陳高 鄭雄 胡新霖

喀麥隆曼維萊水電站主溢洪道6扇弧形閘門的啟閉采用液壓啟閉的方式，其原因在于液壓式啟閉機油缸內(nèi)的油液為柔性工作介質(zhì)，能達到減輕閘門局部開啟時高速水流對閘門產(chǎn)生振動，具有實現(xiàn)閘門平穩(wěn)運行的作用，同時液壓啟閉機具有體積小、重量輕、啟閉力大，便于實現(xiàn)自動化控制的特點。但是喀麥隆曼維萊水電站主溢洪道弧門在安裝后調(diào)試過程中出現(xiàn)爬行和抖動現(xiàn)象，首先，排除弧門和啟閉機安裝的因素，因為弧門支鉸軸和啟閉機端頭安裝數(shù)據(jù)都滿足其安裝規(guī)范要求；其次，閘門兩端啟閉機油缸中的活塞桿行程往往不能保持同步，造成閘門兩端啟閉速度不同而傾斜，為了確保液壓系統(tǒng)的同步性、穩(wěn)定性和準確性，對兩個液壓油缸的有桿腔壓力和油缸行程進行測量。

1 測量原理

測量弧門全程啟閉過程中，兩個液壓油缸的有桿腔壓力和活塞桿的行程，以判斷雙油缸的同步性。

弧門全程啟閉中的有桿腔壓力與弧門啟閉開度關(guān)系的測量，將采用現(xiàn)有的電氣控制設(shè)備，通過PLC編程自動化系統(tǒng)對其進行實時的檢測和監(jiān)控，實時記錄兩個油缸的有桿腔壓力與弧門啟閉開度的關(guān)系曲線。而活塞桿的行程通過PLC給出的模擬量和實際測量出的行程進行比較。最終綜合評價弧門啟閉過程中兩個液壓油缸的同步問題。測量基本原理為：在弧門現(xiàn)地控制柜的基礎(chǔ)上，利用控制柜上的PLC編程自動化系統(tǒng)，按照上述要求編制新的可顯示與儲存輸出的程序。壓力傳感器采用泵站上現(xiàn)有的傳感器（型號：PE100HP400G14HT3AQ）與油缸缸旁閥組上有桿腔端的測壓接頭連接（接入位置如圖1所示），通過電纜把兩個壓力傳感器輸出的模擬量接入PLC系統(tǒng)。

將弧門啟閉的開度數(shù)值（通過活塞桿的行程開度儀上的數(shù)值轉(zhuǎn)化）直接導入PLC程序，最終使壓力傳感器和油缸行程開度儀的模擬信號反饋至PLC系統(tǒng)上，最后把計算機與PLC數(shù)據(jù)端頭相連，即可通過計算機界面直觀的記錄左右兩個油缸的有桿腔壓力和弧門啟閉開度的全部數(shù)據(jù)。

圖1 （上）：液壓系統(tǒng)測量原理

2 測量方法及結(jié)果

從理論上分析，弧門啟閉過程中兩個液壓油缸保持同步，油缸有桿腔壓力基本相等，兩個油缸行程偏差低于10 mm，因此，測量方法將主要描述弧門啟閉過程中兩個油缸壓力和油缸行程進行測量方法。

2.1 油缸壓力自動化測量

首先采用已準備的筆記本電腦對主溢洪道現(xiàn)地控制柜上的PLC進行程序編寫和輸入，該程序必須實現(xiàn)如上測量原理所述的功能。將兩個壓力傳感器接入油缸有桿腔，再從壓力傳感器處各引1根6×2 mm2電纜到現(xiàn)地控制柜并接入到PLC模擬量模塊備用點上，實現(xiàn)計算機、PLC、壓力傳感器和油缸相連，各設(shè)備和傳感器連接完成后檢查接線是否正確，并查看是否有模擬量輸入到PLC。最終實現(xiàn)在弧門啟閉過程中，通過計算機界面實時觀測到油缸壓力變化，并儲存檢測數(shù)據(jù)。

其次利用現(xiàn)有兩個液壓油缸開度儀通過控制柜上的電子元件轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后再把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信號通過電纜接入PLC系統(tǒng)上，再通過計算機對兩個油缸活塞桿的行程進行實時監(jiān)測、記錄、儲存。

最后通過已寫入的程序，計算機界面將直觀的顯示弧門全程啟閉過程中，弧門不同開度啟閉與左右兩缸的壓力關(guān)系曲線。

2.2 油缸壓力和里程自動化測量數(shù)據(jù)復(fù)核

為了核實壓力傳感器和開度儀反饋的數(shù)據(jù)的正確性，將在某測壓接頭位置安裝兩個壓力表，將對每次弧門啟閉的有桿腔壓力記錄并且對壓力傳感器的壓力進行校正。

為了檢測弧門啟閉過程中，兩個油缸的開度儀反饋數(shù)據(jù)的準確性，即主溢洪道現(xiàn)地控制柜上的觸摸屏上顯示的左右油缸的行程數(shù)據(jù)，在弧門關(guān)閉或啟閉任何一段時，將直接用卷尺量取油缸活塞桿變化量與觸摸屏上顯示量進行對比。

閘門關(guān)閉或者局部開啟時，在活塞桿靠近閘門吊軸處用記號筆做標記，并用卷尺測量標記處到油缸刮污圈出的距離L1（取左右缸的數(shù)值的平均值），同時記錄控制面板上閘門顯示的開度S1（取數(shù)值得平均值）。

將閘門開啟至任意位置（開啟的差值越大，測量越準確），停止閘門。用卷尺測量標記處到油缸刮污圈處的距離為L2（取左右缸的數(shù)值的平均值）。同時記錄控制面板上閘門顯示的開度值S2（取數(shù)值得平均值）。

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

對于以上的測量方法，最終油缸活塞桿行程測量的結(jié)果見表1。

表1 最終油缸活塞桿行程測量的結(jié)果

實際測量變化值與模擬量的變化值得誤差是|（ΔL-ΔS）/ΔL|≤0.5%為合格，由綜上數(shù)據(jù)計算得知誤差是0.18%＜0.5%。

綜上測量數(shù)據(jù)所知，無論弧門開度在什么情況下，左右兩個油缸的有桿腔壓力相差都不會超過1 MPa，由此可知液壓系統(tǒng)兩端油缸中活塞運動具有同步性。

3結(jié)語

影響雙缸液壓啟閉機左右不同步的原因有很多。例如，在液壓安裝的過程中，應(yīng)按照規(guī)范進行管道的清洗和注油循環(huán)，一旦管道中殘留雜質(zhì)，則在閘門的啟閉過程中，會造成閘門抖動。又例如，在調(diào)試過程中無法找到控制左右缸調(diào)速閥及比例閥的平衡點，在閘門啟閉過程中也會出現(xiàn)爬行和抖動現(xiàn)象。另外與閘門的整體剛度，兩側(cè)止水壓縮量是否一致等因素有關(guān)。本次試驗測量驗證了大中型閘門的啟閉采用液壓系統(tǒng)啟閉具有一定的同步性、穩(wěn)定性和準確性。