碗米坡水电厂FDK-IV型闸门开度仪的应用
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前 言武汉华之洋光电系统有限责任公司,是中船重工集团第七一七研究所的控股公司。
系中国光谷骨干企业之一,是武汉市政府正式认定的高新技术企业。
公司依托七一七研究所的技术优势,从事大型光电系统及机电一体化产品的研究、开发、生产、销售、服务。
公司以高新技术为先导,以科研成果产业化为经营宗旨,紧密依托七一七研究所的人才、科技优势和军工企业的技术储备,全面推行ISO9000的质量管理体系。
多年来,先后为我国水利、电力、化工、汽车制造、公安、建材、渔政等20多个行业研制出先进的民用光电系统产品并形成产业化。
公司地处武汉东湖开发区“武汉·中国光谷”光电子信息产业基地,这里设施齐全、交通便利、能源充足、通讯发达、环境优美;东湖开发区内聚集发一批从事光电子信息学科教学、科研、生产的高校、研究院所和企业,拥有一批在国内外有一定知名度的光电子信息的企业,具有较强的技术、人才、产业地域优势。
依托东湖开发区光电子信息产业领域的科技优势和产业基础,通过对人才、资金、技术和产业等资源的整合与重组,降低成本,提高产品的竞争力,同时提高产品市场占有率。
本公司享有武汉—中国光谷的优惠政策,即科技工业园投资优惠政策、投资高新技术产业优惠政策、中外合资企业优惠政策、以及地方政府提供的各项政策措施。
公司于2001年11月通过ISO9000-2000版的质量体系论证和ISO14001环境体系论证,自主开发生产的FDK系列闸门开度仪及FXS系列开度测控仪产品严格按照ISO9000和ISO14000系列标准进行设计、加工、采购、组装、检验、包装、发运以及售前、售后服务。
公司具有进出口经营自主权,保证了进口元器件、原材料(含编码器)的质量和供货周期。
FDK系列数字闸门开度仪及FXS系列智能测控仪表是用于测量、显示和控制平板门、弧形门、人字门等多种闸门开度及门机、吊车等起吊自动测控设备。
FDK系列闸门开度仪及FXS系列测控仪表采用国际先进技术,产品已先后被三峡船闸、二灘水电站、隔河岩水电站、高坝洲水电站、王甫洲水电站、湖南江垭水电站、湖南马迹塘水利工程、湖南五强溪电站、福建水口水电站、福建棉花滩水电站、湖北鄂州市樊口船闸、杭州三堡二线船闸、广东中山市东河水利工程等水利水电工程所采用,并有配套产品出口国外(参见业绩表)。
闸门开度仪原理一、概述闸门开度仪是一种测量水闸、水库等水利工程中闸门开度的仪器。
它通过测量闸门移动的距离和旋转角度,来计算出闸门的开度。
本文将详细介绍闸门开度仪的原理。
二、构成闸门开度仪主要由传感器、信号处理器和显示器三部分组成。
1. 传感器传感器是测量物理量的装置,它能将被测量的物理量转化为电信号输出。
在闸门开度仪中,传感器主要有位移传感器和角位移传感器两种。
位移传感器是通过测量闸门移动的距离来计算出其开度。
常见的位移传感器有拉线式和杆式两种。
拉线式位移传感器使用拉力作为信号,通过拉线与被测物体相连来实现位移测量;杆式位移传感器则是通过直接将杆子固定在被测物体上进行位移测量。
角位移传感器则是通过测量闸门旋转的角度来计算出其开度。
常见的角位移传感器有光电编码器、霍尔元件、电容式角位移传感器等。
2. 信号处理器信号处理器是将传感器输出的电信号进行处理,转化为可供显示和控制的信号。
在闸门开度仪中,信号处理器主要包括放大电路、滤波电路和AD转换器。
放大电路用于放大传感器输出的微弱电信号,以便后续的处理;滤波电路则用于滤除噪声和干扰信号,提高测量精度;AD转换器则将模拟信号转化为数字信号,便于数字化处理。
3. 显示器显示器是将经过处理后的数据以数字或图形的形式展示出来。
在闸门开度仪中,显示器通常采用LED数码管或LCD液晶屏。
三、原理闸门开度仪的原理是基于位移和角位移传感器测量出来的数据进行计算得出。
具体步骤如下:1. 通过位移传感器测量出闸门移动的距离d。
2. 通过角位移传感器测量出闸门旋转角度θ。
3. 根据闸门结构和安装方式,计算出闸门长度L和旋转半径R。
4. 根据三角函数关系式sinθ=d/R,求解出R。
