升船机主提升油缸同步控制系统研究与应用

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1、第36卷第7期华电技术Vo1．36No．72014年7月HuadianTechnologyJu1．2014升船机主提升油缸同步控制系统研究与应用宋远卓，倪佳，付强(杭州国电机械设计研究院有限公司，杭州310030)摘要：为保证升船机运行的稳定性、安全性，提高升船机的运行效率和使用寿命，提出了一种基于电液比例技术的升船机主提升油缸同步控制系统。详细介绍了该系统的原理、组成及应用。该系统保证了液压提升式升船机主提升油缸的同步运行，提高了系统运行的稳定性。关键词：升船机；电液比例技术；主提升油缸；同步控制中图分类号

2、：u642文献标志码：A文章编号：1674—1951(2014)07-0010-02式采用高差反馈控制方式，设置1个主油缸，其他各O引言油缸对主油缸进行跟踪，各油缸的高差信号经滤波随着我国水利枢纽建设逐渐向河流上游发展，及量化处理后输入可编程逻辑控制器(PLC)，PLC升船机将被作为修建水利枢纽、发展山区水运较常按一定的控制算法计算后，输出相应的控制量控制使用的一种通航设施。目前世界上已建的升船机比例阀的开度，从而控制主提升油缸的速度，达到位中，垂直升船机占大多数。垂直升船机按主提升系置同步的要求。。统的形式

3、可分为齿轮齿条爬升式、钢丝绳卷扬式、浮该系统主要特点如下。筒式及液压顶升／提升式等¨J。(1)采用调速阀加比例阀的组合，实现大负载国内在建的小型升船机中，部分是液压提升式刚度与快速响应相结合的流量控制模式。利用调速升船机，具有功率大、运行平稳、可靠性高等优点。阀自身对负载不敏感的大负载刚度特性，保证即使文中提出一种基于电液比例技术的升船机主提升油在负载偏差较大且不断变化的情况下，各油缸位移缸同步控制系统，该系统保证了液压提升式升船机也不会出现过大的偏差；同时，通过高频响比例阀对主提升油缸的同步运行，提高了系统

4、运行的稳定性。各油缸位移进行调整，保证4个缸高精度同步，同步控制精度小于等于2mm。1系统原理(2)高频响比例阀与位移传感器以及控制器构电液比例技术是近几十年来发展起来介于普通成闭环控制系统。利用比例阀的高频响应特性，可开关控制与电液伺服控制之间的新型电液控制技术以实时对各油缸的偏差进行修正，确保各油缸平稳、分支，已成为机电一体化的基本构成之一J。可靠运行。在液压提升式升船机系统中，承船厢的升降运(3)采用模糊比例一积分一微分(PID)控制算动由4个液压油缸驱动，4个油缸对称分布于承船法，确保同步控制的快速性

5、、精确性与稳定性。PID厢两侧，为单出杆活塞缸，油缸活塞杆一端与承船厢参数经过长时间实践运行优化，使同步控制达到最相连，另一端支承在两岸混凝土基础上。由于承船佳状态。厢在液压缸的作用下上下运行，不同油缸运行速度(4)根据实际使用工况及现场环境条件，该控不可能完全一致，经过一定时间的运行后会产生行制系统还采用了卡尔曼滤波器对传感器信号进行优程差，如果行程差不能及时消除，将会使承船厢倾化，有效消除或降低了各种干扰，使同步控制更加精斜，给升船机的运行带来安全隐患。因此，必须有同确、稳定。步控制系统进行同步纠偏。(5

6、)采用内置式磁滞伸缩位移传感器，实时监测基于电液比例技术的主提升油缸同步控制系统各油缸的位移，有效减少外界噪声对传感器的干扰。充分利用电液比例技术控制精度高、频响快的优点，2系统组成在升船机主提升油缸液压系统中加人比例阀及相关控制阀件，对通过比例阀的流量进行微调，实现油缸基于电液比例技术的主提升油缸同步控制系统行程动态实时纠偏，满足同步控制的要求。同步方由PLC系统和液压系统组成。PLC系统负责监控液压系统运行和控制电磁阀件动作。液压系统如图收稿日期：2013—11—27；修回日期：2014—05—211所示

7、，油缸(12)的流量由1个小流量比例阀(8)第7期宋远卓，等：升船机主提升油缸同步控制系统研究与应用·ll·1．电机；2．变量泵；3．溢流阀；4．电液换向阀；5．单向阀：6．安全阀：7．双向调速阎；8．比例方向阀；9．电液抉向阀：10．方向插装阀；11．安全阀：12．油缸：13．防爆阀；14．位移传感器图1液压系统原理图和2个大流量调速阀(7)控制，2个调速阀(7)由电接，对称布置在承船厢两侧。升船机的升降由液压液换向阀(9)控制开闭，能给予油缸(12)2档不同泵站提供动力，系统压力为20MPa，系统总输出流

8、的运行速度，2个调速阀(8)同时开启时，油缸(12)量为379L／rain，升船机升最大降速度为1．5m／min。进行高速运动，关闭其中一个后，油缸(12)进行低液压系统包括2套液压泵站，分别设置在承船速运动。与此同时，油缸位移传感器(14)输出位置厢两侧闸墙的空箱内，分别控制两侧的液压缸；每套信号，通过模拟量输入模块进入PLC系统，转化为泵站油泵电动机组为2用1备的形式。PLC系统通实际行程，系统