一种升船机船厢门锁定装置及操作方法与流程

1.本发明涉及一种升船机船厢门锁定装置及操作方法，属于绿色智能化航运及航运高效通用配套产品领域。


背景技术：

2.在升船机领域，我国在2007年编制了行业标准《水电水利工程垂直升船机设计导则》dl/t5399-2007，当前众多的升船机设计参考了国家现行标准《起重机设计规范》gb/t3811、《水利水电工程钢闸门设计规范》sl74、《水利水电工程启闭机设计规范》sl41等。随着多座升船机的相继建成，建造经验的积累，行业专家在2016年编制了国家标准《升船机设计规范》gb51177-2016。该《规范》中对金属机构和机械设备的设计均做出了相应规定和要求，比如承船厢工作闸门的选型(卧倒式平面闸门、下沉式平面闸门或下沉式弧形闸门)、安全装置(除卧倒式平面闸门外，其他门型应在门的全关位置设置机械锁定装置)和启闭机启闭力的标准(启闭力宜按闸门前后
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100mm～
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200mm水头计算)。
3.问题一：目前国内承船厢采用卧倒式平面闸门的升船机，卧倒门的开启和关闭过程中多没有机械锁定装置的参与，仅依靠卧倒门启闭机的启闭力保持船厢卧倒门的关闭稳定状态。
4.问题二：根据承船厢卧倒门启闭机的设计标准，升船机下游对接时，当厢内水深高于下游水深，启动泄水流程，船厢卧倒门承受反向水压，卧倒门保持关闭稳定状态；当厢内水深低于下游水深且超过启闭力的标准时(或者因为密封损坏导致压力下降)，启闭机将发生退让，造成船厢门局部开启，船厢无法正常调节水深，这就决定了承船厢与下游进行对接时，需要保证下游水位的相对稳定。
5.问题三：属日调节的枢纽，机组负荷的小幅度变化都将造成下游水位变幅、变率过大，不能满足升船机正常运行的条件(误载水深等标准)，通航计划需适应发电安排，导致日运行时长大幅缩减，不能满足船舶过闸需求和社会期盼，降低民众的满意度，不利于水运经济的持续良性发展。


