CN115404828B - 水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法 - Google Patents

Abstract

一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法,在原有主设备设施不变的情况下，增加无线通讯传输的物联网智能终端，与现场门机对接，实时采集现场的各类模拟信号和开关量信号，并通过基站与云平台进行数据交互，替代目前常用的有线传送方式，对于主设备来说，增加对对门机大、小车行走机构的精准定位，液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆式锁定梁装置按需自动投退功能、储门槽盖板自动开关功能、系统对叠梁的分层计数识别功能，实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，做到对叠梁门的远程操作，实现分层取水生态调度工作的自动化运行，提高工作效率，减少作业人员在孔口部位的长时间工作，降低作业风险，提高安全性能。

Description

水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法

技术领域

本发明属于水电站取水调度技术领域，涉及一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法。

背景技术

在水力发电系统中，对于高水头取水发电结构形式的电站来说，由于水电站进水口取水水头较高，会导致下游水温较低，这样不利于江中鱼类及其他生物的生殖繁衍，也不满足水环境保护的要求，为此在水电站的取水口部位分层设置了专门的挡水叠梁门，该叠梁门由多扇独立的小叠梁门通过连接叠放组合的方式投入使用，用于控制取水口部位库区下泄水温，使下游水温能满足鱼类及其他生物的生殖繁衍。

为精准控制下泄水温，一般采用多层叠梁门按需投放控制水温。目前溪洛渡电站取水口部位设置有四层叠梁门，每台机组的取水口设置有5个门槽，18台机组共计叠梁门90套（每套4扇），则叠梁门共360扇（90套×4扇=360扇），每次进行生态调度需要根据下游水温需求按层启闭叠梁门，而该叠梁门一般采用门式起重机来操作该叠梁门的启闭，其自身的起身高度和起身重量是有限的，不能一次性将所需叠梁门高度组装好后一起落门下放，必须分层一层一层向下落叠梁门，目前落第一层的90扇叠梁门需要13.5天，落第二层、第三层和第四层分别需要22.5天，耗时过大。

同时该类叠梁门在不用的时候一般放置在储门槽内，需要门机不停在储门槽和工作门槽间不停倒换叠梁门，导致该类叠梁门的启闭过程较为复杂，需要门机不停的左右行走大车系统和前后行走小车系统来吊取叠梁门，将存门槽内叠梁门按需求的挡水高度放置到叠梁门工作门槽内，使所需的水温下泄至下游江河中，从而满足鱼类及其它生物的生殖繁衍。而目前执行该类工作全部需要人工进行每一项操作，如人工将门机开至对应的存门槽、打开储门槽盖板、提取所需叠梁门、放置到工作门槽内，同时叠梁门一扇一扇的连接与拆解都需要人工长时间在孔口部位进行操作等，导致该类工作方法效率非常缓慢，也非常耗费人力，且与现有的设备智能化运行要求不相符合，所以水电站分层取水生态调度叠梁门的自动启闭方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法,在原有主设备设施不变的情况下，增加无线通讯传输的物联网智能终端，与现场门机对接，实时采集现场的各类模拟信号和开关量信号，并通过基站与云平台进行数据交互，替代目前常用的有线传送方式，简化远程通讯方法，提高设备安全运行的可靠性，对于主设备来说，增加对对门机大、小车行走机构的精准定位，液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆式锁定梁装置按需自动投退功能、储门槽盖板自动开关功能、系统对叠梁的分层计数识别功能，实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，从而做到对叠梁门的远程操作，实现分层取水生态调度工作的自动化运行，提高了工作效率，有效减少作业人员在孔口部位的长时间工作，降低作业风险，提高安全性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，它包括如下步骤：

S1，建立网络，在现地设备安装物联网智能终端，5G基站和云平台，实现后台与现地设备的人机交流，确保启闭门运行安全；

S2，门机定位，在门机大车机构和小车机构上加装定位识别元件，并对叠梁门工作门槽及储门槽孔口进行物理标识，确保门机精准行走至指定门槽孔口位置，然后停车控制液压抓梁对叠梁门进行启闭操作；

S3，抓梁定位，通过门机上的高度编码器，对液压抓梁进行高度定位，并与系统预设参数值进行比对，确保液压抓梁高度受控，当液压抓梁接近叠梁门时，通过定位导向套，将液压抓梁引导进入叠梁门吊耳中，使液压抓梁的穿销系统销轴能安全的穿越叠梁门吊耳中，确保液压抓梁有效连接叠梁门；

S4，自动开盖，通过液压抓梁上的两个定位筒，驱动储门槽孔口防护装置上的盖板打开；

S5，分层调度，通过起重设备将叠梁门转移至叠梁门孔口上方，释放叠梁门，在储门槽上行和下行运动过程中摇摆锁定机构自动投退，使叠梁门闭门或开门，对水电站分层取水；

S6，自动关盖，通过起重设备控制叠梁门起吊至储门槽上方，释放叠梁门进入储门槽内的过程中，自动关闭防护装置上的盖板。

所述防护装置包括两个盖板两端连接的爪型机构，多个配重臂和折合臂与盖板一侧连接，解锁机构与爪型机构连接并与锁定机构配合，接触滚与叠梁门侧面的筋板连接固定，盖板与储门槽孔口边沿铰接，锁定机构位于储门槽一侧与爪型机构配合锁定；解锁机构对锁定机构进行解锁，并拉动爪型机构向上运动关闭盖板；或者在盖板关闭后，施加折合臂向下的压力，并在配重臂和折合臂的配合下打开盖板。

