关闭状态。这样，即可有效地降低控制油路12内初始的油压压力。
另外，本发明进一步在阻尼油路4中设置有与控制通路两端并联的泄压阀25；泄压阀25用于确保当控制通路两端的压差过大时起到泄压作用，以避免在相应的管路内的油压超压。
另外，由于本发明所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统在工作时，其液压油路系统内的液压油将会产生升温现象；为了避免油温过高，本发明中进一步可通过设置油箱3的尺寸，以满足储存足够的液压油以用于循环以及在油箱3内液压油能有足够的散热效果。
另外，为了实现自动化控制，本发明中进一步还设置有相应的控制系统，在卷扬式启闭机上设置有行程检测传感器26，所述行程检测传感器26与控制系统信号相连，所述控制系统与第一电磁阀15和第二电磁阀16信号相连。通过行程检测传感器26检测闸门的行程量，并根据检测的闸门行程量由控制系统控制自动对相应的第一电磁阀15和第二电磁阀16进行控制，进而实现对第一插板阀8和第二插板阀9的自动控制。具体的，上述控制系统为PLC控制系统，并且该PLC控制系统可与卷扬式启闭机所使用的控制系统共用。
Claims (9)
1.闸门快速闭门液压阻尼调速系统，所述闸门快速闭门由卷扬式启闭机控制启闭，其特征在于：所述闸门快速闭门液压阻尼调速系统包括液压马达(1)和液压油路系统，所述液压马达(1)的转动轴与卷扬式启闭机内的减速机构(2)传动连接；所述液压油路系统包括油箱(3)和阻尼油路(4)，所述阻尼油路(4)的入口端和出口端分别与油箱(3)连通，所述液压马达(1)设置于阻尼油路(4)中，在阻尼油路(4)中还设置有与液压马达(1)串联的控制通路，所述控制通路至少包括并联设置的正常启闭通路(5)、快速闭门节流通路(6)和末端节流减速通路(7)，在正常启闭通路(5)中设置有第一插板阀(8)，在快速闭门节流通路(6)中串联设置有第二插板阀(9)和第一节流阀(10)，在末端节流减速通路(7)中设置有第二节流阀(11)；
所述液压油路系统还包括控制油路(12)，所述控制油路(12)的入口端与油箱(3)连通；在控制油路(12)中设置有动力泵(13)、第一单向阀(14)和电磁球阀组，所述电磁球阀组包括并联设置的第一电磁球阀(15)和第二电磁球阀(16)，所述第一电磁球阀(15)与第一插板阀(8)对应连接并用于控制第一插板阀(8)的工作状态，所述第二电磁球阀(16)与第二插板阀(9)对应连接并用于控制第二插板阀(9)的工作状态。
2.如权利要求1所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：所述第一电磁球阀(15)和所述第二电磁球阀(16)均为两位三通阀，在两位三通阀上包括供油端口(17)、回油端口(18)和出油端口(19)，所述供油端口(17)与第一单向阀(14)的下游油路连通，所述回油端口(18)与油箱(3)连通，所述出油端口(19)与对应插板阀上的控制端口(20)连通。
3.如权利要求1所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：在第一单向阀(14)和电磁球阀组之间依次设置有蓄能器(21)和第二单向阀(22)。
4.如权利要求3所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：以闸门闭门过程对应的阻尼油路(4)内的液压油流动方向为参考，控制通路位于液压马达(1)下游的阻尼油路(4)上；在第二单向阀(22)和电磁球阀组之间的控制油路(12)上设置有连通支路(23)，所述连通支路(23)与液压马达(1)和控制通路之间的阻尼油路(4)连通；在连通支路(23)上设置有仅允许从阻尼油路(4)向控制油路(12)导通的第三单向阀(24)。
5.如权利要求3所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：在阻尼油路(4)中设置有与控制通路两端并联的泄压阀(25)。
6.如权利要求3所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：还包括控制系统，在卷扬式启闭机上设置有行程检测传感器，所述行程检测传感器与控制系统信号相连，所述控制系统与第一电磁球阀(15)和第二电磁球阀(16)信号相连。
7.如权利要求3所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：所述动力泵(13)为手摇式动力泵。
8.如权利要求1所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：所述液压马达(1)的转动轴与减速机构(2)内的高速轴传动连接。
9.如权利要求1所述的闸门快速闭门液压阻尼调速系统，其特征在于：所述油箱(3)的尺寸满足油箱(3)内液压油的散热需求。
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