雙吊點啟閉機電氣同步裝置的製作方法

2024-02-13 20:29:15 1

專利名稱：雙吊點啟閉機電氣同步裝置的製作方法
技術領域：
雙吊點啟閉機電氣同步裝置技術領域[0001]本實用新型涉及水利水電工程雙吊點閘門啟閉控制，特別是一種雙吊點啟閉機 電氣同步裝置。
背景技術：
[0002]水利水電工程卷揚式啟閉機是用於啟閉閘門的起重機械，根據閘門的寬度分雙 吊點和單吊點啟閉機。雙吊點啟閉機同步控制方法主要是採用機械軸同步。雙吊點啟閉 機起升機構採用分別驅動，電動機帶動減速器、開式齒輪變速後驅動捲筒旋轉，通過纏 繞在捲筒、動滑輪、定滑輪和平衡滑輪上鋼絲繩的收放，帶動間門上升或下降。或者通 過抓梁的連接提升閘門。兩套驅動機構中間設置機械同步軸。由於鋼絲繩的彈性誤差， 啟閉機的安裝誤差及製造誤差等引起的同步運行誤差時，這時只能停機，拆掉機械同步 軸，靠人工手動調節糾偏。實用新型內容[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，可以 實現在啟閉機運行過程中自動調整控制雙吊點同步。保證閘門在門槽內上下運行過程中 始終水平，不會因偏斜產生卡阻，保證了啟閉機設備安全可靠的運行。[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是一種雙吊點啟閉機電 氣同步裝置，包括變頻電機、變頻電機通過制動聯軸裝置與減速機的輸入軸連接，減速 機的輸出軸通過連接機構與卷揚裝置連接，變頻器的輸出端與變頻電機電連接，卷揚裝 置通過滑輪組與閘門的一個吊點連接，閘門另一個吊點連接有一套同樣的裝置，在低速 的軸上安裝有絕對值編碼器，絕對值編碼器的輸出信號與PLC的輸入端電連接，PLC的 輸出端與變頻器的輸入端電連接。[0005]在變頻電機與變頻器之間還設有增量編碼器。[0006]在閘門液壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器，傾角傳感器的輸出信號與PLC的 輸入端電連接。[0007]PLC還與制動聯軸裝置中的制動裝置電連接。[0008]所述的制動裝置為液壓推桿瓦塊式制動器。[0009]本實用新型提供的一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，克服了機械同步方法需停 機人工調整同步的缺點，採用了電氣同步糾偏技術，實現在啟閉機運行過程中自動調整 控制雙吊點同步。保證閘門在門槽內上下運行過程中始終水平，不會因偏斜產生卡阻， 保證了啟閉機設備安全可靠的運行。[0010]設備現場調試運行時，當啟閉機兩吊點起升高度不一致時，通過同步糾偏控 制，使兩個吊點達到電氣同步運行，啟閉機的兩吊點始終處於水平狀態。對雙吊點啟閉 機在沒有機械同步軸的情況下進行電氣同步控制是十分必要的，同步控制運行實驗結果 也是成功的，而且同步控制精度完全滿足設計要求。


[0011]
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。[0013]圖2是本實用新型方法的流程圖。
具體實施方式
[0014]一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，包括變頻電機1、變頻電機1通過制動聯軸裝 置3與減速機4的輸入軸連接，減速機4的輸出軸通過連接機構與卷揚裝置7連接，卷揚 裝置7通過滑輪組與閘門8的一個吊點連接，閘門8另一個吊點連接有一套同樣的裝置， 變頻器5的輸出端與變頻電機1電連接，PLClO通過Profibus-DP總線方式與變頻器5連 接，以控制變頻電機1的轉速；在捲筒低速軸上安裝有絕對值編碼器6，所述的低速的軸 為減速機4輸出軸，或者捲筒的軸，絕對值編碼器6的輸出信號與PLClO的輸入端電連 接。[0015]在變頻電機1與變頻器5之間還設有增量編碼器2。增設增量編碼器2，以確保 設備在低速運行時的穩定性。[0016]在閘門8液壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器9，傾角傳感器9的輸出信號與 PLClO的輸入端電連接。[0017]PLClO還與制動聯軸裝置3中的制動裝置電連接。制動聯軸裝置3為一帶制動 輪聯軸器，在制動輪上安裝有制動裝置，即液壓推桿瓦塊式制動器。