所述盖板为网格结构的平板，位于两个盖板的开闭口设置圆形通孔与折合臂上的凸块配合；爪型机构包括滑动杆上端两侧铰接的活塞杆，活塞杆的另一端与盖板活动连接，滑动杆与滑轨滑动配合，滑轨固定于储门槽内壁；锁定机构包括套管内弹性滑动配合的锁销，锁销伸出套管外与滑动杆上的锁定孔配合，锁销前端设置斜面与解锁机构配合；解锁机构包括解锁杆下端连接的钩板，以及穿过钩板的滚轴，解锁杆上端连接的斜面块位于滑动杆侧面的支板上部，斜面块与锁销前端的斜面滑动接触，支板下部的弹簧套设在解锁杆上与支板和解锁杆上的挡圈抵触，钩板与滑动杆下端销轴连接，滚轴与滑轨滚动接触。

所述配重臂的端头和折合臂的端头皆连接有齿轮，该齿轮与槽板端头的齿轮相互啮合且位于盖板的铰接座内，槽板与盖板连接固定；配重臂远离齿轮的一端设置配重块，折合臂的中部设置弯折结构，折合臂一端的上侧面设置凸块，当两个盖板上的两个相互对称的折合臂处于水平状态时，两个凸块位于水平状态的盖板上的圆形通孔内。

所述摇摆锁定机构包括固定座的支撑臂上端配合的转轴，摇摆臂与转轴两端的轴头连接向一侧倾斜，锁定梁位于两个支撑臂之间与转轴连接，受力块位于支撑臂一侧的摇摆臂下部；锁定梁为中空的结构，位于其下端的隔腔内设置重锤；摇摆锁定机构的固定座安装于叠梁门孔口的侧面，摇摆臂和受力块靠近叠梁门孔口。

在S4中，自动开盖包括如下步骤，

S4-1，启动，起重设备控制液压抓梁运行至储门槽孔口上部，液压抓梁上的定位筒向下运动；

S4-2，顶动，定位筒向下运动与两个盖板上的圆形通孔内的凸块抵触，驱动折合臂绕铰接座向下转动；

S4-3，开盖，折合臂向下转动的过程中带动盖板向上翻转，同时配重臂也向下翻转，且在配重臂和折合臂的自重作用下，驱动两个盖板之间形成一定的开度；此步骤中，活塞杆同步伸展；

S4-4，解锁，起重设备控制液压抓梁上升并运行至叠梁门上部，利用液压抓梁上的穿销装置与叠梁门连接，起重设备控制液压抓梁带动叠梁门运行至两个盖板之间，从两个盖板之间的开口处下落，叠梁门在下落的过程中，其侧面的接触滚逐渐与解锁机构的钩板接触，驱动解锁杆上端的斜面块与锁定机构的锁销端头的斜面滑动接触，逐渐使锁销退出滑动杆侧面的锁定孔；

S4-5，形成防护，在滑动杆解除约束的情况下，配重臂和折合臂在自重作用下进一步向下转动，驱动盖板完全打开，并与伸展后的活塞杆共同组成防护，围合在储门槽孔口周围。

在S5中，分层调度取水中的闭门和启门包括，对门机大、小车行走机构精准定位，完成液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆式锁定梁装置按需自动投退、系统对叠梁分层计数识别，实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，实现分层取水生态调度自动化运行。

在S6中，自动关盖包括如下步骤，

S6-1，起吊转移，通过起重设备提升液压抓梁，液压抓梁通过液压穿销装置连接闸门上侧的穿销孔，随后，起重设备将闸门提升并转移至储门槽孔口上部；

S6-2，下降解锁，起重设备驱动液压抓梁下降，叠梁门随压液抓梁下降的同时进入储门槽孔，接触滚逐渐与摇摆臂滚动接触，驱动解锁杆向上运动，解锁杆前端的斜面块与锁销端头的斜面滑动接触，使锁销退出滑动杆上的锁定孔；

S6-3，初步关闭，叠梁门继续向下降落，进一步推动摇摆臂，使钩板上的滚轴逐渐靠近滑轨并与滑轨滚动接触，驱动解锁杆拉动滑动杆向下运动，滑动杆向下运动的过程中逐渐带动活塞杆折叠并拉动盖板逐渐关闭，使两个盖板形成一定的开度；此步骤中，盖板在逐渐关闭翻转的过程中，折合臂和配重臂分别绕铰接座转动；

S6-4，释放闸门，当叠梁门底部与储门槽底部接触后，液压抓梁的穿销装置退出闸门上侧的穿销孔，起重设备提升液压抓梁逐渐上升；

S6-5，完全关闭，当液压抓梁完全退出两个盖板上部后，盖板依靠自身的重力及配重臂和折合臂的自重完全关闭；此时，滑动杆下端端头与滑轨下端的端板抵触限位，爪型机构的活塞杆收缩，支撑盖板的两端。

摇摆锁定机构的投入包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向下运动，在叠梁门落入叠梁门门槽的过程中，接触滚逐渐与摇摆臂上侧面滚动接触，驱动摇摆臂带动转轴转动，转轴带动锁定梁向叠梁门的支撑孔内侧偏转，使锁定梁上端的端头进入叠梁门的支撑孔内，由受力块限制锁定梁向下运动，阻挡叠梁门下行，使叠梁门处于锁定位；此时，接触滚位于摇摆臂下部。

摇摆锁定机构的退出包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向上运动，锁定梁在重锤作用下发生偏转并逐渐退出叠梁门的支撑孔呈竖直状态；

若叠梁门向上运动的过程中，锁定梁已退出叠梁门的支撑孔，且接触滚仍位于摇摆臂下部时，叠梁门处于无约束状态，继续释放叠梁门向下运动，由液压抓梁控制叠梁门下落的高度。

本发明的主要有益效果在于：

实现远程自动控制一台门式起重设备交替操作多扇叠梁门的启闭，提高了劳动效率。

远程自动控制一台门式起重设备交替操作多扇叠梁门的启闭方法的运用，实现了水电站进水口分层取水生态调度叠梁门启闭的无人化操作，减少了操作人员在室外工作时间。

利用液压抓梁上的定位筒对储门槽孔口的盖板进行一定的开度，再利用盖板及配重臂和折合臂的自重开启盖板并形成防护；在叠梁门下放至储门槽内的过程中，利用叠梁门驱动解锁机构解锁，使盖板自动关闭，无需人员操作干预，提高了安全性能和效率。

