Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза

Контакты SB2 и SH2 замкнуты при одинаковых уровнях, при неравных

разомкнуты. Контакты SP1 замкнуты при перекосе, не превышающем заданное

значение, при большем перекосе они разомкнуты.

Оперативная сигнализация у различных шлюзов устроена неодинаково. В

качестве примера рассмотрим принципиальную схему оперативной ламповой

сигнализации (рисунок 8), в которой КВ1 - контакт реле мигающего сигнала;

SQ1 - SQ3, SQ6 и SQ7 - контакты путевого выключателя, замкнутые при

открытых затворах ( воротах ); SQ4, SQ5, SQ8, SQ9 - то же, замкнутые при

закрытых воротах; KV - контакт реле блокировки ворот, замкнутый при

закрытых воротах; К12 и К32 - контакты реле разности уровней воды между

камерой и верхним и нижнем бьефами, замкнутые при уравненных уровнях. При

открытом затворе горит зеленая лампочка Н3, при закрытом - красная НК, при

движении затвора лампа мигает. Показанные на схеме замыкающие и

размыкающие контакты являются вспомогательными контактами оперативных

аппаратов управления операциями открытия О и закрытия Z затворов ( ворот

).

Пусть, например, ворота верхней и нижней голов шлюза закрыты, затворы

водопроводных галерей открыты и уровень в камере выровнен с уровнем

нижнего бьефа. В этом случае будут разомкнуты контакты путевого

выключателя SQ1, SQ4, SQ5 - SQ7 и замкнуты контакты SQ2, SQ3, SQ8, SQ9.

Будут замкнуты замыкающие контакты KV1 и К12 и закрыты все показанные на

схеме размыкающие контакты. В результате этого будут гореть красные лампы

НК3, НК4, НК16 - НК18 и зеленые Н36 - Н39.

Пусть получают питание катушки оперативных контакторов КО1 и КО2,

включающие двигатели приводов двустворчатых ворот в сторону открытия.

Створки ворот придут в движение. При этом разомкнутся размыкающие контакты

КО1 и КО2 и замкнутся замыкающие контакты КО1 и КО2. зеленые лампы НЗ13 -

НЗ15 загорятся мигающим светом. Контакты путевого выключателя SQ8 и SQ9

разомкнутся, и красные лампы НК16- НК18 погаснут. Когда створки полностью

откроются, потеряют питание катушки контакторов КО1 и КО2, откроются

замыкающие контакты КО1 и КО2 и закроются размыкающие вспомогательные

контакты КО1 и КО2. Поскольку при открытых створках контакты SQ6 и SQ7

замкнуты, зеленые лампы горят постоянным светом.

Ответной частью оперативной сигнализации является та часть, которая

относится к изменению уровней воды и перепадов. На многих шлюзах эти

устройства объединяют в общий водокомандный или водомерный прибор. В

качестве примера приведена схема комбинированных водомерных приборов,

которые измеряют уровни воды в камерах и бьефах, показывают их отметку и

значение напоров на верхние и нижние ворота.

Комплект водомерного прибора состоит из трех пар сельсинов ВС ( датчик

) и ВЕ ( приемник ). Они работают на исполнительные двигатели М через

дифференциальную механическую передачу, приводящую в движение счетное

цифровое устройство и вспомогательные контакты. Функциональная схема одной

пары сельсинов прибора приведена на (рисунке 9). Прибор работает по

принципу фазового управления, при ко-

тором у исполнительного двигателя нагрузки по току независимо от

угла рассогласования сельсинов всегда остаются примерно одинаковыми

по значению.

Особенностью и ценным свойством прибора является его самосинхронизация,

заключающаяся в способности системы приходить в состояние согласования при

появлении электрического питания, если рассогласование произошло при его

отсутствие. Это достигается благодаря тому, что предельный угол поворота (

рассогласования ) роторов сельсинов принят меньше 180о . Однако опыт

эксплуатации комбинированных водомерных приборов показал, что

чувствительность их при измерениях перепадов уровней 15 - 20 м

недостаточна.

Для шлюзов с малым напором а также для бьефов, в которых изменения

уровня воды сезонные и при шлюзовании не превышают 1,5 - 3 м, можно

повысить чувствительность следящей системы при фазовом управлении

увеличением угла поворота роторов сельсина - датчика и сельсина -

приемника ( в пределах 160о ) на единицу перепада уровня воды. Для

изменения соотношения перепада воды и угла поворота роторов в этом случае

необходимо изменить соответствующим образом передаточные числа механизмов

от поплавка к сельсину - датчику и от исполнительного двигателя к сельсину

- приемнику и счетному механизму.

