闸门间隙自适应纠偏处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及闸门控制技术领域，具体涉及一种闸门间隙自适应纠偏处理系统，本发明还涉及采用这种处理系统的纠偏处理方法。


背景技术：

2.在水利工程项目中，一般大型弧形闸门的启闭是通过液压启闭机plc 系统控制双侧油缸的运行来实现。闸门启闭时，除需关注闸门开度，同时还需保障闸门在运行过程中有无卡阻。
3.一般情况下，闸门卡阻主要是因为双侧油缸的不同步，导致闸门运动轨迹偏移，当偏移达到一定程度，就造成了偏移的闸门门体与闸墙发生摩擦、甚至卡阻，若发生卡阻闸门将被迫停止运行。另外，部分大坝两侧闸墙土建工程会有误差，误差较大时闸墙侧轨板变形，且不与底面垂直。同时，一些老旧的大型弧形闸门在长达数十年的使用过程中，由于水流、泥沙的冲袭，门体也会产生扭曲变形。在这些情况下，即使闸门双侧油缸同步，也容易在运行过程中发生卡阻。若闸门长期在卡阻的状态下运行，轻则损坏闸门水封造成闸门漏水，重则卡住闸门使其不能正常工作，损坏油缸或闸门，甚至造成闸墙的破坏。
4.目前，市场上没有专门用来检测闸门间隙的装置。不论是陶瓷活塞杆位移传感器、角度传感器，或是钢丝绳旋转编码器，都是先将原始测量的位移数据直接接入液压启闭机plc系统，通过数据换算、放大倍数间接得到闸门两侧开度，再通过比较两侧开度判断闸门两侧间隙，最后液压启闭机plc系统根据判断后得到的闸门两侧间隙控制双侧油缸运行实现闸门同步启闭。故传感器精度直接决定着闸门开度的准确性，也决定着闸门两侧间隙的准确性及左右油缸同步的准确性。上述这些传感器，由于不能直接测量闸门两侧的间隙值，或受限于本身精度及闸墙工况的影响，并不能真实地反映出闸门两侧的间隙值及卡阻状态，导致闸门在启闭时还是会出现卡阻问题。
5.因此，研发一种闸门间隙自适应纠偏处理系统及处理方法成为了一项迫切和重要的工作。


技术实现要素：

6.本发明的第一目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种闸门间隙自适应纠偏处理系统。
7.本发明的第二目的在于提供采用上述闸门间隙自适应纠偏处理系统的纠偏处理方法。
8.本发明的第一目的是通过如下措施来达到的：闸门间隙自适应纠偏处理系统,其特征在于：包括闸门间隙自适应传感器，启闭机plc系统和油缸；所述闸门间隙自适应传感器实时检测闸门间隙，并将检测数据传递给启闭机plc系统，所述的启闭机plc系统通过控制位于闸门两侧的油缸的动作自适应调整闸门间隙；
9.所述闸门间隙自适应传感器包括闸门间隙检测装置、处理器,所述闸门间隙检测
装置与处理器电连接；所述闸门间隙检测装置的一端安装于闸门门叶侧端，另一端顶抵在闸墙侧轨板上。
10.在上述技术方案中，还包括开度传感器，所述的开度传感器用于检测闸门开度并与启闭机plc系统电连接。
11.在上述技术方案中，还包括开度传感器，所述的开度传感器用于检测闸门开度并与处理器电连接。
12.在上述技术方案中，所述闸门间隙检测装置包括弹性推杆、位移检测单元、密封保护套，当所述闸门间隙检测装置随着闸门门叶上下运动时，所述弹性推杆的前端顶抵在闸墙侧轨板同步移动，所述弹性推杆在轴向的移动通过所述位移检测单元反映出闸门门叶与闸墙侧轨板之间的实时间隙。
13.在上述技术方案中，所述闸门间隙检测装置间隔对称安装在闸门门叶两侧，安装数量为n个。
14.在上述技术方案中，所述开度传感器的一端通过上支架安装于闸墙上，另一端通过下支架安装于闸门上。
15.在上述技术方案中，所述位开度传感器包括但不限于采用磁感应的位移传感器、陶瓷活塞杆位移传感器、角度传感器、和钢丝绳旋转编码器。
16.在上述技术方案中，所述处理器包括接口保护模块，多电压电源模块， lcd显示模块，参数设置键盘或触摸屏，数据处理mcu，和模拟量及数字量输入输出接口；所述数据处理mcu分别与模拟量及数字量输入输出接口，参数设置键盘或触摸屏，lcd显示模块和多电压电源模块连接，所述接口保护模块与模拟量及数字量输入输出接口连接。
17.在上述技术方案中，所述开度传感器在闸门上单侧或双侧安装。
18.本发明的第二目的是通过如下措施来达到的：闸门间隙自适应纠偏处理系统的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
19.所述闸门间隙检测装置将实时检测得到的闸门间隙的数据传输给处理器，同时开度传感器将实时检测得到的闸门开度的数据传输给处理器，处理器进行数据分析处理，将分析处理后的数据再发送至启闭机plc系统，在所述启闭机plc系统得到闸门间隙和闸门开度的数据后，通过调控两侧油缸的动作，达到同步纠偏和控制；
