CN113983005A - 一种船闸用智能泵站系统 - Google Patents

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朱云开
张莉
张殿余
丁仁民
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Abstract

本发明公开了一种船闸用智能泵站系统，包括油箱、油泵电机组、系统溢流阀、液压阀组、闸门油缸和阀门油缸；油泵电机组通过液压管路与油箱及液压阀组相连接；液压阀组通过液压管路与闸门油缸和阀门油缸连接，控制闸门和阀门的开闭；系统溢流阀连接油泵电机组和液压阀组；液压阀组包括系统溢流阀、电液比例换向阀、电磁换向阀、液控单向阀、电磁球阀、节流阀等；本发明替代现有的二通插装阀为主的液压泵站，结构简单，拆装方便，精度及动态响应性能很高，实现了在线流量调节，配合油缸位移传感器实现了闭环控制，实现了闸、阀门运行过程精准对中及良好的同步性。

Description

一种船闸用智能泵站系统
技术领域
本发明涉及船闸用液压启闭机技术领域，具体为一种船闸用智能泵站系统。
背景技术
京杭运河历史悠久，是我国内河水运主通道“一纵三横”总体布局的重要组成部分，京杭运河徐扬段航道已全线达到二级标准，货物通过量超亿万吨，已成为我国南北向水上运输的大动脉。运河上的船闸启闭设备更是运河畅通的重要保证。船闸启闭机必须具有高可靠性，而且易于调节，一旦出现故障，便于及时排查和解决处理，为船闸安全运行保驾护航。
京杭大运河苏北段船闸用液压启闭机主要采用的是以二通插装阀为主的液压泵站，大多采用的是容积调速方式（即手动调节变量泵、电动比例调节变量泵、定量泵+变频器等方式），其存在的主要问题有：1、插装阀通径大，形式复杂，泄漏点多，拆装不便，维修受经验影响大，故障排除困难；2、油泵流量控制不准确，手动流量调节不方便，费时费力，调节范围受限；3、由于阀件内泄露问题导致闸门关闭后出现漂移现象得不到彻底根除；4、两侧闸门运行不能完全同步，存在误差，且无法消除；5、无法远程监控及调节闸阀门运行速度；6、泵站油路通断状态及主控阀件的运行状态不能实时模拟运行，泵站出现故障后排除困难；7、油位、油温、油压、流量、油缸运行速度及位置，闸阀门运行速度、时间和位置等信息显示不全，历史数据无法查询，数据无法汇聚。因此，发明一种新型的船闸用智能泵站系统，成了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船闸用智能泵站系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种船闸用智能泵站系统，包括油箱21、油泵电机组1、系统溢流阀3、液压阀组17、闸门油缸12和阀门油缸13；所述油泵电机组1通过液压管路一端与油箱21连接，另一端与液压阀组17相连接；所述液压阀组17通过液压管路与闸门油缸12和阀门油缸13连接，控制闸门和阀门的开闭；所述系统溢流阀3连接于油泵电机组1和液压阀组17之间，系统溢流阀3上连接有电磁换向阀19。
优选的，所述液压阀组17包括闸门液压阀组23和阀门液压阀组24；所述闸门液压阀组23一端连接闸门油缸12，所述闸门液压阀组23另一端连接油泵电机组1；所述阀门液压阀组24一端连接阀门油缸13，所述阀门液压阀组24另一端连接油泵电机组1。
优选的，所述闸门液压阀组23包括与油泵电机组1连接的电液比例换向阀5、与闸门油缸12和电液比例换向阀5连接的第一液控单向阀8和第二液控单向阀9、与油泵电机组1和第一液控单向阀8、第二液控单向阀9连接的电磁换向阀4，其中，所述第一液控单向阀8和第二液控单向阀9分别连接在闸门油缸12的无杆腔和有杆腔。
优选的，所述阀门液压阀组24包括与油泵电机组1连接的电液比例换向阀7、与阀门油缸13和电液比例换向阀7连接的第三液控单向阀10、第四液控单向阀11、与油泵电机组1和第三液控单向阀10、第四液控单向阀11连接的电磁换向阀6；其中，所述第三液控单向阀10、第四液控单向阀11分别连接在阀门油缸13的无杆腔和有杆腔；所述阀门油缸13的有杆腔和无杆腔之间连接有电磁球阀14和节流阀15。