[0018]一種使上述裝置電氣同步的方法，包括以下步驟[0019]1)設一個吊點上的裝置為主機，即1號捲筒，另一個吊點上的裝置為從機，即 2號捲筒，將2號捲筒調節值清零；[0020]2)根據絕對值編碼器6獲取X=I號捲筒高度值，Y=2號捲筒高度值，運算 Z=X-Y ；[0021]3)當|Ζ一設定值，例如10時，不調節；當|Ζ| >設定值10時，將該值作為2 號捲筒調節值，通過PLC5控制變頻電機2的轉速，調節2號捲筒高度值；[0022]通過上述的方法，實現雙吊點啟閉機電氣同步。[0023]優化的方案是，根據傾角傳感器9的輸出信號，對比預先設定的差值大小，正 負，輸出控制信號。[0024]優化的方案是，當獲取傾角傳感器9輸出信號的值超出預先設定的差值，則屏 蔽絕對值編碼器6來的信號，同時將2號捲筒調節值清零，再輸入新的高度調節值，直至 傾角傳感器9輸出信號的值在預先設定的差值範圍內。採用傾角傳感器9是從最終端獲 取信號，實現了完全的閉環控制，但是，應該考慮到的是，傾角傳感器9從終端獲取信 號，從信號到獲得調整結果需要較長的時間，調節速度較慢，同時傾角傳感器9的運行 環境較惡劣，與半閉環控制的絕對值編碼器6反饋控制配合可以彌補互相之間的缺點， 確保系統運行的穩定性和容錯性，延長設備的使用壽命，避免因控制系統的原因出現誤 動作。[0025]優化的方案是，傾角傳感器9啟用的I設定值I > |Z| >傾角傳感器9停用的I設定值|。通過差異性的設定值，可以避免出現疊加控制而引起的系統振蕩。[0026]實施例1 [0027]某水電站裝有10臺套2X4000kN固定卷揚式啟閉機，此起吊閘門的水平誤差要 求不得大於20mm，揚程50米。[0028]2X4000KN啟閉機的控制是採用「觸控螢幕+PLC+變頻調速」的控制方式。變 頻器選用2臺日本安川公司CIMR-G7A110系列產品，PLC選用西門子S7-300，觸控螢幕 選用TP277-10，增量編碼器2選用2臺圖爾克EH88P1024，絕對值編碼器6選用2臺德 國海德漢ROQ425。ROQ425絕對值編碼器，解析度8192線/圈，量程4096圈，輸出 SSI接口，工作電壓5-30V。[0029]從機械計算查得，捲筒鋼絲繩纏繞共53.8圈對應50米，[0030]捲筒直徑Φ=1.7ιη，每圈長度 L=2 π R= ji φ=3.14Χ 1.7=5.338 m，[0031]解析度=5.338/8192=0.00065m=0.65 mm。[0032]即精確度完全可以滿足水平誤差不得大於20mm的要求，同步調節時，設定1號 捲筒為主機，2號捲筒為從機，從機跟隨主機作動態調整。閘門在起升中，絕對值編碼器 ROQ425作為起升機構高度測量的反饋，其輸出數據信號送入PLC的位置模塊SM338， 由位置模塊進行數據處理，求出同步偏差值，根據預先設定的差值大小例如|Z|=10，在 觸控螢幕上設定、正負，輸出控制信號，控制變頻器U2進行同步糾偏，使閘門的兩吊點始 終處於同步狀態。[0033]本例的特點是調節、糾偏速度快，但是只能消除電機速度不一致造成的誤差， 適用於揚程不高，起吊閘門不採用液壓抓梁連接的方式。[0034]實施例2 [0035]某水電站尾水調壓室裝有1臺套2X2000kN單向橋式啟閉機，要求水平誤差不得 大於20mm，揚程98米。[0036]2X2000kN單向橋式啟閉機的控制是採用「觸控螢幕+PLC+變頻調速」的控制方 式。變頻器選用2臺西門子公司6SE70系列產品，PLC選用西門子S7-300，觸控螢幕選用 TP277-10,增量編碼器選用2臺圖爾克EH88P1024，絕對值編碼器選用2臺德國P+F公 司 AVM58。[0037]起吊閘門採用液壓抓梁連接的方式，在液壓自動抓梁中間裝有1臺伺服式傾角 傳感器DAS-15/V。[0038]DAS-15/V雙軸傾角傳感器。類型雙軸傾角傳感器；量程士 15°，精確 度0.01 ；輸出比例，脈寬調製；供電電源5-15Vdc ；工作溫度-30°C 65°C ；電 氣連接板載式。特點雙軸，雙功能，高性價比、高精度產品。[0039]閘門的液壓自動抓梁的寬度為11190mm，由於傾角傳感器9裝在中間。所以， 水平調節的精度為X=tan0.01*11190/2=0.9765mm。即精確度完全可以滿足水平誤差不 得大於20mm的要求。[0040]此方案的主迴路，同步調節原理和方案1相同。不同的是信號由裝在液壓抓梁 上的伺服式傾角傳感器代替裝在捲筒上的絕對值編碼器。[0041]在液壓自動抓梁內裝有的伺服式傾角傳感器及預處理電路，具有較高的靈敏度 和測量解析度，通過裝在自動抓梁密封盒裡的單片機處理系統，對現場信號進行採集、處理，然後直接輸出標準的RS485通訊信號供PLC採集處理後，求出同步偏差值，根據預 先在觸控螢幕上設定的差值大小、正負，輸出控制信號，控制變頻器U2進行同步糾偏，使 啟閉機的兩吊點始終處於同步狀態。