液壓式啓閉機

本説明書所述液壓系統是為控制閘而設計、製造，用於控制閘門啓閉機油缸開啓和關閉的液壓系統。本系統具有結構緊湊、佈局美觀、性能可靠、能耗低的優點，其

油缸工況符合要求。

液壓啓閉機液壓系統一套泵站包括油泵電動機組、機架、油箱（包括：空氣過濾器、最高和最低油位計、油温計等）、控制閥組、油缸旁路閥組、回油過濾器、壓力控制器、壓力變送器、液位變送器和液壓系統原理圖上標明的所有元件（包括：閥組、過濾器、油壓變送器、其它保護和信號元件）。每隻油缸都裝有絕對式行程檢測裝置，在閘門啓閉過程中，能對閘門開度及行程實行全程控制，通過電器、液壓動作進行同步控制，實現自動調整同步。

1、開啓閘門：

二台電機得電，空載啓動油泵電機延時5s後，YV1通電，系統調定壓力為19MPa，壓力油進入有杆腔，開啓閘門，油缸無杆腔油經單向閥回到油箱。

2、關閉閘門：

二台電機得電，空載油泵電機組，延時6s後，相應電磁鐵通電，開啓液控單向閥的壓力調為8MPa，壓力油打開液控單向閥，左、右油缸有杆腔中油返回到無杆腔，不夠油可由油箱供給，閘門自重關閉，必要時可在油缸無杆腔加1MPa的壓力，保證閘門能正常關閉。

3、閘門同步控制。

在閘門啓閉過程中，閘門開度和行糾編裝置全程連續檢測2根油缸的行程偏差，當偏差值≥10mm時，相應電磁鐵通電，自動調整相應油缸有杆腔的進、出油量，使閘門達到同步運行，當行程偏差值超過設定值10mm時，液壓系統自動停機併發出報警信號。

4、閘門定位控制：

當閘門在開啓懸掛時，由於液壓系統的泄漏，下滑200mm時，液壓啓閉機能自動將閘門提升到原懸掛位置；如下滑200mm液壓啓閉機未能啓動，當閘門繼續下滑至300mm時，液壓啓閉機可以自動接通油泵另一組備用電機電源，將閘門提升到原懸掛位置，同時發出聲光報警信號。

5、系統壓力控制：

當PK3發訊時，系統壓力過高，停泵，聲光報警。

當PK1發訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當PK2發訊時，表明油泵壓力過低，聲光報警，停泵檢修。

當PK4發訊時，無杆腔壓力過高，聲光報警。

6、閘門自動復位，油缸下腔超過保護。

油缸旁路閥組中液壓鎖確保閘門在任意位置鎖定，當閘門在開啓懸掛中，當液壓系統內泄漏，下滑200mm時，液壓啓閉機自動將閘門提升至原來懸掛位置；如果下滑200mm時，液壓啓閉機未能啓動，閘門繼續下滑至300mm時，液壓啓閉機自動切換至備用泵，使閘門復位，併發出聲光報警信號。當系統壓力異常，缸旁溢流閥對缸起溢流保護作用。

7、濾油器堵塞報警：

當SP發訊時，説明回油濾油器已堵塞，聲光報警，提醒清洗或更換濾器。

8、油箱液位控制：

當油液到達高位時，液位傳感器高位發訊報警。

當油液到達低位時，液位傳感器低位發訊報警。

9、油箱温度控制：

TS3發訊：油液温度過低，接通加熱器；

TS4發訊：油液温度高，斷開加熱器；

TS2發訊：温度過高發訊報警；

TS1發訊：温度過低發訊報警。

1.1 對液壓系統的要求

1、一次、二次安全調壓保護，分別滿足啓門和閉門打開液控單向閥的壓力控制要求，並起安全保護作用。

2、方向控制，實現啓門和閉門動作，在此功能裏設置了消除換向衝擊的功能，使閘門啓、停平穩。

3、任意位置鎖定，在任何開度均通過裝於油缸上的專用閥組實現安全鎖定，防止任何意外事故對閘門系統產生影響。

4、雙缸啓、閉門同步功能，通過流量調速閥分別控制兩隻油缸的油量，如果兩側油缸在運行中產生了偏差，行程檢測裝置將發出偏差信號，相應的電磁鐵得、失電，把相對快速的油缸的多餘流量放掉一部分，從而控制兩油缸的流量，進而消除偏差，此過程全程跟蹤，保證兩隻油缸啓、閉門同步，偏差≤10mm。

