| |||||
МЕНЮ
| Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюзапередается правой или левой полости цилиндра 3, обеспечивая необходимое направление движения рабочего органа. Дросселированием, т.е. отводом части жидкости с помощью дросселя 4 в емкость 5 по сливной магистрали, можно управлять скоростью движения поршня. Скорость движения рабочего органа можно изменять также регулированием насосной утановки. Гидравлические передачи имеют ряд достоинств, обеспечивающих их широкое применение в промышленности и на транспорте: возможность различного расположения узлов и элементов; сравнительная легкость изменения направления движения рабочего органа; простота защиты установки и рабочих органов от перегрузки; бесшумность работы; малая масса на единицу мощности; простота преобразования вращательного движения в поступательное и обеспечение больших передаточных чисел в объемных передачах. Основными недостатками этих передач являются; сложности прокладки трубопроводных коммуникаций; большие потери давления и утечки жидкости в уплотнениях; зависимость характеристик систем от температуры жидкости и ее вязкости. Тяговые органы служат для соединения приводного механизма с рабочим органом, т. е. с воротами или затворами шлюзов.Тяговые органы работают в исключительно тяжелых условиях, особенно в подъемных механизмах,где часто они находятся в воде и трудно доступны для обслуживания. Учитывая неравномерность нагрузки и тяжелые условия их работы, при проектировании тяговых органов стремятся обеспечить им прочность и надежность. 1.3. Основные свойства электрофицируемых механизмов гидротехнических сооружений. Электрифицируемые механизмы гидротехнических сооружений работают в условиях, отличающихся влажностью ( 100 %), большими перепадами температуры ( 20-50оС ),значительными колебаниями нагрузки и длительными перерывами в работе ( при шлюзовании и особенно в межнавигационный период ). Для обеспечения безаварийной работы эти механизмы должны быть достаточно прочными, долговечными и надежными в эксплуатации. Кроме того, они должны иметь высокие технико-экономические показатели. Перечисленные требования распространяются и на электрическое оборудование. Главные нагрузки, действующие на электроприводы основных механизмов гидротехнических сооружений, создаются: собственным весом перемещаемых устройств; давлением воды и ветра на них. Кроме этого, могут возникнуть случайные нагрузки, вызванные навалом свободно плавающих предметов и шлюзуемых судов, обледенением, ледоходом и т. п. Указанные нагрузки, веса устройств, не остаются неизменными в процессе работ, поэтому все расчеты выполняются для двух возможных их сочетаний: основного и особого. В основное сочетание включают нагрузки, действующие постоянно при работе механизма, в особое - главные и случайные ( удары топляков, заклинивание, ледоход и т. п.). Сочетания нагрузок выбирают в соответствии с практической возможностью одновременного их воздействия как на привод в целом, так и на отдельные его элементы. Нагрузки определяют для статического и динамического режимов работы. По действующим в системе нагрузкам рассчитывают соответствующие им моменты и суммированием последних вычисляют результирующие моменты сопротивления движению Мс. При определении момента сопротивления нагрузки от навала свободно плавающих предметов и шлюзуемых судов, а также от обледенения и ледоходов можно не учитывать, пологая их выходящими за пределы максимального момента привода и регламентирующими лишь прочность конструкции электрифицируемого устройства. При этом например, для двустворчатых ворот с тросовыми, цепными, штанговыми и штангово-цепными передачами моменты ( в Н*м ) от действующих нагрузок приближенно будут такими: а) от веса системы ( момент трения в пяте и гвльсбанде ) Мтр=23Fиfrи+Fгfrг, где Fг и Fи - реакция в пяте и гальсбане, Н; f - коэффициент трения; rи, rг - радиус пяты и гальсбана, м; б) от гидростатического и гидродинамического давления воды на створку Мг=0,5Yhl2Dh+0,15rhl2*q2 где Y - вес единицы объема воды, Н/м3; h - заглубление створки, м; l - длинна створки, м; Dh - перепад уровней воды, м; r - плотность воды, кг/м3: q - скорость движения створки, м/с: в) от действия ветра Мв=Fвl/2, где Fв - сила ветра,действующая на створку, Н; l - длина створки, м. Момент сопротивления будет равен Мс=Мтр+Мг+Мв. В динамическом режиме работы, кроме перечисленного, учитывают дополнительный момент ( в Н*м ) от сил инерции створки: Ми=Jw/t, где J - момент инерции створки, кг*м2; w - угловая скорость движения