CN111473007A - 船闸应急操作的输水阀门液压系统及应急关阀操作方法 - Google Patents

Abstract

一种船闸应急操作的输水阀门液压系统及应急关阀操作方法，包括输水阀门油缸，输水阀门油缸用于驱动输水阀门开关动作；输水阀门油缸包括无杆腔和有杆腔，无杆腔与上进油管连通，有杆腔与下进油管连通；上进油管和下进油管与供油动力装置连接，无杆腔和有杆腔之间设有跨接油管，跨接油管上设有跨阀连通阀。既不影响输水阀门的正常动作，又能够在出现紧急情况时，提供简单快捷、行之有效的关阀操作，满足安全性高、操作时间短、关阀速度快的要求。

Description

船闸应急操作的输水阀门液压系统及应急关阀操作方法

技术领域

本发明属于连续多级船闸输水运行过程中的应急处置技术领域，特别涉及一种船闸应急操作的输水阀门液压系统及应急关阀操作方法。

背景技术

水利枢纽工程承担着水运、防洪、水电等多项重要的职能，在当今的国民生活中发挥着不可替代的作用。船闸输水系统作为水利枢纽船闸系统中的重要组成部分，一旦发生故障，将直接导致输水流程失控，严重时会对船闸机械、水工设备产生破坏性损害，甚至威胁过闸船舶和人员的安全。

多级船闸的输水阀门启闭机在单个闸首两侧对称布置，布置于各阀门井顶部，一般采用下部轴销竖缸式，液压系统通过吊杆组或直接与输水阀门相连。对于工作水头较高的船闸，阀门启闭机（参阅中国专利文献CN 1707033A液压启闭机高压大流量无级变速控制方法及系统）需要实现高水头快速开阀，提高输水阀门门后的压力，减小输水阀门开启过程中的输水量，同时为了控制闸室超灌或超泄进行低水头闭门，也需要考虑事故条件下的高水头闭门。

多级船闸的输水系统是关系船闸能否安全可靠运行的关键部分，在输水过程中，如果系统无法自动正确执行关阀操作，则需要进行应急操作。如图4和图6所示，为目前采用的输水阀门油缸液压控制系统，根据行业相关技术发展研究可知，常见的油缸液压控制系统故障有：

故障一：在出现电气故障时，控制回路采用的插装阀为故障关（即故障时阀门自动关闭），在手动条件下，按照液压系统的阀件动作顺序执行关阀门操作。现有操作弊端在于：当关阀失败的原因是系统的控制程序错误时（如PLC误判故障，导致系统无法动机），可采用方法是手动进行关阀操作，若存在机械故障（也叫液压故障，如阀件卡阻、管路泄漏等）自动化程序无法完成关阀操作，手动条件（油压压力小）也无法完成关阀操作。因为一般液压系统中应急回路的泵的排量远远小于实际使用的泵，在船闸正常运行过程中使用应急回路，关阀速度较慢，能够实现关阀操作但不适用于紧急情况的应急操作。或者利用手动泵，但是手动泵的排量比应急泵更小，在实际应用中关阀速度太慢，不能够满足应急操作的时间需求，因此不适用于紧急情况的应急操作。

故障二：在电气控制正常运行情况下，由于输水阀门的自身重量比较大，在关阀时，可能会出现输水阀门下落的动能比较大，输水阀门关阀速度过快，对船闸水工结构产生一定的影响；关阀速度过慢，由于水力惯性作用可能会产生反向水头，对船闸金属结构产生一定的影响。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的船闸应急操作的输水阀门液压系统及应急关阀操作方法，既不影响输水阀门的正常动作，又能够在出现紧急情况时，提供简单快捷、行之有效的关阀操作，满足安全性高、操作时间短、关阀速度快的要求。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种船闸应急操作的输水阀门液压系统，包括输水阀门油缸、供油动力装置、跨阀用手动球阀、第十五插装阀组和连通球阀，输水阀门油缸用于驱动输水阀门开关动作；输水阀门油缸的上进油管和下进油管与供油动力装置连接，无杆腔和有杆腔之间设有跨接油管，跨接油管上设有纯机械的跨阀用手动球阀，下进油管上增设了第十五插装阀组，第十五插装阀组内存在一个先导阀，第十五插装阀组的输入端通过连通油管与上进油管连通，连通油管上设有连通球阀；所述的第十五插装阀组的插装阀阀芯为方向型插件，跨阀用手动球阀与连通球阀并联设置，跨阀用手动球阀一端连接上进油管，跨阀用手动球阀另一端与第十五插装阀输入端连接。

