專利名稱：閘門自動鎖定裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提升式平面閘門、升臥式平面閘門、弧形閘門等全開啟位置或設(shè)定開
啟位置的自動鎖定裝置及其控制方法，適用于水電水利工程、通航建筑物中上述各種閘門 的鎖定，應(yīng)用本發(fā)明可對需要頻繁投鎖及解鎖的場合實現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠的全自動控制。
背景技術(shù)：
水電水利工程、通航建筑物的各類閘門在運行至全開啟位置后一般都需要通過鎖 定裝置使其保持在全開啟狀態(tài)，實現(xiàn)孔口的安全泄流、船舶通航等功能?，F(xiàn)有的鎖定裝置主 要采用機械式和液壓控制式兩種。機械式鎖定裝置應(yīng)用廣泛，形式最多的是由卡體、支承 軸、鎖定機座組成的"掛脫自如式"鎖定，其技術(shù)移植自掛脫自如式自動吊梁。但由于受裝 置安裝及啟閉設(shè)備條件的限制，使該鎖定裝置在實際應(yīng)用中，因啟閉設(shè)備不可避免的停位 精度低，重復(fù)性差，經(jīng)常發(fā)生閘門偏離鎖定位而需要人工干預(yù)，以致需要反復(fù)多次操作等問 題，對需要頻繁啟閉要求的閘門，如設(shè)置在通航船閘中的升臥式通航閘門，上述問題帶來的 矛盾更為突出，以致影響船閘的通過能力及運行安全，急需對此進行改進。
另外現(xiàn)有技術(shù)中的閘門其控制方法在閘門上升跟下降過程中都是勻速運行的。當(dāng) 用到升臥門時它就不能控制閘門運動的速度，由于沒有減速，當(dāng)閘門碰到限位開關(guān)時閘門 并不能及時停下而是有一個緩沖過程，閘門就會開過頭，造成閘門沖頂是極其危險的。升臥 門下降過程去解鎖時也要求有慢速，常規(guī)運行的快速運行一樣容易導(dǎo)致閘門沖頂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種啟閉設(shè)備停位 精度高，重復(fù)性好能可靠鎖定的閘門自動鎖定裝置及其控制方法。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是該閘門自動鎖定裝置，分別設(shè)置在 閘門體左右兩側(cè)，其特點在于每側(cè)的閘門自動鎖定裝置包括支座板、安裝板、行程開關(guān)、導(dǎo) 桿、撞擊套、導(dǎo)桿套、彈簧、鎖定支座和薄形螺母，支座板固定在墻體上，安裝板與支座板固 定，所述安裝板上設(shè)置有導(dǎo)桿套，導(dǎo)桿套內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的下端套裝有彈簧，導(dǎo)桿的最 下端設(shè)置有薄形螺母，導(dǎo)桿上設(shè)置有撞擊套，安裝板上撞擊套周邊還設(shè)置有行程開關(guān)，鎖定 支座設(shè)置在導(dǎo)桿的正下方并固定在閘門體上。通過本發(fā)明中設(shè)置有行程開關(guān)，通過行程開 關(guān)機械設(shè)備與電氣控制系統(tǒng)得以有效配合。 本發(fā)明所述的撞擊套包括上撞擊套和下撞擊套，分別通過緊定螺絲上下設(shè)置在導(dǎo) 桿上部。閘門上升到投鎖位時導(dǎo)桿上的下撞擊套碰撞投鎖限位開關(guān)，投鎖位限位開關(guān)動作 使閘門停止。閘門下降首先要解鎖才能下降，所以閘門要下降時應(yīng)該先讓閘門上升至解鎖 位置后再下降。閘門上升到解鎖位時，導(dǎo)桿上撞擊套碰撞解鎖限位開關(guān)，解鎖限位開關(guān)動作 使閘門解鎖后停止再做下降動作。 