采用在叠梁门孔口位置设置摇摆锁定机构，利用摇摆锁定机构的锁定梁与叠梁门侧面的支撑孔配合，实现投入和退出，有利于精准控制叠梁门的运行提高分层取水的效率，提高叠梁门运行的安全性。

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为本发明的使用状态图。

图2为图1的剖面图。

图3为图1的侧视示意图。

图4为本发明储门槽孔口防护装置的结构示意图。

图5为本发明叠梁门在叠梁门孔口运行的状态图。

图6为图5的主视示意图。

图7为本发明摇摆锁定机构的结构示意图。

图8为图5的A处放大示意图。

图9为本发明储门槽孔口防护装置关闭后的状态图。

图10为本发明储门槽孔口防护装置打开后的状态图。

图11为本发明滑动杆、锁定机构及解锁机构配合的状态图。

图中：水电站进水口混凝土基础0，拦污栅及拦污栅孔口1，叠梁门及叠梁门孔口2，摇摆锁定机构3，第一储门槽及盖板4，第二储门槽及盖板5，第三储门槽及盖板6，起重设备7，液压抓梁8，机组检修门9，机组事故快速门10，通气孔11，盖板101，爪型机构102，配重臂103，折合臂104，解锁机构105，锁定机构106，接触滚107，支撑臂201，摇摆臂202，锁定梁203，受力块204，重锤205。

具体实施方式

如图1~图11中，一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，它包括如下步骤：

S1，建立网络，在现地设备安装物联网智能终端，5G基站和云平台，实现后台与现地设备的人机交流，确保启闭门运行安全；增加5G无线通讯传输的物联网智能终端，与现场门机对接，实时采集现场的各类模拟信号和开关量信号，并通过5G基站与云平台进行数据交互，替代目前常用的有线传送方式，简化了远程通讯方法。

S2，门机定位，在门机大车机构和小车机构上加装定位识别元件，并对叠梁门工作门槽及储门槽孔口进行物理标识，确保门机精准行走至指定门槽孔口位置，然后停车控制液压抓梁对叠梁门进行启闭操作；对于主设备来说，增加了对门机大、小车行走机构的精准定位。

S3，抓梁定位，通过门机上的高度编码器，对液压抓梁进行高度定位，并与系统预设参数值进行比对，确保液压抓梁高度受控，当液压抓梁接近叠梁门时，通过定位导向套，将液压抓梁引导进入叠梁门吊耳中，使液压抓梁的穿销系统销轴能安全的穿越叠梁门吊耳中，确保液压抓梁有效连接叠梁门；液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆锁定机构按需自动投退功能、储门槽盖板自动开关功能、系统对叠梁的分层计数识别功能，来实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，从而做到对叠梁门的远程操作，实现分层取水生态调度工作的自动化运行，提高了工作效率，有效减少作业人员在孔口部位的长时间工作，降低了作业风险。

S4，自动开盖，通过液压抓梁上的两个定位筒，驱动储门槽孔口防护装置上的盖板打开；

S5，分层调度，通过起重设备将叠梁门转移至叠梁门孔口上方，释放叠梁门，在储门槽上行和下行运动过程中摇摆锁定机构自动投退，使叠梁门闭门或开门，对水电站分层取水；

S6，自动关盖，通过起重设备控制叠梁门起吊至储门槽上方，释放叠梁门进入储门槽内的过程中，自动关闭防护装置上的盖板。

上述步骤主要以远程操作为技术目标，并以门式起重机的自动取门、闭门和启门逻辑为导向，设计出了一套严谨的分层取水生态调度叠梁门的启闭操作逻辑，实现设备的现地无人化操作，运行过程中增加了远程操作人员对操作过程的各个关键节点的确定及后台对设备的可视化监控，使该远程操作自动启闭门过程做到风险受控，确保操作过程中设备运行安全。

优选的方案中，所述防护装置包括两个盖板101两端连接的爪型机构102，多个配重臂103和折合臂104与盖板101一侧连接，解锁机构105与爪型机构102连接并与锁定机构106配合，接触滚107与叠梁门侧面的筋板连接固定，盖板101与储门槽孔口边沿铰接，锁定机构106位于储门槽一侧与爪型机构102配合锁定；解锁机构105对锁定机构106进行解锁，并拉动爪型机构102向上运动关闭盖板101；或者在盖板101关闭后，施加折合臂104向下的压力，并在配重臂103和折合臂104的配合下打开盖板101。安装时，锁定机构106固定于储门槽孔口边沿。

优选的方案中，所述盖板101为网格结构的平板，位于两个盖板101的开闭口设置圆形通孔与折合臂104上的凸块配合；爪型机构102包括滑动杆上端两侧铰接的活塞杆，活塞杆的另一端与盖板101活动连接，滑动杆与滑轨滑动配合，滑轨固定于储门槽内壁；锁定机构106包括套管内弹性滑动配合的锁销，锁销伸出套管外与滑动杆上的锁定孔配合，锁销前端设置斜面与解锁机构105配合；解锁机构105包括解锁杆下端连接的钩板，以及穿过钩板的滚轴，解锁杆上端连接的斜面块位于滑动杆侧面的支板上部，斜面块与锁销前端的斜面滑动接触，支板下部的弹簧套设在解锁杆上与支板和解锁杆上的挡圈抵触，钩板与滑动杆下端销轴连接，滚轴与滑轨滚动接触。使用时，当盖板101完全打开时，与爪型机构102共同组成防护装置，围合在储门槽孔口边沿，提高安全性能。