优选的方案中，所述的供油动力装置包括溢流阀和油箱，溢流阀输入端与下进油管连通，溢流阀输出端用于与油箱连通。

优选的方案中，所述的供油动力装置还包括电机油泵组和泵源阀块，电机油泵组输出压力油至泵源阀块，泵源阀块的输出端分别与第十一插装阀输入端和第十二插装阀输入端连接；第十一插装阀输出端与第十五插装阀的输入端连接；第十二插装阀输出端与上进油管连接。

优选的方案中，所述的第十一插装阀输出端分别与第十插装阀组和第十四插装阀组输入端连接，第十插装阀组和第十四插装阀组的输出端均与缸旁溢流阀的输出端连接，共同接入回油管。

优选的方案中，所述的第十插装阀组包括节流阀，节流阀设有节流调节旋钮，节流调节旋钮用于调节节流阀的流量大小；第十四号插装阀组包括保护型溢流阀和阻尼型溢流阀，保护型溢流阀和阻尼型溢流阀为并联连接，阻尼型溢流阀用于起关阀背压作用，保护型溢流阀为安全阀，是开阀最高压力。

优选的方案中，所述的第十二插装阀输出端与第十三插装阀输入端连接，第十三插装阀输出端与液压系统的回油管相连接，回油管与油箱相连接。

优选的方案中，所述的供油动力装置包括手动油泵组，手动油泵组包括手动换向阀，手动换向阀的两个压力油输出端分别与第十五插装阀输入端和上进油管连接。

优选的方案中，所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统的应急关阀操作方法，包括如下步骤：

S1：泵源部分：电动油泵组包括并联设置的油泵M1、油泵M2和油泵M3，油泵M1、油泵M2和油泵M3之间分别通过第一插装阀组、第二插装阀组和第三插装阀组导通，第三插装阀的阀芯为压力控制插件，第三插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT3得电，泵系统起压，输出流量；电磁换向阀DT3控制的压力控制插装阀给定比例变量泵的系统压力；当电磁换向阀DT3失电时，电磁换向阀DT3保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，即对泵卸荷，这样可以实现泵的空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT3得电时，二位四通电磁换向阀DT3换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定了比例变量泵的系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；第二插装阀的阀芯为压力控制插件，第二插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT2控制的压力控制插装阀给定输水阀门的系统安全压力；当电磁换向阀DT2失电时，电磁换向阀DT2保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，这样可以空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT2得电时，二位四通电磁换向阀DT2换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定输水阀门系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；

S2：电动开阀过程：先确保连通球阀和跨阀用手动球阀为关闭状态，开启电动油泵组，开阀时三台油泵同时工作，电磁换向阀DT1得电，第一插装阀组开启；电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组关闭，电磁换向阀DT3得电，第三插装阀组关闭，第十一插装阀组和第十三插装阀组的先导阀电磁换向阀得电，则第十一插装阀组和第十三插装阀组的阀芯0压开启，同时第十插装阀的先导阀电磁换向阀得电，其主阀芯关闭，泵源的压力油通过第十一插装阀组，再流经第十五插装阀组，进入输水阀门油缸下腔，而上腔回油则通过第十三插装阀组流回油箱，执行了开阀动作；

S3：电动关阀过程：先确保连通球阀和垮阀用手动球阀为关闭状态，开启电动油泵组，此时油泵M3电机工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，换向阀换向，则第十二插装阀的阀芯开启，压力油通过第十二插装阀组，进入输水阀门上腔；第十五插装阀组中的电磁换向阀DT15得电，输水阀门下腔的液压油在上腔压力的作用下通过第十五插装阀；第十插装阀组得电，其主阀芯关闭，压力油进入与第十插装阀组并联的第十四插装阀组，第十四插装阀组得电，当压力超过第十四插装阀组中的阻尼型溢流阀的调定压力时，压力油经过第十四插装阀组进入回油管，油液经由回油管进入油箱；完成输水阀门的关闭动作；

S4：自重关阀：为了降低阀门关终时的速度，减缓阀门自身金属结构以及船闸水工结构的冲击，在关终阶段可采用自重关阀；先确保连通球阀和垮阀用手动球阀为关闭状态，开启电动油泵组，此时油泵M3工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，第十三插装阀组的先导阀DT13得电，换向阀换向，则第十二插装阀组的阀芯开启，第十三插装阀组的主阀芯开启；由于油缸下滑，油缸上腔需要液压油，第十二插装阀组和第十三插装阀组同时得电就相当于主动向上腔补油，在液压系统中设置了用于向上腔补油的单向阀，它将油箱和上腔连接起来，能够完成油缸的被动补油；第十五插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT15得电，第十五插装阀组阀芯开启，在输水阀门自重影响下，油缸下腔存在压力，压力油经过第十五插装阀组至第十插装阀组输入端，此时第十插装阀组的电磁换向阀不得电，其阀芯开启，压力油通过第十插装阀组，第十插装阀组中有节流阀，节流调节手柄事前调节至固定开度位置，当调节节流手柄时，能够调节自重下滑的速度；此时第十四插装阀组中的压力控制组件对关阀速度起到明显的抑制作用，当系统压力超过第十四插装阀组中的先导溢流阀时，压力油通过第十四插装阀组进入回油管，液压油经过回油管回到油箱；完成阀门自重下滑动作；