5. 根据cosθ=L/R,求解出L。
6. 根据闸门开度公式K=d/L,计算出闸门的开度。
四、应用闸门开度仪广泛应用于水利工程中,如水库、水闸、水电站等场合。
它能够精确地测量出闸门的开度,帮助工程人员及时掌握水位变化情况,保证工程的正常运行和安全稳定。
船闸阀门开度仪的改进和应用摘要:船闸阀门开度仪是其机电设备中的重要传感器,主要用于反应两侧阀门的开度变化,利用实时开度大小调整两侧阀门比例泵的输出来实现阀门的同步控制,避免因阀门不同步产生的涡流隐患,阀门开度仪的正常工作是船闸安全、高效运行的重要保障。
针对张家港船闸阀门开度仪的现状,分析了不同类型开度仪的原理以及优缺点,尝试选用红外开度仪对阀门开度检测进行了改进和应用。
关键词:开度仪;红外测距;阀门控制1 引言近年来,随着水运经济带的日益发展,长江航运迎来一轮又一轮的腾飞,加快了以长江为纽带的长江流域经济发展步伐。
船闸作为重要的水上枢纽,在航道、水运经济发展中起着重要的作用,它的发展与人们的生活息息相关,其安全稳定运行直接影响航区和流域水运经济的发展水平。
船闸机电设备可靠是其通航安全的重要保障,本文选择阀门开度检测为切入点,对比分析不同类别开度仪在船闸阀门运行控制应用上的优缺点,尝试选用红外测距仪在阀门开度控制上的改进和应用。
2 张家港船闸阀门开度仪现状张家港船闸自2012年12月1日正式通航以来,机电液压设备已在线运行超十年。
2020年虽经历一次一类大修,对现有机械结构件进行了维修保养,但阀门液压油缸及内部传感器并未做升级改动。
近期长江侧阀门开度仪经常出现开度信号异常,传感器检测值溢出量程,产生报警,影响船闸正常运行的现象。
设备维护人员对阀门开度仪电气线路进行了排查更换,但故障现象仍未消除,由此判断内置传感器本身可能存在有故障。
考虑到更换传感器难度大,费用高,且停航时间长,对船闸正常运行影响较大,为优化船闸现有设备状况,保证设备安全可靠高效运行,阀门开度仪改进和替换已成为当前亟需解决的设备难题。
3 阀门开度仪选型比较3.1内置传感器3.1.1原理磁致伸缩位移传感器主要由三个基本部件构成,即位置磁环、波导管、检波器。
如图所示:当电流问询脉冲通过波导管时,每个脉冲都会产生一个环绕波导管的磁场,当位置磁环沿着波导管方向移动时,磁铁产生的磁场就会与问询脉冲产生的磁场相切割,在两个磁场相交的瞬间就会在波导管产生“磁致伸缩”现象,磁致伸缩会在波导管内生成一个应变脉冲,这个脉冲会以返回信号的形式以超声速传回传感器电子头被检波器检测出来,然后通过信号转化处理,把应变脉冲转化成模拟量信号或数字量信号输出,从而确定位置磁环的位移量。
第11卷第10期中国水运V ol.11N o.102011年10月Chi na W at er Trans port O ct ober 2011收稿日期:3作者简介:罗飞,男,长江三峡通航管理局三峡船闸管理处电气工程师。
闸门开度仪在三峡船闸中的应用罗飞(长江三峡通航管理局三峡船闸管理处局,湖北宜昌443133)摘要:船闸闸门开度仪作为通航现场的重要传感器件,用于显示现场闸门实际开度,介绍了开度仪的基本原理,如何参与船闸闸门运行控制,提出开度仪使用中应注意的问题。
关键词:开度仪;船闸;应用中图分类号:TV 61文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2011)10-0128-02一、概述三峡船闸作为长江黄金航道的重要建筑物,它的设备运行工况实际上是对人字门和输水阀门的运行与控制,而位置传感器是确保人字门与输水阀门安全稳定运行的重要器件,三峡船闸自动化(PLC )系统通过位置传感器采集现场人字门和输水阀门位置信息,输入中央处理器CPU 进行处理,从而输出转步信号,完成两线船闸的运行流程。
二、闸门开度仪的选用三峡船闸输水阀门开度仪采用FDK-IV 型外置式闸门开度仪采用恒张力收绳卷筒装置,具有如下特点:(1)具有自动排绳机构,可实现自动排绳功能。
(2)在内部装设无源触点开关,实现闸门位置控制。
(3)具有断绳制动功能,发生断绳事故迅速保护。
(4)测量控制精度高、工作可靠,操作维修方便,可长期、连续、稳定工作。
