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大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法，屬于泄水閘門開度測量領域。該裝置包括鋼絲繩、鋼絲繩固定支架、恒力收繩裝置、編碼器、編碼器支架。鋼絲繩活動端固定在閘門支撐梁的鋼絲繩固定支架上，固定端與恒力收繩裝置相連，恒力收繩裝置于編碼器一起安裝在編碼器支架上，編碼器支架安裝在過水擋墻地面上。測量時，通過PLC計算出編碼器走過的絕對碼值，將碼值換算得到鋼絲繩的長度，再將鋼絲繩的長度與現(xiàn)地閘門實測值進行比對得出一個比例系數(shù)，算出閘門的實際開度。該裝置結(jié)構簡單，投資少，測量準備，日常維護方便，可實現(xiàn)遠程操作。
【專利說明】
大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及泄水閘門開度測量領域，特別是指一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法。

【背景技術】
[0002]目前大中型水庫泄水閘門起落動力機構通常以液壓啟閉機油缸傾斜式布置驅(qū)動，兩端鉸接聯(lián)接，并在油缸的上下端吊頭內(nèi)均裝有自潤滑球面滑動軸承，能滿足油缸自由擺動，通過油缸內(nèi)活塞的伸縮實現(xiàn)閘門的開啟和關閉，在閘門處于全關位置時，油缸活塞與閘板相接一段沉沒在水中。閘門開度測量裝置采用外置鋼絲繩式行程檢測，安裝在液壓啟閉機油缸上，鋼絲繩一端與閘門開度測量編碼器收繩裝置相連，另一端固定在閘門上油缸活塞與閘門鉸接處，此端在閘門全關時沒于水中。
[0003]目前常用的傳統(tǒng)測量裝置因液壓啟閉機安裝位置、管路布置致使液壓啟閉機到閘門兩側(cè)油缸處的管路長度不一致，對于電磁閥控制油壓的動力裝置極易造成閘門兩側(cè)位移不同步，調(diào)節(jié)供油分配法只能滿足提門或落門兩種工況中的一種，難以全部滿足，故在實際提落門操作中極易造成閘門因兩側(cè)行程偏差較大產(chǎn)生抖動甚至自動糾偏無法實現(xiàn)，手動糾偏不當導致閘門卡死的情況；而且，從測量原理看安，原裝于油缸上的恒力收繩裝置測量的是油缸活塞活動段位移，此值與閘門位移不是嚴格意義上的線性關系，故測量顯示開度與實際開度誤差較大；此外，測量裝置在極端工況下，如汛期泄水閘門下游水位較高，閘門出水口處啟閉機活塞和開度測量鋼絲繩會有l(wèi)-3m左右淹沒于水中，上游因暴雨洪水導致大量垃圾和洪水沖刷物(長木、樹根等)在庫區(qū)泄水閘口處，提門泄水時這些雜木、樹根等在出水口處隨水流回旋，撞擊在開度儀測量鋼絲繩上，造成鋼絲繩崩斷，開度測量系統(tǒng)癱瘓，提門操作只能在現(xiàn)地純手動進行，極易造成閘門卡死。上述情況給防汛、防洪造成了極大的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法。
[0005]該測量裝置包括鋼絲繩、鋼絲繩固定支架、恒力收繩裝置、編碼器和編碼器支架；其中，鋼絲繩的活動端固定在鋼絲繩固定支架上，鋼絲繩固定支架安裝在閘門支撐梁上，且鋼絲繩固定支架位于閘門到支撐梁固定旋轉(zhuǎn)軸三分之一處；鋼絲繩的固定端與恒力收繩裝置相連，恒力收繩裝置與編碼器一起安裝在編碼器支架上，編碼器支架安裝在過水擋墻地面上。
[0006]該裝置在閘門全關時，鋼絲繩處于垂直位置；編碼器支架高度為1-1.4m，鋼絲繩全部行程為10-12m，恒力收繩裝置有效量程為12m，提門行程不超過14.5m ;編碼器支架外裝有防護罩，鋼絲繩出口向下；每個閘門安裝兩套該測量裝置，分別安裝在泄水閘門左右兩側(cè)。