优选的方案中，所述配重臂103的端头和折合臂104的端头皆连接有齿轮，该齿轮与槽板端头的齿轮相互啮合且位于盖板101的铰接座内，槽板与盖板101连接固定；配重臂103远离齿轮的一端设置配重块，折合臂104的中部设置弯折结构，折合臂104一端的上侧面设置凸块，当两个盖板101上的两个相互对称的折合臂104处于水平状态时，两个凸块位于水平状态的盖板101上的圆形通孔内。使用时，在盖板101关闭过程中，利用配重臂103和折合臂104与槽板配合，在齿轮啮合作用下，驱动盖板101翻转，有利于使盖板101完全关闭或完全打开。

优选的方案中，所述摇摆锁定机构包括固定座的支撑臂201上端配合的转轴，摇摆臂202与转轴两端的轴头连接向一侧倾斜，锁定梁203位于两个支撑臂201之间与转轴连接，受力块204位于支撑臂201一侧的摇摆臂202下部；锁定梁203为中空的结构，位于其下端的隔腔内设置重锤205；摇摆锁定机构的固定座安装于叠梁门孔口的侧面，摇摆臂202和受力块204靠近叠梁门孔口。使用时，通过摇摆臂202驱动锁定梁203摇摆，使其能够进入或退出叠梁门的支撑孔，实现投入和退出功能，提高叠梁门运行过程中的安全性，有利于精准调度并分层取水。

优选的方案中，在S4中，自动开盖包括如下步骤，

S4-1，启动，起重设备控制液压抓梁运行至储门槽孔口上部，液压抓梁上的定位筒向下运动；

S4-2，顶动，定位筒向下运动与两个盖板101上的圆形通孔内的凸块抵触，驱动折合臂104绕铰接座向下转动；

S4-3，开盖，折合臂104向下转动的过程中带动盖板101向上翻转，同时配重臂103也向下翻转，且在配重臂103和折合臂104的自重作用下，驱动两个盖板101之间形成一定的开度；此步骤中，活塞杆同步伸展；

S4-4，解锁，起重设备控制液压抓梁上升并运行至叠梁门上部，利用液压抓梁上的穿销装置与叠梁门连接，起重设备控制液压抓梁带动叠梁门运行至两个盖板101之间，从两个盖板101之间的开口处下落，叠梁门在下落的过程中，其侧面的接触滚107逐渐与解锁机构105的钩板接触，驱动解锁杆上端的斜面块与锁定机构106的锁销端头的斜面滑动接触，逐渐使锁销退出滑动杆侧面的锁定孔；

S4-5，形成防护，在滑动杆解除约束的情况下，配重臂103和折合臂104在自重作用下进一步向下转动，驱动盖板101完全打开，并与伸展后的活塞杆共同组成防护，围合在储门槽孔口周围。

优选的方案中，在S5中，分层调度取水中的闭门和启门包括，对门机大、小车行走机构精准定位，完成液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆式锁定梁装置按需自动投退、系统对叠梁分层计数识别，实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，实现分层取水生态调度自动化运行。

具体地，水电站分层取水叠梁门的闭门流程：

1、用户登录，输入身份验证信息，在验证通过后，才能进入操作系统；

2、确认操作信息，通过触摸屏选择需要操作叠梁门的机组号*F，选择需要操作的叠梁门层数n，并确认操作；

3、门机大车机构启动行走，在收到后台发出的“操作机组号”确认信号后，门机大车行走机构电机启动，向需要操作的机组号叠梁门行走，门机大车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机大车机构行走安全；

4、门机大车机构停车，当系统识别出机组定位信号后，门机停车，停车信号发出后，后台操作人员需要对门机位置进行再次确认；

5、门机小车机构启动行走，待门机大车机构“停车位”确认后，根据后台发出的“操作叠梁门层数n”信号，门机小车行走机构电机启动，向需要操作的叠梁门工作门槽L1行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；

6、门机小车机构停车：系统判定或人工判定；

a. 系统判定，门机小车机构由停车位L行走至叠梁门工作门槽停车位L1位置后停车；

b. 人工判定：后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

7、液压抓梁下降，在收到后台发出的“落抓梁”信号后，液压抓梁开始下降，也可自动延时执行该步骤运行；

8、抓梁定位停车：系统判定或人工判定

a. 系统判定，当锁定梁处于锁定位时，采用系统图像对比，叠梁门就位信号动作，显示重量≤抓梁重量，当前高度为叠梁门锁定位▽H7，即▽H6+h，停车；

b. 人工判定：后台操作监视人员对抓梁停车位确认后，停车；

9、抓梁穿销启泵，在收到后台发出的“抓梁穿销”信号后，抓梁穿销启泵，也可自动延时执行该步骤运行；

10、穿销到位停泵，系统检测到穿销到位，停泵，停泵信号发出后，后台操作人员需要对抓梁穿销到位进行再次确认；

11、抓梁提门退锁定，在收到后台发出的“提升叠梁门”信号后，抓梁开始提升叠梁门，也可自动延时执行该步骤运行；

在该提升过程中，摇摆式锁定梁在配重条件下跟随叠梁门向上转动，当叠梁门提升至锁定梁停止退出位高度，即▽H8时，停车，锁定梁脱离叠梁门支撑孔的约束，并在锁定梁本体配重驱动下，继续摇摆转动至垂直位置，实现摇摆锁定梁的自动退出功能；在此高度位置时，安装在叠梁门的驱动装置还处于接触臂的下方，所以不会影响后续叠梁门的闭门动作。