(5)开度测控数显仪具有多种输出形式可供选择。
技术性能:(1)测量功能测量范围:10m 分辨率:1mm 测量精度:±3mm输出信号远传距离:≮500m(2)多圈绝对型光电编码器:输出SSI 、PRO FIb US 或caN 接口(3)防护等级IP65(4)使用条件使用电源:Dc24V使用环境温度:-20℃~+55℃使用环境湿度:35%~95%RH三峡船闸人字门开度仪主要采用CAP2000内置式开度仪,技术性能如下:显示精度:±0.5m m 允许最大速度:1m/s 三、闸门开度仪的工作原理自动化控制中所要采集的所有物理参数都是以模拟量的形式存在,模拟量又有电模拟量和非电模拟量2种,非电模拟量有温度、液位、压力、速度和位移等,而计算机监测采集需要的是数字量,在常用的计算机监控中,对于电模拟量的监测需要采用各种形式的变送器,将电模拟量信号转换成0~5V 或4~20MA 的标准电模拟量,输入可编程控制器PLC 模拟量输入模块,对于非电模拟量的监测需要采用各种形式的传感器将非电模拟量转换成电模拟量,再由变送器转换成0~5V 或4~20MA 的标准电模拟量,输入可编程控制器P LC模拟量输入模块,PLC 模拟量输入模块再将输入的标准电模拟量信号经A/D 转换器转换成计算机能读懂的数字量信号,中央处理器CPU 通过地址总线和数据总线与模拟量输入模块中的输入缓冲器交换信息。
前言武汉华之洋光电系统有限责任公司,是中船重工集团第七一七研究所的控股公司。
系中国光谷骨干企业之一, 是武汉市政府正式认定的高新技术企业。
公司依托七一七研究所的技术优势, 从事大型光电系统及机电一体化产品的研究、开发、生产、销售、服务。
公司以高新技术为先导,以科研成果产业化为经营宗旨, 紧密依托七一七研究所的人才、科技优势和军工企业的技术储备,全面推行 ISO9000的质量管理体系。
多年来,先后为我国水利、电力、化工、汽车制造、公安、建材、渔政等 20多个行业研制出先进的民用光电系统产品并形成产业化。
公司地处武汉东湖开发区“武汉·中国光谷”光电子信息产业基地,这里设施齐全、交通便利、能源充足、通讯发达、环境优美;东湖开发区内聚集发一批从事光电子信息学科教学、科研、生产的高校、研究院所和企业,拥有一批在国内外有一定知名度的光电子信息的企业,具有较强的技术、人才、产业地域优势。
依托东湖开发区光电子信息产业领域的科技优势和产业基础,通过对人才、资金、技术和产业等资源的整合与重组,降低成本, 提高产品的竞争力, 同时提高产品市场占有率。
本公司享有武汉—中国光谷的优惠政策, 即科技工业园投资优惠政策、投资高新技术产业优惠政策、中外合资企业优惠政策、以及地方政府提供的各项政策措施。
公司于 2001年 11月通过 ISO9000-2000版的质量体系论证和 ISO14001环境体系论证, 自主开发生产的 FDK 系列闸门开度仪及 FXS 系列开度测控仪产品严格按照 ISO9000和 ISO14000系列标准进行设计、加工、采购、组装、检验、包装、发运以及售前、售后服务。
公司具有进出口经营自主权, 保证了进口元器件、原材料(含编码器的质量和供货周期。
FDK 系列数字闸门开度仪及 FXS 系列智能测控仪表是用于测量、显示和控制平板门、弧形门、人字门等多种闸门开度及门机、吊车等起吊自动测控设备。
FDK 系列闸门开度仪及 FXS 系列测控仪表采用国际先进技术,产品已先后被三峡船闸、二灘水电站、隔河岩水电站、高坝洲水电站、王甫洲水电站、湖南江垭水电站、湖南马迹塘水利工程、湖南五强溪电站、福建水口水电站、福建棉花滩水电站、湖北鄂州市樊口船闸、杭州三堡二线船闸、广东中山市东河水利工程等水利水电工程所采用, 并有配套产品出口国外 (参见业绩表。
常用的水利水电闸门开度仪在现代水利工程中,人们需要随时知道闸门的位置状态,于是通过在闸门或油缸上安装传感器来检测闸门的开度,这种传感器又叫做闸门开度仪。
近几年来,各种检测闸门开度的位移传感器层出不穷,其中较为常见的传感器按测量原理分主要有以下四种:钢丝绳旋转编码器、陶瓷活塞杆位移传感器、磁致伸缩位移传感器和静磁栅位移传感器。
以下详细阐述这四类传感器的工作原理以及各自的优缺点。
