专利名称：闸门自动锁定装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及提升式平面闸门、升卧式平面闸门、弧形闸门等全开启位置或设定开
启位置的自动锁定装置及其控制方法，适用于水电水利工程、通航建筑物中上述各种闸门 的锁定，应用本发明可对需要频繁投锁及解锁的场合实现准确、可靠的全自动控制。
背景技术：
水电水利工程、通航建筑物的各类闸门在运行至全开启位置后一般都需要通过锁 定装置使其保持在全开启状态，实现孔口的安全泄流、船舶通航等功能。现有的锁定装置主 要采用机械式和液压控制式两种。机械式锁定装置应用广泛，形式最多的是由卡体、支承 轴、锁定机座组成的"挂脱自如式"锁定，其技术移植自挂脱自如式自动吊梁。但由于受装 置安装及启闭设备条件的限制，使该锁定装置在实际应用中，因启闭设备不可避免的停位 精度低，重复性差，经常发生闸门偏离锁定位而需要人工干预，以致需要反复多次操作等问 题，对需要频繁启闭要求的闸门，如设置在通航船闸中的升卧式通航闸门，上述问题带来的 矛盾更为突出，以致影响船闸的通过能力及运行安全，急需对此进行改进。
另外现有技术中的闸门其控制方法在闸门上升跟下降过程中都是匀速运行的。当 用到升卧门时它就不能控制闸门运动的速度，由于没有减速，当闸门碰到限位开关时闸门 并不能及时停下而是有一个缓冲过程，闸门就会开过头，造成闸门冲顶是极其危险的。升卧 门下降过程去解锁时也要求有慢速，常规运行的快速运行一样容易导致闸门冲顶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足而提供一种启闭设备停位 精度高，重复性好能可靠锁定的闸门自动锁定装置及其控制方法。 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是该闸门自动锁定装置，分别设置在 闸门体左右两侧，其特点在于每侧的闸门自动锁定装置包括支座板、安装板、行程开关、导 杆、撞击套、导杆套、弹簧、锁定支座和薄形螺母，支座板固定在墙体上，安装板与支座板固 定，所述安装板上设置有导杆套，导杆套内设置有导杆，导杆的下端套装有弹簧，导杆的最 下端设置有薄形螺母，导杆上设置有撞击套，安装板上撞击套周边还设置有行程开关，锁定 支座设置在导杆的正下方并固定在闸门体上。通过本发明中设置有行程开关，通过行程开 关机械设备与电气控制系统得以有效配合。 本发明所述的撞击套包括上撞击套和下撞击套，分别通过紧定螺丝上下设置在导 杆上部。闸门上升到投锁位时导杆上的下撞击套碰撞投锁限位开关，投锁位限位开关动作 使闸门停止。闸门下降首先要解锁才能下降，所以闸门要下降时应该先让闸门上升至解锁 位置后再下降。闸门上升到解锁位时，导杆上撞击套碰撞解锁限位开关，解锁限位开关动作 使闸门解锁后停止再做下降动作。 本发明所述的行程开关包括投锁限位开关、解锁限位开关和超限限位开关，投锁 限位开关和解锁限位开关设置在安装板上远离墙体的一侧，投锁位限位开关安装在上下撞击套之间，解锁限位开关安装在上撞击套上方，超限限位开关设置在安装板上靠近墙体的 一侧，超限限位开关安装位置高于解锁限位开关。本发明中闸门左右两侧的安装板上总共 有六只限位开关。每块安装板上有三只限位开关。安装板的内侧，即远离墙体一侧设置有 两只限位开关，分别为投锁限位开关、解锁限位开关。投锁位限位开关安装在两个撞击套 之间，解锁限位开关安装在上撞击套上面，安装板外侧，即靠近墙体一侧设置有超限限位开 关，超限限位开关高于解锁限位开关2cm，解锁位限位开关也是通过上撞击套碰撞使它动作。 本发明所述的支座板通过弹簧垫片、螺栓和焊接螺母固定在墙体上，安装板通过 弹簧垫片、螺栓和焊接螺母固定在支座板上。支座板通过弹簧垫片、螺栓和焊接螺母固定在