[0007]使用該裝置進行測量時，首先安裝編碼器支架和鋼絲繩固定支架；然后，通過編碼器中的PLC換算出的鋼絲繩的長度起點為零開始計數(shù)，分三次提門使左側(cè)閘門鋼絲繩的長度動作值為基準值(基準值為500mm、100mm或1500mm)，在閘門1m行程中，分段測量出閘門左側(cè)實際開度值，同時讀出右側(cè)鋼絲繩拉出長度，測量出右側(cè)閘門的實際開度值，根據(jù)測得的同側(cè)三組數(shù)據(jù)換算出三組閘門兩側(cè)的開度系數(shù)，即開度系數(shù)為閘門實際開度值與鋼絲繩長度的比值；分別對同側(cè)三組開度系數(shù)取平均值，得到測量區(qū)間內(nèi)閘門兩側(cè)平均開度系數(shù)，再經(jīng)過2-3次重復測量比較去平均值，得到最終開度系數(shù)；最后，閘門實際開度為鋼絲繩長度與最終開度系數(shù)的乘積。
[0008]其中，在實際安裝過程中，每孔閘門的開度測量裝置安裝位置對應一致，在確定一個測量裝置的安裝位置之后，其他裝置的安裝位置可依次確定；針對每孔閘門而言，兩個測量裝置因閘門本體安裝、地面水平高程、測點選擇的輕微不一致性以及裝置本身差異等因素造成的綜合偏差均通過軟件算法進行補償校正。
[0009]在實際測量過程中，因弧形閘門行程軌跡是弧線，恒力收繩裝置鋼絲繩活動端軌跡也是弧線，而測量機構顯示的卻是直線行程，因此，提落門過程中的鋼絲繩行程和閘門行程不是完全的線性關系，由此造成的誤差也通過編碼器軟件進行補償。為保證精度將閘門全行程測量進行分段處理(將偏差最大處做為分段點)，這樣在每段行程內(nèi)均可有效控制測量誤差，只要把每段的測量誤差控制在要求范圍內(nèi)，則全行程測量精度要求也就得到了保證。
[0010]該測量裝置可遠程操作，閘門的遠程自動操作行程設置在1m以下，現(xiàn)地自動提升到Ilm達到全開；在閘門維護時，超出行程后的提升采用純手動操作。
[0011]本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下:
[0012]該裝置徹底解決了測控系統(tǒng)中測量單元硬件容易被雜物沖撞損壞這一缺陷，提高了設備的可靠性和對環(huán)境的適應能力；硬件選型優(yōu)化和安裝位置的優(yōu)化有效降低了設備維護檢修難度；測量精度的提升大大提高了泄水量的精確計算，同時閘門運行的平緩性得到了很大提高，閘控系統(tǒng)的自動糾偏功能得以順利實現(xiàn)，大大降低了控制系統(tǒng)自動糾偏功能的啟動頻次，徹底解決了閘門運行中抖動、卡死的隱患；閘門遠程操作得以圓滿實現(xiàn)，節(jié)約了操作人力。并且，該裝置投資少，能夠與原監(jiān)控系統(tǒng)完美聯(lián)接(編碼器通訊協(xié)議一致)，延長了閘門設備使用壽命，測量準確，日常維護方便，操作簡便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置的安裝結(jié)構示意圖。
[0014][主要元件符號說明]
[0015]1-鋼絲繩；2_鋼絲繩固定支架；3_恒力收繩裝置；4_編碼器；5_編碼器支架。

【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0017]本發(fā)明針對現(xiàn)有的大中型弧形泄水閘門開度測量裝置精度差，易沖撞損壞，檢修難度大、閘門易卡死等問題，提供一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置及方法。
[0018]如圖1所示，為本發(fā)明的大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置安裝結(jié)構示意圖。該裝置包括鋼絲繩1、鋼絲繩固定支架2、恒力收繩裝置3、編碼器4和編碼器支架5 ;其中，如圖1所示，鋼絲繩I的活動端固定在鋼絲繩固定支架2上，鋼絲繩固定支架2安裝在閘門支撐梁上，且鋼絲繩固定支架2位于閘門到支撐梁固定旋轉(zhuǎn)軸三分之一處；鋼絲繩I的固定端與恒力收繩裝置3相連，恒力收繩裝置3與編碼器4 一起安裝在編碼器支架5上，編碼器支架5安裝在過水擋墻地面上，且外裝有防護罩，鋼絲繩I出口向下。
[0019]某水電站三孔泄水閘門采用開度測量裝置進行改造，經(jīng)市場調(diào)研，編碼器選用德國倍加福編碼器:AVM58N032K1RPGN-1212 VCC:10—30V ;恒力收繩裝置選用國產(chǎn)能滿足技術要求的產(chǎn)品。
