一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统
技术领域
本发明涉及桥梁液压传动系统领域，尤其涉及一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统。
背景技术
立转式开启桥是将航道上面的活动桥跨做成在立面上可以旋转开合的开启桥。立转式开启桥通常采用液压油缸系统驱动活动桥跨绕着一根主轴旋转，从而实现桥跨开合动作。由于立转式开启桥油缸行程长、体积和重量大，一旦安装到位，拆卸、返修十分困难，因此，设计选型时，油缸设计压力远高于实际工作压力。同时，系统回路设计上，应当尽量减少液压冲击从而延长元件、特别是液压油缸的使用寿命。
此外，活动桥落到桥梁支座上的速度控制，对于油缸寿命的影响十分重要。传统的立转式开启桥，落位时，PLC控制系统会根据给定的位置信号对活动桥的速度做斜坡控制，试图通过匀减速控制将活动桥缓慢停下来。大跨度立转式开启桥，由于转动惯量大，惯性加速度大，往往会对活动桥的速度做二次减速处理，减少落位时桥梁和支座之间的冲击。这种处理一方面依赖于PLC获取的给定位置信号的精确度，另一方面还需要外电电压相对稳定。位置信号传感器通常有三种，分别是安装在主轴外部的角度传感器、凸轮开关(行程开关)以及安装在油缸上的位移传感器。角度传感器和位移传感器多采用模拟量信号输出，其本身精度非常高，但用在给定位置信号的拾取上重复精度并不高。凸轮开关本身精度就比传感器低，因此，拾取给定位置信号重复精度更低。另外，由于外电电压不稳定，桥梁落位前的速度重复精度也不可靠。因此，实际调试阶段，立转式开启桥落位时，有时活动桥会硬砸到支座上，引起巨大震动；有时会落不到位，桥梁底部与支座之间有明显的间隙。为了确保桥梁落到支座上，往往会反复测试，调整斜坡和位置信号，系统调试工作量巨大。为了确保桥梁能落位到支座上，其结果是桥梁和支座在接触时都会存在一定程度的冲击。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对如何解决开启桥平稳落座的冲击问题，提出了一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统，该控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统包括：原动机，与油泵连接，油泵分别与液压油箱和高压过滤器连接，高压过滤器分别与蓄能器、三位五通电液换向阀和常开型电磁溢流阀连接，蓄能器设置于三位五通电液换向阀与高压过滤器相通的压力油口的一侧，电磁溢流阀的回油口通过回油过滤器与液压油箱连接，三位五通电液换向阀的两个工作油口分别与油缸及其两套集成阀组的两个工作油口连接，三位五通电液换向阀的回油口与漏油口连通，且与油缸的泄漏油路连接，油缸的集成阀组包括常开型手动球阀、带次级溢流阀的平衡阀、卸载阀、节流阀、常闭型球阀以及单向阀，两个平衡阀分别设置于油缸的无杆腔一侧的油路中，以及油缸活塞杆一侧的油路中，且均集成在油缸上，油缸内部两个工作腔形成闭锁腔，两个单向阀分别与油缸的两个工作油口相通，且两个单向阀的进油口与系统主回油管路相通，系统主回油管路与油缸的泄漏油路和液压油箱连接，系统主回油管路靠近液压油缸的一端上安装有主回路单向阀，油缸的两个工作腔的工作油路上均并接卸载阀和节流阀，并与油缸泄漏油路相通，油缸的两个工作腔的两个工作油路与油缸的泄漏油路之间均设置有常闭型球阀，油缸的两个工作油路靠近三位五通电液换向阀的一端上分别安装有常开型手动球阀。
其中，油泵与液压油箱之间的连接管道上设置有截止阀，油泵和高压过滤器之间的连接管道上设置有第一单向阀和截止阀。
其中，两个截止阀上均安装有行程开关，两个行程开关的输出开关量信号为原动机启动的与门信号。
其中，高压过滤器与蓄能器之间的连接管道上设置有单向节流阀和球阀，单向节流阀和球阀之间安装有压力表，压力表用于读取蓄能器中的液压油压力。