1.4.г. Поисковая сигнализация. Бесперебойность работы шлюза в

значительной степени зависит от того, как быстро будет найдена и

ликвидирована неисправность в цепи управления, в результате которой тот

или иной привод отказывает в работе. Такой неисправностью часто может быть

разрыв цепи управления из - за того, что какой - либо контакт в ней не

сработал, то есть оказался разомкнутым. Поскольку таких контактов в схеме

электроприводов шлюза очень много, нахождение неисправного контакта без

специального устройства, называемым искателем повреждений, представляло бы

большую трудность.

Простейший искатель повреждений состоит из коммутатора SA и сигнальной

лампы HL, включаемых параллельно контролируемой цепи (рисунок 10). При

неисправности контролируемую электрическую цепь проверяют поворотом

рукоятки искателя, передвигая ползунок по контактам, наблюдают за

сигнальной лампой. По положению ползунка в котором загорается лампа,

находят неисправный контакт или участок цепи.

Усовершенствование рассмотренного искателя повреждений является

автоматический искатель. У него ползунок перемещается специальным

импульсным ( шаговым ) двигателем, который приходит в движение всякий раз,

когда нарушается блокировочная цепь. Это происходит в результате замыкания

размыкающего контакта контактора или реле, включенного в цепь блокировки.

С помощью шагового двигателя ползунок искателя толчками перемещается с

контакта на контакт и при достижении места разрыва останавливается. После

восстановления цепи импульсный двигатель доводит ползунок до начального,

нулевого, положения.

На статоре 1 шагового двигателя (рисунок 11) имеются две обмотки

постоянного тока, состоящие из трех катушек каждая. Катушки надеты на

сердечник статора. Якорь шагового двигателя 2 имеет два полюса. При

включении тока в одну из групп катушек другая группа, против которой

находится полюсы якоря, отключаются. В результате якорь поворачивается на

одно полюсное деление. Затем ток включается в другую группу катушек, а

ранее включенная отключается и якорь поворачивается еще на одно полюсное

деление.

Таким образом, посылая ток то в одну, то в другую группу катушек

двигателя, получают "шаговое" вращение якоря и ползункового устройства

искателя повреждений.

Ползунковые и автоматические искатели имеют существенные недостаток -

от искателя к каждому проверяемому контакту необходимо прокладывать

отдельный провод, а это, при значительном числе блокировочных устройств,

требует очень много контрольных кабелей. Кроме того, большое количество

проводов и контактов, само по себе усложняя установку, делает ее менее

надежной. В связи с этим было сконструировано более совершенное и надежное

телемеханическое устройство

- телеискатель.

К элементам, обеспечивающим работу телеискателя (рисунок 12),

относятся: реле искателя KV1; реле блокировки KV; линейный контактор КМ;

размыкающий контакт промежуточного реле максимальной защиты KVA;

замыкающий контакт промежуточного реле кнопки "Стоп" KVS; замыкающий

контакт реле восстановления К1; контакт датчика S, замкнутый только в

нулевом положении SA. При нормальной работе схемы, когда ни одно из

максимальных реле не сработало и замкнуты все контакты путевых

выключателей, контакты KVA, KVS, KV и KM замкнуты, катушки линейного

контактора КМ и реле блокировки KV получают питание. При этом подвижной

контакт телеискателя SA находится в нулевом положении ( как показано на

схеме ), размыкающий контакт КМ разомкнут и нижняя часть схемы не работает

( реле времени КТ1 - КТ3 обесточены ).

Если, например, сработает какое либо реле защиты ( пусть К5Н ), сразу

же получит питание катушка KVA ( на схеме не показана ), которая разомкнет

свой размыкающие контакты. В результате катушка КМ лишается питания и ее

замыкающий контакт КМ размыкается, а размыкающий контакт КМ замыкается.

Аналогичная картина наблюдается при размыкании какого - либо контакта

путевого выключателя. В этом случае теряет питание катушка блокировочного

реле KV и размыкается замыкающий контакт в цепи катушки КМ.

В результате замыкания контакта КМ получает питание катушка КТ1, реле

срабатывает и замыкает свои замыкающий контакт КТ1, который замыкает цепь

катушки КТ2. Последняя, получив питание, размыкает размыкающий контакт в

цепи катушки КТ1 и отключает ее от сети, но сама не теряет питание, так

как получает его через контакт КТ1, размыкающийся с выдержкой времени.

Кроме того, реле КТ2 замыкает контакты КТ2 и тем самым подготовит к работе

реле КТ3 и обеспечит питание первой группы обмоток шаговых двигателей L1M1

и L1M2. Роторы обоих двигателей поворачиваются на один шаг, и подвижной

контакт комутатора SA переходит в положение 1.

Если контакт К1Н замкнут, через него получает питание катушка KV1,

замыкающий контакт которой шунтирует контакт S, размыкающийся при переходе

контакта SA с нулевого в первое положение.