S5：当液压系统出现液压故障时，开启连通球阀，手动推动第十五插装阀的阀芯，使第十五插装阀开启；下进油管的压力油不进入回油管，而是通过连通球阀进入油缸无杆腔，在这个过程中，油缸无杆腔还通过液压系统中设置的用于向上腔补油的单向阀进行被动补油；

S6：当液压系统出现电气故障时，上进油管无法进入压力油，先手动开启跨阀用手动球阀；再手动推动第十五插装阀的阀芯，输水阀门有杆腔、无杆腔连通，有杆腔油液通过跨阀球阀进入无杆腔，此时输水阀门下滑的速度和系统被动补油的流量成正相关；跨阀球阀的直径比连通球阀大，因此能够实现应急状态下执行输水阀门关阀动作。

优选的方案中，所述先导阀为两位四通电磁换向阀DT15，开阀门运行时，电磁换向阀DT15保持左位机能，第十五插装阀组下方油管内的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，压力油进入输水阀门下腔，随着压力油的进入，输水阀门开始执行开启动作；关阀门运行时，电磁换向阀DT15得电，切换至右位机能，从输水阀门油缸有杆腔出来的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，随着压力油进入回油管，输水阀门开始执行关闭动作；第十五插装阀组还能够保证输水阀门在任意位置停机时，阀门不下滑，当输水阀门处于非关终位置时，由于阀门自重的关系，有杆腔存在压力，此时两位四通电磁换向阀DT15不得电，保持左位机能，压力油无法顶开第十五插装阀组的阀芯，则阀门无法下滑。

本专利可达到以下有益效果：

1、在输水阀门油缸的下进油管上设有第十五插装阀，既是输水阀门的安全锁定回路，实现输水阀门在任意位置自锁的要求，又能够为手动操作阀门执行关阀操作提供便利。

2、当液压系统出现液压故障时，开启连通球阀，手动推动第十五插装阀的阀芯，使第十五插装阀开启；下进油管的压力油不进入回油管，而是通过连通球阀进入油缸无杆腔，在这个过程中，油缸无杆腔还通过液压系统中设置的用于向上腔补油的单向阀进行被动补油；本技术方案，能够在需及时关闭输水阀门的情况下，且输水阀门液压系统故障不能及时排除时，顺利关闭输水阀门，确保船闸运行安全。

3、在输水阀门有杆腔、无杆腔之间增设一个跨接球阀，该跨阀球阀在输水阀门正常工作时处于常闭状态，隔离有杆腔和无杆腔的液压油。在应急操作中，打开跨阀球阀，无杆腔油液进入有杆腔，液压系统被动补油，跨阀球阀的直径大于连通球阀，因此能够可靠保证输水阀门系统执行关阀动作，避免因输水阀门无法执行关阀动作而造成安全事故。

本技术方案中，紧急关阀操作省去了用手动油泵组进行关阀的操作，从而节省了关阀的时间，简化了操作步骤，提高了紧急情况下的关阀效率。

4、在电气控制回路正常情况下，关阀操作中，将传统的插装阀更换为第十插装阀组和第十四插装阀组，当输水阀门关阀过程中，有杆腔的油先从第十四插装阀组通过，阻尼型溢流阀中起到关阀背压作用，使得关阀速度变慢；当输水阀门快关闭时，液压油通过第十插装阀组，通过第十四插装阀组回油箱。第十插装阀组中有节流阀，调节节流手柄就能够控制自重关阀的速度，减缓阀门关终瞬间的冲击力。第十四插装阀组中的溢流阀作为安全阀，避免关阀憋压过大，当油液压力超过该溢流阀的调定压力时，压力油通过该溢流阀进入回油管，避免液压系统因压力过大造成机械损伤。因此第十插装阀组和第十四插装阀组可以控制输水阀门关阀速度，避免产生反向水头，保护了阀门金属结构和船闸水工结构。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为实施例1中本发明系统图；