створки, с-1; t - время динамического режима, с; Момент сопротивления движению подъемно-опускных ворот ( затворов ) создается главным образом весом ворот и сопротивлением трения в опорно- ходовых и закладных частях. Составляющие момента сопротивления ( в Н*м ) можно определить следующим образом: а) от собственного веса ворот ( затвора ) Мв=GRб, где G - вес ворот с тяговым устройством, Н; Rб - радиус барабана подъемной лебедки, м; б) от трения в опорно-ходовых и закладных частях Мтр=f1PRб+f2DPRб, где f1, f2 - коэффициент трения опорного устройства и уплотнения; P и DP - силы гидростатического давления на ворота и на закладные части, Н. При этом Мс=Мв+Мтр. Для привода затворов галерей,кроме указанных нагрузок, учитывают момент, создаваемый вертикальным давлением воды: Мверт=YSRб( Hв-fоНн ), где S - площадь затвора,м2; Hв, Нн - напор на верхнюю и нижнюю ( выпор ) поверхности затвора,м; fо - коэффициент подсоса. 1.4 Элементы электрического оборудования шлюзов. Электрическое оборудование, обеспечивающее четкую и надежную работу гидротехнических сооружений, условно можно разделить на три основных группы: силовое электрооборудование приводов, электрические аппараты и системы управления, элементы и устройства электроснабжения. 1.4.а. Силовое оборудование приводов. К силовому электрооборудованию прежде всего относят электрические двигатели и электрические приводы тормозов. Электрические двигатели. К электрическим двигателям гидротехнических сооружений предъявляются высокие требования в отношении обеспечение нормальной работы в условиях резких колебаний нагрузки, температуры окружающей среды и повышенной влажности. На гидротехнических сооружениях применялись исключительно крановые электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым и фазным ротором серии МТК и МТ специального исполнения, обладающие достаточно высокой перегрузочной способностью и механической стойкостью. От обычных они отличаются тем, что обмотка статора их при изготовлении подвергается вакуумной пропитке изоляционным влагостойким компаундом, а в подшипниковых щитах имеются вентиляционные отверстия, предназначенные для предотвращения появления конденсата внутри двигателя. В настоящее время на гидротехнических сооружениях получают распространение и крановые двигатели серий МТКВ МТВ с изоляцией класса В, допускающей увеличение номинальной мощности двигателя при прежних габаритных размерах. Из - за отсутствия крановых двигателей необходимой мощности стали применяться двигатели общепромышленного назначения. Однако эти двигатели менее надежны в эксплуатации, хуже работают в условиях гидротехнических сооружений, обладают меньшей перегрузочной способностью. Режим работы двигателей гидротехнических сооружений, как правило, кратковременный с ярко выраженной цикличностью работы. Продолжительность цикла в зависимости от вида сооружения и характера работы составляет 30 -60 минут. Продолжительность работы двигателей в цикле при этом колеблется от одной до 6 - 8 минут. Электрические приводы тормозов. Большинство механизмов гидротехнических сооружений снабжают тормозами закрытого типа, как правило, колодочными. Тормоза служат для удержания подъемноопускных устройств в поднятом положении, а поворотных в строго фиксированном положении. Кроме того, с помощью тормоза можно сократить тормозной путь - выбег механизма. Особенно высокие требования предъявляются к тормоза многодвигателтельных систем, где необходима одинаковая эффективность действия тормозов для сохранения синхронизации и последовательности движения элементов. Для приведения в действие механических тормозов применяются длинноходовые электромагниты серии МО и электрогидравлические толкатели серии ЭГП. 1.4.б. Электрические аппараты системы управления. Эта группа объединяет аппараты коммутации и защиты, аппараты технологической последовательности и блокировок, контроля и сигнализации. Кроме управления основными механизмами и процессами, специальные системы этой группы аппаратов обеспечивают информацию о состоянии наиболее ответственных элементов и режимах работы и осуществляют регулирование движения судов. Коммутационные аппараты. Для коммутации силовых цепей гидротех- нических сооружений применяются в основном электромагнитные контакторы серии КТ. Бесконтактные ( полупроводниковые ) контакторы тока используют лишь в опытном порядке с тиристорными станциями управления. Аппараты защиты. На шлюзах применяются максимальная токовая и минимальная защита. Для максимальной токовой защиты двигателей ворот и затворов обычно