Вернемся теперь к работе реле времени КТ1 - КТ3. Поскольку реле КТ2

отключило катушку КТ1, то с выдержкой времени оно само потеряет питание,

но при этом замыкается размыкающий контакт КТ1 в цепи катушки реле КТ3.

Последнее, сработав, подает питание во вторую группу обмоток шаговых

двигателей L2M1 и L2M2. Роторы двигателей поворачиваются на следующий шаг,

и подвижной контакт коммутатора перемещается в положение 2. В связи с тем

что катушка КТ2 отключилась, вновь замыкается размыкающий контакт КТ2 в

цепи КТ1 и схема приходит в первоначальное положение. Опять срабатывают

реле КТ1 и КТ2 и через контакт КТ2 получает питание первая группа обмоток

L1M1 и L1M2 и т.д., пока подвижной контакт коммутатора не переместится в

положение 5. По принятому выше условию контакт К5Н разомкнут. Поэтому реле

KV1 теряет питание и катушки КТ1 - КТ3 обесточиваются. Шаговые двигатели

останавливаются. Положение подвижного контакта коммутатора указывает место

повреждения. Поскольку одинаковое число шагов сделают двигатели датчика и

приемника, то указатель, связанный с последним, покажет номер разомкнутого

контакта в цепи управления.

После устранения неисправности телеискатель вновь начинает работать и

его подвижной контакт доходит до последнего положения ( на схеме положение

15 ). При восстановлении схемы ( срабатывания реле восстановления и

закрытия его замыкающего контакта К1 ) подвижной контакт коммутатора

перемещается в нулевое положение и схема искателя опять готова к работе.

Датчик искателя находится непосредственно у механизма, а его приемник - на

центральном пульте управления. Датчик и приемник соединены двумя

проводами.

1.4.д. Светофорная сигнализация. Светофорная сигнализация шлюзов может

быть различной по количеству светофоров и числу огней в них. На (рисунке

13) приведена одна из возможных схем расстановки светофоров для

однокамерного шлюза. В пределах камеры вблизи каждых ворот устанавливают

двузначные выходные светофоры Н13, Н23. Зеленый огонь разрешает выход из

камеры, красный запрещает его. Вен камеры, в непосредственной близости от

нее, у каждых ворот размещают входные светофоры Н12, Н22. Кроме того, на

каждом бьефе на расстоянии 400 - 600 метров от камеры располагают светофор

дальнего действия Н11, Н21. Иногда между входным и дальним светофорами

устанавливаются и промежуточные светофоры. Принципиальная схема управления

огнями светофоров верхней головы приведена на (рисунке 14).

Светофорами управляют при помощи специальных выключателей S21, S22,

S23. При этом цепи питания ламп входных и выходных светофоров

сблокированны с соответствующими воротами таким образом, что зеленый (

разрешающий ) огонь может быть включен только при полностью открытых

воротах.

Из приведенной схемы видно, что при разомкнутых контактах S21, S22 и

S23 горят красные огни, так как обесточены катушки реле К1, К3, и К5 и их

размыкающие контакты замыкают цепи в первичных обмотках трансформаторов.

При этом срабатывают катушки реле К2, К4, К6, замыкающие контакты которых

включают красные сигнальные лампы на пульте.

Если, например замкнуть контакт S21, то получит питание первичная

обмотка трансформатора Т1 - загорится зеленый огонь на дальнем светофоре.

Включенное последовательно с этой обмоткой реле К1 срабатывает,

размыкаются его размыкающие контакты, которые прерывают ток в первичной

обмотке трансформатора Т2. Одновременно замыкаются его замыкающие контакты

, которые включают зеленую лампу на пульте управления.

Переключение огней входных и выходных светофоров при цикловом

шлюзовании автоматизируется. Это значит, что при открытии соответствующих

ворот в зависимости от направления шлюзования может автоматически

включатся разрешающий зеленый огонь на входном или выходном светофоре.

Чтобы оператор был всегда осведомлен о цвете огней на светофорах и их

исправности, на центральном пульте управления устанавливают лампы,

дублирующие огни светофора. Эти лампы включаются таким образом, что при

погасании лампы светофора немедленно гаснет соответствующая сигнальная

лампа на пульте управления. Для этого последовательно с первичной обмоткой

трансформатора, питающего данную лампу светофора, включается катушка

одного из чувствительных реле К1 - К6. При нормальной работе светофора

ток, текущей по катушке реле, достаточен для того, чтобы закрылись его

замыкающие контакты и включили сигнальную лампу. Если нить лампы светофора

перегорит или произойдет обрыв цепи вторичной обмотки трансформатора, ток,

текущий по первичной обмотке трансформатора, уменьшается и замыкающие

контакты реле разомкнутся.