钢丝绳旋转编码器是水利工程上最早成熟的产品,它的主要部件有:旋转编码器、钢丝绳、自动收缆装置。
其测量原理是:当油缸活塞杆运动时,钢丝绳被拉动并带动旋转编码器旋转,从中便得知活塞杆运动的距离,从而得出闸门的开度。
钢丝绳旋转编码器在油缸上的安装分为内置式与外置式。
内置式精度高,抗干扰性强,受环境影响小,不用考虑冬季防冰冻问题,其缺点是安装要求较高,现场保养维护困难,一旦钢丝绳拉断,则有可能损伤油缸内孔加工面,这不仅是传感器的更换,更涉及到油缸本身的损伤与拆卸,工程量巨大。
外置式钢丝绳可作为独立部件安装在油缸表面或闸墙上,虽然有效避开内置式的缺点,但这种安装方式受环境因素影响较大,尤其是当钢丝绳浸入水中时,水流冲击、水面结冰、水中漂浮物等因素都会使读数失准。
此外,钢丝绳还存在打滑和零点漂移等问题,影响读数稳定性。
陶瓷活塞杆传感器也是水利工程上较为常用的产品之一,主要部件有:陶瓷活塞杆、CIMS行程检测装置。
活塞杆在喷涂陶瓷之前做了刻槽预处理,CIMS行程检测装置安装在油缸与活塞杆的结合处,并通过采集活塞杆上的小齿槽来确定活塞杆的位移。
这类传感器优点是耐腐蚀、耐磨损、精度高、寿命长,其缺点是结构复杂,制造难度大,更重要的是无法实现绝对编码,断电后须从零位开始检测,这在工业应用环境中是个重要缺陷。
此外,黑色陶瓷喷涂层局部容易脱落,维护困难。
磁致伸缩类位移传感器大多采用内置式,其核心包括一条铁磁材料的测量感应元件,一般被称为“波导管”,一个可以移动的永久性的磁铁,磁铁与波导管会产生一个纵向的磁场。
[19]中华人民共和国专利局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2283831Y [45]授权公告日1998年6月10日[21]ZL 专利号97209405.9[21]申请号97209405.9[22]申请日97.3.6[73]专利权人武汉工业大学地址430070湖北省武汉市武昌珞狮路14号[72]设计人邓承伟 陈洪波 袁宏才 冯崇清 胡军姚少国 干维国 [74]专利代理机构湖北省专利事务所代理人王玉华[51]Int.CI 6G01B 11/26G01B 11/14权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 4 页[54]实用新型名称闸门光纤开度仪[57]摘要闸门光纤开度仪,包括光纤传感单元、光电转换单元及控制单元。
光纤探头由入射、回光光纤、两凸透镜构成。
当船闸闸门开度发生变化时,通过测量钢丝将闸门开度变化量送至光纤探头,光电转换二极管将光信号转变为电信号,再经放大、整流、整形、电平转换、信频处理后送可编程控制器。
本实用新型将光纤传感技术应用于船闸闸门开度检测与控制,操作方便、显示直观、控制可靠、测量范围大、精度高。
本实用新型已成功用于湖南沅江五强溪三级船闸。
97209405.9权 利 要 求 书第1/1页 1、闸门光纤开度仪,其特征在于包括光纤探头、检测绳轮1、测量钢丝6、光码盘5、耦合磁块2以及转换及控制单元,测量钢丝绕过检测绳轮一端接闸门,一端吊平衡锤,光码盘5,耦合磁块2,检测绳轮光纤探头由入射光纤9,回光光纤12、凸透镜10、11构成,凸透镜焦距6-10mm,间距10-15mm,中间置光码盘5,光电转换单元红外发光二极管LED发出连续光给光纤探头,光电二极管PIN将检测回光信号变为电信号,经放大器线性放大、二极管D1、D2整流,放大器再线性放大变成电脉冲信号经电缆送给控制单元信号接口板,信号接口板对信号进行电平转换后送入可编程控制器PLC,对脉冲信号计数、处理、运算同时输出模拟电流信号至控制单元。
前 言武汉华之洋光电系统有限责任公司,是中船重工集团第七一七研究所的控股公司。
系中国光谷骨干企业之一,是武汉市政府正式认定的高新技术企业。
公司依托七一七研究所的技术优势,从事大型光电系统及机电一体化产品的研究、开发、生产、销售、服务。
公司以高新技术为先导,以科研成果产业化为经营宗旨,紧密依托七一七研究所的人才、科技优势和军工企业的技术储备,全面推行ISO9000的质量管理体系。