其中，液压油箱顶部安装有空气滤清器。
其中，油缸的无杆腔一端与混凝土承台上预埋的支座通过销轴连接，活塞杆端通过销轴与立转式开启桥底部的钢支座连接。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明很好地解决了立转式开启桥平稳落位到桥梁支座上的问题，相对传统系统而言，对于位置信号传感器的要求也更低，也无需对外电电压提更高的要求，且本发明系统构成简单，操控性好，应用效果非常明显，具有较高的实用价值和应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统的安装结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统，该控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统包括：原动机1、油泵2、第一单向阀3、截止阀4、高压过滤器5、常开型电磁溢流阀6、单向节流阀7、压力表8、蓄能器9、球阀10、三位五通电液换向阀11、常开型手动球阀12、平衡阀13、卸载阀14、常闭型球阀15、单向阀16、油缸17、节流阀18、回油过滤器19、主回路单向阀20、空气滤清器21、液压油箱22、泄漏油路26、系统主回油管路27以及工作油路28。
请参见图1，图1是本发明提供的一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统的结构示意图。
原动机1与油泵2连接，油泵2分别与液压油箱22和高压过滤器5连接，油泵2与液压油箱22之间的连接管道上设置有截止阀4，油泵2和高压过滤器5之间的连接管道上设置有第一单向阀3和截止阀4。两个截止阀4上均安装有行程开关，两个行程开关的输出开关量信号为原动机1启动的与门信号。液压油箱22顶部安装有空气滤清器21，用于让液压油箱22中的油和大气连通。
高压过滤器5分别与蓄能器9、三位五通电液换向阀11和常开型电磁溢流阀6连接。高压过滤器5与蓄能器9之间的连接管道上设置有单向节流阀7和球阀10，单向节流阀7和球阀10之间安装有压力表8，压力表8用于读取蓄能器9中的液压油压力。蓄能器9设置于三位五通电液换向阀11与高压过滤器5相通的压力油口P的一侧，电磁溢流阀6的回油口通过回油过滤器19与液压油箱22连接。三位五通电液换向阀11的两个工作油口A和B分别与油缸17及其两套集成阀组的两个工作油口A1和B1连接，三位五通电液换向阀11的回油口R与漏油口T连通，且与油缸17的泄漏油路26连接，一方面和油缸17泄漏油互通，另一方面经过回油过滤器19流回液压油箱22。
油缸17的集成阀组包括常开型手动球阀12、带次级溢流阀的平衡阀13、卸载阀14、节流阀18、常闭型球阀15以及单向阀16。在油缸17无杆腔一侧油路中设置平衡阀13，目的是避免桥梁因自重影响出现超速下落现象；另一方面，为了避免可能出现的开启桥配重占比过大导致活动桥大角度翻转后重心偏后而失速的问题，在油缸17活塞杆一侧油路中也设置了平衡阀13。两个平衡阀13均集成在油缸17上，油缸17内部两个工作腔形成闭锁腔，即便外部油管泄漏甚至出现爆管情况，油缸内部油液也会被平衡阀13锁定，从而将活动桥安全锁止在当前状态。
两个单向阀16分别与油缸17的两个工作油口A和B相通，且两个单向阀16的进油口与系统主回油管路27相通，系统主回油管路27与油缸17的泄漏油路26和液压油箱22连接，系统主回油管路27靠近液压油缸22的一端上安装有主回路单向阀20。这种设置的目的在于，无论是通过系统回路还是经过单向阀20直接从液压油箱22吸油，均可以强制给油缸17两工作油口补油，完全避免油缸17可能出现的吸真空而产生拉缸现象，这种处理也延长油缸使用寿命的又一措施。油缸17的两个工作腔的工作油路28上均并接卸载阀14和节流阀18，并与油缸17泄漏油路26相通，其作用有两点，第一，当系统动力故障，开启桥停在某一角度不能落下时，可以通过在操作界面上点击“卸载”按钮，即电控系统让两个卸载阀14上的X11DT(仅为附图标记，后续电磁铁后的代码均为与附图对应的标记)与X12DT电磁铁同时得电，从而实现电动应急落桥；第二，为了解决活动桥落位到桥梁支座23上可能产生的冲击问题，PLC系统在获取落位点信号并执行一段速度斜坡程序后，启动卸载阀14卸载功能，让桥梁平稳落到支座上，此时，卸载落桥的速度通过手动调整节流阀18的开度大小进行标定，方便可靠。