[0020]在安裝過程中，每孔閘門的兩套開度測量裝置安裝位置對應一致，為保證美觀整齊，整體上三孔閘門測量裝置在一條直線上，在確定一個測量裝置的安裝位置之后，其他裝置的安裝位置可依次確定。編碼器支架5高度為1.2m，鋼絲繩I全部行程為11m，恒力收繩裝置3有效量程為12m，提門行程不超過14.5m。
[0021]測量時，通過編碼器4中的PLC換算出的鋼絲繩I的長度起點為零開始計數(shù)，分三次提門使左側(cè)閘門鋼絲繩I的長度動作值為基準值(基準值為1000mm)，分lm_5m，5m_8m，Sm-1Om三段進行測量閘門左側(cè)實際開度值，同時讀出右側(cè)鋼絲繩I拉出長度，測量出右側(cè)閘門的實際開度值，將左側(cè)閘門實際開度值與鋼絲繩長度之比作為左側(cè)開度系數(shù)，將右側(cè)閘門實際開度值與鋼絲繩長度之比作為右側(cè)開度系數(shù)，對三組左右兩側(cè)對應段的開度系數(shù)取平均值，得到閘門兩側(cè)平均開度系數(shù)，再經(jīng)過3次重復測量取平均值，得到每段的最終開度系數(shù)；最后，閘門實際開度為鋼絲繩I長度與每段最終開度系數(shù)的乘積。
[0022]該閘門的遠程自動操作行程設置在1m以下，現(xiàn)地自動提升到I Im達到全開；在閘門維護時，超出行程后的提升采用純手動操作。
[0023]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置，其特征在于:該裝置包括鋼絲繩(I)、鋼絲繩固定支架(2)、恒力收繩裝置(3)、編碼器(4)和編碼器支架(5);其中，鋼絲繩(I)的活動端固定在鋼絲繩固定支架(2)上，鋼絲繩固定支架(2)安裝在閘門支撐梁上，且鋼絲繩固定支架(2)位于閘門到支撐梁固定旋轉(zhuǎn)軸三分之一處；鋼絲繩(I)的固定端與恒力收繩裝置(3)相連，恒力收繩裝置(3)與編碼器(4) 一起安裝在編碼器支架(5)上，編碼器支架(5)安裝在過水擋墻地面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置，其特征在于:閘門全關時，鋼絲繩(I)處于垂直位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置，其特征在于:編碼器支架(5)高度為1-1.4m，鋼絲繩(I)全部行程為10-12m，恒力收繩裝置(3)有效量程為12m,提門行程不超過14.5m。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置，其特征在于:編碼器支架(4)外裝有防護罩，鋼絲繩(I)出口向下；每個閘門安裝兩套該測量裝置，分別安裝在泄水閘門左右兩側(cè)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量裝置的使用方法，其特征在于:首先安裝編碼器支架(5)和鋼絲繩固定支架(2);然后，通過編碼器(4)中的PLC換算出的鋼絲繩⑴的長度起點為零開始計數(shù)，分三次提門使左側(cè)閘門鋼絲繩⑴的長度動作值為基準值，基準值為500mm、100mm或1500mm，分別測量出閘門左側(cè)實際開度值，同時讀出右側(cè)鋼絲繩(I)拉出長度，測量出右側(cè)閘門的實際開度值，根據(jù)三組數(shù)據(jù)換算出三組閘門兩側(cè)的開度系數(shù)，對三組開度系數(shù)取平均值，得到閘門兩側(cè)平均開度系數(shù)，再經(jīng)過2-3次測量比較，得到最終開度系數(shù)；最后，閘門實際開度為鋼絲繩(I)長度與最終開度系數(shù)的乘積。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種大中型水庫弧形泄水閘門開度測量方法，其特征在于:閘門的遠程自動操作行程設置在1m以下，現(xiàn)地自動提升到Ilm達到全開；在閘門維護時，超出行程后的提升采用純手動操作。
【文檔編號】G01B21/00GK104279991SQ201410538446
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】曹志翔, 韓亞寧, 趙喜成 申請人:大唐碧口水力發(fā)電廠