используют электромагнитные или индукционные реле максимального тока серии РЭ и ИТ, Для защиты от перегрузок электротепловые реле ТР, для минимальной защиты - реле напряжения. Реле промежуточное используется для подготовки цепей управления к заданным операциям ( например, цикловому или раздельному управлению ). Кроме того, промежуточные реле в некоторых случаях позволяют сократить число контактов, включаемых в цепь управления. Например, вместо того чтобы включить кнопку " Стоп " всех постов управления в цепь управления, можно включить их цепь катушки промежуточного реле. При нажатии любой из этих кнопок размыкаются контакты этих реле в цепи управления и происходит остановка привода. В качестве промежуточных реле широкое применение находят реле серии РП. Реле времени служат для управления контакторами ускорения, а также в других случаях, когда необходимо, чтобы между двумя операциями был определенный промежуток времени. Для этих целей на водных путях в основном используются электромеханические реле с приводом на переменном токе и электромагнитные реле времени постоянного тока. Кнопки и ключи управления применяются общего назначения, рассчитанные на работу в условиях повышенной влажности. Путевые выключатели. На шлюзах черезвычайно распространены путевые выключатели. Они служат для отключения двигателей при достижении затворами конечных и предельных положений, а также для блокировок. Различают путевые выключатели двух типов: блок - аппараты и конечные выключатели. Первые, по своему устройству подобные командоконтроллерам, являются средством управления и блокировок в функции пути, а вторые, обычно рычажного типа, устанавливаются для срабатывания в конце пути. На гидротехнических сооружениях находят применение и бесконтактные выключатели, работа которых основана на изменении их индуктивного или емкостного сопротивления при перемещении подвижного якоря. Такие выключатели малогабаритны, герметичны, с успехом работают в агрессивной среде, и в частности в подводных частях сооружений. Панели и пульты. Аппаратуру управления и защиты располагают, как правило, на контакторных панелях, собранных из прямоугольных изоляционных плит и укрепленных на угловых стойках. Коммутационную аппаратуру, реле управления и защиты устанавливают на лицевой стороне с выводом защиты для монтажа с обратной стороны панелей, где находятся измерительные трансформаторы и пускорегулирующие резисторы. Размещение чувствительных реле на контактных панелях в непосредственной близости от мощных контакторов имеет существенный недостаток, заключающийся в ложных срабатываниях реле от вибрации, вызываемой включением и выключением контакторов. Поэтому на современных шлюзах чувствительную аппаратуру управления располагают на отдельных панелях, называемых панелями автоматики. Командоаппараты и приборы технологического контроля и сигнализации устанавливают в полном объеме на центральном или в сокращенном на местном пультах управления. Все приборы и устройства на центральном пульте управления размещают в соответствии с мнемонической схемой объекта. Центральный пульт находится в отдельном помещении, чтобы обеспечить оператору хорошую видимость объекта. Местный пульт обычно устанавливают непосредственно около управляемого механизма и снабжают запирающейся крышкой. 1.4.в Оперативная сигнализация. К числу основных устройств сигнализации и контроля относятся устройства производственной ( оперативной, поисковой и аварийной ) сигнализаций. Среди них наиболее заметное место занимает оперативная сигнализация. Для успешной работы оператор шлюза должен иметь возможность в любое время установить, в каком положении находятся ворота и затвор ( насколько они открыты или закрыты ), а также каковы уровни воды в камере и обоих бьефах. Для этой цели применяется оперативная указательная ( индикаторная ) сигнализация. На (рисунке 6,а и б) изображены показатели положения подъемно - опускных и двустворчатых ворот. Основу указателей составляют сельсины, образующие систему синхронной связи (см. п. 30 ). С приводом ворот связан ротор сельсина - датчика, который поворачивается при их перемещении. При этом поворачивается и ротор сельсина приемника, электрически соединенного с сельсином - датчиком. С сельсином - приемником, находящемся на центральном пульте управления, связан указатель, который и отражает положение ворот. Указатель уровня воды в камере работает следующим образом. На одной из голов шлюза устанавливают колодец, сообщающийся с камерой, в который помещают поплавок, закрепленный на