本發(fā)明所述的行程開關(guān)包括投鎖限位開關(guān)、解鎖限位開關(guān)和超限限位開關(guān)，投鎖 限位開關(guān)和解鎖限位開關(guān)設(shè)置在安裝板上遠(yuǎn)離墻體的一側(cè)，投鎖位限位開關(guān)安裝在上下撞擊套之間，解鎖限位開關(guān)安裝在上撞擊套上方，超限限位開關(guān)設(shè)置在安裝板上靠近墻體的 一側(cè)，超限限位開關(guān)安裝位置高于解鎖限位開關(guān)。本發(fā)明中閘門左右兩側(cè)的安裝板上總共 有六只限位開關(guān)。每塊安裝板上有三只限位開關(guān)。安裝板的內(nèi)側(cè)，即遠(yuǎn)離墻體一側(cè)設(shè)置有 兩只限位開關(guān)，分別為投鎖限位開關(guān)、解鎖限位開關(guān)。投鎖位限位開關(guān)安裝在兩個撞擊套 之間，解鎖限位開關(guān)安裝在上撞擊套上面，安裝板外側(cè)，即靠近墻體一側(cè)設(shè)置有超限限位開 關(guān)，超限限位開關(guān)高于解鎖限位開關(guān)2cm，解鎖位限位開關(guān)也是通過上撞擊套碰撞使它動作。 本發(fā)明所述的支座板通過彈簧墊片、螺栓和焊接螺母固定在墻體上，安裝板通過 彈簧墊片、螺栓和焊接螺母固定在支座板上。支座板通過彈簧墊片、螺栓和焊接螺母固定在
墻體上，加上彈簧墊片可以避免閘門在上升、下降過程中墻體抖動使螺母松動。安裝板通過 彈簧墊片、螺栓和焊接螺母固定在支座板上，上面的螺栓孔均打為腰型孔方便調(diào)整到最佳位置。 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案還是該閘門自動鎖定裝置的控制方 法，采用可編程控制器PLC、變頻器和開度儀組成的控制系統(tǒng)來控制閘門自動鎖定裝置，其 特點在于所述控制系統(tǒng)按給定速度連續(xù)閉環(huán)運行的方式對閘門自動鎖定裝置進行控制， 閘門開啟時，按給定加速度提速，當(dāng)閘門開啟速度增加到額定速度時保持該速度平穩(wěn)運行， 當(dāng)閘門上升到距離投鎖位1-1. 5米時閘門逐漸減速上升，減速后的閘門保持慢速上升，當(dāng) 閘門到達投鎖位時閘門準(zhǔn)確停止；閘門下降解鎖時保持慢速上升，當(dāng)閘門到達解鎖位后閘 門停止，延時5秒后閘門自動慢速下降，當(dāng)閘門下降至投鎖位下面1-1. 5米時全速運行下 降，閘門下降離全關(guān)還有60厘米時閘門慢速下降至全關(guān)；當(dāng)閘門上升到解鎖位時若閘門 未停止，閘門的運動觸碰超限限位開關(guān)，超限限位開關(guān)動作閘門主回路電源被切斷，閘門停 止。 投鎖過程當(dāng)閘門上升快到投鎖位時(投鎖位前一米左右)，PLC接收到開度儀傳 進來的模擬量信號計算出閘門接近投鎖位時通過PLC發(fā)出一個信號給變頻器，變頻器收到 些信號時就降低速度運行。解鎖過程當(dāng)閘門收到PLC下降命令時，PLC發(fā)出低速運行信號 給變頻器，閘門先上升到解鎖位后再下降到全關(guān)。超限保護就是當(dāng)閘門上升到解鎖位時閘 門未停止，閘門再上升一點就會碰到超限限位開關(guān)，超限限位開關(guān)動作閘門主回路電源被 切斷閘門停止。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，加工成本低， 可將提升式平面閘門、升臥式平面閘門、弧形閘門在全開位或設(shè)定開啟位實現(xiàn)可靠鎖定。本 發(fā)明所述的自動鎖定裝置精度高，限位開關(guān)動作精確，重復(fù)性好，通過設(shè)置鎖定支座、安裝 板等結(jié)構(gòu)很好的解決了升臥門限位開關(guān)沒有合適安裝位置的問題。 