一种船闸用智能伺服启闭机系统
阅读说明：本技术 一种船闸用智能伺服启闭机系统 (Intelligent servo hoist system for ship lock ) 是由 王希强 奚宪章 张殿余 丁仁民 牛恩斌 王杭州 许明 于 2021-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船闸用智能伺服启闭机系统。它包括闸门液压阀组、阀门液压阀组以及主油泵伺服电机组,主油泵伺服电机组的一端分别与闸门液压阀组和阀门液压阀组连接,所述主油泵伺服电机组的另外一端通过液压管路连接有油箱,闸门液压阀组通过液压管路连接有用于控制闸门开闭的闸门油缸,阀门液压阀组通过液压管路连接有控制阀门开闭的阀门油缸。优点是：解决了困扰船闸多年的闸门油缸漂移、阀门油缸自坠等问题,油缸锁定性优良,其结构简单,操作也十分方便,实现了闭环控制,实现了闸、阀门运行过程精准对中及良好的同步性；实现了故障不停机、检修不停航的通航要求；提高了船闸的运行效率。(The invention discloses an intelligent servo hoist system for a ship lock. It includes gate hydraulic pressure valves, valve hydraulic pressure valves and main oil pump servo motor group, and the one end of main oil pump servo motor group is connected with gate hydraulic pressure valves and valve hydraulic pressure valves respectively, the other one end of main oil pump servo motor group is connected with the oil tank through hydraulic line, and gate hydraulic pressure valves is connected with the gate hydro-cylinder that is used for controlling the gate switching through hydraulic line, and valve hydraulic pressure valves is connected with the valve hydro-cylinder of control flap switching through hydraulic line. The advantages are that: the problems of drift of a gate oil cylinder, self-falling of a valve oil cylinder and the like which plague the ship lock for many years are solved, the locking performance of the oil cylinder is excellent, the structure is simple, the operation is very convenient, the closed-loop control is realized, and the accurate centering and good synchronism in the operation process of the lock and the valve are realized; the navigation requirements of no shutdown in fault and no shutdown in maintenance are realized; the operating efficiency of the ship lock is improved.)
技术领域
本发明涉及一种船闸用液压启闭机的控制系统，具体地说是一种船闸用智能伺服启闭机系统。
背景技术
运河上船闸启闭设备是运河畅通的重要保证，船闸启闭机必须具有高可靠性，而且易于调节，一旦出现故障，便于及时排查和解决处理，为船闸安全运行保驾护航，现有技术中，京杭大运河苏北段船闸用液压启闭机主要采用的是以二通插装阀为主的液压泵站，其存在的主要问题有：