12、抓梁停车，系统判定或人工判定

a.系统判定，当锁定梁处于解锁位时，采用系统图像对比，同时，当前高度为锁定梁停止退出位高度，即▽H8时时，停车；

b. 人工判定，后台操作监视人员对锁定梁位置或叠梁门位置确认后，停车；

13、抓梁下降闭门，在收到后台发出的“下降闭门”信号后，抓梁开始下降闭门，也可自动延时执行该步骤运行；

14、门停，系统判定或人工判定

a. 系统判定，当锁定梁处于解锁位时，采用系统图像对比，显示重量≤抓梁重量，当工作门槽内叠梁门层数n=1时,高度为▽H1时,停车；当n=2时，高度为▽H2，停车；当n=3时，高度为▽H3，停车；当n=4时，高度为▽H4，停车；

b.人工判定，后台操作监视人员对叠梁门停车位确认后，停车；

15、抓梁退销启泵，在收到后台发出的“抓梁退销”信号后，抓梁开始启泵退销，也可自动延时执行该步骤运行；

16、退销到位停泵，系统检测到退销到位，停泵；人工判定：抓梁退销到位确认；

17、抓梁提升，在收到后台发出的“抓梁提升”信号后，抓梁开始提升，也可自动延时执行该步骤运行；

18、抓梁停车，系统判定，抓梁提升高度到位，停车，人工判定，抓梁提升到位确认；

a. 系统判定：当操作剩余次数n0，即需要操作的层数n-已经操作的层数n1=0时，系统判定本次闭门操作完成，液压抓梁提升至上限位高程▽H12时，停车；

b. 当操作剩余次数n0≥1时，系统判定本次闭门操作未完成，液压抓梁提升至暂停位高程▽H10，停车；

c. 人工判定，后台操作监视人员对液压抓梁停车位确认后，停车；

19、门机小车启动行走，待抓梁停车完成后，门机小车行走机构电机启动，向系统判定的方向行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；

a. 系统判定，当操作剩余次数n0=0时，系统判定本次闭门操作完成，驱动小车机构向停车位L0位置行走；

b. 当操作剩余次数n0≥1时，系统判定本次闭门操作未完成，驱动小车机构向储门槽停车位L2、L3、L4位置依次行走；

c. 人工判定，后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

20、门机小车机构停车，

d. 系统判定，当操作剩余次数n0=0时，系统判定本次闭门操作完成，小车机构行走至停车位L0时，停车，并触发“门机返回基站”信号；

e. 当操作剩余次数n0≥1时，系统判定本次闭门操作未完成，小车机构将行走至对应的储门槽停车位L2、L3、L4时，停车，然后跳转至步骤23；

f.人工判定，后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

21、门机大车机构启动行走，在收到后台发出的“门机返回基站”信号后，门机大车行走机构电机启动，并向门机停车基站行走，也可自动延时执行该步骤运行；

22、门机停车，当系统识别出基站定位信号后，门机停车，后台操作人员需要对门机位置的再次确认；

23、液压抓梁下降，打开储门槽盖板：在收到后台发出的“落抓梁”信号后，液压抓梁开始下降，也可自动延时执行该步骤运行；液压抓梁的两个定位套筒同时触发盖板开门机构，在液压抓梁的自重状态下，打开储门槽盖板；

24、抓梁定位停车：系统判定或人工判定

a.系统判定，叠梁门就位信号动作，显示重量≤抓梁重量，当前高度为坝顶高程▽H6-盖板操作杆的长度L时，即叠梁门储存位，停车；

b. 人工判定：后台操作监视人员对抓梁停车位确认后，停车；

25、抓梁穿销启泵，在收到后台发出的“抓梁穿销”信号后，抓梁穿销启泵，也可自动延时执行该步骤运行；

26、穿销到位停泵，系统检测到穿销到位，停泵，停泵信号发出后，后台操作人员需要对抓梁穿销到位进行再次确认；

27、抓梁提升叠梁门，在收到后台发出的“提升叠梁门”信号后，抓梁开始提升叠梁门，也可自动延时执行该步骤运行；

28、抓梁停车，系统判定或人工判定

c.系统判定，显示重量≈液压抓梁重量+一层叠梁门总重量±K，K根据现场调试数据设定，当前高度为▽H11，即叠梁门提升高程时，停车；

d.人工判定，后台操作监视人员对叠梁门位置确认后，停车；

29、门机小车机构启动行走：待抓梁停车后，门机小车行走机构电机启动，向叠梁门工作门槽L1行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；；

30、门机小车机构停车：系统判定或人工判定

a. 系统判定，门机小车机构直接行走至叠梁门工作门槽L1位置时，停车；

b.人工判定：后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

31、抓梁下落闭门，然后依次执行步骤13-步骤22。

具体地，水电站分层取水叠梁门的启门流程：

1、用户登录，输入身份验证信息，在验证通过后，才能进入操作系统；

2、确认操作信息，通过触摸屏选择需要操作叠梁门的机组号*F，选择需要操作的叠梁门层数n，并确认操作；

3、门机大车机构启动行走，在收到后台发出的“操作机组号”确认信号后，门机大车行走机构电机启动，向需要操作的机组号叠梁门行走，门机大车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机大车机构行走安全；

4、门机大车机构停车，当系统识别出机组定位信号后，门机停车，停车信号发出后，后台操作人员需要对门机位置进行再次确认；

5、门机小车机构启动行走，待门机大车机构“停车位”确认后，根据后台发出的“操作叠梁门层数n”信号，门机小车行走机构电机启动，从停车位L向需要操作的叠梁门工作门槽L1行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；

