專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電液控制技術(shù)為特征的液壓控制系統(tǒng)，尤其涉及一種垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)水利樞紐建設(shè)逐漸向河流的上游發(fā)展，升船機(jī)將被作為修建水利樞紐綜合利用開(kāi)發(fā)水利資源中發(fā)展山區(qū)水運(yùn)而較常被采用的一種通航設(shè)施。在目前世界上已建的升船機(jī)中，垂直升船機(jī)占大多數(shù)。而垂直升船機(jī)主提升系統(tǒng)多采用鋼絲繩卷?yè)P(yáng)式。采用液壓驅(qū)動(dòng)主提升系統(tǒng)的液壓垂直升船機(jī)較少，技術(shù)尚不成熟。國(guó)內(nèi)的液壓垂直升船機(jī)正處于快速發(fā)展階段，無(wú)論在型式上還是載重量上，都有較大的潛力空間。液壓垂直升船機(jī)是一種新型式的升船機(jī)，具有提升功率大、控制精度高的特點(diǎn)，但也有其局限性，如提升高度較低、控制系統(tǒng)不完善等，國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓垂直升船機(jī)控制技術(shù)這方面的研究也剛剛起步。在液壓提升式升船機(jī)系統(tǒng)中，承船廂的升降運(yùn)動(dòng)由四支液壓油缸驅(qū)動(dòng)，四支油缸對(duì)稱(chēng)分布于承船廂上方，為單出桿活塞缸，油缸活塞桿一端與承船廂相連，油缸另一端固定在兩岸混凝土基礎(chǔ)上。由于承船廂在液壓缸的作用下上下運(yùn)行，不同油缸運(yùn)行速度不可能完全一致，致使經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生油缸行程誤差，使承船廂傾斜。如果行程差不能及時(shí)檢測(cè)出來(lái)，或者不及時(shí)糾偏，將會(huì)使承船廂傾斜，給升船機(jī)的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。因此，必須有同步控制系統(tǒng)進(jìn)行同步糾偏。電液比例技術(shù)是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)介于普通通斷控制與電液伺服控制之間的新型電液控制技術(shù)分支，它已成為機(jī)電一體化的基本構(gòu)成之一。國(guó)外雖然在電液比例技術(shù)方面的研究與應(yīng)用已較成熟，但適用于升船機(jī)特性的、專(zhuān)有的主提升系統(tǒng)電液比例技術(shù)還不成熟，其中主提升油缸四缸同步控制技術(shù)是其難點(diǎn)。所以，在今后較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，這將是國(guó)內(nèi)外升船機(jī)研究的主要方向之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，利用電液比例技術(shù)對(duì)油缸位移誤差進(jìn)行同步糾偏，消除垂直升船機(jī)主提升油缸的在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的位移誤差，保證升船機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，其特征在于:包括電機(jī)、變量泵、電磁溢流閥、電液換向閥、單向閥、第一安全閥、雙向調(diào)速閥、比例方向閥、電磁換向閥、方向插裝閥、第二安全閥、油缸、防爆閥、位移傳感器、油箱，其中:I)電機(jī)與變量泵同軸相連；2)電液換向閥的P 口分別與變量泵的排油口和溢流閥的P 口相連；電液換向閥的A口分別與比例方向閥的P 口和雙向調(diào)速閥的A 口相連；電液換向閥的B 口分別與油缸的無(wú)桿腔、第一安全閥的P 口和單向閥的出油口相連；電液換向閥的T 口分別與油箱、第一安全閥的T 口和單向閥的進(jìn)油口相連；3)比例方向閥的A 口分別與方向插裝閥的A 口和電磁換向閥的A 口相連，比例方向閥的B 口密封，比例方向閥的T 口與油箱相連；4)雙向調(diào)速閥的B 口與電磁換向閥的P 口相連；5)方向插裝閥的B 口分別與第二安全閥的P 口和防爆閥的進(jìn)油口相連；6)防爆閥的出油口與油缸的有桿腔相連；7)溢流閥的T 口、第一安全閥、第二安全閥的T 口和電磁換向閥的B 口與油箱相連。進(jìn)一步，比例方向閥、電液換向閥、電磁換向閥、方向插裝閥和電磁溢流閥的輸入信號(hào)以及位移傳感器的輸出信號(hào)由PLC集中控制。本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:1、采用調(diào)速閥加比例方向閥的組合，實(shí)現(xiàn)大負(fù)載剛度與快速響應(yīng)相結(jié)合的流量控制模式。