1、插装阀通径大，形式复杂，泄漏点多，拆装不便，维修受经验影响大，故障排除困难。
2、油泵流量控制不准确，手动流量调节不方便，费时费力，调节范围受限。
3、由于阀件内泄露问题导致闸门关闭后出现漂移现象得不到彻底根除。
4、两侧闸门运行不能完全同步，存在误差，且无法消除。
5、无法远程监控及调节闸阀门运行速度。
6、泵站油路通断状态及主控阀件的运行状态不能实时模拟运行，泵站出现故障后排除困难，影响通航。
7、油位、油温、油压、流量、油缸运行速度及位置，闸阀门运行速度、时间和位置等信息显示不全，历史数据无法查询，数据无法汇聚。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种船闸用智能伺服启闭机系统，替代现有的二通插装阀为主的液压泵站，其结构简单，拆装方便，精度及动态响应性能非常高。
为了解决上述技术问题，本发明的船闸用智能伺服启闭机系统，包括闸门液压阀组、阀门液压阀组以及主油泵伺服电机组，主油泵伺服电机组的一端分别与闸门液压阀组和阀门液压阀组连接，所述主油泵伺服电机组的另外一端通过液压管路连接有油箱，闸门液压阀组通过液压管路连接有用于控制闸门开闭的闸门油缸，阀门液压阀组通过液压管路连接有控制阀门开闭的阀门油缸。
所述闸门液压阀组包括与所述主油泵伺服电机组连接的闸门检修阀组、与所述闸门油缸和所述闸门检修阀组连接的闸门电磁球阀和闸门节流阀。
所述闸门检修阀组包括闸门检修阀、带位置检测的闸门电磁换向阀以及闸门液控单向阀。
所述阀门液压阀组包括与主油泵伺服电机组连接的阀门检修阀组、与阀门油缸和阀门检修阀组连接的阀门电磁球阀、阀门节流阀和阀门溢流阀。
所述阀门检修阀组包括阀门检修阀、带位置检测的阀门电磁换向阀以及阀门液控单向阀。
所述主油泵伺服电机组经过系统溢流阀后分别与闸门液压阀组和阀门液压阀组连接，所述主油泵伺服电机组还经过进油滤油器和流量计后分别与闸门液压阀组和阀门液压阀组连接。
所述系统溢流阀上连接有系统电磁换向阀。
所述闸门液压阀组和阀门液压阀组的前端与油箱之间设置有备用油泵伺服电机组。
所述主油泵伺服电机组和闸门油缸之间设置有两套闸门检修阀组。
所述主油泵伺服电机组和阀门油缸之间设置有两套阀门检修阀组。
所述油箱上设置有压力表、液位液温计、HMI。
本发明的优点在于：
1、采用油泵伺服电机组分别结合闸门液压阀组和阀门液压阀组中带位置检测功能的三位四通换向阀，配合闸门液控单向阀和阀门液控单向阀，解决了困扰船闸多年的闸门油缸漂移、阀门油缸自坠等问题，油缸锁定性优良，其结构简单，操作也十分方便
2、闸门油缸运行实现了自动化控制，油缸进出流量控制更加精确，并实现了在线流量调节，配合油缸位移传感器实现了闭环控制，实现了闸、阀门运行过程精准对中及良好的同步性。
3、该方案集成主、副两套主液压油路控制系统，主液压油路控制系统出现故障后可以及时切换到备用液压油路控制系统，实现了故障不停机、检修不停航的通航要求。
4、通过控制电机转速实现闸门启闭速度的慢-快-慢运行，并可以在快速运行阶段对速度进行多级调节；阀门升降可以根据水位变化及运行状态在线调节运行速度，提高船闸的运行效率；
5、在油箱上方同时集成压力表、液位液温计等各类显示仪表及HMI，实现远程监测及控制，可在操作平台上实现油位、油温、油压的在线监测，并能在组态界面上实时动态显示闸、阀门油路通断状态及主控阀件的运行状态，实现现地和远程监测、记录及更改泵站运行状态。
附图说明
图1为本发明船闸用智能伺服启闭机系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的船闸用智能伺服启闭机系统作进一步详细说明。
如图所示，本发明的船闸用智能伺服启闭机系统，包括闸门液压阀组1、阀门液压阀组2以及主油泵伺服电机组3，所说的主油泵伺服电机组3可采用伺服电机和齿轮泵组合，通过在线调节输入的电信号大小，实现对电机转速精确控制从而控制输出油量, 