油缸17的两个工作腔的两个工作油路28与油缸17的泄漏油路26之间均设置有常闭型球阀15，其作用是可以手动应急落桥，当动力系统失效，卸载阀14电源失效，可通过人工手动缓慢打开此处球阀15，从而将活动桥落位到桥梁支座上。油缸17的两个工作油路28靠近三位五通电液换向阀11的一端上分别安装有常开型手动球阀12。
原动机1驱动油泵2运转，油泵2经过截止阀4从液压油箱22吸油，油泵2泄漏油直接流回到液压油箱22，油泵2压力油经过第一单向阀3、截止阀4和高压过滤器5，向开启桥液压系统提供压力油源。靠近油泵2处设置两处截止阀4，作用是便于油泵等液压元器件的检查、维修。为了避免原动机1启动时由于人为因素导致的截止阀4没有正常开启引起油泵2烧坏或者过高压力冲击的现象，两处截止阀4处均安装行程开关，两个行程开关输出开关量信号，且均作为原动机1启动的与门信号，即只有两个截止阀4均正常开启时，原动机1才能正常启动，否则原动机1将无法启动。
油泵2出口压力油经过高压过滤器5后，一方面经过单向节流阀7、球阀10流入蓄能器9中。蓄能器9中液压油压力可从管道中并接的压力表8中直接读取；另一方面，压力油直接流向三位五通电液换向阀11的进油口P口，同时，压力油流经高压过滤器5后还并接常开型电磁溢流阀6，原动机1启动后，油泵2输出压力油从常开型电磁溢流阀6卸荷并流回液压油箱22。常开型电磁溢流阀6的泄漏油经过回油过滤器19流回液压油箱22。由于系统采用泵控调速方式，即选择电液比例径向柱塞泵实现流量调节，从而改变活动桥24绕着主轴25的转动速度，PLC系统逻辑上，三位五通电液换向阀11始终执行先开后关的原则，因此，蓄能器9设置在三位五通电液换向阀11的P口附近，可以起到吸收油缸17运动过程中可能出现的压力冲击，特别是活动桥24启动、停止阶段，当PLC设定油泵2变量机构电流值斜坡过陡而引起大的压力冲击时，蓄能器9可以起到很好的吸收压力冲击作用，从而一定程度上保护油缸17。
液压站高度集成包含除油缸17及其两套集成阀组以外的设备，比如液压油箱、油泵2、高压过滤器5、常开型电磁溢流阀6、蓄能器9、三位五通电液换向阀11等，液压站置于专用泵房中。液压油缸17集成了油缸本体、平衡阀13、节流阀18和卸载阀14等。请参见图2，图2为本发明提供的一种控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统的安装结构示意图。油缸17的无杆腔一端与混凝土承台上预埋的支座通过销轴连接，活塞杆端通过销轴与立转式开启桥(活动桥)27底部的钢支座连接。液压站和油缸17之间通过三组不锈钢管道相连，仅在靠近油缸17附近处用一段液压胶管过渡，以适应油缸17的转动影响。
整个液压系统通过PLC电气控制系统控制。采用泵控方式控制系统流量，通过控制电液比例柱塞泵2内置变量机构的输入电流值不同，改变油泵斜盘偏角大小进而改变系统流量，从而改变活动桥绕着主轴25的转动速度。活动桥27的平稳启动和平稳停止，通过PLC电气控制系统对油泵变量机构进行斜坡控制完成。在此基础上，针对平稳落桥的控制，一方面通过设置蓄能器9吸收液压冲击，减少对油缸17带来的影响；另一方面，在油缸17两工作腔分别设置常闭型电磁式卸载阀14，桥梁落位前预留一小段行程，控制卸载阀14得电，使油缸17处于自由状态，通过调节节流阀18开口大小，让活动桥在自重作用下，以非常理想的速度缓慢落位到桥梁支座23上。