利用調(diào)速閥自身對(duì)負(fù)載不敏感的大負(fù)載剛度特性，保證各油缸位移即使在負(fù)載偏差較大且不斷變化的情況下也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的偏差；同時(shí)通過(guò)比例方向閥對(duì)各油缸位移進(jìn)行調(diào)整，保證四缸高精度同步，同步控制精度彡2mm ；2、比例方向閥與位移傳感器以及控制器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用比例方向閥的高頻響特性，可以實(shí)時(shí)對(duì)各油缸 的偏差進(jìn)行修正，確保各油缸平穩(wěn)可靠運(yùn)行；3、采用模糊PID控制算法，確保同步控制的快速性、精確性與穩(wěn)定性。PID參數(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐運(yùn)行優(yōu)化，使同步控制達(dá)到最佳狀態(tài)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:


圖1為本實(shí)用新型垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)的液壓原理圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，為本實(shí)用新型垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，包括電機(jī)1、變量泵2、電磁溢流閥3、電液換向閥4、單向閥5、第一安全閥6、雙向調(diào)速閥7、比例方向閥8、電磁換向閥9、方向插裝閥10、第二安全閥11、油缸12、防爆閥13、位移傳感器14、油箱15，其中:I)電機(jī)與變量泵同軸相連；2 )電液換向閥的P 口分別與變量泵的排油口和溢流閥的P 口相連；電液換向閥的A口分別與比例方向閥的P 口和雙向調(diào)速閥的A 口相連；電液換向閥的B 口分別與油缸的無(wú)桿腔、第一安全閥的P 口和單向閥的出油口相連；電液換向閥的T 口分別與油箱、第一安全閥的T 口和單向閥的進(jìn)油口相連；3)比例方向閥的A 口分別與方向插裝閥的A 口和電磁換向閥的A 口相連，比例方向閥的B 口密封，比例方向閥的T 口與油箱相連；[0028]4)雙向調(diào)速閥的B 口與電磁換向閥的P 口相連；5)方向插裝閥的B 口分別與第二安全閥的P 口和防爆閥的進(jìn)油口相連；6)防爆閥的出油口與油缸的有桿腔相連；7)溢流閥的T 口、第一安全閥、第二安全閥的T 口和電磁換向閥的B 口與油箱相連。比例方向閥、電液換向閥、電磁換向閥、方向插裝閥和電磁溢流閥的輸入信號(hào)以及位移傳感器的輸出信號(hào)由PLC集中控制。本實(shí)用新型的工作原理如下:當(dāng)垂直升船機(jī)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)變量泵運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)啟電磁溢流閥建立系統(tǒng)壓力，控制電液換向閥的方向使垂直升船機(jī)主提升油缸上升或下降。垂直升船機(jī)主提升油缸的運(yùn)行速度通過(guò)雙向調(diào)速閥粗調(diào)。粗調(diào)設(shè)有高、低兩檔速率，通過(guò)電磁換向閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)行高、低兩檔速率的切換。當(dāng)每只油缸只有一個(gè)電磁換向閥開(kāi)啟使，為低速率；當(dāng)每只油缸兩個(gè)電磁換向閥都開(kāi)啟時(shí)，為高速率。垂直升船機(jī)主提升系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，位移傳感器輸出的位移信號(hào)通過(guò)模擬量輸入模塊進(jìn)入PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)采集到四個(gè)不同油缸的位移信號(hào)，根據(jù)預(yù)先的標(biāo)定值，將其轉(zhuǎn)化為油缸實(shí)際行程，系統(tǒng)選用其中預(yù)先設(shè)定的油缸行程作為基準(zhǔn)，其余油缸行程均與基準(zhǔn)值相比較，計(jì)算各油缸行程偏差值。當(dāng)油缸行程偏差值過(guò)大不足以滿(mǎn)足同步性要求時(shí)，開(kāi)啟比例方向閥進(jìn)行油缸行程微調(diào)。