多年来,先后为我国水利、电力、化工、汽车制造、公安、建材、渔政等20多个行业研制出先进的民用光电系统产品并形成产业化。
公司地处武汉东湖开发区“武汉·中国光谷”光电子信息产业基地,这里设施齐全、交通便利、能源充足、通讯发达、环境优美;东湖开发区内聚集发一批从事光电子信息学科教学、科研、生产的高校、研究院所和企业,拥有一批在国内外有一定知名度的光电子信息的企业,具有较强的技术、人才、产业地域优势。
依托东湖开发区光电子信息产业领域的科技优势和产业基础,通过对人才、资金、技术和产业等资源的整合与重组,降低成本,提高产品的竞争力,同时提高产品市场占有率。
本公司享有武汉—中国光谷的优惠政策,即科技工业园投资优惠政策、投资高新技术产业优惠政策、中外合资企业优惠政策、以及地方政府提供的各项政策措施。
公司于2001年11月通过ISO9000-2000版的质量体系论证和ISO14001环境体系论证,自主开发生产的FDK系列闸门开度仪及FXS系列开度测控仪产品严格按照ISO9000和ISO14000系列标准进行设计、加工、采购、组装、检验、包装、发运以及售前、售后服务。
公司具有进出口经营自主权,保证了进口元器件、原材料(含编码器)的质量和供货周期。
FDK系列数字闸门开度仪及FXS系列智能测控仪表是用于测量、显示和控制平板门、弧形门、人字门等多种闸门开度及门机、吊车等起吊自动测控设备。
FDK系列闸门开度仪及FXS系列测控仪表采用国际先进技术,产品已先后被三峡船闸、二灘水电站、隔河岩水电站、高坝洲水电站、王甫洲水电站、湖南江垭水电站、湖南马迹塘水利工程、湖南五强溪电站、福建水口水电站、福建棉花滩水电站、湖北鄂州市樊口船闸、杭州三堡二线船闸、广东中山市东河水利工程等水利水电工程所采用,并有配套产品出口国外(参见业绩表)。
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2730939Y [45]授权公告日2005年10月5日[21]ZL 专利号200420009305.0[22]申请日2004.09.10[21]申请号200420009305.0[73]专利权人中国水利水电科学研究院地址100044北京市海淀区车公庄西路20号共同专利权人北京中水科工程总公司[72]设计人谢崇宝 黄斌 刘东方 谢时友 [74]专利代理机构北京三高永信知识产权代理有限责任公司代理人张正星[51]Int.CI 7E02B 7/00G01D 5/04权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页[54]实用新型名称低功耗自记式闸门开度仪[57]摘要低功耗自记式闸门开度仪,属于测量仪器仪表领域,包括仪器外机壳,机壳正面有液晶显示数字窗,背面装有为拉动闸门用传动钢索缆绳的轮盘,机壳内部含有闸门开度传感器和一块控制采集、记录、存储、通讯用的电子线路板,电子线路中包括CPU单片机控制芯片、驱动与显示部分、键盘控制部分、格雷码转换电路部分以及标准通信接口RS232、RS485;机壳上显示窗口下部设有功能调节键,侧面设有外接电源及充电接口。
本仪器精度高、重复性好、反应快,无漂移不受环境干扰影响,配以不同闸门启闭设备的传动连接部件,可测出各种闸门开度,仪器结构简单,性能稳定可靠。
200420009305.0权 利 要 求 书第1/1页 1、一种低功耗自记式闸门开度仪,包括仪器外机壳,机壳正面有液晶显示数字窗,背面装有为拉动闸门用传动钢索缆绳的轮盘,其特征在于,机壳内部含有闸门开度传感器和一块控制采集、记录、存储、通讯用的电子线路板,电子线路中包括C P U单片机控制芯片、驱动与显示部分、键盘控制部分、格雷码转换电路部分以及标准通信接口RS232、RS485;机壳上显示窗口下部设有功能调节键,侧面设有外接电源及充电接口。
专利名称:闸门开度控制仪专利类型:实用新型专利发明人:王惠平
申请号:CN03220222.9申请日:20030306
公开号:CN2605591Y
公开日:
20040303
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了一种闸门开度控制仪,其特征是:有一个微处理器电路,微处理器电路接有显示电路,微处理器电路还接有输入电路和控制输出电路,一个电源电路与上述各电路相连接。