墙体上，加上弹簧垫片可以避免闸门在上升、下降过程中墙体抖动使螺母松动。安装板通过 弹簧垫片、螺栓和焊接螺母固定在支座板上，上面的螺栓孔均打为腰型孔方便调整到最佳位置。 本发明解决上述技术问题采用的技术方案还是该闸门自动锁定装置的控制方 法，采用可编程控制器PLC、变频器和开度仪组成的控制系统来控制闸门自动锁定装置，其 特点在于所述控制系统按给定速度连续闭环运行的方式对闸门自动锁定装置进行控制， 闸门开启时，按给定加速度提速，当闸门开启速度增加到额定速度时保持该速度平稳运行， 当闸门上升到距离投锁位1-1. 5米时闸门逐渐减速上升，减速后的闸门保持慢速上升，当 闸门到达投锁位时闸门准确停止；闸门下降解锁时保持慢速上升，当闸门到达解锁位后闸 门停止，延时5秒后闸门自动慢速下降，当闸门下降至投锁位下面1-1. 5米时全速运行下 降，闸门下降离全关还有60厘米时闸门慢速下降至全关；当闸门上升到解锁位时若闸门 未停止，闸门的运动触碰超限限位开关，超限限位开关动作闸门主回路电源被切断，闸门停 止。 投锁过程当闸门上升快到投锁位时(投锁位前一米左右)，PLC接收到开度仪传 进来的模拟量信号计算出闸门接近投锁位时通过PLC发出一个信号给变频器，变频器收到 些信号时就降低速度运行。解锁过程当闸门收到PLC下降命令时，PLC发出低速运行信号 给变频器，闸门先上升到解锁位后再下降到全关。超限保护就是当闸门上升到解锁位时闸 门未停止，闸门再上升一点就会碰到超限限位开关，超限限位开关动作闸门主回路电源被 切断闸门停止。 本发明与现有技术相比具有以下优点本发明结构简单，安装方便，加工成本低， 可将提升式平面闸门、升卧式平面闸门、弧形闸门在全开位或设定开启位实现可靠锁定。本 发明所述的自动锁定装置精度高，限位开关动作精确，重复性好，通过设置锁定支座、安装 板等结构很好的解决了升卧门限位开关没有合适安装位置的问题。 通过本发明所述的控制方法，以可编程控制器为核心，由启闭机变频调速控制、高 精度闸门开度检测控制、弹簧式限位开关准确提供投锁、解锁位置信号等设备组成的电气 控制系统，自动完成锁定装置对闸门的投锁、解锁的动作，具有锁定动作准确、可靠、安全的 特点。此控制方法能控制闸门上升、下降的速度，使闸门在接近投锁位和解锁位时放慢速 度，实现闸门准确投锁、解锁，防止闸门开过头，造成闸门冲顶；闸门接近全关时也放慢速度 使之到全关时能及时停止，防止闸门在快速下降时即使接到全关停止信号，也因为有一个 缓冲过程而导致闸门已全关钢丝绳还在下降，而钢丝绳太松动则可能会被卡住或发生其它事故。
图1为本发明机械锁定部件结构示意图。
图2为本发明控制系统框图。
图3为本发明闸门开启速度示意图。
图4为本发明闸门关闭速度示意图。
具体实施例方式
参见图l，本发明在闸门体左右两侧各安装一套，每套包括支座板1、安装板5、行 程开关6、导杆7、撞击套8、导杆套10、弹簧11、锁定支座13和薄形螺母12，支座板1通过 焊接螺母2、螺栓3和弹簧垫片4固定在墙体15上，安装板5通过弹簧垫片4、螺栓3和焊 接螺母2固定在支座板1上，所述安装板5上设置有导杆套10，导杆套10内设置有导杆7， 导杆7的下端套装有弹簧11，导杆7的最下端设置有薄形螺母12，撞击套8通过紧定螺丝9 固定在导杆7上，撞击套8包括上撞击套81和下撞击套82，上撞击套81和下撞击套82均 通过紧定螺丝上下安装在导杆7的上部，安装板5上的撞击套8周边还设置有行程开关6， 锁定支座13设置在导杆7的正下方并固定在闸门体14上边缘，所述的行程开关6为接触 式行程开关，闸门一侧设置有三个，左右两侧共设置有六个。