CN203081884U - 垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统 - Google Patents

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CN203081884U CN 201320098728 CN201320098728U CN203081884U CN 203081884 U CN203081884 U CN 203081884U CN 201320098728 CN201320098728 CN 201320098728 CN 201320098728 U CN201320098728 U CN 201320098728U CN 203081884 U CN203081884 U CN 203081884U
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沈寿林
隋永声
宋远卓
付强
蒋春祥
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杭州国电机械设计研究院有限公司
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Abstract

本实用新型公开了垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,采用比例伺服阀加调速阀的组合,控制提升油缸的流量,进而使四缸运行保持位置同步,大流量调速阀对油缸速度进行粗调,小流量比例伺服阀对油缸速度进行微调,保证各油缸位置高精度同步;同步方式采用高差反馈控制方式,设置一个主油缸,其他各油缸对主油缸进行跟踪,各油缸的高差信号经滤波及量化处理后输入PLC,再输出相应的控制量控制比例伺服阀的阀口开度,从而控制提升油缸的速度,达到位置同步的要求。本实用新型保证各油缸位移即使在负载偏差较大且不断变化的情况下也不会出现过大的偏差;同时通过高频响比例伺服阀对各油缸位移进行调整,保证四缸高精度同步。

Description

垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电液控制技术为特征的液压控制系统,尤其涉及一种垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统。
背景技术
[0002] 随着我国水利枢纽建设逐渐向河流的上游发展,升船机将被作为修建水利枢纽综合利用开发水利资源中发展山区水运而较常被采用的一种通航设施。
[0003] 在目前世界上已建的升船机中,垂直升船机占大多数。而垂直升船机主提升系统多采用钢丝绳卷扬式。采用液压驱动主提升系统的液压垂直升船机较少,技术尚不成熟。国内的液压垂直升船机正处于快速发展阶段,无论在型式上还是载重量上,都有较大的潜力空间。
[0004] 液压垂直升船机是一种新型式的升船机,具有提升功率大、控制精度高的特点,但也有其局限性,如提升高度较低、控制系统不完善等,国内外对液压垂直升船机控制技术这方面的研究也刚刚起步。
[0005] 在液压提升式升船机系统中,承船厢的升降运动由四支液压油缸驱动,四支油缸对称分布于承船厢上方,为单出杆活塞缸,油缸活塞杆一端与承船厢相连,油缸另一端固定在两岸混凝土基础上。由于承船厢在液压缸的作用下上下运行,不同油缸运行速度不可能完全一致,致使经过一定时间的运行,会产生油缸行程误差,使承船厢倾斜。如果行程差不能及时检测出来,或者不及时纠偏,将会使承船厢倾斜,给升船机的安全可靠运行带来安全隐患。因此,必须有同步控制系统进行同步纠偏。
[0006] 电液比例技术是近几十年来发展起来介于普通通断控制与电液伺服控制之间的新型电液控制技术分支,它已成为机电一体化的基本构成之一。国外虽然在电液比例技术方面的研究与应用已较成熟,但适用于升船机特性的、专有的主提升系统电液比例技术还不成熟,其中主提升油缸四缸同步控制技术是其难点。所以,在今后较长的一段时间内,这将是国内外升船机研究的主要方向之一。
实用新型内容
[0007] 本实用新型的目的在于提供垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,利用电液比例技术对油缸位移误差进行同步纠偏,消除垂直升船机主提升油缸的在运行过程中产生的位移误差,保证升船机运行的安全可靠性。
[0008] 为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0009] 垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,其特征在于:包括电机、变量泵、电磁溢流阀、电液换向阀、单向阀、第一安全阀、双向调速阀、比例方向阀、电磁换向阀、方向插装阀、第二安全阀、油缸、防爆阀、位移传感器、油箱,其中:
[0010] I)电机与变量泵同轴相连;
[0011] 2)电液换向阀的P 口分别与变量泵的排油口和溢流阀的P 口相连;电液换向阀的A口分别与比例方向阀的P 口和双向调速阀的A 口相连;电液换向阀的B 口分别与油缸的无杆腔、第一安全阀的P 口和单向阀的出油口相连;电液换向阀的T 口分别与油箱、第一安全阀的T 口和单向阀的进油口相连;
[0012] 3)比例方向阀的A 口分别与方向插装阀的A 口和电磁换向阀的A 口相连,比例方向阀的B 口密封,比例方向阀的T 口与油箱相连;
[0013] 4)双向调速阀的B 口与电磁换向阀的P 口相连;
[0014] 5)方向插装阀的B 口分别与第二安全阀的P 口和防爆阀的进油口相连;
[0015] 6)防爆阀的出油口与油缸的有杆腔相连;
[0016] 7)溢流阀的T 口、第一安全阀、第二安全阀的T 口和电磁换向阀的B 口与油箱相连。
[0017] 进一步,比例方向阀、电液换向阀、电磁换向阀、方向插装阀和电磁溢流阀的输入信号以及位移传感器的输出信号由PLC集中控制。
[0018] 本实用新型由于采用了上述技术方案,具有以下有益效果:
[0019] 1、采用调速阀加比例方向阀的组合,实现大负载刚度与快速响应相结合的流量控制模式。利用调速阀自身对负载不敏感的大负载刚度特性,保证各油缸位移即使在负载偏差较大且不断变化的情况下也不会出现过大的偏差;同时通过比例方向阀对各油缸位移进行调整,保证四缸高精度同步,同步控制精度彡2mm ;
[0020] 2、比例方向阀与位移传感器以及控制器构成闭环控制系统。利用比例方向阀的高频响特性,可以实时对各油缸 的偏差进行修正,确保各油缸平稳可靠运行;
[0021] 3、采用模糊PID控制算法,确保同步控制的快速性、精确性与稳定性。PID参数经过长时间实践运行优化,使同步控制达到最佳状态。
附图说明
[0022] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0023] 图1为本实用新型垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统的液压原理图。
具体实施方式
[0024] 如图1所示,为本实用新型垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,包括电机1、变量泵2、电磁溢流阀3、电液换向阀4、单向阀5、第一安全阀6、双向调速阀7、比例方向阀8、电磁换向阀9、方向插装阀10、第二安全阀11、油缸12、防爆阀13、位移传感器14、油箱15,其中:
[0025] I)电机与变量泵同轴相连;
[0026] 2 )电液换向阀的P 口分别与变量泵的排油口和溢流阀的P 口相连;电液换向阀的A口分别与比例方向阀的P 口和双向调速阀的A 口相连;电液换向阀的B 口分别与油缸的无杆腔、第一安全阀的P 口和单向阀的出油口相连;电液换向阀的T 口分别与油箱、第一安全阀的T 口和单向阀的进油口相连;
[0027] 3)比例方向阀的A 口分别与方向插装阀的A 口和电磁换向阀的A 口相连,比例方向阀的B 口密封,比例方向阀的T 口与油箱相连;[0028] 4)双向调速阀的B 口与电磁换向阀的P 口相连;
[0029] 5)方向插装阀的B 口分别与第二安全阀的P 口和防爆阀的进油口相连;
[0030] 6)防爆阀的出油口与油缸的有杆腔相连;
[0031] 7)溢流阀的T 口、第一安全阀、第二安全阀的T 口和电磁换向阀的B 口与油箱相连。
[0032] 比例方向阀、电液换向阀、电磁换向阀、方向插装阀和电磁溢流阀的输入信号以及位移传感器的输出信号由PLC集中控制。
[0033] 本实用新型的工作原理如下:
[0034] 当垂直升船机运行时,启动电机,带动变量泵运转,开启电磁溢流阀建立系统压力,控制电液换向阀的方向使垂直升船机主提升油缸上升或下降。
[0035] 垂直升船机主提升油缸的运行速度通过双向调速阀粗调。粗调设有高、低两档速率,通过电磁换向阀的开启和关闭,进行高、低两档速率的切换。当每只油缸只有一个电磁换向阀开启使,为低速率;当每只油缸两个电磁换向阀都开启时,为高速率。
[0036] 垂直升船机主提升系统运行过程中,位移传感器输出的位移信号通过模拟量输入模块进入PLC系统,PLC系统采集到四个不同油缸的位移信号,根据预先的标定值,将其转化为油缸实际行程,系统选用其中预先设定的油缸行程作为基准,其余油缸行程均与基准值相比较,计算各油缸行程偏差值。
[0037] 当油缸行程偏差值过大不足以满足同步性要求时,开启比例方向阀进行油缸行程微调。此时,偏差值经PID调节器、比例放大器,转化为电信号输入比例方向阀,调节比例方向阀阀口开度,使对应油缸增加或减小上下行速度,实现所有油缸位移保持高精度同步。
[0038] 例如:当垂直升船机上升运行时,用PLC系统控制电液比例方向阀的电信号,使四个主提升油缸行程同步,增大比例阀开度油缸上升速度减缓,减小比例阀开度油缸上升速度加快;当垂直升船机下降运行时,用PLC系统控制电液比例方向阀的电信号,使四个油缸行程同步,调节比例阀开度控制油缸下降速度,垂直升船机靠自重下降,增大比例阀开度油缸下降速度加快,减小比例开度阀油缸下降速度减缓。
[0039] 以上仅为本实用新型的具体实施例,但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础,为实现基本相同的技术效果,所作出地简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (2)