图2为实施例2中本发明系统图;

图3为实施例2中本发明油路布置图；

图4为现有技术中输水阀门液压系统油路布置图；

图5为现有技术中电动油泵组布置图；

图6为现有技术中手动油泵组布置图。

图中：输水阀门1、输水阀门油缸2、跨阀用手动球阀3、连通球阀4、供油动力装置5、一号插装阀组610、第十一插装阀611、第十二插装阀612、第十三插装阀613、二号插装阀组614、第十五插装阀615、溢流阀7、油箱8、电动油泵组9、手动油泵组10、手动换向阀11；

YF表示溢流阀；YF后的数字表示编号；

S表示单向阀；S后的数字表示编号；

M表示油泵的电机，M后面的数字表示编号；

第十一插装阀对应的电磁换向阀为DT11；

第十二插装阀对应的电磁换向阀为DT12；

第十三插装阀对应的电磁换向阀为DT13；

第十五插装阀对应的电磁换向阀为DT15；

第十插装阀组对应的电磁换向阀为DT10；

第十四插装阀组对应的电磁换向阀为DT14；

相应地，第N插装阀组对应的电磁换向阀为DTN，其中N表示自然数。

具体实施方式

实施例1：

优选的方案如图1所示，一种船闸应急操作的输水阀门液压系统，包括输水阀门油缸2、供油动力装置5、跨阀用手动球阀3、第十五插装阀组615和连通球阀4，输水阀门油缸2上部为无杆腔，下部为有杆腔，无杆腔与上进油管连接，有杆腔与下进油管连接；输水阀门油缸2用于驱动输水阀门1开关动作；输水阀门油缸2的上进油管和下进油管与供油动力装置5连接，无杆腔和有杆腔之间设有跨接油管，跨接油管上设有纯机械的跨阀用手动球阀3，下进油管上增设了第十五插装阀组615，第十五插装阀组615内存在一个先导阀，第十五插装阀组615的输入端通过连通油管与上进油管连通，连通油管上设有连通球阀4；所述的第十五插装阀组615的插装阀阀芯为方向型插件，跨阀用手动球阀3与连通球阀4并联设置，跨阀用手动球阀3一端连接上进油管，跨阀用手动球阀3另一端与第十五插装阀615输入端连接。

所述先导阀为两位四通电磁换向阀DT15，开阀门运行时，电磁换向阀DT15保持左位机能，第十五插装阀组615下方油管内的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，压力油进入输水阀门下腔，随着压力油的进入，输水阀门开始执行开启动作；关阀门运行时，电磁换向阀DT15得电，切换至右位机能，从输水阀门油缸有杆腔出来的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，随着压力油进入回油管，输水阀门开始执行关闭动作；第十五插装阀组还能够保证输水阀门在任意位置停机时，阀门不下滑，当输水阀门处于非关终位置时，由于阀门自重的关系，有杆腔存在压力，此时两位四通电磁换向阀DT15不得电，保持左位机能，压力油无法顶开第十五插装阀组615的阀芯，则阀门无法下滑。

所述的第十五插装阀615的输入端是根据开阀时压力油流向来定义的，当关阀时，压力油从第十五插装阀6输出端向输入端流过。开阀和关阀中，压力油均需要从第十五插装阀6流过。下文中所述的输入端和输出端均是按开阀流向来定义的。输水阀门开阀时，下进油管内的压力油流入有杆腔，当输水阀门关阀时，有杆腔的压力油从下进油管内排出。

实施例2：

在实施例1的基础上，并结合附图4-6，介绍如下：

优选的方案如图2和图3所示，供油动力装置5包括溢流阀7和油箱8，溢流阀7输入端与下进油管连通，溢流阀7输出端用于与油箱8连通。溢流阀7正常情况下是常闭状态，只有当输水阀门油缸2压力过大时，压力油才会从溢流阀7中排出。

进一步地，供油动力装置5还包括电动油泵组9，电动油泵组9的输出端分别与第十一插装阀611输入端和第十二插装阀12输入端连接；第十一插装阀611输出端与第十五插装阀6的输入端连接；第十二插装阀612输出端与上进油管连接。

本技术方案所采用的插装阀均为故障关，电气故障后，当切换手动模式情况下，由于单向阀S2的阻断作用，手动油泵组10的压力油只能从上进油管进入至无杆腔。所述的单向阀S2在如图3中，向下为截断状态。

电气控制正常情况下，当第十二插装阀阀芯12开启，第十五插装阀阀芯开启，第十插装阀阀芯关闭，第十四插装阀阀芯开启时输水阀门进行关阀操作，回油通过DT10或DT14进入回油管；当第十一插装阀阀芯开启，第十插装阀阀芯关闭，第十三插装阀阀芯开启时，输水阀门进行开阀操作。