闸门每侧的行程开关6分别为 投锁限位开关61、解锁限位开关62、超限限位开关63。投锁限位开关61和解锁限位62开 关设置在安装板5上远离墙体的一侧，投锁位限位开关61安装在上撞击套81和下撞击套 82之间，解锁限位开关62安装在上撞击套81上方，超限限位开关63设置在安装板5上靠 近墙体的一侧，超限限位开关63安装位置高于解锁限位开关62约2cm，解锁位限位62开关 也是通过上撞击套81碰撞使它动作。 闸门14上升到投锁位时导杆7上的下撞击套82碰撞投锁限位开关61，投锁位限 位开关61动作使闸门14停止。闸门14下降首先要解锁才能下降，所以闸门14要下降时 应该先让闸门14上升解锁后再下降。闸门14上升到解锁位时，导杆7上的上撞击套81碰 撞解锁限位开关62，解锁限位开关62动作使闸门解锁后停止再做下降动作。当闸门14超 过行程，上撞击套81碰撞到超限限位开关63时主回路电源跳闸，超限限位开关63起动保 护闸门开过行程的作用。 升卧式平面闸门为例说明如下升卧式平面闸门通常采用双吊点固定巻扬式启闭 机机启闭，由双电机或单电机驱动，两吊点间通过刚性轴连接，以保证双吊点转速同步。除 了如前文所述的分别设置在闸门体左右两侧的机械锁定部件外，参见图2，本发明还需要配 合有1套可编程控制器PLC、1套变频器，l台以绝对型多圈光电编码器为检测元件的闸门 开度仪。参见图3，投锁时，当闸门开启时按给定加速度提速即Tl段，当闸门增加到额定速 度后平稳运行即T2段，当闸门到达投锁位前1-1. 5米时减速即T3段，减速后的闸门保持慢 速上升即T4段，当闸门到达投锁位时闸门停止，即T5段。参见图4，闸门下降解锁时，先保 持慢速上升T6-T7段，当闸门到达解锁位后闸门停止T8段，延时5秒后闸门自动慢速下降 T9-T0段，闸门从慢速变到额定速度Tll段，当闸门下降至投锁位下面1-1. 5米时全速运行 下降T12段，闸门下降离全关还有60厘米时闸门变慢速T13段，慢速下降至全关T14-T15段，当闸门上升到解锁位时若闸门未停止，闸门的运动触碰超限限位开关，超限限位开关动 作闸门主回路电源被切断，闸门停止。 具体来说，投锁动作过程当收到开启闸门信号时，由PLC通过4-20mA模拟量给出 一个50Hz频率的信号至变频器，启闭机完成启动并加速至额定提升速度，升卧闸门以额定 速度被提升，直至闸门开度仪检测到离投锁位置1-1. 5米时，PLC改变输出信号，送出14Hz 信号至变频器，使启闭机减速至低速设定值运行，升卧闸门以低速被提升至投锁位时，触动 投锁限位开关61发停车指令，启闭机停机，闸门刚好进入机械锁定位置，完成自动投锁的 动作功能，位置误差+/-1. 5cm。 解锁动作过程当收到关闭闸门信号时，由PLC先给出一个14Hz频率的信号至变 频器，启闭机按"闸门上升"程序完成启动并加速至低速设定值运行，升卧闸门被低速提升 至解锁位，解锁限位开关发停车指令，启闭机停机，经延时5s后自动转为"闸门下降"程序。 首先由PLC先送出一个14Hz频率的信号至变频器，启闭机按"闸门下降"程序完成启动并加 速至低速设定值运行至投锁限位开关下1 1. 5米位置，PLC改变输出信号，送出一个50Hz 频率的信号至变频器，启闭机加速至额定下降速度，升卧闸门以额定速度下降运行，直至离 闸门全关位60cm时，PLC改变输出信号，送出一个14Hz频率的信号至变频器，启闭机减速 至低速设定值运行，使升卧闸门低速下降至全关位置时，PLC发停车指令，启闭机停机。