1.2 液壓系統設計參數

1.2.1 主要技術參數

序號 名稱 參數 備註

1 最大啓門力 2×1000KN

2 最大閉門力 自重閉力

3 工作行程 6400mm

4 最大行程 6200mm 暫定

5 油缸內徑 320mm

6 活塞桿直徑 180mm

7 油泵 25MCY14-1B 邵液

8 電動機(滿足SL41) Y180M-4-B5 18.5KW 1480rpm

9 有杆腔計算壓力 18.2Mpa

10 閘門關閉時間 約13min

11 閘門開啓時間 約13min

12 系統壓力等級 25MPa

2 液壓元件載荷計算

2.1 油缸的計算

2.1.1 油缸有杆腔作用面積

= （ - ） （2.1）

= （ - )

= 0.054950 0.055

D—— 活塞或柱塞直徑（m）。

——活塞桿直徑（m）

= （2.2）

1000 =

1000= 0.054950

=18.1818 18.2

式中 ——液壓缸拉力力（KN）

——工作壓力 （ ）；

2.1.2 油缸無杆腔作用面積

=π× /4= =0.0804m2

本計算主要依據下列標準和手冊

SL41-93水利水電工程設計規範和新版《機械設計手冊》

2.2 液壓油缸的缸徑、杆徑和工作壓力確定

根據招標文件技術條款：確定液壓缸徑和杆徑為：

缸徑D=Φ320mm，杆徑d=Φ180mm

由此計算出液壓系統工作壓力為：

P= =（4×1000×103）/（π×（3202-1802）=18.2MPa

式中F為啓門力，F=1000KN

2.3 缸筒壁厚計算

根據機械設計手冊，在此啓閉機系統中，3.2≤D/δ<16，故缸筒壁厚應用中等壁厚計算公式，此時：

δ= +C

ψ：強度係數，對無縫鋼管，ψ=1

C：用來圓整壁厚數

Py:液壓缸內最高工作壓力。Py=23.2MPa

D：缸筒內徑

[σ]= [σs]/ 5=600/5=120MPa

δ=23.2×320/(2.3×120-3×18.2)×1+C=(19.95+C)mm

得：Φ320+28.5×2=Φ377mm

故油缸缸筒外圓D1=377mm.

2.4 缸筒強度校核

根據SL41-93，缸體合成應力按下式計算：

σ= ≤[σ]

式中：[σ]=120MPa

σ1z：縱向應力：σ1z= =32.45 MPa

σh1：環嚮應力：σh1= =115.9 MPa

P：工作壓力，P=18.2MPa

D：油缸缸徑，D=Φ320mm

d：油缸杆徑，d=Φ180mm

D1：缸筒中心直徑，DI=Φ320mm

δ：缸筒壁厚，δ=28.5mm

終計算，σzh1= =97.57 MPa <120 MPa

即: σzh1<[σ],符合要求.

2.5 活塞桿柔度校核計算

根據SL41-93《水利水電工程啓閉機設計規範》，活塞桿細比計算如下：

λ= ≤[λ]

因液壓缸最小支點距為Smin=L0+L1+L2+L3= L0+1020mm

此處：L為導向套中心至弔頭尺寸，約7020mm

活塞桿直徑d=180mm,

[λ]活塞桿許用細長比，按設計規定拉力杆此處[λ]≤200。

計算得λ=4×7020/180=156

故滿足要求。