1.垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,其特征在于:包括电机(I)、变量泵(2)、电磁溢流阀(3)、电液换向阀(4)、单向阀(5)、第一安全阀(6)、双向调速阀(7)、比例方向阀(8)、电磁换向阀(9)、方向插装阀(10)、第二安全阀(11)、油缸(12)、防爆阀(13)、位移传感器(14)、油箱(15),其中: 1)所述电机(I)与所述变量泵(2 )同轴相连; 2)所述电液换向阀(4)的P 口分别与所述变量泵(2)的排油口和所述溢流阀(3)的P口相连;所述电液换向阀(4)的A 口分别与所述比例方向阀(8)的P 口和所述双向调速阀(7)的A 口相连;所述电液换向阀(4)的B 口分别与所述油缸(12)的无杆腔、所述第一安全阀(6 )的P 口 和所述单向阀(5 )的出油口相连;所述电液换向阀(4)的T 口分别与所述油箱(15)、所述第一安全阀(6)的T 口和所述单向阀(5)的进油口相连; 3)所述比例方向阀(8)的A 口分别与所述方向插装阀(10)的A 口和所述电磁换向阀(9)的A 口相连,所述比例方向阀(8)的B 口密封,所述比例方向阀(8)的T 口与所述油箱(15)相连; 4)所述双向调速阀(7)的B 口与所述电磁换向阀(9)的P 口相连; 5)所述方向插装阀(10)的B 口分别与所述第二安全阀(11)的P 口和所述防爆阀(13)的进油口相连; 6)所述防爆阀(13)的出油口与所述油缸(13)的有杆腔相连; 7)所述溢流阀(3)的T 口、所述第一安全阀(6)、所述第二安全阀(11)的T 口和所述电磁换向阀(9)的B 口与所述油箱(15)相连。
2.根据权利要求1所述的垂直升船机主提升油缸四缸同步电液比例控制系统,其特征在于:所述比例方向阀(8)、所述电液换向阀(4)、所述电磁换向阀(9)、所述方向插装阀(10)和所述电磁溢流阀(3)的输入信号以及所述位移传感器(14)的输出信号由PLC集中控制。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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