进一步地，第十一插装阀611输出端分别与第十插装阀组610和第十四插装阀组614输入端连接，第十插装阀组610和第十四插装阀组614的输出端均与溢流阀7的输出端连接。

进一步地，第十插装阀组610包括节流阀，节流阀设有节流调节手柄，节流调节手柄用于调节节流阀的流量大小；第十四插装阀组614包括保护型溢流阀和阻尼型溢流阀，保护型溢流阀和阻尼型溢流阀为并联连接，阻尼型溢流阀用于起关阀背压作用，保护型溢流阀为安全阀用于起到保护作用。

本技术方案控制输水阀门关阀速度的原理在于：输水阀门关阀过程中，有杆腔的油先从第十四插装阀组614通过，阻尼型溢流阀中为关阀背压，起到抑制关阀速度的作用；在输水阀门接近关终位置时，第十插装阀组的先导阀电磁换向阀DT10失电，压力油强制通过第十插装阀组610，第十插装阀组610为节流阀，节流手柄事前调节至固定开度位置，进一步地减缓输水阀门的运行速度，进而起到减缓阀门全关瞬间冲击力的作用。第十四插装阀组614中的溢流阀为安全阀，避免关阀压力过大，可以起到保护作用。

进一步地，第十二插装阀612输出端与第十三插装阀613输入端连接，第十三插装阀613输出端用于与油箱8连接。当输水阀门开阀时，无杆腔的压力油从DT13进入到回油管，再通过回油管回到油箱8内。

进一步地，供油动力装置5包括手动油泵组10，手动油泵组10包括手动换向阀11，手动换向阀11的两个压力油输出端分别与第十五插装阀615输入端和上进油管连接。手动油泵组10通过油管连通油缸上腔，用于向无杆腔供油。

实施例3：

优选的方案中，所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统的，包括如下步骤：

S1：电动开阀过程：先确保连通球阀4和跨阀用手动球阀3为关闭状态，开启电动油泵组9，并开启第十一插装阀611，关闭第十插装阀610，同时开启第十三插装阀13，输水阀门开启；

S2：电动关阀过程：先确保连通球阀4和跨阀用手动球阀3为关闭状态，开启电动油泵组9，只需要M3电机工作，DT2得电关闭，开启第十二插装阀12，开启第十五插装阀组615，关闭第十插装阀组610，打开第十四插装阀组614，当输水阀门关阀过程中，下进油管的油从第十四插装阀组614通过，进入回油管。在自重关阀阶段，油缸下腔的油液先从第十插装阀组610通过，进入第十四插装阀组614，第十插装阀组610为节流阀，节流调节旋钮事前调节至固定开度位置，节流阀能够减缓输水阀门的运行速度，减缓阀门油缸全关瞬间的冲击力；第十四插装阀组614中的阻尼型溢流阀决定关阀背压，起到抑制关阀速度的作用；当油压过大时，第十四插装阀组614中的保护型溢流阀进行泄压，避免关阀压力过大，起到保护液压系统的作用；

S3：当液压系统出现液压故障时，开启连通球阀4，手动推动第十五插装阀组615的阀芯，使第十五插装阀615开启；下进油管的压力油没有进图回油管，而是从连通球阀4反向进入油缸上腔进油管，为无杆腔补油；

S4：当液压系统出现电气故障时，上进油管无法进入压力油，先手动开启跨阀用手动球阀3；再手动推动第十五插装阀615的阀芯，输水阀门有杆腔、无杆腔连通，有杆腔油液进入无杆腔，此时输水阀门下滑的速度和系统被动补油的流量成正相关，跨阀球阀的直径大于连通球阀，因此能够可靠实现应急状态下执行输水阀门关阀动作。

本技术方案，能够在需及时关闭输水阀门的情况下，且输水阀门液压系统故障不能及时排除时，顺利关闭输水阀门，确保船闸运行安全。

本方法是利用输水阀门自身重力进行关阀，当所有插装阀不能动作时，只能手动推动第十五插装阀615的阀芯，并手动开启跨阀用手动球阀3，实现关阀。因为跨阀用手动球阀3是纯机械阀件，在电气正常运行下，为常闭阀件。只有当电气故障等紧急情况下，需采取跨阀时才开启。本方法的缺点是，输水阀门自重关阀可能会造成机械损害，所以只有当实施例3的方法不能用时，才紧急使用本方法。