优选的，所述油箱21及所述液压阀组17之间还设置有备用油泵电机组2。
优选的，所述油箱上设置有压力表22、液位液温计。
优选的，其使用方法包括以下步骤：
A、空载启动油泵电机组1，电磁换向阀19延时3-5秒得电，系统溢流阀3正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀4得电换向并控制第一液控单向阀8和第二液控单向阀9开启，通过输入（0～-10V）电压信号控制电液比例换向阀5左侧位位移量；
B、油液经油泵电机组1、流量计18、电液比例换向阀5和第二液控单向阀9进入闸门油缸12有杆腔；
C、闸门油缸12无杆腔油液则经 液控单向阀8和电液比例换向阀5、回油滤油器20流回油箱21，闸门开启；
D、闸门油缸12运行的快慢由电液比例换向阀5输入的电压信号大小进行控制，第一液控单向阀8和第二液控单向阀9在闸门油缸12停止运行后能有效锁定油缸移动，防止闸门漂移。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明采用电液比例换向阀作为主控元件，结构简单，拆装方便，配合液控单向阀 ，解决了困扰船闸多年的闸门油缸漂移、阀门油缸自坠等问题，油缸锁定性优良。
（2）本发明中，闸阀门油缸运行实现了智能控制，油缸进出流量控制更加精确，并实现了在线流量调节，配合油缸位移传感器实现了闭环控制，实现了闸、阀门运行过程精准对中及良好的同步性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、 “两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、 “连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种船闸用智能泵站系统，包括油箱21、油泵电机组1、系统溢流阀3、液压阀组17、闸门油缸12和阀门油缸13；油箱21及所述液压阀组17之间还设置有备用油泵电机组2，所述油泵电机组1通过液压管路一端与油箱21连接，另一端与液压阀组17相连接；所述液压阀组17通过液压管路与闸门油缸12和阀门油缸13连接，控制闸门和阀门的开闭；所述系统溢流阀3连接于油泵电机组1和液压阀组17之间，系统溢流阀3上连接有电磁换向阀19。
本发明中，液压阀组17包括闸门液压阀组23和阀门液压阀组24；所述闸门液压阀组23一端连接闸门油缸12，所述闸门液压阀组23另一端连接油泵电机组1；所述阀门液压阀组24一端连接阀门油缸13，所述阀门液压阀组24另一端连接油泵电机组1。
本发明中，闸门液压阀组23包括与油泵电机组1连接的电液比例换向阀5、与闸门油缸12和电液比例换向阀5连接的第一液控单向阀8和第二液控单向阀9、与油泵电机组1和第一液控单向阀8、第二液控单向阀9连接的电磁换向阀4，其中，所述第一液控单向阀8和第二液控单向阀9分别连接在闸门油缸12的无杆腔和有杆腔。
本发明中，阀门液压阀组24包括与油泵电机组1连接的电液比例换向阀7、与阀门油缸13和电液比例换向阀7连接的第三液控单向阀10、第四液控单向阀11、与油泵电机组1和第三液控单向阀10、第四液控单向阀11连接的电磁换向阀6；其中，所述第三液控单向阀10、第四液控单向阀11分别连接在阀门油缸13的无杆腔和有杆腔；所述阀门油缸13的有杆腔和无杆腔之间连接有电磁球阀14和节流阀15。
本发明采用精度及动态响应性能很高的电液比例换向阀（自带位移传感器），通过在线调节输入的电信号大小，实现对油量高精度控制。通过PLC控制输入的电信号实现闸门启闭速度的慢-快-慢运行，并在快速运行阶段对速度进行多级调节。阀门升降可根据水位变化及运行状态在线调节运行速度，提高船闸的运行效率；
在油箱21上方同时集成压力表22、液位液温计等各类显示仪表，实现远程监测及控制，可在操作平台上实现油位、油温、油压的在线监测，并能实时动态显示闸阀门油路通断状态及主控阀件的运行状态，实现现地和远程监测,运行过程一目了然，有效提升养护人员的巡检质量。