实现了位置、速度和力矩的闭环控制，主油泵伺服电机组3的一端分别与闸门液压阀组1和阀门液压阀组2连接，主油泵伺服电机组3的另外一端通过液压管路连接有油箱5，闸门液压阀组1通过液压管路连接有用于控制闸门开闭的闸门油缸6，闸门油缸6经过闸门单向阀23连接油箱，阀门液压阀组2通过液压管路连接有控制阀门开闭的阀门油缸7，阀门油缸7连接阀门21，阀门油缸7经过阀门单向阀22连接油箱；所说的闸门液压阀组1包括闸门检修阀组8、与闸门油缸6和闸门检修阀组8连接的闸门电磁球阀9和闸门溢流阀，其中，闸门检修阀组8包括闸门检修阀13、带位置检测的闸门电磁换向阀14以及闸门液控单向阀15，带位置检测的闸门电磁换向阀14为三位四通换向阀，主油泵伺服电机组3经过一个系统溢流阀4与闸门检修阀组8连接，系统溢流阀4上连接有系统电磁换向阀，主油泵伺服电机组3还有一路经过进油滤油器18、流量计19也连接闸门检修阀组8，闸门检修阀组8还经过一个回油滤油器20连接油箱；所说的阀门液压阀组2包括阀门检修阀组10、与阀门油缸7和阀门检修阀组10连接的阀门电磁球阀11、阀门节流阀12和阀门溢流阀，阀门检修阀组10包括阀门检修阀16、带位置检测的阀门电磁换向阀17以及阀门液控单向阀18，由图可见，阀门电磁球阀11、阀门节流阀12连接在阀门油缸7的有杆腔和无杆腔之间，带位置检测的阀门电磁换向阀17同样为三位四通换向阀，主油泵伺服电机组3同样经过系统溢流阀4与阀门检修阀组10连接，主油泵伺服电机组3还有一路经过进油滤油器18、流量计19也连接阀门检修阀组10，阀门检修阀组10同样经过回油滤油器20连接油箱。
另外，可以在主油泵伺服电机组3和闸门油缸6之间设置有两套结构相同的闸门检修阀组，在主油泵伺服电机组3和阀门油缸7之间设置有两套结构相同的阀门检修阀组，同时可以在油箱1上设置有压力表、液位液温计等各类显示仪表及HMI，实现远程监测及控制。
进一步地，还可以在闸门液压阀组1和阀门液压阀组2的前端与油箱5之间设置有备用油泵伺服电机组19。
本发明具体工作原理如下：
开闸门：空载启动主油泵伺服电机组3，延时3-5秒系统溢流阀4正常工作维持系统设定压力，油液经主油泵伺服电机组3、进油滤油器18、流量计19、闸门检修阀组8（带位置检测的闸门电磁换向阀14左位得电）进入闸门油缸6的有杆腔，闸门油缸6的无杆腔油液则经过液压闸门检修阀组8、回油滤油器20流回油箱，闸门开启。
闸门油缸6运行的快慢由伺服电机转速进行控制，闸门检修阀组8的闸门液控单向阀15在闸门油缸6停止运行后能有效锁定油缸移动，防止闸门漂移；闸门油缸6的左右两侧均加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧闸门运行的同步性。
关闸门：空载启动主油泵伺服电机组3，延时3-5秒系统溢流阀4正常工作维持系统设定压力，油液经主油泵伺服电机组3、进油滤油器18、流量计19、闸门检修阀组8（带位置检测的闸门电磁换向阀14右位得电）同时进入闸门油缸6的有杆腔和无杆腔，利用油缸差动实现闸门关闭；闸门油缸6运行的快慢由伺服电机转速进行控制，闸门液控单向阀15在闸门油缸6停止运行后能有效锁定油缸移动，防止闸门漂移。
开阀门：空载启动主油泵伺服电机组3，延时3-5秒系统溢流阀4正常工作维持系统设定压力，油液经主油泵伺服电机组3、进油滤油器18、流量计19、阀门检修阀组10（带位置检测的阀门电磁换向阀17左位得电）进入阀门油缸7有杆腔，阀门油缸7的无杆腔油液则经液压阀门检修阀组10、回油滤油器20流回油箱，阀门开启。
阀门油缸7运行的快慢由伺服电机转速进行控制，阀门液控单向阀18在阀门油缸7停止运行后能有效锁定油缸移动，防止阀门自坠。阀门油缸7的左右两侧均加装位移传感器，实时跟随调整油缸运行速度，从而保证两侧阀门运行的同步性。
强落阀门：空载启动主油泵伺服电机组3，延时3-5秒系统溢流阀4正常工作维持系统设定压力，油液经主油泵伺服电机组3、进油滤油器18、流量计19、阀门检修阀组10（带位置检测的阀门电磁换向阀17右位得电）同时进入阀门油缸7的有杆腔和无杆腔，利用油缸差动实现阀门关闭；阀门油缸7运行的快慢由伺服电机转速进行控制，阀门液控单向阀18在阀门油缸7停止运行后能有效锁定油缸移动，防止阀门自坠，强落功能应用于紧急情况。
自落阀门：阀门电磁球阀11得电换位，依靠阀门油缸7的活塞杆及阀门21自重力实现自落功能，其自落速度由阀门节流阀12进行调节，阀门油缸7的有杆腔油液经阀门节流阀12、阀门电磁球阀11流入无杆腔，同时油箱中的液压油通过阀门单向阀22对阀门油缸7的无杆腔进行补油，用于常规落阀门动作，节能效果好。
主油泵伺服电机组3与备用油泵伺服电机组19互为备用，出现故障可随时进行切换，保证船闸正常运行。
两套闸门检修阀组和两套阀门检修阀组分别配备两套独立的主液压油路系统，一套主用一套备用，出现故障后可在组态界面进行切换，确保故障不停机，故障不停航。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
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