其有益效果为:结构新颖合理,工作稳定可靠,将测量、显示、控制、非线性修正、通信网络等多种功能及产品综合成一体化结构,使闸门自动化控制系统产品化,用户使用时安装接线简单、无需软件编程,只需设定几个参数就可实现闸门自动化控制。
同时适用于弧门、平板门等多种门型及螺杆、液压、卷扬机等各种启闭机械的控制。
可接入多种类型的测量传感器。
申请人:王惠平
地址:226200 江苏省启东市北郊站西侧启东双剑电子公司
国籍:CN
代理机构:南通市科伟专利事务所
代理人:杨志京
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水电厂闸门开度测量及控制系统改造发表时间:2019-07-09T11:11:49.533Z 来源:《电力设备》2019年第6期作者:谭志[导读] 摘要:水电厂中最主要的一个环节就是闸门的开启和关闭,所以闸门的开度测量对于整个水电厂的正常运转起着相当重要的作用。
(五凌电力有限公司白市水电厂贵州省天柱县 556600)摘要:水电厂中最主要的一个环节就是闸门的开启和关闭,所以闸门的开度测量对于整个水电厂的正常运转起着相当重要的作用。
因为水电厂一般建立在大坝这种水利工程附近,大坝水库的容量一般都是每日调节,而且水位的变化幅度一般较小,可在洪水泛滥的时候闸门的开启、关闭异常频繁。
闸门在使用过度后,其想要测量精准就会变得特别困难,导致日常操作难度加大,设备发生故障的频率也是逐渐增多。
下文就闸门的开度测量及控制系统改造进行详细的阐述。
关键词:闸门开度;测量;开度传感器;目标水电厂可以帮助调节水流的大小以及发电功率,而且除了自身的主要发电功能外,水电厂一般还具有防止洪水泛滥、养殖牲畜等多种综合功能。
而现在存在的水电厂只有小部分会有开度设备,大部分水电厂还不存在比较精确的开度标准。
鉴于水电厂的水闸闸门的开度对于运作具有重大意义,所以其测量和控制系统必须做到精准完美。
1闸门开度测量的介绍1.1闸门的分类现如今我国的水电厂所使用的闸门基本上是弧形闸门或者平板闸门。
(1)弧形闸门的构造正如名称所言,它的挡水门体是弧形的面。
弧形闸门的支撑点是弧形面的圆心,在开启关闭闸门时闸门会绕着支撑臂于圆心旋转。
(2)平板闸门的构造比较简易,挡水面是板式平面。
它的闸门是沿着垂直方向的轨道上下移动的。
1.2闸门开度测量的原理根据闸门的工作方法可以知道,液压油缸活塞的推杆伸缩移动是闸门开度的根本。
所以,想要测量闸门开度的大小可以通过测量油缸活塞的滑杆移动的距离大小来检测。
而测量推杆移动的距离是将传感器安装在刻度尺上,并且在推杆上安装一个磁性环,每当推杆移动,在经过传感器时,传感器会检测到磁性环来自动合住。
数字型闸门开度控制仪的研制与应用黄建国;郝巧云【摘要】如皋市焦港闸的闸门启闭自动化控制系统经常出现故障,存在安全隐患.本文针对升卧式闸门运行特点,研制了数字型闸门开度控制仪,解决了闸门运行过程中的诸多控制问题.经过两年多运行证明,该仪器运行可靠,控制精度高,能够满足启闭全过程的精准控制要求,可为类似工程提供借鉴.【期刊名称】《水利建设与管理》【年(卷),期】2018(038)007【总页数】3页(P59-60,58)【关键词】数字型;闸门;开度控制仪;研制【作者】黄建国;郝巧云【作者单位】如皋市焦港闸管理所,江苏如皋 226500;如皋市焦港闸管理所,江苏如皋 226500【正文语种】中文【中图分类】TV6641 工程概况如皋市焦港闸是2012年利用连申线扩大焦港河引江能力而扩建的水闸工程。
焦港闸共有5孔,总净宽44m;最大引潮流量497 m3/s,排涝流量242 m3/s。
焦港闸采用卷扬式启闭机,升卧式闸门,其中中孔净宽12m,闸门自重39.70t,边孔净宽均为8m,闸门净重26.50t。
2 闸门启闭运行控制情况焦港闸闸门启闭自动化控制系统与水闸建设同步完工,2013年3月,正式投入运行。
闸门开度控制分为开度数据采集和限位控制两个部分。
开度数据采集是在启闭机上安装有开度数字传感器,将数据读入可编程逻辑控制器(PLC控制系统),供上位机采集、显示。