тросе и уравновешенный противовесом. При изменении уровня воды в камере поплавок поднимается или опускается, отчего начинает вращаются ролик, охватываемый тросом. Это вращение передается через редуктор сельсину - датчику и через сельсин - приемник отражается на экране стрелочного, ленточного или цифрового указателя. Аналогично работают и указатели уровня воды в бьефах. Как известно, дифференциальный сельсин - приемник позволяет определить угол рассогласования между роторами двух сельсинов - датчиков. Этот принцып положен в основу работы указателей ( индикаторов ) разности уровней воды в камере, верхнем или нижнем бьефах и указателей перекоса затвора. Обмотка статора дифференциального сельсина - указателя разности уровней получает питание от ротора сельсина - датчика, угол поворота которого зависит от уровня воды в бьефе ( верхнем или нижнем ), а обмотка ротора включена на зажимы ротора датчика, угол поворота которого зависит от уровня воды в камере. Указатель разности уровней воды необходим для управления воротами шлюза. Указатель перекоса предусматривают, если затвор поднимается и опускается с помощью двух механически не связанных двигателей, установленных на противоположных устоях камеры. Даже при наличие " электрического вала " в таких случаях возможно появление перекоса. Перекос затвора весьма опасен из - за увеличения напряжений в нем и возможности его заклинивания, а также перегрузок электрических двигателей. Статор дифференциального сельсина - указателя перекоса получает питание от ротора сельсина - датчика положения левой стороны затвора, а его ротор подключен к ротору сельсина - датчика положения правой стороны затвора. Если перекос превышает заданное максимальное значение, цепь управления данным приводом автоматически разрывается. Рассматриваемые приборы выполняют не только функции сигнализации, но и контроля. Они имеют контакты, замкнутые при угле рассогласования, не превышающем заранее заданного значения, и разомкнутые, если этот угол больше допустимого. Контакты указателей включаются в цепь соответствующих реле, а контакты последних - в цепь управления. На (рисунке 6) приведена принципиальная схема оперативной указательной сигнализации для одного из шлюзов. На схеме приняты следующие обозначения: ВСВ - датчик уровня воды верхнего бьефа; ВС11 - датчик положения ворот верхней головы; ВС12 - то же, правой стороны; ВЕВ2 - приемник разности уровней воды между верхним бьефом и камерой; ВЕВ - приемник абсолютного уровня воды верхнего бьефа; ВЕ1 - приемник положения ворот верхней головы; ВЕР1 - приемник перекоса ворот верхней головы; ВС2 - датчик уровня воды в камере; ВСН - датчик уровня воды в нижнем бьефе; ВС31 - датчик положения левой створки ворот нижней головы; ВС32 - датчик положения правой створки ворот нижней головы; ВС41 - датчик положения левого затвора галерей; ВС42 - то же правого затвора галерей; ВЕН2 - приемник разности уровней воды между камерой и нижним бьефом; ВЕН - приемник абсолютного уровня воды в нижнем бьефе; ВЕ31 - приемник положения левой створки ворот нижней головы; ВЕ32 - приемник положения правой створки ворот нижней головы; ВЕ41 - приемник положения затвора левой галереи; ВЕ42 - приемник положения затвора правой галереи; KV2 - реле напряжения цепи питания сельсинов; КВ2 - реле разностей уровней воды межу верхним бьефом и камерой; КН2 - реле разностей уровней воды между камерой и нижним бьефом; KV1 - реле перекоса. Как видно из схемы, в камере, в верхнем и нижнем бьефах, установлено три датчика: ВС2 - датчик уровня воды в камере; ВСВ - датчик уровня воды в верхнем бьефе; ВСН - датчик уровня воды в нижнем бьефе, каждый из которых питает ротор обычного сельсина - указателя уровня. Кроме того, каждый из этих датчиков питает одну из обмоток дифференциальных сельсинов, контролирующих разность уровней. Для ворот верхней головы на схеме показано три датчика. Один из них - ВС1 - питает ротор приемника, указывающего положение затвора, два других - ВС11 и ВС12, связанных с левой и правой сторонами ворот, - питают дифференциальный сельсин - указатель перекоса. Что касается двустворчатых ворот и затвора водопроводных галерей, то на каждые створку и затвор установлено по одному датчику, питающему ротор приемника, который указывает положение той или иной створки или затвора. Указатели разности уровней и перекоса снабжены контактной системой. Контакты указателей включены последовательно с катушками промежуточных реле разности уровней и перекоса. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|