通過本發(fā)明所述的控制方法，以可編程控制器為核心，由啟閉機變頻調(diào)速控制、高 精度閘門開度檢測控制、彈簧式限位開關(guān)準(zhǔn)確提供投鎖、解鎖位置信號等設(shè)備組成的電氣 控制系統(tǒng)，自動完成鎖定裝置對閘門的投鎖、解鎖的動作，具有鎖定動作準(zhǔn)確、可靠、安全的 特點。此控制方法能控制閘門上升、下降的速度，使閘門在接近投鎖位和解鎖位時放慢速 度，實現(xiàn)閘門準(zhǔn)確投鎖、解鎖，防止閘門開過頭，造成閘門沖頂；閘門接近全關(guān)時也放慢速度 使之到全關(guān)時能及時停止，防止閘門在快速下降時即使接到全關(guān)停止信號，也因為有一個 緩沖過程而導(dǎo)致閘門已全關(guān)鋼絲繩還在下降，而鋼絲繩太松動則可能會被卡住或發(fā)生其它事故。


圖1為本發(fā)明機械鎖定部件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)框圖。
圖3為本發(fā)明閘門開啟速度示意圖。
圖4為本發(fā)明閘門關(guān)閉速度示意圖。
具體實施例方式
參見圖l，本發(fā)明在閘門體左右兩側(cè)各安裝一套，每套包括支座板1、安裝板5、行 程開關(guān)6、導(dǎo)桿7、撞擊套8、導(dǎo)桿套10、彈簧11、鎖定支座13和薄形螺母12，支座板1通過 焊接螺母2、螺栓3和彈簧墊片4固定在墻體15上，安裝板5通過彈簧墊片4、螺栓3和焊 接螺母2固定在支座板1上，所述安裝板5上設(shè)置有導(dǎo)桿套10，導(dǎo)桿套10內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)桿7， 導(dǎo)桿7的下端套裝有彈簧11，導(dǎo)桿7的最下端設(shè)置有薄形螺母12，撞擊套8通過緊定螺絲9 固定在導(dǎo)桿7上，撞擊套8包括上撞擊套81和下撞擊套82，上撞擊套81和下撞擊套82均 通過緊定螺絲上下安裝在導(dǎo)桿7的上部，安裝板5上的撞擊套8周邊還設(shè)置有行程開關(guān)6， 鎖定支座13設(shè)置在導(dǎo)桿7的正下方并固定在閘門體14上邊緣，所述的行程開關(guān)6為接觸 式行程開關(guān)，閘門一側(cè)設(shè)置有三個，左右兩側(cè)共設(shè)置有六個。閘門每側(cè)的行程開關(guān)6分別為 投鎖限位開關(guān)61、解鎖限位開關(guān)62、超限限位開關(guān)63。投鎖限位開關(guān)61和解鎖限位62開 關(guān)設(shè)置在安裝板5上遠(yuǎn)離墻體的一側(cè)，投鎖位限位開關(guān)61安裝在上撞擊套81和下撞擊套 82之間，解鎖限位開關(guān)62安裝在上撞擊套81上方，超限限位開關(guān)63設(shè)置在安裝板5上靠 近墻體的一側(cè)，超限限位開關(guān)63安裝位置高于解鎖限位開關(guān)62約2cm，解鎖位限位62開關(guān) 也是通過上撞擊套81碰撞使它動作。 閘門14上升到投鎖位時導(dǎo)桿7上的下撞擊套82碰撞投鎖限位開關(guān)61，投鎖位限 位開關(guān)61動作使閘門14停止。閘門14下降首先要解鎖才能下降，所以閘門14要下降時 應(yīng)該先讓閘門14上升解鎖后再下降。閘門14上升到解鎖位時，導(dǎo)桿7上的上撞擊套81碰 撞解鎖限位開關(guān)62，解鎖限位開關(guān)62動作使閘門解鎖后停止再做下降動作。當(dāng)閘門14超 過行程，上撞擊套81碰撞到超限限位開關(guān)63時主回路電源跳閘，超限限位開關(guān)63起動保 護閘門開過行程的作用。 