20.或所述闸门间隙检测装置将实时检测得到的闸门间隙的数据传输给处理器，再由处理器将处理后的闸门间隙的数据传输给启闭机plc系统，同时开度传感器将实时检测得到时的闸门开度的数据直接传输给启闭机plc 系统；在所述启闭机plc系统得到闸门间隙和闸门开度的数据后，通过调控两侧油缸的动作，达到同步纠偏和控制。
21.本发明具有如下优点：(1)通过近距离实时测量闸门与闸墙侧轨板之间的间隙，得到的间隙数据与通过开度传感器间接得到的间隙值相比较，数据更精确，没有传递转换误差；不受开度传感器精度、灵敏度、转换误差以及闸墙土建、弧形闸门主体变形的影响。(2)在多个闸门间隙检测装置的监测下，处理器感知闸门运行卡阻倾向，实时修正闸门左右间隙，可令闸门处于间隙中线运行状态。相比原来用两支精度较高的大量程开度传感器测量油缸行程转换得到闸门两侧开度，间接判断闸门两侧间隙，现在只需用二支或四支精度较低的小量程传感器(闸门间隙自适应传感器)即可测量闸门两侧间隙，直接感知闸门运行卡阻状态。闸门开度的测量则通过双侧安装间隙位移传感器和单侧安装开度传感器就可实
现。该实施方案与两支高精度传感器方案相比较达到了完全相同的效果，但大大降低了安装难度和成本。
附图说明
22.图1为本发明闸门间隙自适应纠偏处理系统的实施例1结构示意图；
23.图2为本发明闸门间隙自适应纠偏处理系统的实施例2结构示意图；
24.图3为本发明中闸门间隙检测装置的安装结构示意图；
25.图4为本发明的安装结构示意图；
26.图5为图4的结构俯视图；
27.图6为本发明中处理器的结构方框图；
28.图7为本发明中闸门间隙的三种状态示意图；
29.图8为本发明闸门间隙自适应纠偏处理系统的处理方法结构方框图。
30.图中：1.闸门间隙自适应传感器，11.闸门间隙检测装置，111.弹性推杆，112.位移检测单元，113.密封保护套，12.处理器，121.接口保护模块， 122.多电压电源模块，123.lcd显示模块，124.参数设置键盘或触摸屏，125. 数据处理mcu，126.输入输出接口，2.开度传感器，21.上支架，22.下支架， 3.闸墙，31.闸墙侧轨板，4.闸门，41.闸门门叶，5.油缸，6.启闭机plc 系统。
具体实施方式
31.以下结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限制，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
32.在本发明中闸门间隙检测装置11近距离测量闸门门叶侧与闸墙侧轨板的实时间隙，智能感知闸门运行卡阻倾向，令启闭机plc系统6双驱动环节不平衡反向施力及时纠偏，从而保证闸门运行无卡阻。单侧或双侧安装开度传感器(可采用静磁栅支臂传感器)可实时测量闸门开度(或称支臂位移量)。
33.参阅附图可知：本发明闸门间隙自适应纠偏处理系统,包括闸门间隙自适应传感器1，开度传感器2，启闭机plc系统6和油缸5；所述闸门间隙自适应传感器1实时检测闸门间隙，并将检测数据传递给启闭机plc系统6，所述的启闭机plc系统6通过控制位于闸门两侧的油缸5的动作自适应调整闸门间隙；
34.所述闸门间隙自适应传感器1包括闸门间隙检测装置11、处理器12, 所述闸门间隙检测装置11与处理器12电连接；所述闸门间隙检测装置11 的一端安装于闸门门叶41侧端，另一端顶抵在闸墙侧轨板31上；所述的开度传感器2用于检测闸门开度并与启闭机plc系统6电连接。如图1所示。
35.图1为本发明实施例1的技术方案，该方案采用闸门间隙自适应传感器1实时检测闸门间隙，开度传感器2用于检测闸门开度，并同时将闸门间隙和闸门开度传输给启闭机plc系统6，再由启闭机plc系统6通过控制位于闸门两侧的油缸5的动作自适应调整闸门间隙。
36.本发明闸门间隙自适应纠偏处理系统,包括闸门间隙自适应传感器1，启闭机plc系统6和油缸5；所述闸门间隙自适应传感器1实时检测闸门间隙，并将检测数据传递给启闭
机plc系统6，所述的启闭机plc系统6通过控制位于闸门两侧的油缸5的动作自适应调整闸门间隙；
37.所述闸门间隙自适应传感器1包括闸门间隙检测装置11、处理器12和开度传感器2,所述闸门间隙检测装置11和开度传感器2均与处理器12电连接；所述闸门间隙检测装置11的一端安装于闸门门叶41侧端，另一端顶抵在闸墙侧轨板31上；如图2所示。
38.图2为本发明实施例2的技术方案，该方案采用闸门间隙检测装置11 实时检测闸门间隙，开度传感器2用于检测闸门开度，并同时将闸门间隙和闸门开度传输给处理器12，处理器12将间隙数据和开度数据进行处理后再传输给启闭机plc系统6，由启闭机plc系统6通过控制位于闸门两侧的油缸5的动作自适应调整闸门间隙。
