1#泄洪排沙洞液压启闭机液压系统设备设计、计算说明书
1、设备技术参数及技术要求
额定启门力：F1=4500KN 额定闭门力：F2=1200KN
启门速度：V1≥0.6m/min
油缸内径：D=680mm 活塞杆直径：d=380mm 油缸工作行程：L=11100mm 油缸最大行程：L0=11500mm 2、油缸控制回路设计、计算说明 2.1主机控制回路压力、流量的计算：
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油缸有杆腔面积S1=π×（D２-d）/4=0.25dm ２
油缸无杆腔面积S2=π×D２
/4=0.363dm
油缸无杆腔与有杆腔面积比λ=S2/S1=1.45
油缸启门油压P1=F1/S1=4.5/（0.25×10－２
）=18MPa 油缸闭门油压 P2=F2/S2=1.2/（36.3×10－２
）=3.3MPa 油缸启门时有杆腔流量Q1=6×0.25=150L/min 油缸启门时无杆腔流量 Q1′=1.45×150=217.5L/min 油缸提升时有杆腔流量Q1=7.4×34.34=254L/min 油缸下降时无杆腔流量 Q1′=1.46×254=370.8L/min
油缸闭门时无杆腔流量Q2=5×50.24=251L/min 2.5控制组件的设置
压力继电器SP2----------------用于主机启门超压保护，当系统启门压力超过额定启门工作压力时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警。
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压力继电器SP3---------------用于主机有杆腔失压保护，当闸门启门过程中，因管路破裂等原因而引起的系统压力下降时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警停机。
压力继电器SP4---------------用于主机闭门超压保护，当系统闭门压力超过额定闭门工作压力时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警。
压力继电器SP5--------------用于副机提升超压保护，当系统启门压力超过额定工作压力时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警。
压力继电器SP6--------------用于副机提升失压保护，当油缸提升过程中，因管路破裂而引起的系统压力下降时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警停机。
压力继电器SP7---------------副机下降超压保护，当油缸下降压力超过额定工作压力时，压力继电器向主控系统发出信号，主控报警。
压力继电器SP8--------------用于蓄能器超压上限控制，当充液压力超过16MPa时，压力继电器向主控系统发出信号，充液泵停机。
压力继电器SP9--------------用于蓄能器低压下限控制，当充液压力低于10MPa时，压力继电器向主控系统发出信号，充液泵启动。
闸门开度检测装置BQ1-BQ2--------主机、副机油缸各设置一套闸门开度检测装置。
行程开关SK1、SK2、SK3、SK4、SK5---------用于分别发出主机、副机油缸位置信号，使主控对液压系统进行控制。
2.6动作原理简述
启动油泵电机组前YV1先得电，随后空载启动液压泵站油泵电机组M1、M2，电机启动后延时4秒，YV1断电系统升压。启门操作时，YV3、YV5带电，系统压
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力油经机旁阀组插装阀至油缸有杆腔，液压启闭机启门。启门过程中由闸门开度检测装置和闸门位置检测装置发出的闸门位置信号送到本现地控制站的PLC中，由PLC处理这些信号实现闸门任意开度或开终的控制。启门压力由溢流插装阀先导压力阀（件52.1）调定。
启动油泵电机组前YV1先得电，随后空载启动液压泵站油泵电机组M1、M2，电机启动后延时4秒，YV1断电系统升压。闭门操作时，YV2、YV4带电，当闭门压力达到平衡阀控制压力，平衡阀打开，油缸下腔油液经平衡阀、机旁阀组溢流回油箱，液压启闭机运行闭门动作。闭门过程中由闸门开度检测装置和闸门位置检测装置发出的闸门位置信号送到本现地控制站的PLC中，由PLC处理这些信号实现闸门任意关度或关终的控制，闭门压力由溢流插装阀的先导压力阀调定，闭门时，由于可能有液动力的作用，会使上腔所承受负载忽大忽小，为保护油缸有杆腔所承受载荷在其工作范围内，弧门下降到底坎时YV4断电，YV2延时2秒断电,使压力油完全释放。 2.7重点问题分析
2.7.1 关于采用压力式平衡阀方式进行油缸动作控制分析
启闭机油缸控制回路主要压力、方向组件采用了插装阀结构。其中启闭机油缸下腔采用了BERINGER公司生产的CINDY20型平衡阀来实现启闭机油缸的定位及平稳启闭门。由于闸门在闭门过程中，会受高水头水流冲力作用，受力较大，且无规律。所以油缸活塞杆承受的拉力在闭门过程中也处于一种不稳定状态。为此液压控制回路如何适应该负载，在闸门启、闭全过程中始终保持平稳动作是液压系统控制原理设计的关键。
2.7.1.1当闸门由全开位闭门时，YV2、YV4同时得电，此时油缸上腔开始升压，随着压力上升，平衡阀的开口逐渐加大，油缸开始下落。当压力上升至某一值时,平
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衡阀的开口正好满足油缸以上腔给定流量下的动态平衡速度下降，平衡阀保持该开口，油缸匀速下降闭门。闸门由全开至全闭过程中，随着闸门开度的减小，油缸负载值亦随着变化。此时上一次油缸的动平衡被打破，平衡阀在先导压力作用下随时调整开口，实现又一次动态平衡、油缸仍以上腔给定流量下的速度匀速下降。在此过程中，因为平衡阀的选型在通过172l／min流量(闭门时通过平衡阀的流量)时其ΔP值为0.7MPa.而闸门实际作用在平衡阀上的ΔP值远远大于该值，所以油缸上腔压力（即平衡阀先导压力）小于平衡阀全开口压力2.8MPa。
因水动力作用，油缸活塞杆上作用的负载力会发生振荡，同时负载力开始变向。根据该阀的结构特点来看其阶跃响应特性在200ms左右、频响特性在5HZ左右。所以闸门因水动力作用而发生的振荡频率小于5HZ时，闸门是可以依靠平衡阀开口的瞬时调节，实现油缸全开位至全关位全过程的动态力平衡，保持油缸的匀速下降。同理，当油缸活塞杆负载变向后，闸门是可以依靠平衡阀开口的调节保持油缸的匀速下降。
若在此阶段闸门作用在油缸上的负载振荡频率较高时（5HZ以上），平衡阀将无法响应其负载变化，从而造成油缸的振荡和串动。由于下腔有0.5 MPa的背压。经过平衡阀调整，油缸保持一个动平衡下降。
2.7.1.2启闭机油缸由全开至全闭过程中，油缸上腔最高压力为3.3Mpa，即使闸门闭至底坎，油缸上腔压力仍不高于3.3Mpa。此时，油缸活塞杆受压力值低于油缸活塞杆的要求。所以即使闸门闭至底坎后油缸仍以3.3Mpa上腔压力施压的情况下，对油缸和闸门没有损害。
2.7.2平衡阀（件23）在液压系统中也可用于防止管路破裂后液压缸的失速下落。在闭门动作中，平衡阀的开口量会随着外负载的变化而变化，保证油缸按设定速度平稳关闭。在启门动作中，如果机旁阀组到缸旁阀组油缸有杆腔管路破裂，平衡阀会立
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