自锁原理：因为 DT15具有故障关的功能，只要DT15电磁铁不得电，它控制的插装阀就不通，系统无法回油，从而实现自锁。

正常情况下，开阀原理为：压力油从DT11流过，通过DT15进入有杆腔，无杆腔的压力油从上进油管排出，通过DT13进入回油管，再通过回油管回到油箱。

正常情况下，关阀原理为：压力油从DT12到无杆腔，有杆腔的压力油通过DT15，从DT14排出。在自重下滑时通过DT10或DT14进入回油管，再通过回油管回到油箱。

本技术方案关阀具体原理为：

泵源部分：电动油泵组9包括并联设置的油泵M1、油泵M2和油泵M3，油泵M1、油泵M2和油泵M3之间分别通过第一插装阀组、第二插装阀组和第三插装阀组导通，第三插装阀的阀芯为压力控制插件，第三插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT3得电，泵系统起压，输出流量；电磁换向阀DT3控制的压力控制插装阀给定比例变量泵的系统压力；当电磁换向阀DT3失电时，电磁换向阀DT3保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，即对泵卸荷，这样可以实现泵的空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT3得电时，二位四通电磁换向阀DT3换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定了比例变量泵的系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；第二插装阀的阀芯为压力控制插件，第二插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT2控制的压力控制插装阀给定输水阀门的系统安全压力；当电磁换向阀DT2失电时，电磁换向阀DT2保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，这样可以空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT2得电时，二位四通电磁换向阀DT2换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定输水阀门系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；

电动开阀过程：先确保连通球阀4和跨阀用手动球阀3为关闭状态，开启电动油泵组9，开阀时三台油泵同时工作，电磁换向阀DT1得电，第一插装阀组开启；电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组关闭，电磁换向阀DT3得电，第三插装阀组关闭，第十一插装阀组611和第十三插装阀组613的先导阀电磁换向阀得电，则第十一插装阀组和第十三插装阀组的阀芯0压开启，同时第十插装阀610的先导阀电磁换向阀得电，其主阀芯关闭，泵源的压力油通过第十一插装阀组，再流经第十五插装阀组，进入输水阀门油缸下腔，而上腔回油则通过第十三插装阀组流回油箱，执行了开阀动作；

电动关阀过程：先确保连通球阀4和垮阀用手动球阀3为关闭状态，开启电动油泵组9，此时油泵M3电机工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，换向阀换向，则第十二插装阀的阀芯开启，压力油通过第十二插装阀组，进入输水阀门上腔；第十五插装阀组中的电磁换向阀DT15得电，输水阀门下腔的液压油在上腔压力的作用下通过第十五插装阀；第十插装阀组得电，其主阀芯关闭，压力油进入与第十插装阀组并联的第十四插装阀组，第十四插装阀组得电，当压力超过第十四插装阀组中的阻尼型溢流阀的调定压力时，压力油经过第十四插装阀组进入回油管，油液经由回油管进入油箱；完成输水阀门的关闭动作；

自重关阀：为了降低阀门关终时的速度，减缓阀门自身金属结构以及船闸水工结构的冲击，在关终阶段可采用自重关阀；先确保连通球阀4和垮阀用手动球阀3为关闭状态，开启电动油泵组9，此时油泵M3工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，第十三插装阀组的先导阀DT13得电，换向阀换向，则第十二插装阀组的阀芯开启，第十三插装阀组的主阀芯开启；由于油缸下滑，油缸上腔需要液压油，第十二插装阀组和第十三插装阀组同时得电就相当于主动向上腔补油，在液压系统中设置了用于向上腔补油的单向阀，它将油箱和上腔连接起来，能够完成油缸的被动补油；第十五插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT15得电，第十五插装阀组阀芯开启，在输水阀门自重影响下，油缸下腔存在压力，压力油经过第十五插装阀组至第十插装阀组输入端，此时第十插装阀组的电磁换向阀不得电，其阀芯开启，压力油通过第十插装阀组，第十插装阀组中有节流阀，节流调节手柄事前调节至固定开度位置，当调节节流手柄时，能够调节自重下滑的速度；此时第十四插装阀组中的压力控制组件对关阀速度起到明显的抑制作用，当系统压力超过第十四插装阀组中的先导溢流阀时，压力油通过第十四插装阀组进入回油管，液压油经过回油管回到油箱；完成阀门自重下滑动作；

当液压系统出现液压故障时，开启连通球阀，手动推动第十五插装阀的阀芯，使第十五插装阀开启；下进油管的压力油不进入回油管，而是通过连通球阀进入油缸无杆腔，在这个过程中，油缸无杆腔还通过液压系统中设置的用于向上腔补油的单向阀进行被动补油；