本发明的控制开启桥平稳落位到桥梁支座的液压系统，实施作业和控制过程如下：
1、操作人员按下原动机1“启动”按钮，电控系统自动检测两处截止阀4行程限位开关信号，检测到信号后油泵2开始运转，此时油泵2几乎以零流量输出，并经过常开型电磁溢流阀6以几乎零压力卸荷。
2、操作人员按下“开桥”按钮，三位五通电液换向阀11的电磁铁RaiseDT和电磁溢流阀6的电磁铁1DT同时得电，系统安全设定压力进入待命状态，三位五通电液换向阀11工作在油缸17活塞杆伸出工位。延时3s后，PLC控制油泵2变量机构电磁铁M1DB做一次斜坡加速操作，即在10s内将油泵排量从0匀速增至系统要求设定值。此后，可以看到活动桥从静止状态平稳加速到某一稳定速度并维持该速度将活动桥逐渐打开。开桥过程中，操作人员继续按下“开桥”按钮，PLC即执行停桥程序。此时，PLC控制油泵2变量机构电磁铁M1DB做二次斜坡减速操作，即先在5s内将油泵2排量匀速减至到某一中间值，然后以当前值驱动活动桥运行5s，PLC再控制油泵排量在5s内从当前值递减到0，接着RaiseDT和1DT失电，活动桥被平衡阀13锁止在当前位置。停桥的这种处理，是为了尽量减少活动桥的惯性，避免抖动。由于活动桥在中间角度停止时不存在与硬支撑物之间接触性撞击问题，卸载阀14不参与控制。
3、操作人员按下“落桥”按钮，三位五通电液换向阀11的电磁铁LowerDT和电磁溢流阀6电磁铁1DT同时得电，系统安全设定压力进入待命状态，三位五通电液换向阀11工作，油缸活塞杆缩回工位。延时3s后，PLC控制油泵2变量机构电磁铁M1DB做一次斜坡加速操作，即在10s内将油泵排量从0匀速增至系统要求设定值。此后，可以看到活动桥从静止状态平稳加速到某一稳定速度并维持该速度将活动桥逐渐落下。落桥过程中，操作人员继续按下“落桥”按钮，PLC即执行停桥程序。此时，PLC控制油泵2变量机构电磁铁M1DB做二次斜坡减速操作，即先在5s内将油泵排量匀速减至到某一中间值，然后以当前值驱动活动桥运行5s，PLC再控制油泵排量在5s内从当前值递减到0。接着电磁铁LowerDT和电磁铁1DT失电，活动桥被平衡阀13锁止在当前位置。停桥的这种处理，是为了尽量减少活动桥的惯性，避免抖动，卸载阀14也不参与控制。
4、自动落桥到桥梁支座23上。操作人员按下“落桥”按钮，只要不重复按下该按钮，活动桥24将一直落桥。当PLC获取程序标定好的落桥位置信号后，PLC控制油泵2变量机构电磁铁M1DB做二次斜坡减速操作，即先在5s内将油泵排量匀速减至到某一中间值，然后以当前值驱动活动桥运行5s，PLC再控制油泵排量在5s内从当前值递减到程序标定好的某一低值(油泵排量在此值下驱动活动桥运行的速度与卸载阀释放后活动桥运行速度基本一致)。此时，LowerDT、1DT和M1DB同时失电，同时，两个卸载阀14的X11DT和X12DT同时得电并延时20s，活动桥将平稳就位到桥梁支座上。
5、动力失效后应急落桥操作。由于系统故障，当按下“落桥”按钮活动桥无动作时，可以按下“卸载”按钮，此时两个卸载阀14的X11DT和X12DT同时得电，活动桥在重力作用下缓慢关闭直至落位到桥梁支座上。
本发明利用电液技术的有机结合，有效地解决了立转式开启桥落位有时硬砸到桥梁支座上、有时停不到支座上的问题。其原因一方面是由于传感器精度影响导致PLC获取位置控制信号准确性不高，另一方面则是由于外部供电电压往往不太稳定所导致，这种因素往往又是不容易受控的。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明很好地解决了立转式开启桥平稳落位到桥梁支座上的问题，相对传统系统而言，对于位置信号传感器的要求也更低，也无需对外电电压提更高的要求，且本发明系统构成简单，操控性好，应用效果非常明显，具有较高的实用价值和应用前景。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