超限保护本装置中还设有一道上极限超限保护，当升卧闸门上升到解锁位因故 障未停机而继续上升就会触碰超限保护限位开关，触发电机主回路跳闸失电，闸门停止运 行，同时发出报警。
权利要求
一种闸门自动锁定装置，分别设置在闸门体左右两侧，其特征在于每侧的闸门自动锁定装置包括支座板、安装板、行程开关、导杆、撞击套、导杆套、弹簧、锁定支座和薄形螺母，支座板固定在墙体上，安装板与支座板固定，所述安装板上设置有导杆套，导杆套内设置有导杆，导杆的下端套装有弹簧，导杆的最下端设置有薄形螺母，导杆上设置有撞击套，安装板上撞击套周边还设置有行程开关，锁定支座设置在导杆的正下方并固定在闸门体上。
2. 根据权利要求1所述的闸门自动锁定装置，其特征在于所述的撞击套包括上撞击 套和下撞击套，分别通过紧定螺丝上下设置在导杆上部。
3. 根据权利要求1或2所述的闸门自动锁定装置，其特征在于所述的行程开关包括 投锁限位开关、解锁限位开关和超限限位开关，投锁限位开关和解锁限位开关设置在安装 板上远离墙体的一侧，投锁位限位开关安装在上下撞击套之间，解锁限位开关安装在上撞 击套上方，超限限位开关设置在安装板上靠近墙体的一侧，超限限位开关安装位置高于解 锁限位开关。
4. 根据权利要求1所述的闸门自动锁定装置，其特征在于所述的支座板通过弹簧垫 片、螺栓和焊接螺母固定在墙体上，安装板通过弹簧垫片、螺栓和焊接螺母固定在支座板 上。
5. —种如权利要求1所述的闸门自动锁定装置的控制方法，采用可编程控制器PLC、变 频器和开度仪组成的控制系统来控制闸门自动锁定装置，其特征在于所述控制系统按给 定速度连续闭环运行的方式对闸门自动锁定装置进行控制，投锁时闸门开启速度按给定加 速度提速，当闸门开启速度增加到额定速度时保持该速度平稳运行，当闸门上升到距离投锁位l-1.5米时闸门逐渐减速上升，减速后的闸门保持慢速上升，当闸门到达投锁位时闸 门停止；闸门下降解锁时保持慢速上升，当闸门到达解锁位后闸门停止，延时5秒后闸门自 动慢速下降，当闸门下降至投锁位下面1-1. 5米时全速运行下降，闸门下降离全关还有60 厘米时闸门慢速下降至全关；当闸门上升到解锁位时若闸门未停止，闸门触碰超限限位开 关，超限限位开关动作闸门主回路电源被切断，闸门停止。
全文摘要
本发明公开一种闸门自动锁定装置及其控制方法，该装置分别设置在闸门体左右两侧，每侧的闸门自动锁定装置包括支座板、安装板、行程开关、导杆、撞击套、导杆套、弹簧、锁定支座和薄形螺母，支座板固定在墙体上，安装板与支座板固定，所述安装板上设置有导杆套，导杆套内设置有导杆，导杆的下端套装有弹簧，导杆的最下端设置有薄形螺母，导杆上设置有撞击套，安装板上撞击套周边还设置有行程开关，锁定支座设置在导杆的正下方并固定在闸门体上，其控制方法采用可编程控制器PLC、变频器和开度仪组成的控制系统来控制，所述控制系统按给定速度连续闭环运行的方式对闸门自动锁定装置进行控制。本发明装置停位精度高，重复性好，控制方法可靠锁定。
文档编号E02B7/26GK101705670SQ200910225070
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者刘勇, 吴元军, 姚震雷, 张晋涛, 汪云祥, 马时浩 申请人:杭州华辰电力控制工程有限公司