6、门机小车机构停车：系统判定或人工判定

a.系统判定，门机小车机构由停车位L行走至叠梁门工作门槽L1孔口部位，停车；

b.人工判定：后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

7、液压抓梁下降，在收到后台发出的“落抓梁”信号后，液压抓梁开始下降，也可自动延时执行该步骤运行；

8、抓梁定位停车：系统判定或人工判定

a. 系统判定，当锁定梁处于解锁位时，采用系统图像对比，叠梁门就位信号动作，显示重量≤抓梁重量，当工作门槽内叠梁门层数n=1时,高度为▽H1时,停车；当n=2时，高度为▽H2，停车；当n=3时，高度为▽H3，停车；当n=4时，高度为▽H4，停车；

b. 人工判定：后台操作监视人员对抓梁停车位确认后，停车；

9、抓梁穿销启泵，在收到后台发出的“抓梁穿销”信号后，抓梁穿销启泵，也可自动延时执行该步骤运行；

10、穿销到位停泵，系统检测到穿销到位，停泵，停泵信号发出后，后台操作人员需要对抓梁穿销到位进行再次确认；

11、抓梁提升启门，在收到后台发出的“提升叠梁门”信号后，抓梁开始提升叠梁门，也可自动延时执行该步骤运行；

在该提升过程中，摇摆式锁定梁的接触臂能避让叠梁门上行运动，当叠梁门提升至锁定梁开始投入位高程，即▽H9时，停车，在此高度位置，安装在叠梁门的驱动装置处于接触臂的上方，为后续叠梁门下行触发接触臂提前做好准备。

12、抓梁停车，系统判定或人工判定

a. 系统判定：当锁定梁处于解锁位时，采用系统图像对比，操作剩余次数n0，即需要操作的层数n-已经操作的层数n1=0时，系统判定本次启门操作完成，液压抓梁提升至开始投入位高程▽H9时，停车；

b. 当操作剩余次数n0≥1时，系统判定本次启门操作未完成，液压抓梁提升至叠梁门提升高程▽H11，停车；然后跳转至步骤23；

c. 人工判定，后台操作监视人员对锁定梁位置或叠梁门位置确认后，停车；

13、抓梁落门投锁定，在收到后台发出的“下降停门”信号后，抓梁开始下降落门，也可自动延时执行该步骤运行；

在该下降过程中，锁定梁自动投退装置将根据现场实际情况，自动将叠梁门锁定梁进行投入操作，当锁定梁进入叠梁门的支撑孔内时，叠梁门上的驱动装置与锁定梁的接触臂刚好滚压分离，后续锁定梁可在叠梁门本体重力下驱动下转动至水平位置，实现对叠梁门的有效支撑。

14、门停，系统判定或人工判定

a. 系统判定，当锁定梁处于锁定位时，采用系统图像对比，显示重量≤抓梁重量，当前高度为▽H7，即叠梁门锁定位，停车；

b.人工判定，后台操作监视人员对叠梁门停车位确认后，停车；

15、抓梁退销启泵，在收到后台发出的“抓梁退销”信号后，抓梁开始启泵退销，也可自动延时执行该步骤运行；

16、退销到位停泵，系统检测到退销到位，停泵；人工判定：抓梁退销到位确认；

17、抓梁提升，在收到后台发出的“抓梁提升”信号后，抓梁开始提升，也可自动延时执行该步骤运行；

18、抓梁停车，系统判定，抓梁提升至上限高程▽H12高度时，停车，人工判定，抓梁提升到位确认；

19、门机小车启动行走，待抓梁停车完成后，门机小车行走机构电机启动，向系统判定的方向L行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；

20、门机小车机构停车，系统判定或人工判定；

a. 系统判定，小车机构行走至停车位L时，停车，并触发“门机返回基站”信号；

b. 人工判定，后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

21、门机启动行走，在收到后台发出的“门机返回基站”信号后，门机大车行走机构电机启动，并向门机停车基站行走，也可自动延时执行该步骤运行；

22、门机停车，当系统识别出基站定位信号后，门机停车，后台操作人员需要对门机位置的再次确认；

23、门机小车机构启动行走，待抓梁停车完成后，门机小车行走机构电机启动，向系统判定的方向行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；

a. 系统判定：当操作剩余次数n0=3时，系统判定本次启门操作未完成，驱动小车机构向储门槽停车位L4位置行走；

b. 当操作剩余次数n0=2时，系统判定本次启门操作未完成，驱动小车机构向储门槽停车位L3位置行走；

c. 当操作剩余次数n0=1时，系统判定本次启门操作未完成，驱动小车机构向储门槽停车位L2位置行走；

d.人工判定，后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

24、门机小车机构停车：系统判定或人工判定

a.系统判定，门机小车机构由叠梁门工作门槽停车位L1行走至对应的储门槽停车位时，停车；

b. 人工判定：后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

25、抓梁下降储门关闭储门槽盖板：待小车停稳后，液压抓梁开始下降储门，也可自动延时执行该步骤运行；叠梁门本体两侧安装的驱动轮在下行运动过程中会向下滚压关闭盖板辅助装置的升降拉杆的接触臂，在接触的开始阶段，接触臂会以行走支撑轴为中心向下旋转，从而将解锁杆向上抬升至将锁定装置锁定状态解除，然后继续下行带动拉杆将盖板关闭到盖板自动能进行全关的开度时，接触臂与驱动轮有效分离，从而切断了外部动力源，确保关闭辅助装置使用安全；同时在该盖板开度位置时两侧盖板边缘的辅助轮与液压抓梁两侧面搭边接触滚动运行，确保液压抓梁无阻碍上行，待液压抓梁与盖板分离时，盖板在自重状态下进行全关操作，实现盖板自动关闭功能。

26、抓梁停车：系统判定或人工判定

c. 系统判定，显示重量≤抓梁重量，当前高度为坝顶高程▽H6-盖板操作杆的长度L时即，叠梁门储存位，停车；

d. 人工判定：后台操作监视人员对抓梁停车位确认后，停车；

27、抓梁退销启泵，在收到后台发出的“抓梁退销”信号后，抓梁开始启泵退销，也可自动延时执行该步骤运行；

28、退销到位停泵，系统检测到退销到位，停泵；人工判定：抓梁退销到位确认；

29、抓梁提升，在收到后台发出的“抓梁提升”信号后，抓梁开始提升，也可自动延时执行该步骤运行；

30、抓梁停车，系统判定，抓梁提升至暂停位高程▽H10高度时，停车，人工判定，抓梁提升到位确认；

31、门机小车机构启动行走：待抓梁停车后，门机小车行走机构电机启动，向叠梁门工作门槽L1行走，门机小车机构行走过程，后方操作人员可监视门机行走，确保门机小车机构行走安全；；