1.4.е. Элементы и устройства электроснабжения. К числу основных

элементов и устройств для обеспечения гидротехнических сооружений

электрической энергией относятся: силовые трансформаторы,

распределительные устройства снабжением свыше 1000 В, шкафы

распределительные силовые и кабельные сети.

Силовые трансформаторы. В качестве силовых трансформаторов на

гидротехнических сооружениях применяются масляные трансформаторы

типа ТМ, осуществляющие трансформацию электрической энергии напряжения 6,

10, 35 кВ в напряжение приемников электрической энергии, равное 0,4 кВ.

Трансформаторы, как правило, с естественным охалождением устанавливаются в

ячейках специальных помещений, находящихся в непосредственной близости от

приемников электрической энергии. В полу ячеек размещают маслоприемник для

слива масла в случае аварии с трансформатором, которые засыпают крупным

гравием и щебнем. Для отбора пробы масла в нижней части трансформатора

предусматриваю специальный отборный кран. Для изменения выходного

напряжения силового трансформатора в процессе эксплуатации на +5%

предусматривается возможность переключения обмоток в обесточенном

состоянии трансформатора.

Распределительные устройства напряжением свыше 1000 В. Для уп-

равления трансформаторами, питающимися и отходящими линиями применяются

распределительные устройства ( РУ ) напряжения до 1000 В. В ячейках этих

устройств устанавливают коммутационные защитные, измерительные и

сигнальные устройства. В качестве коммутационных аппаратов используются

шинные и линейные разъединители, выключатели нагрузки и масляные

выключатели. Коммутационные аппараты снабжают ручным и двигательным

приводом. Наиболее распространенным типом привода на трансформаторных

подстанциях гидротехнических сооружений является привод ПРБА рычажный с

блинкером срабатывания, максимальной и минимальной защитой, действующей на

отключение. Для систем с автоматическим отключением резерва ( АВР )

применяется привод дистанционного управления типа УГП - универсальный

грузовой привод с автоматической защитой. На гидротехнических сооружениях

используют РУ закрытого исполнения, предназначенные для размещения в

отдельных помещениях трансформаторных подстанций или в отдельных

помещениях поблизости от силовых трансформаторов.

Шкафы распределительные силовые. Служат для распределения

электроэнергии от силового трансформатора по группам электроприемников и

отдельным крупным приемникам. Силовые распределительные щиты комплектуются

из стандартных панелей и содержат сборные шины, коммутационную аппаратуру,

защиту, сигнализацию и контрольно - измерительную аппаратуру. На

гидротехнических сооружениях получили распространение распределительные

щиты с двусторонним обслуживанием. На лицевой стороне таких щитов

размещены приводы коммутационных аппаратов, измерительные и сигнальные

устройства, а токоведущие части расположены на обратной стороне панелей.

Широко применяются комплектные распределительные щиты закрытого типа, в

которых в качестве коммутационной и защитной аппаратуры используются

электромагнитные аппараты управления. Распределительные щиты устанавливают

в отдельном помещении преимущественно вблизи от центрального пульта

управления.

Кабельные сети. В качестве распределительных сетей на гидротех-

нических сооружениях применяются электрические кабели. Для силовых

цепей при напряжении до 1000 В преимущественно используются бронированные

кабели с медными жилами, свинцовой оболочкой и бумажной изоляцией СБТ.

Находят применение так - же силовые кабели с алюминевыми жилами в

свинцовой или алюминевой оболочке АСБ и ААБ.

В качестве контрольных кабелей преимущественное распространение

получили бронированные кабели со свинцовой или виниловой герметизирующей

оболочкой с медными жилами КСРБ и КВРБ.

Для присоединения подвижных электроприемников и переносной

электроаппаратуры применяются гибкие шланговые кабели с резиновой

изоляцией КРПТ, ШРПС и ШРМ.

Удобство монтажа и обслуживания обеспечивает маркировка кабелей и

кабельных жил с указанием типа кабеля и назначения жил.

2. ОПИСАНИЕ УПРАВЛЯЕМОГО ОБЪЕКТА

Затворы, которые служат для перекрытия судоходных отверстий в головах

шлюзов, называют воротами. В зависимости от назначения и условий работы

ворота подразделяются на основные , ремонтные и аварийные. Основные

рабочие ворота предназначены для непосредственного выполнения операций по

пропуску судов через шлюз, ремонтные применяются для закрытия судоходных

отверствий при ремонте основных ворот и подводных частей сооружения, а

аварийные перекрывают поток воды при повреждений рабочих ворот. Рабочие

ворота могут использоваться для наполнения и опорожнений камеры. При

выборе типа и конструкции ворот, наряду с требованиями достатичной

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7