技术实现要素：

6.本发明提出一种升船机船厢门锁定装置及操作方法，通过该锁定装置可以保证船厢门关到位后锁定，避免船厢门因航道水位上涨出现其门体小范围开启而使船厢灌水或关门到位信号丢失，装置具有操作简单、快捷、安全可靠等优点。
7.为实现上述目的，拟采用这样一种升船机船厢门锁定装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.船厢门内外侧分别布置有多组水位计，分别检测船厢和航道水位，锁定装置锁定/解锁根据实际工况有三种运行模式：
9.s1：自动运行，该运行模式下考虑船厢门关闭到位信号、防撞梁上升/下降动作信号；
10.船厢门锁定：当船厢门关闭到位信号触发，承船厢防撞梁上升动作执行时，电动缸伸出到锁定行程时摆臂与船厢门接触并顶紧，船厢门锁定到位；
11.船厢门解锁：当船厢门需开启时，承船厢防撞梁下降时触发，锁定装置开始运行，电动缸回缩到解锁行程时摆臂与船厢门脱开，船厢门解锁到位；
12.s2：智能运行，厢内外水位检测模块参与控制，根据厢内外水位条件，启动锁定装置的运行；
13.船厢门锁定：承船厢防撞梁上升时，承船厢内水深小于2.4米或大于2.56米，厢内外水深有效差大于或等于0.02米时，检测船厢门关到位信号到时执行锁定动作；检测船厢门关到位信号丢失时，启动卧倒门液压启闭机执行关门动作后停机，再次检测关到位信号是否到位；到位后锁定装置开始运行，电动缸伸出；
14.船厢门解锁：承船厢防撞梁下降时触发，锁定装置开始运行，处于伸出状态的电动缸回缩；
15.s3：检修运行，该运行模式下，只考虑船厢门关到位信号作为闭锁条件；
16.船厢门锁定：当船厢门关闭到位信号触发，电动缸伸出到锁定行程时摆臂与船厢门接触并顶紧，船厢门锁定到位到位；
17.船厢门解锁：当船厢门需开启时，电动缸回缩到解锁行程时摆臂与船厢门脱开，船厢门解锁到位。
18.前述方法中，还包括有上位机和pnp接近开关，船厢门关闭到位信号、防撞梁上升/下降动作信号分别通过pnp接近开关进行检测，并通过pnp接近开关将检测到的信号上传至上位机，上位机再通过检测到的信号控制升船机船厢门锁定装置的运行。
19.前述方法中，两组锁定装置分别安装于船厢门两侧的厢头上端以对关闭后的船厢门进行锁定和解锁，船厢门为卧倒式平板门，锁定装置包括摆臂、电动缸、基座和销轴，基座固定于厢头前端面，销轴与基座上的孔配合，摆臂的一端套设于销轴上，摆臂的另一端具有直角勾结构并伸至厢头后端，直角勾结构位于靠近船厢门的一侧用于与船厢门边角相配合，厢头的上端还固定有驱动摆臂绕销轴摆动的电动缸，通过电动缸控制摆臂的摆动以带动直角勾结构对关闭后的船厢门进行锁定和解锁。
20.前述方法中，锁定装置还包括护罩，护罩罩设于电动缸和基座上，护罩为可拆卸结构，其安装在厢头前/上端面，护罩用于保护船厢船舶对锁定装置的剐蹭，所述护罩顶部有腰型观察孔，用于观测锁定装置运行状态，便于维护。
21.前述方法中，所述锁定装置还包括支座、轴承座、支撑滑块组件和衬套，支座固定于厢头上端面，支座上安装有两组轴承座，所述电动缸的缸体与轴承座支铰装配，电动缸的活塞杆与摆臂支铰装配，所述支撑滑块组件位于摆臂底部，用于支撑摆臂，衬套增设于摆臂的一端与销轴之间。
22.前述方法中，所述支撑滑块组件包括支撑板、滑块和调整垫片，所述支撑板固定在厢头上端面，所述滑块通过螺钉固定在支撑板上，滑块与支撑板之间安装有若干调整垫片，所述滑块为自润滑合金铜，滑块磨损后通过增加调整垫片，保证滑块上端面与摆臂下端面始终接触并承载摆臂重量。
23.所述电动缸内置有行程编码器，当电动缸回缩到解锁行程时摆臂与船厢门脱开，船厢门处于解锁状态，可自由开启/关闭；当电动缸伸出到锁定行程时摆臂压紧船厢门，船
厢门处于锁定状态，减弱外侧水压作用门体，避免小幅度开启。
24.前述方法中，所述摆臂前端直角勾结构用于与船厢门边角相配合，直角勾的一边加工有倒角，起导向作用，所述摆臂上有开口斜槽，解锁退回时开口斜槽与厢头侧壁接触起限位作用。
25.前述方法中，所述船厢门锁定时，摆臂与船厢门纵向中线平行，摆臂与电动缸活塞杆垂直，使船厢门对摆臂反向作用力主要由摆臂承载，增加锁定装置的自锁性并减小电动缸的受力。
26.前述方法中，所述基座上加工有两个螺纹通孔，通过安装紧定螺钉用于对销轴进行限位。
27.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
28.1)锁定装置可实现对船厢门关门锁定，锁定牢靠，锁定后船厢门对摆臂反向作用力主要由摆臂承载，增加锁定装置的自锁性并减小电动缸的受力。
29.2)锁定装置采用电动缸为执行机构，控制简单稳定，维护方便。
30.3)锁定操作方法有三种控制模型，适用于船厢门不同运行工况，具有操作简单、快捷、安全可靠等优点。
31.本发明参与运行控制，配合现有卧倒门的启闭机，增加卧倒门设备的运行可靠性，防止启闭机退让和船厢门局部开启，保持船厢门关闭状态的稳定性，以贵州境内的5座升船机为例，承船厢误载水深
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0.15m(实际上仅
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0.1m),启闭力也是按照闸门水头