32、门机小车机构停车：系统判定或人工判定

c. 系统判定，门机小车机构直接行走至叠梁门工作门槽L1位置时，停车；

d. 人工判定：后台操作监视人员对门机小车机构停车位确认后，停车；

33、抓梁下落闭门，然后依次执行步骤8-步骤22。

优选的方案中，在S6中，自动关盖包括如下步骤，

S6-1，起吊转移，通过起重设备提升液压抓梁，液压抓梁通过液压穿销装置连接闸门上侧的穿销孔，随后，起重设备将闸门提升并转移至储门槽孔口上部；

S6-2，下降解锁，起重设备驱动液压抓梁下降，叠梁门随压液抓梁下降的同时进入储门槽孔，接触滚107逐渐与摇摆臂202滚动接触，驱动解锁杆向上运动，解锁杆前端的斜面块与锁销端头的斜面滑动接触，使锁销退出滑动杆上的锁定孔；

S6-3，初步关闭，叠梁门继续向下降落，进一步推动摇摆臂202，使钩板上的滚轴逐渐靠近滑轨并与滑轨滚动接触，驱动解锁杆拉动滑动杆向下运动，滑动杆向下运动的过程中逐渐带动活塞杆折叠并拉动盖板101逐渐关闭，使两个盖板101形成一定的开度；此步骤中，盖板101在逐渐关闭翻转的过程中，折合臂和配重臂分别绕铰接座转动；

S6-4，释放闸门，当叠梁门底部与储门槽底部接触后，液压抓梁的穿销装置退出闸门上侧的穿销孔，起重设备提升液压抓梁逐渐上升；

S6-5，完全关闭，当液压抓梁完全退出两个盖板101上部后，盖板101依靠自身的重力及配重臂103和折合臂104的自重完全关闭；此时，滑动杆下端端头与滑轨下端的端板抵触限位，爪型机构102的活塞杆收缩，支撑盖板101的两端。

优选的方案中，摇摆锁定机构的投入包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向下运动，在叠梁门落入叠梁门门槽的过程中，接触滚107逐渐与摇摆臂202上侧面滚动接触，驱动摇摆臂202带动转轴转动，转轴带动锁定梁203向叠梁门的支撑孔内侧偏转，使锁定梁203上端的端头进入叠梁门的支撑孔内，由受力块204限制锁定梁203向下运动，阻挡叠梁门下行，使叠梁门处于锁定位；此时，接触滚107位于摇摆臂202下部。

优选的方案中，摇摆锁定机构的退出包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向上运动，锁定梁203在重锤205作用下发生偏转并逐渐退出叠梁门的支撑孔呈竖直状态；

若叠梁门向上运动的过程中，锁定梁203已退出叠梁门的支撑孔，且接触滚107仍位于摇摆臂202下部时，叠梁门处于无约束状态，继续释放叠梁门向下运动，由液压抓梁控制叠梁门下落的高度。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：它包括如下步骤：

S1，建立网络，在现地设备安装物联网智能终端，5G基站和云平台，实现后台与现地设备的人机交流，确保启闭门运行安全；

S2，门机定位，在门机大车机构和小车机构上加装定位识别元件，并对叠梁门工作门槽及储门槽孔口进行物理标识，确保门机精准行走至指定门槽孔口位置，然后停车控制液压抓梁对叠梁门进行启闭操作；

S3，抓梁定位，通过门机上的高度编码器，对液压抓梁进行高度定位，并与系统预设参数值进行比对，确保液压抓梁高度受控，当液压抓梁接近叠梁门时，通过定位导向套，将液压抓梁引导进入叠梁门吊耳中，使液压抓梁的穿销系统销轴能安全的穿越叠梁门吊耳中，确保液压抓梁有效连接叠梁门；

S4，自动开盖，通过液压抓梁上的两个定位筒，驱动储门槽孔口防护装置上的盖板打开；

S5，分层调度，通过起重设备将叠梁门转移至叠梁门孔口上方，释放叠梁门，在储门槽上行和下行运动过程中摇摆锁定机构自动投退，使叠梁门闭门或开门，对水电站分层取水；

S6，自动关盖，通过起重设备控制叠梁门起吊至储门槽上方，释放叠梁门进入储门槽内的过程中，自动关闭防护装置上的盖板；

所述防护装置包括两个盖板（101）两端连接的爪型机构（102），多个配重臂（103）和折合臂（104）与盖板（101）一侧连接，解锁机构（105）与爪型机构（102）连接并与锁定机构（106）配合，接触滚（107）与叠梁门侧面的筋板连接固定，盖板（101）与储门槽孔口边沿铰接，锁定机构（106）位于储门槽一侧与爪型机构（102）配合锁定；解锁机构（105）对锁定机构（106）进行解锁，并拉动爪型机构（102）向上运动关闭盖板（101）；或者在盖板（101）关闭后，施加折合臂（104）向下的压力，并在配重臂（103）和折合臂（104）的配合下打开盖板（101）；

所述摇摆锁定机构包括固定座的支撑臂（201）上端配合的转轴，摇摆臂（202）与转轴两端的轴头连接向一侧倾斜，锁定梁（203）位于两个支撑臂（201）之间与转轴连接，受力块（204）位于支撑臂（201）一侧的摇摆臂（202）下部；锁定梁（203）为中空的结构，位于其下端的隔腔内设置重锤（205）；摇摆锁定机构的固定座安装于叠梁门孔口的侧面，摇摆臂（202）和受力块（204）靠近叠梁门孔口；