而闸门的位置控制是利用安装于启闭机上的3只行程开关来实现,3只行程开关分别控制闸门的上限、下限和搁门点。
闸门启闭操作是由上位机向安装于现地控制柜内的PLC控制系统发出升、降指令,PLC控制系统根据闸门所处的上限、下限、搁门位置,发出电机正反转控制信号。
3 存在的主要问题自动化控制系统经过一年多运行,存在以下问题:ⓐ开度数字传感器内置电池失效,导致闸门开度数据丢失,传感器上电清零,不能反映闸门开度真实情况;ⓑ启闭过程控制未实现数字化,依靠机械式行程限位开关,精度较差,经常会出现搁门位置不准,导致闸门搁置失灵搁不住、搁门器不能解锁、钢丝绳松驰脱移卷扬机滚筒等事故隐患;ⓒ常出现搁门器单侧解锁现象,导致闸门倾斜于门槽内的事故经常发生。
碗米坡水电厂FDK-IV型闸门开度仪的应用
摘要:本文对碗米坡水电厂FDK-IV型闸门开度仪产品原理及特点进行简要概述,对使用过程中存在的问题进行浅析。
同时结合电厂实际情况,在电厂弧门监控系
统改造中,对相邻弧门互为备用程序逻辑优化完善,简化相邻弧门间开度值读取
方式,缩短相邻弧门互为备用切换时间,提升响应效率。
关键词:闸门开度仪;原理;问题;互为备用;程序优化
一、概述
碗米坡水电厂位于湖南沅水支流酉水的中游,湘西土家族苗族自治州保靖县
境内,电站安装3台80MW机组,总装机容量240MW,1#~3#机组分别于2004年2月、5月和8月投产,设计年利用小时数3300h,多年设计平均发电量7.92亿kW•h,是湖南省湘西地区最大水力发电站,在系统中承担腰荷、调峰、
调频和事故备用的任务。
电厂三台机组进水口闸门及五孔弧门开度仪均使用武汉
华之洋光电系统有限责任公司FDK-IV型拉绳式产品,日常使用较为稳定,部分产
品使用十年以上未出现故障情况。
二、FDK-IV型闸门开度仪应用
1、闸门开度仪产品特点
1)采用高精度储线式测量轮,彻底杜绝过轮式测量方式带来的打滑现象,使测量更加精确;
2)运用精密丝杆装置,可配装4只无级调节的行程开关,调节方便快捷,且开关重复精度高;
3)独有的断绳保护机构,可在发生异常的断绳事故时对设备进行自动保护; 4)独有的单向止动装置使安装、检修更加方便;
5)新颖的密封接线盒和水密电缆接头令接线更加方便,密封更加可靠。
2、闸门开度仪工作原理
1)闸门开度仪的检测原理是将较大量程的线位移转化为角位移进行测量,它由自动排绳装置、恒张力测量装置、光电编码器、精密齿轮丝杆传动机构、行程
开关、单向止动装置、断绳保护装置及行程解算控制电路等几部分组成。
2)闸门运动时,测量轮在恒张力盘簧和钢丝绳的带动下转动,将油缸活塞杆或闸门开度的线位移转换成测量卷筒的角位移,光电编码器将卷筒的角位移量转
换成对应的数字(脉冲)量,送开度显示仪(或PLC系统的SSI输入模块)进行
处理,得出闸门移动的位移量即闸门当前所处的位置值,送显示器显示的同时通
过输出接口将闸门(或油缸)行程送给PLC系统。
3、电厂闸门开度仪使用情况
1)电厂闸门开度仪故障后更换不方便。
若使用过程中开度仪故障,整体更换需人员下至弧门或者进水口闸门液压杆底部,如机组开机或弧门泄洪期间故障,
则人员无法进行相关更换工作,必须将设备转至检修状态才能更换。
电厂在实际
使用过程中曾出现过设备老化,抗干扰性能降低,导致闸门开度值跳变的故障情况。
在不具备整体更换的条件下,考虑一般情况机械部件可正常使用,专业人员
仅会对开度仪编码器进行更换,以减小作业难度,保证设备正常运行。
2)电厂闸门开度仪原配置有配套开度数显仪表,在开度仪进行更换后,可通过开度数显仪表修改开度值至实际对应开度值。
但电厂弧门监控系统改造后,取
消了开度数显仪表,开度仪开度信号直接进入控制柜PLC系统的SSI模块(开度
采集模块)。
闸门全关的情况下,开度仪更换后可通过现地触摸屏上的清零控制
选项进行清零。
但在汛期闸门非全关开度仪故障的情况下,开度仪更换后仅可通过电脑连接PLC程序,修改程序内开度仪底码值,使闸门开度值与实际开度值相匹配,操作较为不便,且频繁改动容易发生误操作,如底码修改错误导致开度计算方向变反向等风险。
三、相邻弧门互为备用逻辑优化