[0042]本例的技術方案，可以消除電機速度誤差、鋼絲繩彈性誤差、捲筒加工誤差、 安裝誤差、系統誤差等，同步糾偏效果可靠，但是傾角傳感器9採集的是終端數據，對 系統參數設置的要求較高，錯誤的超調量設置會引起系統振蕩而較低的超調量又會降低 實時糾偏的效果，造成在數據採集和糾偏的結果之間延時較長；同時傾角傳感器9的安 裝位置運行環境較惡劣，如傾角傳感器9損壞則會造成系統崩潰或停機。[0043]實施例3 [0044]在控制系統中同時啟用絕對值編碼器6和傾角傳感器9的數據採集，對絕對值編 碼器6的啟動調節值設定為|Z|=10，對於傾角傳感器9的啟動調節的絕對值設定為18，而 傾角傳感器9的停用調節的絕對值設定為5，系統平時採用絕對值編碼器6進行調節，以 獲得較快的調節速度，如果絕對值編碼器6的調節超限，例如因為電機速度誤差、鋼絲 繩彈性誤差、捲筒加工誤差、安裝誤差、系統誤差、或者它們的累積的原因，造成實際 誤差達到調節值設定18，(此時的絕對值編碼器6採集的信號仍在調節範圍內)，啟動傾 角傳感器9的採集信號作為調節依據，同時屏蔽絕對值編碼器6的採集信號，並將調節參 數清零，根據啟動傾角傳感器9的採集信號計算出新的調節值進行調節，直至傾角傳感 器9的採集信號達到設定的停用值5，從而將傾角傳感器9的採集信號停用，交由根據絕 對值編碼器6的採集信號進行調節。[0045]將絕對值編碼器6與傾角傳感器9之間的切換進行計數和計時，如果在短時間內 頻繁切換，則提示需要進行系統檢修。[0046]本例的技術方案，綜合了半閉環控制快速和閉環控制準確的優點，兩種控制方 式的切換也增加了系統的容錯性，提高了系統運行的穩定性及可靠性。
權利要求1.一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，包括變頻電機(1)，其特徵在於變頻電機 (1)通過制動聯軸裝置(3)與減速機(4)的輸入軸連接，減速機(4)的輸出軸通過連接機構與卷揚裝置(7)連接，變頻器(5)的輸出端與變頻電機(1)電連接，卷 揚裝置(7)通過滑輪組與閘門(8)的一個吊點連接，閘門(8)另一個吊點連接有一 套同樣的裝置，在低速的軸上安裝有絕對值編碼器(6)，絕對值編碼器(6)的輸出信 號與PLC (10)的輸入端電連接，PLC (10)的輸出端與變頻器(5)的輸入端電連 接。
2.根據權利要求1所述的一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，其特徵在於變頻電機 (1)與變頻器(5)之間還設有增量編碼器(2)。
3.根據權利要求1所述的一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，其特徵在於在閘門 (8)液壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器(9)，傾角傳感器(9)的輸出信號與PLC (10)的輸入端電連接。
4.根據權利要求1所述的一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，其特徵在於PLC(10) 還與制動聯軸裝置(3)中的制動裝置電連接。
5.根據權利要求4所述的一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，其特徵在於所述的制 動裝置為液壓推桿瓦塊式制動器。
專利摘要一種雙吊點啟閉機電氣同步裝置，包括變頻電機、變頻電機通過制動聯軸裝置與減速機的輸入軸連接，減速機的輸出軸通過連接機構與卷揚裝置連接，變頻器的輸出端與變頻電機電連接，卷揚裝置通過滑輪組與閘門的一個吊點連接，閘門另一個吊點連接有一套同樣的裝置，在低速的軸上安裝有絕對值編碼器，絕對值編碼器的輸出信號與PLC的輸入端電連接，PLC的輸出端與變頻器的輸入端電連接。採用了電氣同步糾偏技術，實現在啟閉機運行過程中自動調整控制雙吊點同步。保證閘門在門槽內上下運行過程中始終水平，不會因偏斜產生卡阻，保證了啟閉機設備安全可靠的運行。
文檔編號H02P27/04GK201805402SQ201020543198
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者彭景亮, 李麗麗, 王孝魯, 覃建青, 陳明東, 黃定春 申請人:中國葛洲壩集團機械船舶有限公司