升臥式平面閘門為例說明如下升臥式平面閘門通常采用雙吊點固定巻揚式啟閉 機機啟閉，由雙電機或單電機驅(qū)動，兩吊點間通過剛性軸連接，以保證雙吊點轉(zhuǎn)速同步。除 了如前文所述的分別設(shè)置在閘門體左右兩側(cè)的機械鎖定部件外，參見圖2，本發(fā)明還需要配 合有1套可編程控制器PLC、1套變頻器，l臺以絕對型多圈光電編碼器為檢測元件的閘門 開度儀。參見圖3，投鎖時，當(dāng)閘門開啟時按給定加速度提速即Tl段，當(dāng)閘門增加到額定速 度后平穩(wěn)運行即T2段，當(dāng)閘門到達投鎖位前1-1. 5米時減速即T3段，減速后的閘門保持慢 速上升即T4段，當(dāng)閘門到達投鎖位時閘門停止，即T5段。參見圖4，閘門下降解鎖時，先保 持慢速上升T6-T7段，當(dāng)閘門到達解鎖位后閘門停止T8段，延時5秒后閘門自動慢速下降 T9-T0段，閘門從慢速變到額定速度Tll段，當(dāng)閘門下降至投鎖位下面1-1. 5米時全速運行 下降T12段，閘門下降離全關(guān)還有60厘米時閘門變慢速T13段，慢速下降至全關(guān)T14-T15段，當(dāng)閘門上升到解鎖位時若閘門未停止，閘門的運動觸碰超限限位開關(guān)，超限限位開關(guān)動 作閘門主回路電源被切斷，閘門停止。 具體來說，投鎖動作過程當(dāng)收到開啟閘門信號時，由PLC通過4-20mA模擬量給出 一個50Hz頻率的信號至變頻器，啟閉機完成啟動并加速至額定提升速度，升臥閘門以額定 速度被提升，直至閘門開度儀檢測到離投鎖位置1-1. 5米時，PLC改變輸出信號，送出14Hz 信號至變頻器，使啟閉機減速至低速設(shè)定值運行，升臥閘門以低速被提升至投鎖位時，觸動 投鎖限位開關(guān)61發(fā)停車指令，啟閉機停機，閘門剛好進入機械鎖定位置，完成自動投鎖的 動作功能，位置誤差+/-1. 5cm。 解鎖動作過程當(dāng)收到關(guān)閉閘門信號時，由PLC先給出一個14Hz頻率的信號至變 頻器，啟閉機按"閘門上升"程序完成啟動并加速至低速設(shè)定值運行，升臥閘門被低速提升 至解鎖位，解鎖限位開關(guān)發(fā)停車指令，啟閉機停機，經(jīng)延時5s后自動轉(zhuǎn)為"閘門下降"程序。 首先由PLC先送出一個14Hz頻率的信號至變頻器，啟閉機按"閘門下降"程序完成啟動并加 速至低速設(shè)定值運行至投鎖限位開關(guān)下1 1. 5米位置，PLC改變輸出信號，送出一個50Hz 頻率的信號至變頻器，啟閉機加速至額定下降速度，升臥閘門以額定速度下降運行，直至離 閘門全關(guān)位60cm時，PLC改變輸出信號，送出一個14Hz頻率的信號至變頻器，啟閉機減速 至低速設(shè)定值運行，使升臥閘門低速下降至全關(guān)位置時，PLC發(fā)停車指令，啟閉機停機。
超限保護本裝置中還設(shè)有一道上極限超限保護，當(dāng)升臥閘門上升到解鎖位因故 障未停機而繼續(xù)上升就會觸碰超限保護限位開關(guān)，觸發(fā)電機主回路跳閘失電，閘門停止運 行，同時發(fā)出報警。
權(quán)利要求
一種閘門自動鎖定裝置，分別設(shè)置在閘門體左右兩側(cè)，其特征在于每側(cè)的閘門自動鎖定裝置包括支座板、安裝板、行程開關(guān)、導(dǎo)桿、撞擊套、導(dǎo)桿套、彈簧、鎖定支座和薄形螺母，支座板固定在墻體上，安裝板與支座板固定，所述安裝板上設(shè)置有導(dǎo)桿套，導(dǎo)桿套內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的下端套裝有彈簧，導(dǎo)桿的最下端設(shè)置有薄形螺母，導(dǎo)桿上設(shè)置有撞擊套，安裝板上撞擊套周邊還設(shè)置有行程開關(guān)，鎖定支座設(shè)置在導(dǎo)桿的正下方并固定在閘門體上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘門自動鎖定裝置，其特征在于所述的撞擊套包括上撞擊 