液压系统主要阀件自带位置检测功能，主通路液压阀件出现卡阻等故障后会进行报警提示，技术人员根据油路及阀件的运行状态、报警信号等更容易诊断故障发生部位，处置时间和停航时间可以大幅度减少。此外油温过高、液位过高过低、滤芯堵塞、泵站运行压力过大等均进行报警，提醒养护人员及时采取措施进行处理。
工作原理：开闸门：空载启动油泵电机组1，电磁换向阀19延时3-5秒得电，系统溢流阀3正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀4得电换向并控制第一液控单向阀8和第第二液控单向阀9开启，通过输入（0～-10V）电压信号控制电液比例换向阀5左侧位位移量，油液经油泵电机组1、流量计18、电液比例换向阀5和第二液控单向阀9进入闸门油缸12有杆腔，闸门油缸12无杆腔油液则经第一液控单向阀8和电液比例换向阀5、回油滤油器20流回油箱21，闸门开启。闸门油缸12运行的快慢由电液比例换向阀5输入的电压信号大小进行控制，第一液控单向阀8和第第二液控单向阀9在闸门油缸12停止运行后能有效锁定油缸移动，防止闸门漂移。左右两侧闸门油缸12均加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧闸门运行的同步性。
关闸门：空载启动油泵电机组1，电磁换向阀19延时3-5秒得电，系统溢流阀3正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀4得电换向并控制第一液控单向阀8和第第二液控单向阀9开启，通过输入（0～+10V）电压信号控制电液比例换向阀5右侧位位移量，油液经油泵电机组1、流量计18、电液比例换向阀5和第一液控单向阀8和第第二液控单向阀9进入闸门油缸12有杆腔及无杆腔，实现差动动作，闸门关闭。闸门油缸12运行的快慢由电液比例换向阀5输入的电压信号大小控制。左右两侧闸门油缸12均加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧闸门运行的同步性。
开阀门：空载启动油泵电机组1，电磁换向阀19延时3-5秒得电，系统溢流阀3正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀6得电换向并控制第三液控单向阀10和第四液控单向阀11开启，通过输入（0～-10V）电压信号控制电液比例换向阀7左侧位位移量，油液经油泵电机组1、流量计18、电液比例换向阀7和第四液控单向阀11进入阀门油缸13有杆腔，阀门油缸13无杆腔油液经第三液控单向阀10和电液比例换向阀7、回油滤油器20流回油箱21，阀门开启。阀门油缸13运行的快慢由电液比例换向阀7输入的电压信号大小控制。第四液控单向阀11在油缸停止运行后能有效锁定阀门油缸13的位置，防止阀门自坠。左右阀门两侧油缸13加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧阀门运行的同步性。
强落阀门：空载启动油泵电机组1，电磁换向阀19延时3-5秒得电，系统溢流阀3正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀6得电换向并控制第三液控单向阀10和第四液控单向阀11开启，通过输入（0～+10V）电压信号控制电液比例换向阀7右侧位位移量，油液经油泵电机组1、流量计18、电液比例换向阀7和第三液控单向阀10和第四液控单向阀11进入阀门油缸13有杆腔及无杆腔，实现差动动作，阀门关闭。左右阀门两侧油缸13加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧阀门运行的同步性，强落功能应用于紧急情况。
自落阀门：电磁球阀14得电换位，依靠阀门油缸13活塞杆及阀门自重力实现自落功能，其自落速度由节流阀15进行调节，阀门油缸13有杆腔油液经节流阀15和电磁球阀14流入无杆腔，同时油箱21中的液压油通过单向阀16对阀门油缸13无杆腔进行补油，用于常规落阀门动作，节能效果好。
油泵电机组1与油泵电机组2互为备用，出现故障可随时进行切换，保证船闸正常运行。