此時(shí)，偏差值經(jīng)PID調(diào)節(jié)器、比例放大器，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入比例方向閥，調(diào)節(jié)比例方向閥閥口開(kāi)度，使對(duì)應(yīng)油缸增加或減小上下行速度，實(shí)現(xiàn)所有油缸位移保持高精度同步。例如:當(dāng)垂直升船機(jī)上升運(yùn)行時(shí)，用PLC系統(tǒng)控制電液比例方向閥的電信號(hào)，使四個(gè)主提升油缸行程同步，增大比例閥開(kāi)度油缸上升速度減緩，減小比例閥開(kāi)度油缸上升速度加快；當(dāng)垂直升船機(jī)下降運(yùn)行時(shí)，用PLC系統(tǒng)控制電液比例方向閥的電信號(hào)，使四個(gè)油缸行程同步，調(diào)節(jié)比例閥開(kāi)度控制油缸下降速度，垂直升船機(jī)靠自重下降，增大比例閥開(kāi)度油缸下降速度加快，減小比例開(kāi)度閥油缸下降速度減緩。以上僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型的技術(shù)特征并不局限于此。任何以本實(shí)用新型為基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)基本相同的技術(shù)效果，所作出地簡(jiǎn)單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，其特征在于:包括電機(jī)(I)、變量泵(2)、電磁溢流閥(3)、電液換向閥(4)、單向閥(5)、第一安全閥(6)、雙向調(diào)速閥(7)、比例方向閥(8)、電磁換向閥(9)、方向插裝閥(10)、第二安全閥(11)、油缸(12)、防爆閥(13)、位移傳感器(14)、油箱(15)，其中: 1)所述電機(jī)(I)與所述變量泵(2)同軸相連； 2)所述電液換向閥(4)的P口分別與所述變量泵(2)的排油口和所述溢流閥(3)的P口相連；所述電液換向閥(4)的A 口分別與所述比例方向閥(8)的P 口和所述雙向調(diào)速閥(7)的A 口相連；所述電液換向閥(4)的B 口分別與所述油缸(12)的無(wú)桿腔、所述第一安全閥(6 )的P 口 和所述單向閥(5 )的出油口相連；所述電液換向閥(4)的T 口分別與所述油箱(15)、所述第一安全閥(6)的T 口和所述單向閥(5)的進(jìn)油口相連； 3)所述比例方向閥(8)的A口分別與所述方向插裝閥(10)的A 口和所述電磁換向閥(9)的A口相連，所述比例方向閥(8)的B 口密封，所述比例方向閥(8)的T 口與所述油箱(15)相連； 4)所述雙向調(diào)速閥(7)的B口與所述電磁換向閥(9)的P 口相連； 5)所述方向插裝閥(10)的B口分別與所述第二安全閥(11)的P 口和所述防爆閥(13)的進(jìn)油口相連； 6)所述防爆閥(13)的出油口與所述油缸(13)的有桿腔相連； 7)所述溢流閥(3)的T口、所述第一安全閥(6)、所述第二安全閥(11)的T 口和所述電磁換向閥(9)的B 口與所述油箱(15)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，其特征在于:所述比例方向閥(8)、所述電液換向閥(4)、所述電磁換向閥(9)、所述方向插裝閥(10)和所述電磁溢流閥(3)的輸入信號(hào)以及所述位移傳感器(14)的輸出信號(hào)由PLC集中控制。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了垂直升船機(jī)主提升油缸四缸同步電液比例控制系統(tǒng)，采用比例伺服閥加調(diào)速閥的組合，控制提升油缸的流量，進(jìn)而使四缸運(yùn)行保持位置同步，大流量調(diào)速閥對(duì)油缸速度進(jìn)行粗調(diào)，小流量比例伺服閥對(duì)油缸速度進(jìn)行微調(diào)，保證各油缸位置高精度同步；同步方式采用高差反饋控制方式，設(shè)置一個(gè)主油缸，其他各油缸對(duì)主油缸進(jìn)行跟蹤，各油缸的高差信號(hào)經(jīng)濾波及量化處理后輸入PLC，再輸出相應(yīng)的控制量控制比例伺服閥的閥口開(kāi)度，從而控制提升油缸的速度，達(dá)到位置同步的要求。本實(shí)用新型保證各油缸位移即使在負(fù)載偏差較大且不斷變化的情況下也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的偏差；同時(shí)通過(guò)高頻響比例伺服閥對(duì)各油缸位移進(jìn)行調(diào)整，保證四缸高精度同步。
文檔編號(hào)F15B11/22GK203081884SQ201320098728
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者沈壽林, 隋永聲, 宋遠(yuǎn)卓, 付強(qiáng), 蔣春祥 申請(qǐng)人:杭州國(guó)電機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司