南水北调中线干线工程建设管理局河南分局 焦作 454950
摘要：近年来，液压启闭机在水利行业应用广泛。液压启闭机根据吊点数量不同，可分为单吊点液压启闭机和双吊点液压启闭机，其中单吊点液压启闭机控制相对简单，本文仅对双吊点液压启闭机的控制技术原理进行分析说明。
关键词：双吊点；液压启闭机电气；控制技术
1双吊点液压启闭机的组成
双吊液压启闭机由液压系统、电气控制单元、左/右液压缸三部分组成。其中，液压系统主要包括油箱、一用一备两台油泵电机组、溢流阀、换向阀、纠编阀、管路以及温度、液位、压力控制器等。油泵电机组为系统提供动力源；溢流阀也叫安全阀，使系统建立工作油压，调节溢流阀可调节工作油压值；换向阀控制油液流向，从而实现闸门的开启和关闭；纠编阀主要有两大功能，通过控制油液流量，调节闸门启闭速度和调节左/右液压缸同步；液压缸作为执行元件，直接与闸门连结，油缸活塞杆伸出，闸门关闭，活塞杆收回，闸六开启；电气控制单元采集液压系统状态信息和闸门状态信息，控制油泵电机启停和液压阀动作，从而控制液压缸缩回、停止、伸出，实现闸门的开启和关闭。
2电气控制单元
2.1电气控制单元组成
电气控制单元主要由断路器、交流接触器、热继电器（或软启动器）、开关电源、触摸屏、PLC、转换开关、按钮指示灯、中间继电器等元件组成。控制对象为液压系统两台油泵电机组、电磁阀、比例阀等。两台油泵电机组一用一备，主备油泵电机自动轮换。触摸屏为人机接口，可显示系统运行情况、状态参数、报警信息等，也可通过触摸屏进行开度预设和闸门开启、停上、关闭操作。PLC是整个控制单元的核心部分，负责数据采集、处理，输出控制信号,同时通过通讯网络将数据信息上传集控系统，并接收集控系统下发的远程控制信号。数据采集包括：闸门左右缸位置（通常为4~20mA模拟量信号或SSI信号）；闸门行程极限开关状态；动力电源、控制电源状态；闸门运行中接触器状态；液压站电磁阀动作状态；液压站各保护信号（压力、温度、液位、滤油器等）；操作按钮或开关状态。控制屏的屏面上设置有反映闸门开关状态、电机运行状态、电磁阀动作状态的指示灯、故障指示灯及电源信号灯等。根据通讯距离要求和网络系统的要求，PLC可提供RS-485、以太网、Profibus-DP等通讯接口，电气控制单元通讯接口及网络与集控系统相连，接受远程监控，实现数据共享。
2.2控制方式
系统控制方式分为现地手动控制、现地自动控制、远程控制三种，每种控制方式互为闭锁。“现地手动”模式由按钮指示灯和中间继电器连结而成的常规回路实现，不经过PLC，所有操作只能通过手动操作控制屏面板上设置的“电机启/停、系统升压/卸荷、闸门提升/停止/关闭”等按钮开关实现，用于紧急情况和检修调试情况；“现地自动”模式由PLC根据现场操作指令按预先编制的控制流程进行控制；“远程控制”模式是PLC接受集控系统下发的远方控制信号按预先编制的控制流程进行控制。
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2.3控制流程
（1）开门控制。当闸门不在全开位置时，PLC接收到开门指令，自动开启主油泵电机，延时5~10s，使电磁溢流阀通电，系统建压1~2s后，使开门电磁铁通电，压力油分两路进入左右液压缸有杆腔，无杆腔油液流回油箱，活塞杆缩回，闸门开启。（2）关门控制。当闸门不在全关位置时，PLC接收到关门指令，自动开启主油泵电机，延时5~10s，使电磁溢流阀通电，系统建压1~2s后，使关门电磁铁通电，左右液压缸有杆腔油液流回无杆腔，同时系统向无杆腔补油，活塞杆伸出，闸门关闭。（3）双缸同步控制。在闸门启闭过程中，闸门行程检测装置全程连续检测左右两只液压缸的行程，并反馈给PLC，当左右油缸的行程差值超过纠偏设定值（5~10mm）时，PLC输出信号控制调速阀自动调整进出流量实现同步纠偏,当纠偏不成功，左右油缸的行程差值进一步增大，超过报警设定值(10~15mm)时，PLC自动输出同步超差声光报警信号，并自动停机。调速纠偏功能一般通过调节双流量调速阀油口宽度控制液压启闭机两侧油缸的进出流量来实现纠偏，当精度要求不高时，也可通过控制旁路电磁换向阀动作把相对快速的油缸的多余流量放掉一部分，从而控制两油缸的流量，消除偏差，实现纠偏。（4）下滑自动复位控制。当闸门在开启悬挂时，由于液压系统的泄漏，下滑100mm时，PLC自动启动油泵电机将闸门提升到原悬挂位置；如闸门继续下滑，下滑值超过200mm时，PLC自动启动备用泵将闸门提升到原悬挂位置，同时发出声光报警信号。（5）任意开度上的锁定。可通过触摸屏闸门全行程范围内任意预设开度值，并通过开门/关门操作将闸门停在预设开度值。在闸门动作过程中，可操作面板上的停止按钮将闸门停在任意位置。
2.4PLC控制程序
（1）主程序模块：程序初始化，按流程调用子程序。（2）模拟量程序模块：采集左右液压缸行程、油温、液位、油压等模拟量信号，进行运算处理，实现闸门初始开度清零、开度预设等。（3）闸门控制模块：每扇闸门设一个闸门控制子程序块，完成闸门的开启、关闭控制、双缸同步纠偏控制和悬挂位下滑自动提升控制。（4）电机控制模块：实现油泵电机自动启停控制，主备电机自动轮换控制，由于液压启闭机系统油泵电机经常长时间处于停机状态，且每次运行时间短，因此主备电机根据电机的运行次数轮换。（5）信号报警模块：处理液压系统的油温、液位、油压、滤油器堵塞等开关量报警信号，电源监视、电机故障、同步超差、闸门下滑等所有报警信号都归口到信号报警模块输出。（6）通讯模块：处理与上位机的通讯问题，接收上位机下发的控制指令，同时将闸门状态、液压系统状态信号上送上位机。
3结论
泄流底孔和溢流表孔弧形门液压启闭机是坪底供水工程取水枢纽的关键泄洪设备，由于每个孔口较宽，吊点间距较大，液压启闭机液压系统设计中，同步系统控制设计是关键，能否同步运行决定闸门运行的平稳度，直接关系到枢纽运行的安全。
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论文作者:刘洋,薛腾飞,杨杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：闸门论文; 液压论文; 电机论文; 油泵论文; 液压缸论文; 信号论文; 启闭机论文; 《基层建设》2017年第33期论文;