所述盖板（101）为网格结构的平板，位于两个盖板（101）的开闭口设置圆形通孔与折合臂（104）上的凸块配合；爪型机构（102）包括滑动杆上端两侧铰接的活塞杆，活塞杆的另一端与盖板（101）活动连接，滑动杆与滑轨滑动配合，滑轨固定于储门槽内壁；锁定机构（106）包括套管内弹性滑动配合的锁销，锁销伸出套管外与滑动杆上的锁定孔配合，锁销前端设置斜面与解锁机构（105）配合；解锁机构（105）包括解锁杆下端连接的钩板，以及穿过钩板的滚轴，解锁杆上端连接的斜面块位于滑动杆侧面的支板上部，斜面块与锁销前端的斜面滑动接触，支板下部的弹簧套设在解锁杆上与支板和解锁杆上的挡圈抵触，钩板与滑动杆下端销轴连接，滚轴与滑轨滚动接触；

所述配重臂（103）的端头和折合臂（104）的端头皆连接有齿轮，该齿轮与槽板端头的齿轮相互啮合且位于盖板（101）的铰接座内，槽板与盖板（101）连接固定；配重臂（103）远离齿轮的一端设置配重块，折合臂（104）的中部设置弯折结构，折合臂（104）一端的上侧面设置凸块，当两个盖板（101）上的两个相互对称的折合臂（104）处于水平状态时，两个凸块位于水平状态的盖板（101）上的圆形通孔内。

2.根据权利要求1所述的水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：在S4中，自动开盖包括如下步骤，

S4-1，启动，起重设备控制液压抓梁运行至储门槽孔口上部，液压抓梁上的定位筒向下运动；

S4-2，顶动，定位筒向下运动与两个盖板（101）上的圆形通孔内的凸块抵触，驱动折合臂（104）绕铰接座向下转动；

S4-3，开盖，折合臂（104）向下转动的过程中带动盖板（101）向上翻转，同时配重臂（103）也向下翻转，且在配重臂（103）和折合臂（104）的自重作用下，驱动两个盖板（101）之间形成一定的开度；此步骤中，活塞杆同步伸展；

S4-4，解锁，起重设备控制液压抓梁上升并运行至叠梁门上部，利用液压抓梁上的穿销装置与叠梁门连接，起重设备控制液压抓梁带动叠梁门运行至两个盖板（101）之间，从两个盖板（101）之间的开口处下落，叠梁门在下落的过程中，其侧面的接触滚（107）逐渐与解锁机构（105）的钩板接触，驱动解锁杆上端的斜面块与锁定机构（106）的锁销端头的斜面滑动接触，逐渐使锁销退出滑动杆侧面的锁定孔；

S4-5，形成防护，在滑动杆解除约束的情况下，配重臂（103）和折合臂（104）在自重作用下进一步向下转动，驱动盖板（101）完全打开，并与伸展后的活塞杆共同组成防护，围合在储门槽孔口周围。

3.根据权利要求1所述的水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：在S5中，分层调度取水中的闭门和启门包括，对门机大、小车行走机构精准定位，完成液压抓梁对叠梁门的精准定位及自动穿推销到位、摇摆式锁定梁装置按需自动投退、系统对叠梁分层计数识别，实现控制系统对门机及叠梁门的自动识别和判定，实现分层取水生态调度自动化运行。

4.根据权利要求1所述的水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：在S6中，自动关盖包括如下步骤，

S6-1，起吊转移，通过起重设备提升液压抓梁，液压抓梁通过液压穿销装置连接闸门上侧的穿销孔，随后，起重设备将闸门提升并转移至储门槽孔口上部；

S6-2，下降解锁，起重设备驱动液压抓梁下降，叠梁门随压液抓梁下降的同时进入储门槽孔，接触滚（107）逐渐与钩板滚动接触，驱动解锁杆向上运动，解锁杆前端的斜面块与锁销端头的斜面滑动接触，使锁销退出滑动杆上的锁定孔；

S6-3，初步关闭，叠梁门继续向下降落，进一步推动钩板，使钩板上的滚轴逐渐靠近滑轨并与滑轨滚动接触，驱动解锁杆拉动滑动杆向下运动，滑动杆向下运动的过程中逐渐带动活塞杆折叠并拉动盖板（101）逐渐关闭，使两个盖板（101）形成一定的开度；此步骤中，盖板（101）在逐渐关闭翻转的过程中，折合臂和配重臂分别绕铰接座转动；

S6-4，释放闸门，当叠梁门底部与储门槽底部接触后，液压抓梁的穿销装置退出闸门上侧的穿销孔，起重设备提升液压抓梁逐渐上升；

S6-5，完全关闭，当液压抓梁完全退出两个盖板（101）上部后，盖板（101）依靠自身的重力及配重臂（103）和折合臂（104）的自重完全关闭；此时，滑动杆下端端头与滑轨下端的端板抵触限位，爪型机构（102）的活塞杆收缩，支撑盖板（101）的两端。

5.根据权利要求3所述的水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：摇摆锁定机构的投入包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向下运动，在叠梁门落入叠梁门门槽的过程中，接触滚（107）逐渐与摇摆臂（202）上侧面滚动接触，驱动摇摆臂（202）带动转轴转动，转轴带动锁定梁（203）向叠梁门的支撑孔内侧偏转，使锁定梁（203）上端的端头进入叠梁门的支撑孔内，由受力块（204）限制锁定梁（203）向下运动，阻挡叠梁门下行，使叠梁门处于锁定位；此时，接触滚（107）位于摇摆臂（202）下部。

6.根据权利要求3所述的水电站分层取水生态调度叠梁门提落的方法，其特征是：摇摆锁定机构的退出包括如下步骤，

液压抓梁控制叠梁门向上运动，锁定梁（203）在重锤（205）作用下发生偏转并逐渐退出叠梁门的支撑孔呈竖直状态；

若叠梁门向上运动的过程中，锁定梁（203）已退出叠梁门的支撑孔，且接触滚（107）仍位于摇摆臂（202）下部时，叠梁门处于无约束状态，继续释放叠梁门向下运动，由液压抓梁控制叠梁门下落的高度。