液压双吊点闸门启闭机同步控制方法探究

液压双吊点闸门启闭机同步控制方法探究

周志鹏

中国葛洲坝集团机电建设有限公司 ,四川成都　 610000

摘要：随着现代化技术与科研水平的不断创新，水利工程配套设施与安全设备功能也更加完善。闸门启闭机属于水利工程中的主要设备，可以实现对水利工程闸门启闭机同步控制。基于此，本文就液压双吊点闸门启闭机同步控制方法进行简要探讨。

关键词：液压双吊点闸门；启闭机；同步控制方法

1 闸门启闭机的分类与工作原理

1. 液压式启闭机是通过对液体进行施压，从而产生一个在机械内传动可用于控制闸门开关的动力，对闸门进行控制，此种方式属于水利工程中闸门控制的一种较为常见的方式。液压式启闭机装置在使用中具有操作简单、管理难度低、性价比高、操作安全等优势。在此过程中产生的动力主要由电机产生，并通过回水阀门连通液压缸内的驱动装置，使其与活塞保持连通，液压缸内产生的压力将转换成装置稳定运行的支撑能量，此种能量包括机械能、动能等，不同能量在运行中可以发生相互转化，为水利工程的持续化运行提供保障。

2. 螺杆式启闭机的运行是以螺纹杆的旋转作用力为支撑，在安装螺杆式启闭机时，可以采用滑块与连接杆连接、门叶与导向滑块连接的方式，实现对闸门的有效控制。可将上述连接控制过程作为导向滑块移动控制过程，即前端通过对导向滑块的升降处理，实现对水利工程中流经闸门水流的集中控制。在水利工程规模以中小型为主时，此种类型的启闭机在制造方面的优势比较突出，并且具有占用空间小、运行安全、维护简单等特点，在水利工程建设中应用广泛，但研究发现，螺杆式启闭机在使用中具有无法减速的缺陷，使得启闭运行效率无法得到保障。因此，目前螺杆式启闭机大多被应用在小型水利工程中。

3. 卷扬式启闭机具有操作自动化的特点，相比其他两种类型启闭设备，此种设备的可靠性相对较高，加之卷扬式结构的维修难度较小，使其成为了水利工程中利用价值最高的启闭装置。可将此类装置划分为左半机、右半机与中央机，不同结构之间由中心轴连接，当启闭机使用右半机运行时，需要先用电动机打开减速装置，并在减速装置的助力下，绳鼓执行作业行为，此时，绳鼓发生滚动，滚动行为的产生可带动后钢丝绳在装置中出现伸缩反应。对应的闸门在钢丝绳伸缩下，进行闸门的提升或降低，从而达到开启闸门的目的。

2 双吊点闸门启闭原理

为掌握双吊点闸门启闭机的工作原理和一般结构有必要构建同步数学模型。双吊点闸门启闭机的工作原理为：实际运行控制过程中结合工程任务需要，下达相应的升、降指令，在油缸内经不同的液压阀组启闭机液压油泵形成压力，在缸内带动液压杆座反复的缩回和伸展运动，对闸门产生推拉作用并提供闸门升降操作所需的动力；然后通过闸门与双吊头将启闭机的液压缸连接成整体，从而实现闸门的启动。

3 实验分析

设测试指标为同步误差，通过对比实验分析双同步控制方法的控制效果，并在实际水闸运行管理中应用设计的同步控制方法，从而更好地验证实验结果的可靠性。

3.1 工程概况

以某水闸为例，该水闸主要承担防洪排涝、农田灌溉、交通航运等功能，属于中型水闸。该闸建成于2012年，后经2019年完成除险加固整治，加固后水闸共有四个分洪孔和一个通航孔，净宽分别为12.0m和16.0m，总宽度72.8m。

3.2实验分析

该水闸工程涉及多个闸门，对闸门按从上游至下游的原则依次编号，并统计双吊点闸门启闭机的性能参数，如表1所示。

启闭机不仅要符合表1中的指标要求，在控制过程中还要配置相应的设备，开度仪运行及其型号如表2所示。

表1 启闭机性能参数

表2 开度仪运行数据及型号

3.3 初始与目标数据设置

以实现双吊点间同步偏差为零作为双吊点闸门启闭机同步控制的最终目标，正式实验前需要先设定初始和目标数据，实验过程中执行2次闭门和2次启门操作，并对未使用任何控制方法下的初始同步误差数据进行准确纪录；同理，纪录其它操作下的同步偏差。

3.4 实验结果对比

通过设置文献提出的PLC同步控制方法、传统的控制方法和文中提出的优化设计方法形成对比实验，在主控计算机或控制器中导入3种控制方法，将其应用到实例工程获得相应的同步控制结果，如表3。在开启和关闭时双吊点闸门左右两缸位移波动幅度逐渐下降，位移偏差趋于稳定，研究表明设计控制法具有更好的偏差控制效果。同理，可以获取其它两种方法的控制效果，全面对比实验结果。由表3可知，采用文献提出的PLC同步控制法、传统控制方法和优化设计的控制方法，实验得到的同步误差平均值分别2.1、1.0和0.5，可见优化设计的控制方法对双吊点闸门启闭机同步控制的应用性能和控制效果更

表3 实验结果对比好。

4结论

综上，文章主要分析了运行过程中液压双吊点闸门启闭机的同步偏差问题，为了提高同步启闭精度以及实现保证双吊点同步运行，提出了优化设计的控制方法。然而，在实际工作和优化设计时未考虑启闭机运行受外界环境的影响。通过实验对比发现，在实际应用时优化设计的控制方法仍存在较小偏差，未来仍需进一步优化分析解决该微小偏差的方法。

参考文献：

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[2]崔高麓．闸门自动化监控系统在水利工程中的应用[J].黑龙江水利科技，2020，42（11）：168-170．

[3]杨涌．基于现代化技术的水利工程闸门安全运行管理研究[J].水利科学与寒区工程，2020，4（02）：125-127．