综上所述，本发明采用电液比例换向阀作为主控元件，结构简单，拆装方便，配合液控单向阀 ，解决了困扰船闸多年的闸门油缸漂移、阀门油缸自坠等问题，油缸锁定性优良。本发明中，闸阀门油缸运行实现了智能控制，油缸进出流量控制更加精确，并实现了在线流量调节，配合油缸位移传感器实现了闭环控制，实现了闸、阀门运行过程精准对中及良好的同步性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：包括油箱（21）、油泵电机组（1）、系统溢流阀（3）、液压阀组（17）、闸门油缸（12）和阀门油缸（13）；所述油泵电机组（1）通过液压管路一端与油箱（21）连接，另一端与液压阀组（17）相连接；所述液压阀组（17）通过液压管路与闸门油缸（12）和阀门油缸（13）连接，控制闸门和阀门的开闭；所述系统溢流阀（3）连接于油泵电机组（1）和液压阀组（17）之间，系统溢流阀（3）上连接有电磁换向阀（19）。
2.根据权利要求1所述的一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：所述液压阀组（17）包括闸门液压阀组（23）和阀门液压阀组（24）；所述闸门液压阀组（23）一端连接闸门油缸（12），所述闸门液压阀组（23）另一端连接油泵电机组（1）；所述阀门液压阀组（24）一端连接阀门油缸（13），所述阀门液压阀组（24）另一端连接油泵电机组（1）。
3.根据权利要求2所述的一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：所述闸门液压阀组（23）包括与油泵电机组（1）连接的电液比例换向阀（5）、与闸门油缸（12）和电液比例换向阀（5）连接的第一液控单向阀（8）和第二液控单向阀（9）、与油泵电机组（1）和第一液控单向阀（8）、第二液控单向阀（9）连接的电磁换向阀（4），其中，所述第一液控单向阀（8）和第二液控单向阀（9）分别连接在闸门油缸（12）的无杆腔和有杆腔。
4.根据权利要求2所述的一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：所述阀门液压阀组（24）包括与油泵电机组（1）连接的电液比例换向阀（7）、与阀门油缸（13）和电液比例换向阀（7）连接的第三液控单向阀（10）、第四液控单向阀（11）、与油泵电机组（1）和第三液控单向阀（10）、第四液控单向阀（11）连接的电磁换向阀（6）；其中，所述第三液控单向阀（10）、第四液控单向阀（11）分别连接在阀门油缸（13）的无杆腔和有杆腔；所述阀门油缸（13）的有杆腔和无杆腔之间连接有电磁球阀（14）和节流阀（15）。
5.根据权利要求1所述的一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：所述油箱（21）及所述液压阀组（17）之间还设置有备用油泵电机组（2）。
6.根据权利要求1所述的一种船闸用智能泵站系统，其特征在于：所述油箱上设置有压力表（22）、液位液温计。
7.实现权利要求1所述的一种船闸用智能泵站系统的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：
A、空载启动油泵电机组（1），电磁换向阀（19）延时3-5秒得电，系统溢流阀（3）正常工作维持系统设定压力，电磁换向阀（4）得电换向并控制第一液控单向阀（8）和第二液控单向阀（9）开启，通过输入（0～-10V）电压信号控制电液比例换向阀（5）左侧位位移量；
B、油液经油泵电机组（1）、流量计（18）、电液比例换向阀（5）和第二液控单向阀（9）进入闸门油缸（12）有杆腔；
C、闸门油缸（12）无杆腔油液则经 液控单向阀（8）和电液比例换向阀（5）、回油滤油器（20）流回油箱（21），闸门开启；
D、闸门油缸（12）运行的快慢由电液比例换向阀（5）输入的电压信号大小进行控制，第一液控单向阀（8）和第二液控单向阀（9）在闸门油缸（12）停止运行后能有效锁定油缸移动，防止闸门漂移。
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