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0.15m运行条件确定，后经过启闭机优化后，现提高至0.2m内,该发明设计应用在升船机上，增加卧倒门的挡水能力，在保证主提升机构的制动安全的前提下，通过充泄水系统调整船厢水深，降低升船机对下游稳定水位的依赖程度，适应机组负荷一定范围值的变化需要，由此带来的社会和经济效应，将助推贵州水运经济的发展。
附图说明
32.图1是锁定装置立体图；
33.图2是锁定装置放大图一；
34.图3是锁定装置放大图二；
35.图4是支撑滑块结构图；
36.图5是摆臂结构图；
37.图6是装置锁定状态图；
38.图7是装置解锁状态图；
39.图8是船厢门开启过程图；
40.图9是控制原理图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.实施例
43.本实施例提供一种升船机船厢门锁定装置，锁定装置1包括护罩101、摆臂102、电
动缸103、支座104、轴承座105、支撑滑块组件106、基座107、衬套108和销轴109，所述锁定装置1安装在厢头3上，所述船厢门2为卧倒式平板门，船厢门2关闭后通过锁定装置1锁定，配合卧倒门启闭机的启闭力作用，避免船厢门2因航道水位上涨出现其门体小范围开启而使船厢灌水或关门到位信号丢失，船厢门关闭到位信号、防撞梁上升/下降动作信号分别通过pnp接近开关4进行检测，并通过pnp接近开关4将检测到的信号上传至上位机5，上位机5再通过检测到的信号控制升船机船厢门锁定装置的运行。
44.护罩101为可拆卸结构，其安装在厢头3前/上端面，护罩101用于保护船厢船舶对锁定装置1的剐蹭，所述护罩101顶部有腰型观察孔，用于观测锁定装置1运行状态，便于维护，摆臂102前端直角勾结构用于与船厢门2边角相配合，直角勾的一边加工有倒角，起导向作用，所述摆臂102上有开口斜槽，解锁退回时开口斜槽与厢头3侧壁接触起限位作用，船厢门2锁定时，摆臂102与船厢门2纵向中线平行，摆臂102与电动缸103活塞杆垂直，使船厢门2对摆臂102反向作用力主要由摆臂102承载，增加锁定装置1的自锁性并减小电动缸103的受力，电动缸103内置有行程编码器，当电动缸103回缩到解锁行程时摆臂102与船厢门2脱开，船厢门2处于解锁状态，可自由开启/关闭；当电动缸103伸出到锁定行程时摆臂102压紧船厢门2，船厢门2处于锁定状态，减弱外侧水压作用门体，导致小幅度开启。
45.基座107位于厢头3前端面，销轴109与基座107上的孔配合，所述摆臂102安装在销轴109上，所述衬套108安装在摆臂102与销轴109之间孔中，所述支座104位于厢头3上端面，支座104上安装有两组轴承座105，所述电动缸103的缸体与轴承座105支铰装配，电动缸103的活塞杆与摆臂102支铰装配，所述支撑滑块组件106位于摆臂102底部，用于支撑摆臂102。
46.支撑滑块组件106包括支撑板1061、滑块1062和调整垫片1063，所述支撑板1061固定在厢头3上端面，所述滑块1062通过螺钉固定在支撑板1061上，滑块1062与支撑板1061之间安装有若干调整垫片1063，所述滑块1062为自润滑合金铜，滑块1062磨损后通过增加调整垫片1063，保证滑块1062上端面与摆臂102下端面始终接触并承载摆臂102重量。
47.基座107上加工有两个螺纹通孔，通过安装紧定螺钉用于对销轴109进行限位。
48.上述升船机船厢门锁定装置的操作方法，包括以下步骤：
49.船厢门内外侧分别布置有多组水位计，分别检测船厢和航道水位。锁定装置锁定/解锁根据实际工况有三种运行模式：
50.s1：自动运行。该运行模式下考虑船厢门关到位信号、防撞梁上升/下降动作信号。
51.船厢门锁定：当船厢门关闭到位信号触发，承船厢防撞梁上升动作执行时，电动缸103伸出到锁定行程时摆臂102与船厢门2接触并顶紧，船厢门2锁定到位。
52.船厢门解锁：当船厢门需开启时，承船厢防撞梁下降时触发，锁定装置开始运行，电动缸103回缩到解锁行程时摆臂102与船厢门2脱开，船厢门2解锁到位。
53.s2：智能运行。厢内外水位检测模块参与控制，根据厢内外水位条件，启动锁定装置的运行。
54.船厢门锁定：承船厢防撞梁上升时，承船厢内水深小于2.4米或大于2.56米(启动承船厢水深调节的条件)，厢内外水深有效差大于或等于0.02米时，检测船厢门关到位信号到时执行锁定动作；检测船厢门关到位信号丢失时，启动卧倒门液压启闭机执行关门动作后停机，再次检测关到位信号是否到位；到位后锁定装置开始运行，电动缸伸出。
55.船厢门解锁：承船厢防撞梁下降时触发，锁定装置开始运行，处于伸出状态的电动
缸回缩。
56.s3：检修运行。该运行模式下，只考虑船厢门关到位信号作为闭锁条件。
57.船厢门锁定：当船厢门关闭到位信号触发，电动缸103伸出到锁定行程时摆臂102与船厢门2接触并顶紧，船厢门2锁定到位到位；
58.船厢门解锁：当船厢门需开启时，电动缸103回缩到解锁行程时摆臂102与船厢门2脱开，船厢门2解锁到位；
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。