当液压系统出现电气故障时，上进油管无法进入压力油，先手动开启跨阀用手动球阀；再手动推动第十五插装阀的阀芯，输水阀门有杆腔、无杆腔连通，有杆腔油液通过跨阀球阀进入无杆腔，此时输水阀门下滑的速度和系统被动补油的流量成正相关；跨阀球阀的直径比连通球阀大，因此能够实现应急状态下执行输水阀门关阀动作。

Claims (9)

1.一种船闸应急操作的输水阀门液压系统，包括输水阀门油缸（2）、供油动力装置（5）、跨阀用手动球阀（3）、第十五插装阀组（615）和连通球阀（4），其特征在于：输水阀门油缸（2）用于驱动输水阀门（1）开关动作；输水阀门油缸（2）的上进油管和下进油管与供油动力装置（5）连接，无杆腔和有杆腔之间设有跨接油管，跨接油管上设有纯机械的跨阀用手动球阀（3），下进油管上增设了第十五插装阀组（615），第十五插装阀组（615）内存在一个先导阀，第十五插装阀组（615）的输入端通过连通油管与上进油管连通，连通油管上设有连通球阀（4）；所述的第十五插装阀组（615）的插装阀阀芯为方向型插件，跨阀用手动球阀（3）与连通球阀（4）并联设置，跨阀用手动球阀（3）一端连接上进油管，跨阀用手动球阀（3）另一端与第十五插装阀（615）输入端连接。

2.根据权利要求1所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：供油动力装置（5）包括溢流阀（7）和油箱（8），溢流阀（7）输入端与下进油管连通，溢流阀（7）输出端用于与油箱（8）连通。

3.根据权利要求2所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：供油动力装置（5）还包括电动油泵组（9），电动油泵组（9）的输出端分别与第十一插装阀组（611）输入端和第十二插装阀组（12）输入端连接；第十一插装阀组（611）输出端与第十五插装阀组（6）的输入端连接；第十二插装阀组（612）输出端与上进油管连接。

4.根据权利要求3所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：第十一插装阀组（611）输出端分别与一号插装阀组组（610）和二号插装阀组组（614）输入端连接，一号插装阀组组（610）和二号插装阀组（614）的输出端均与溢流阀（7）的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：一号插装阀组（610）包括节流阀，节流阀设有节流调节旋钮，节流调节旋钮用于调节通过节流阀的流体流量大小；二号插装阀组（614）包括保护型溢流阀和阻尼型溢流阀，保护型溢流阀和阻尼型溢流阀为并联连接，阻尼型溢流阀用于起关阀背压作用，保护型溢流阀为安全阀，为开阀最高压力。

6.根据权利要求5所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：第十二插装阀组（612）输出端与第十三插装阀组（613）输入端连接，第十三插装阀组（613）输出端用于与油箱（8）连接。

7.根据权利要求6所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统，其特征在于：供油动力装置（5）包括手动油泵组（10），手动油泵组（10）包括手动换向阀（11），手动换向阀（11）的两个压力油输出端分别与第十五插装阀组（615）输入端和上进油管连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统的应急关阀操作方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：泵源部分：电动油泵组（9）包括并联设置的油泵M1、油泵M2和油泵M3，油泵M1、油泵M2和油泵M3之间分别通过第一插装阀组、第二插装阀组和第三插装阀组导通，第三插装阀的阀芯为压力控制插件，第三插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT3得电，泵系统起压，输出流量；电磁换向阀DT3控制的压力控制插装阀给定比例变量泵的系统压力；当电磁换向阀DT3失电时，电磁换向阀DT3保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，即对泵卸荷，这样可以实现泵的空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT3得电时，二位四通电磁换向阀DT3换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定了比例变量泵的系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；第二插装阀的阀芯为压力控制插件，第二插装阀的先导阀，即两位四通电磁换向阀DT2控制的压力控制插装阀给定输水阀门的系统安全压力；当电磁换向阀DT2失电时，电磁换向阀DT2保持左位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在“O”压开启，这样可以空载启动或者停机卸荷；当电磁换向阀DT2得电时，二位四通电磁换向阀DT2换向，保持右位机能，它控制的压力控制插装阀主阀芯在泵的出口压力达到其先导溢流阀的调定值时开启，即给定输水阀门系统安全压力为其先导溢流阀的调定值；

