貴港船閘閘門啟閉系統(tǒng)設(shè)計淺談

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1、貴港船閘閘門啟閉系統(tǒng)設(shè)計淺談　　摘要：本文淺析貴港船閘閘門啟閉機布置、啟閉力矩計算和液壓系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：船閘啟閉系統(tǒng)內(nèi)置式行程檢測裝置1.前言船閘閘門啟閉系統(tǒng)是確保船閘正常運行，保證水道暢通的關(guān)鍵。與泄洪系統(tǒng)和引水發(fā)電系統(tǒng)相比，通航船閘的液壓啟閉機有如下特點：運行頻繁，啟閉速度相對較大，設(shè)備故障率少，運行可靠，以滿足航運船舶頻繁過閘的需要。2.1.2啟閉機平面布置由于人字門阻力矩最大峰值產(chǎn)生在開門開始和關(guān)門結(jié)束兩處，并且在開門開始時，啟閉機的傳動角最小，所以油缸支承中心的布置，首先要滿足在開門開始時，啟閉機的能力矩要大于啟閉阻力矩；且考慮活塞行程盡可能短，啟閉力

2、及油壓適中，油缸擺動較小等特點和要求及與水工結(jié)構(gòu)的關(guān)系，采用了如圖1所示的布置方案。2.1.3啟閉機啟閉能力根據(jù)圖1所示的啟閉機布置，當油缸最大推力為1320kN時，啟閉機的最小能力矩為4152.72kN.m，啟閉機的啟閉能力見表1。啟閉機啟閉能力矩及活塞桿軸力見圖2。2.1.4啟閉機結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)7油缸設(shè)計工作壓力為17.0Mpa，油缸內(nèi)徑420mm，外徑490mm，活塞直徑240mm，活塞桿噴鍍陶瓷，活塞桿設(shè)內(nèi)置式行程檢測裝置。關(guān)門平均速度：19.2mm/s關(guān)門平均流量：59.6l/min最大關(guān)門壓力：12Mpa（背壓2.5Mpa）開門平均速度：28.5mm/s

3、開門平均流量：159.5l/min最大開門壓力：15.4Mpa（背壓1.2Mpa）2.1.5人字門啟閉過程采用的啟閉模式2.2充泄水閥門啟閉機2.2.1設(shè)計參數(shù)閥門自重（包括吊重）：10.4t啟閉力（已考慮富裕系數(shù)K=1.2）：850kN開門總時間：6.0～8.0min關(guān)門總時間：2.0min活塞有效工作行程：4000mm2.2.2啟閉機結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)油缸設(shè)計工作壓力為17.0Mpa，油缸內(nèi)徑320mm，外徑490mm，活塞直徑160mm。關(guān)門平均速度：33.3mm/s關(guān)門平均流量：1601/min最大關(guān)門壓力：2.0Mpa7開門平均速度：11.1mm/s開門平均流

4、量：40.2l/min最大開門壓力：14.0Mpa2.2.3充泄閥門的啟閉過程采用的啟閉模式3.液壓系統(tǒng)設(shè)計3.1泵站設(shè)計為便于加工制造、維護管理，船閘上、下閘首分別采用相同的啟閉機和液壓系統(tǒng)。全閘上、下閘首左、右兩側(cè)共設(shè)四個泵站。每個泵站選用二臺變量柱塞泵，互為備用。油泵驅(qū)動電功率55kW，轉(zhuǎn)速1450rpm.3.2系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)控制由五部分組成，分別控制系統(tǒng)壓力與系統(tǒng)卸荷回路、人字門啟閉機回路和充泄水閥門啟閉機回路。系統(tǒng)設(shè)有一個壓力傳感器和四個壓力繼電器，用于主系統(tǒng)和人字門啟閉機及充泄水閥門啟閉機開啟或關(guān)閉壓力超載報警。系統(tǒng)壓力管路、回油管路，油箱油液過高或過

5、低及油溫超限均設(shè)報警裝置。3.3系統(tǒng)工作原理3.3.1運行程序人字門和充泄閥門的啟閉過程均采用7變速慢開啟（關(guān)閉）—勻速快開啟（關(guān)閉）—變速慢開啟（關(guān)閉）的啟閉方式，即閘（閥）門開啟或關(guān)閉的開始速度由零逐漸升到一定速度后勻速運行到預(yù)定位置后再減速運行至終點，到終點時速度減至零，這樣的啟閉方式使人字門啟閉平緩，無沖擊現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)原理圖見（圖7）。3.3.2工作原理①油泵空載啟動：電機啟動，YV0失電，油泵維持小流量空載運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)卸荷。②人字門關(guān)閉：慢關(guān)閉-快關(guān)閉-慢關(guān)閉-水位差合攏。慢關(guān)閉：電磁鐵YV0YV1YV6同時得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間由零增至100%，系

6、統(tǒng)壓力油經(jīng)插裝閥進入人字門油缸無桿腔，有桿腔油經(jīng)插裝閥、回油單向閥及回油濾清器流回油箱。無桿腔壓由P1設(shè)定。快關(guān)閉：當慢速關(guān)門結(jié)束后，人字門油缸行程傳感器或時間設(shè)定發(fā)出訊號，YV0YV1YV8得電，油泵為100%供油，人字門處于快速關(guān)閉，回油經(jīng)插裝閥流回油箱，當快速關(guān)閉至設(shè)定位置時轉(zhuǎn)為慢速關(guān)門YV0YV1YV6得電，YV8失電，油泵流量由100%減至零結(jié)束。水位差合攏：當慢速關(guān)門結(jié)束觸動行程開XK1，電機及YV0YV1失電，僅YV6得電，使有桿腔回油有2.5Mpa，閘室沖水過程中，未完全關(guān)閉到位的人字門受前后水壓差的作用，當此作用力引起有桿腔的壓力大于P6設(shè)定值時，

7、有桿腔的油經(jīng)插裝閥流回油箱。無桿腔通過單向閥從油箱自吸補油。至人字門完全關(guān)閉，行程開頭XK5發(fā)訊，YV6失電，關(guān)門結(jié)束。7③人字門開啟：水位差自行開啟-慢開啟-快開啟-慢開啟水位差自行開啟：當充水（或泄水）結(jié)束，出現(xiàn)超灌（或超泄）時，YV5得電，油泵空載起動，無桿腔設(shè)定背壓P5=1.2Mpa，超灌（或超泄）引起的壓力大于背壓時，人字門自行開啟，有桿腔從油箱自行補油，當開啟觸動XK1開關(guān)，轉(zhuǎn)為慢開啟-快開啟-慢開啟。電磁鐵YV0YV2YV5同時得電，此時油泵流量在慢速區(qū)間由零增至100%，系統(tǒng)壓力油經(jīng)插裝閥進入人字門油缸有桿腔，無桿腔油經(jīng)插裝閥（設(shè)定背壓1.2Mp