数字型闸门开度控制仪的研制与应用

2018-07-24 00:28
水利建设与管理 2018年7期
关键词:卧式启闭机停机

(如皋市焦港闸管理所,江苏 如皋 226500)

1 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。上述故障导致闸门启闭存在重大安全隐患。

4 解决问题的策略

为了减少事故隐患,提高工程安全防范水平,减轻操作人员劳动强度,必须采取有效技术手段,来提高闸门启闭的安全性、可靠性。

闸门启闭过程:当闸门开启时,需先经过搁门器上升到一定高度,再下降闸门使其搁置到搁门器上,并使钢丝绳处于放松不受力状态。当需关闭闸门时,需先提升闸门使其完全脱离搁门器,再下降闸门,闸门关闭到位后闸门垂直停置于闸门槽内,使钢丝绳处于放松状态。升卧式闸门运行轨迹示意图如图1所示。

图1 升卧式闸门门运行轨迹示意图

整个闸门运行过程中需经历搁门前、搁门停机点、搁门到位点、搁门解锁位、上限位、下限位等闸门控制点位。要正确地控制好闸门启闭行程,实现闸门完美搁门,搁门器安全解锁,及上、下限精准停机,就必须控制好运行过程中的各个关键点。点多精度要求高,显然传统的行程限位开关不能满足控制要求。

为了确保升卧式闸门启闭控制运行可靠性,排除启闭隐患,必须提高闸门启闭开度控制精度。经过深入研究,在摆脱行程限位控制模式的基础上,研制一种集开度数据采集、显示、控制、通讯于一体的闸门开度控制仪,实现闸门运行过程实时显示和关键点精准控制。

5 数字型闸门开度控制仪研制方案

5.1 开度仪工作原理

通常情况下,升卧式闸门配备卷扬式启闭机,电机通过变速箱带动卷扬滚筒旋转,再通过钢丝绳拉动闸门启闭,电机的旋转与钢丝绳的长度成线性关系,间接反映闸门开度,在电机部位安装传感器检测电机运转状态,就能计算出闸门开度数据。闸门开度控制仪框架如图2所示。

图2 闸门开度控制仪框架

5.2 闸门开度控制仪构成

为确保闸门开度数据的实时性、控制的可靠性,开度控制仪选用先进可靠的STC单片机为控制核心,设置LED数码显示窗口,实时直观显示闸门开度数据和过程控制数据。同时,通过RS485端口,接收PLC数据查询,上传至上位计算机。电机运转时,开度仪对开度数据进行分析,根据预先设置的开度控制相关点数据发出相应的状态信号给PLC控制系统,PLC控制系统根据状态信号向电机控制接触器发出升降命令。闸门升、降到关键控制点时,开度仪发出信号,直接停止电机运转。

5.3 闸门开度控制仪参与启闭控制过程

升闸过程:当上位计算机发出开启闸门信号时,PLC控制系统控制电机上升,当闸门上升经过搁门器,至搁门器刚刚落下时,开度仪发出停机信号,电机停转,接着PLC控制系统发出下降命令,闸门开始下降,当闸门下降搁置到搁门器上,使钢丝绳处于不受力状态时,开度仪再次发出停机信号,电机停转,升闸操作过程结束。

闭闸过程:当上位计算机发出关闭闸门信号时,PLC控制系统首先控制电机上升(而不是下降),闸门上升一定高度,搁门器解锁,开度仪发出停机信号,电机停转,接着PLC控制系统发出下降命令,闸门下降,直至关闭到位,开度仪再次发出停机信号,电机停转,结束闭闸过程。

5.4 闸门开度控制仪性能参数及应用范围

性能参数:显示、控制分辨率为1cm;测量控制范围-9.99~29.99m;控制精度±1cm;通讯方式RS485,采用Modbus通讯协议;通讯波特率可设置级,默认9600bps;通讯地址可设置为1-99;所有控制点参数均可设置;断电数据保持,数据异常提醒。

应用范围:凡是电机运转与闸门开度为线性关系的启闭机均可适用,包含各类卷扬式启闭机和螺杆式启闭机。对于液压式启闭机仅需更换传感器样式,主机通用。

6 闸门开度控制仪应用效果

闸门开度控制仪,自2015年初研制成功安装至焦港闸自动化控制系统中,实现了闸门开度各控制点的数字化,其与PLC控制系统和上位机,完全替代原系统开度传感器和机械式限位开关相结合的控制方式。闸门开度控制仪自正式投入运行至今已有两年多,运行十分可靠,控制精度高,完全满足升卧式闸门启闭全过程的精准控制要求。

猜你喜欢
卧式启闭机停机
卧式37kW-2极异步电机槽特性分析
含启闭机房进水塔结构静动力分析
质量管理工具在减少CT停机天数中的应用
PS卧式转炉送风系统优化与实践
某中大型SUV摆臂卧式连接支撑优化设计
CM6132型卧式车床控制系统的PLC改造
雷克萨斯NX200t车停机和起动系统解析
欠费停机
2015年度第一批水利工程启闭机使用许可证获证企业公布
QTB-HST系列闭式直推启闭机通过新产品鉴定