套和下撞擊套，分別通過緊定螺絲上下設(shè)置在導(dǎo)桿上部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閘門自動鎖定裝置，其特征在于所述的行程開關(guān)包括 投鎖限位開關(guān)、解鎖限位開關(guān)和超限限位開關(guān)，投鎖限位開關(guān)和解鎖限位開關(guān)設(shè)置在安裝 板上遠(yuǎn)離墻體的一側(cè)，投鎖位限位開關(guān)安裝在上下撞擊套之間，解鎖限位開關(guān)安裝在上撞 擊套上方，超限限位開關(guān)設(shè)置在安裝板上靠近墻體的一側(cè)，超限限位開關(guān)安裝位置高于解 鎖限位開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閘門自動鎖定裝置，其特征在于所述的支座板通過彈簧墊 片、螺栓和焊接螺母固定在墻體上，安裝板通過彈簧墊片、螺栓和焊接螺母固定在支座板 上。
5. —種如權(quán)利要求1所述的閘門自動鎖定裝置的控制方法，采用可編程控制器PLC、變 頻器和開度儀組成的控制系統(tǒng)來控制閘門自動鎖定裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)按給 定速度連續(xù)閉環(huán)運行的方式對閘門自動鎖定裝置進行控制，投鎖時閘門開啟速度按給定加 速度提速，當(dāng)閘門開啟速度增加到額定速度時保持該速度平穩(wěn)運行，當(dāng)閘門上升到距離投鎖位l-1.5米時閘門逐漸減速上升，減速后的閘門保持慢速上升，當(dāng)閘門到達投鎖位時閘 門停止；閘門下降解鎖時保持慢速上升，當(dāng)閘門到達解鎖位后閘門停止，延時5秒后閘門自 動慢速下降，當(dāng)閘門下降至投鎖位下面1-1. 5米時全速運行下降，閘門下降離全關(guān)還有60 厘米時閘門慢速下降至全關(guān)；當(dāng)閘門上升到解鎖位時若閘門未停止，閘門觸碰超限限位開 關(guān)，超限限位開關(guān)動作閘門主回路電源被切斷，閘門停止。
全文摘要
本發(fā)明公開一種閘門自動鎖定裝置及其控制方法，該裝置分別設(shè)置在閘門體左右兩側(cè)，每側(cè)的閘門自動鎖定裝置包括支座板、安裝板、行程開關(guān)、導(dǎo)桿、撞擊套、導(dǎo)桿套、彈簧、鎖定支座和薄形螺母，支座板固定在墻體上，安裝板與支座板固定，所述安裝板上設(shè)置有導(dǎo)桿套，導(dǎo)桿套內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿的下端套裝有彈簧，導(dǎo)桿的最下端設(shè)置有薄形螺母，導(dǎo)桿上設(shè)置有撞擊套，安裝板上撞擊套周邊還設(shè)置有行程開關(guān)，鎖定支座設(shè)置在導(dǎo)桿的正下方并固定在閘門體上，其控制方法采用可編程控制器PLC、變頻器和開度儀組成的控制系統(tǒng)來控制，所述控制系統(tǒng)按給定速度連續(xù)閉環(huán)運行的方式對閘門自動鎖定裝置進行控制。本發(fā)明裝置停位精度高，重復(fù)性好，控制方法可靠鎖定。
文檔編號E02B7/26GK101705670SQ200910225070
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者劉勇, 吳元軍, 姚震雷, 張晉濤, 汪云祥, 馬時浩 申請人:杭州華辰電力控制工程有限公司