1、相邻弧门互为备用原理
碗米坡水电厂有泄洪表孔弧门5孔,每孔弧门由液压启闭机、工作门、检修闸门、油缸、电气控制系统、管道、埋件、行程开度装置及液压辅助件等组成。
检修门共有六节,其中一节放置于坝顶左侧的检修门库内,其余五节吊放在弧门检修槽孔上。
弧门控制系统采用南京南瑞公司的设备,液压系统采用陕西榆次油研的设备,金结系统采用的是株洲利德的设备。
碗米坡电厂弧门液压启闭机总成包括:液压启闭机、液压缸、支铰座、闸门开度仪及行程控制装置、液压管道及附件等组成。
每孔液压启闭机设有2套液压缸,液压泵站共有5套,该系统工作时液压泵一用一备,并能自动切换。
电厂仅有五孔泄洪弧门,泄洪孔口较少,故障下协调运行的泄洪孔不多。
当一孔弧门出现故障,在对称开启原则下,将造成至少两孔弧门不能正常启闭。
如强行不对称开启弧门,则会对消力池底板产生较大破坏。
当遇较大或特大洪水,但因控制系统故障造成弧门不能正常启闭时,将有可能会出现洪水漫坝、垮坝的重大事故,严重危及电厂安全度汛和上下游两岸人民生命财产安全。
基于上述考虑,电厂机械专业人员提出:当汛期某孔弧门操作系统出现重大故障,短时无法修复时,相邻弧门需能实现互为备用功能。
基于此想法,2009年电厂开展了弧门相邻两孔液压系统互为备用改造,在弧门现地控制室内油泵房油箱原有管道上加装备用控制油管路接头和阀门,设备正常运行时备用管路阀门关闭,当本孔弧门因控制系统故障无法正常启闭时,关闭主供油管道阀门,开启备用管道阀门,用高压软管进行连接相邻孔弧门的液压系统。
弧门机械管路切换实现较为简单,但对应闸门电气开度切换就显得较为复杂了。
先前闸门开度切换操作为将故障弧门开度仪信号通过硬接线接入相邻弧门PLC内,再通过修改开度仪底码值显示相邻弧门实际开度,然后现地手动操作弧门。
但若相邻两孔弧门均需频繁操作的情况下,切换过程就显得较为复杂,且存在码值修改错误的风险。
2、相邻弧门互为备用程序优化
考虑泄洪弧门不能正常动作故障的原因,一般出现在开度仪故障、纠偏电磁阀或开/关门电磁阀以及弧门电机故障上,弧门控制柜内PLC模块等元器件故障的机率极小,且故障后处理过程相对来说较为简单快速。
可利用五孔弧门PLC相互联网的情况,将相邻弧门开度数据通讯互传(即不用现地敷设临时线缆进行接线),以加快、方便事故处理速度。
为避免误操作,顺控功能不在上位机画面内进行相关配置,相临弧门顺控功能仅能在现地进行操作,现地触摸屏及现地手动均能正常操作。
电厂在2016年弧门监控系统改造中对相邻弧门互为备用程序进行优化,在每孔弧门现地控制柜触摸屏和PLC程序内增加相邻弧门开度切换及读取功能,现地启动相邻弧门顺控功能后,闭锁启动此功能的两弧门的上位机闭锁操作功能(即上传闭锁信号给上位机,上位机接此信号后闭锁此两孔弧门的任何操作,但仍能接收其所有信号),但上位机能显示闭锁警示,以便值班人员查看。
若需相邻弧门互为备用,在将机械管路敷设切换后,仅需将当前主控弧门切
至相邻弧门即可。
例如:2号弧门油泵故障,不能正常操作弧门,我们可选用相邻的1号或者3号弧门操作2号弧门,在此我们暂选用3号弧门,在敷设高压软管将2号和3号弧门液压系统连接,并将油路进行切换后,仅需在3号弧门现地控制柜触摸屏上将当前主控弧门切换至2号弧门,3号弧门PLC内读取开度值将变为2号弧门开度值,即可现地手动操作2号弧门。
操作完毕,若需操作3号弧门,将机械油管切换回3号弧门后,在3号弧门现地控制柜触摸屏上将当前主控弧门切换回3号弧门,即可正常操作3号弧门。
四、结语
碗米坡水电厂FDK-IV型闸门开度仪总体使用情况较好,产品性能优良,可以满足电厂日常生产需求。
但在开度仪故障情况下,仅更换开度仪编码器的方法虽可行,却并非长久之计,需考虑设备使用寿命,做好开度仪整体更换的规划。
电厂相邻弧门互为备用相关控制逻辑优化的实现,取消了先前敷设开度信号电缆的繁琐工作,避免修改程序开度底码值出错的情况,进一步提升了电厂相邻弧门互为备用切换的响应速率,为电厂的安全稳定运行提供保障。
参考文献
[1]陈建明.电气控制与PLC应用练习与实践.电子工业出版社.2008
[2]施耐德Unity Pro XL V10.0编程软件使用书.施耐德电气有限公司.。