39.本发明中闸门间隙检测装置11包括弹性推杆111、位移检测单元112、密封保护套113，当所述闸门间隙检测装置11随着闸门门叶41上下运动时，所述弹性推杆111的前端顶抵在闸墙侧轨板31同步移动，所述弹性推杆111 在轴向的移动通过所述位移检测单元112反映出闸门门叶41与闸墙侧轨板 31之间的实时间隙。如图3所示。
40.在本发明中所述闸门间隙检测装置11间隔对称安装在闸门门叶41两侧，安装数量为n个。所述开度传感器2的一端通过上支架21安装于闸墙 3上，另一端通过下支架22安装于闸门4上。所述开度传感器2在闸门4 上单侧或双侧安装。如图4、图5所示。
41.在本发明中所述位开度传感器2包括但不限于采用磁感应的位移传感器、陶瓷活塞杆位移传感器、角度传感器、和钢丝绳旋转编码器。
42.在本发明中所述处理器12包括接口保护模块121，多电压电源模块 122，lcd显示模块123，参数设置键盘或触摸屏124，数据处理mcu125，和模拟量及数字量输入输出接口126；所述数据处理mcu125分别与模拟量及数字量输入输出接口126，参数设置键盘或触摸屏124，lcd显示模块123 和多电压电源模块122连接，所述接口保护模块121与模拟量及数字量输入输出接口126连接，如图6。
43.采用上述闸门间隙自适应纠偏处理系统的第一种处理方法，包括如下步骤：所述闸门间隙检测装置11将实时检测得到的闸门间隙的数据传输给处理器12，同时开度传感器2将实时检测得到的闸门开度的数据传输给处理器12，处理器12进行数据分析处理，将分析处理后的数据再发送至启闭机plc系统6，在所述启闭机plc系统6得到闸门间隙和闸门开度的数据后，通过调控两侧油缸5的动作，达到同步纠偏和控制；此方法为采用实施例2 中系统结构的方法。
44.采用上述闸门间隙自适应纠偏处理系统的第二种处理方法，包括如下步骤：
45.所述闸门间隙检测装置11将实时检测得到的闸门间隙的数据传输给处理器12，再由处理器12将处理后的闸门间隙的数据传输给启闭机plc系统 6，同时开度传感器2将实时检测得到时的闸门开度的数据直接传输给启闭机plc系统6；在所述启闭机plc系统6得到闸门间隙和闸门开度的数据后，通过调控两侧油缸5的动作，达到同步纠偏和控制。此方法为采用实施例1 中系统结构的方法。
46.如图3所示，多个闸门间隙检测装置11安装在闸门门叶41两侧(优选四个，一侧二个)。当闸门4运动时，闸门间隙检测装置11随着闸门4 一起运动。在弹性推杆111的作用下，随着闸门间隙的变化弹性推杆111 发生轴向位移，从而测得闸门4两侧门叶41与闸墙3侧轨板31的实时间隙。
47.如图7所示，在闸门两侧平行安装两组闸门间隙自适应传感器1，其中 z为左侧间隙值，y为右侧间隙值，则间隙位移矩阵a为：通过这些参数值，可以分析出闸门的三种状态：左高、居中、右高。
48.当z1 y2<y1 z2时,闸门左高，左侧开度大；
49.当z1 y2>y1 z2时,闸门右高，右侧开度大；
50.当z1 y2＝y1 z2时,闸门居中，无偏移。
51.如图8为本发明实施例2的处理方法结构方框图，在本发明中四个(或两组，每组二个)闸门间隙检测装置11，和一个或二个开度传感器2将测得的数据传输给处理器12。一方面，处理器12将闸门间隙检测装置11测得的四组值，通过消元法(z1 y2和y1 z2)得到两路间隙数据101和 102；另一方面处理器12将开度传感器测得的位移值通过转换公式得到闸门开度201；再通过分析比较两路间隙数据101和102大小，对开度201进行修正，得到闸门4左右开度值501和502，最后传递给启闭机plc系统 6，由启闭机plc系统6控制左右两侧的油缸5的动作，实现闸门开度和间隙的纠偏。
52.实施例1的处理方法基本相同，不同之处在于处理器12仅进行间隙数据处理，由启闭机plc系统6进行开度数据和间隙数据综合处理，得到闸门4左右开度值501和502，最后由启闭机plc系统6控制左右两侧的油缸5的动作，实现闸门开度和间隙的纠偏。
53.本发明闸门间隙自适应传感器，较钢丝绳旋转编码器数据稳定性好，受环境影响小，安装维护简易；较陶瓷活塞杆传感器数据稳定性好，结构及制造工艺简单，性价比高；较磁致伸缩类位移传感器检测行程长，使用寿命长，维护方便；较静磁栅长行程位移传感器，制造工艺简单，包装运输方便。
54.本发明处理器具有多种丰富的模拟与数字输入输出及多电压电源接口，能够适应目前大部分的传感器及启闭机plc系统的信号连接。
55.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。