S2：电动开阀过程：先确保连通球阀（4）和跨阀用手动球阀（3）为关闭状态，开启电动油泵组（9），开阀时三台油泵同时工作，电磁换向阀DT1得电，第一插装阀组开启；电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组关闭，电磁换向阀DT3得电，第三插装阀组关闭，第十一插装阀组（611）和第十三插装阀组（613）的先导阀电磁换向阀得电，则第十一插装阀组和第十三插装阀组的阀芯0压开启，同时第十插装阀（610）的先导阀电磁换向阀得电，其主阀芯关闭，泵源的压力油通过第十一插装阀组，再流经第十五插装阀组，进入输水阀门油缸下腔，而上腔回油则通过第十三插装阀组流回油箱，执行了开阀动作；

S3：电动关阀过程：先确保连通球阀（4）和垮阀用手动球阀（3）为关闭状态，开启电动油泵组（9），此时油泵M3电机工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，换向阀换向，则第十二插装阀的阀芯开启，压力油通过第十二插装阀组，进入输水阀门上腔；第十五插装阀组中的电磁换向阀DT15得电，输水阀门下腔的液压油在上腔压力的作用下通过第十五插装阀；第十插装阀组得电，其主阀芯关闭，压力油进入与第十插装阀组并联的第十四插装阀组，第十四插装阀组得电，当压力超过第十四插装阀组中的阻尼型溢流阀的调定压力时，压力油经过第十四插装阀组进入回油管，油液经由回油管进入油箱；完成输水阀门的关闭动作；

S4：自重关阀：为了降低阀门关终时的速度，减缓阀门自身金属结构以及船闸水工结构的冲击，在关终阶段可采用自重关阀；先确保连通球阀（4）和垮阀用手动球阀（3）为关闭状态，开启电动油泵组（9），此时油泵M3工作，第二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT2得电，第二插装阀组的主阀芯关闭，系统起压，压力油由油泵M3输出端经过油管至第十二插装阀组输入端，第十二插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT12得电，第十三插装阀组的先导阀DT13得电，换向阀换向，则第十二插装阀组的阀芯开启，第十三插装阀组的主阀芯开启；由于油缸下滑，油缸上腔需要液压油，第十二插装阀组和第十三插装阀组同时得电就相当于主动向上腔补油，在液压系统中设置了用于向上腔补油的单向阀，它将油箱和上腔连接起来，能够完成油缸的被动补油；第十五插装阀组的先导阀即电磁换向阀DT15得电，第十五插装阀组阀芯开启，在输水阀门自重影响下，油缸下腔存在压力，压力油经过第十五插装阀组至第十插装阀组输入端，此时第十插装阀组的电磁换向阀不得电，其阀芯开启，压力油通过第十插装阀组，第十插装阀组中有节流阀，节流调节手柄事前调节至固定开度位置，当调节节流手柄时，能够调节自重下滑的速度；此时第十四插装阀组中的压力控制组件对关阀速度起到明显的抑制作用，当系统压力超过第十四插装阀组中的先导溢流阀时，压力油通过第十四插装阀组进入回油管，液压油经过回油管回到油箱；完成阀门自重下滑动作；

S5：当液压系统出现液压故障时，开启连通球阀，手动推动第十五插装阀的阀芯，使第十五插装阀开启；下进油管的压力油不进入回油管，而是通过连通球阀进入油缸无杆腔，在这个过程中，油缸无杆腔还通过液压系统中设置的用于向上腔补油的单向阀进行被动补油；

S6：当液压系统出现电气故障时，上进油管无法进入压力油，先手动开启跨阀用手动球阀；再手动推动第十五插装阀的阀芯，输水阀门有杆腔、无杆腔连通，有杆腔油液通过跨阀球阀进入无杆腔，此时输水阀门下滑的速度和系统被动补油的流量成正相关；跨阀球阀的直径比连通球阀大，因此能够实现应急状态下执行输水阀门关阀动作。

9.根据权利要求8所述的船闸应急操作的输水阀门液压系统的应急关阀操作方法，其特征在于：所述先导阀为两位四通电磁换向阀DT15，开阀门运行时，电磁换向阀DT15保持左位机能，第十五插装阀组（615）下方油管内的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，压力油进入输水阀门下腔，随着压力油的进入，输水阀门开始执行开启动作；关阀门运行时，电磁换向阀DT15得电，切换至右位机能，从输水阀门油缸有杆腔出来的压力油顶开插装阀阀芯，油路接通，随着压力油进入回油管，输水阀门开始执行关闭动作；第十五插装阀组还能够保证输水阀门在任意位置停机时，阀门不下滑，当输水阀门处于非关终位置时，由于阀门自重的关系，有杆腔存在压力，此时两位四通电磁换向阀DT15不得电，保持左位机能，压力油无法顶开第十五插装阀组（615）的阀芯，则阀门无法下滑。

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