Розробка логічної схеми управління двостулкових воріт судноплавного шлюзу

Розробка логічної схеми управління двостулкових воріт судноплавного шлюзу

ЗМІСТ.

1. ВСТУП

1.1. Загальні відомості про електрообладнання водних шляхів.

1.2. Склад і призначення механічного устаткування гідротехнічних споруд.

1.3. Основні властивості електрофіціруемих механізмів гідротехнічних споруд.

1.4 Елементи електричного обладнання шлюзів.

1.4.а. Силове обладнання приводів.

1.4.б. Електричні апарати системи управління.

1.4.в Оперативна сигналізація.

1.4.г. Пошукова сигналізація.

1.4.д. Світлофорна сигналізація.

1.4.е. Елементи та пристрої електропостачання.

2. ОПИС Керований об'єкт

2.1. Елементи воріт і діючі навантаження.

2.2. Приводний механізм для переміщення двостулкових воріт.

2.3. Визначення потужності і вибір електродвигуна для електромеханічного приводу двостулкових воріт судноплавного шлюзу.

2.3.1. Вихідні дані.

2.3.2. Визначення статичних моментів опору.

2.3.3. Попередній вибір електродвигуна.

2.3.4. Визначення моменту опору наведених до валу двигуна.

2.3.5. Перевірка попередньо обраного двигуна.

2.3.6.Вибор електричних апаратів для керування механічними гальмами.

2.3.7.Расчет резисторів пускового реостата і вибір ящиків опорів.

3. ОПИС ІСНУЮЧИХ СХЕМ УПРАВЛІННЯ

3.1. Привід з асинхронними двигунами без регулювання швидкості руху.

3.2. Привід з асинхронними фазними двигунами з регулюванням швидкості руху зміною опору кола ротора.

3.3. Електричний привід з гидропередачей.

3.4. Електропривод двостулкових воріт з гальмівним генератором.

3.5. Електропривод з тиристорним управлінням.

4. БЕЗКОНТАКТНІ АПАРАТИ І СТАНЦІЇ УПРАВЛІННЯ.

5. СИНТЕЗ ЛОГІЧНОГО АВТОМАТА

5.1. Побудова СГСА.

5.2. Кодування СГСА. (ДСА).

5.3. Граф абстраактного автомата.

5.4. Функції виходу. Таблиці переходів. Функції збудження. Кодування станів.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

6.1. Правила технічної експлуатації електродвигунів.

6.2. Аналіз шкідливих і небезпечних факторів на гідротехнічних спорудах. Норми, заходи з підтримки норм, заходи безпеки.

6.3. Електробезпека.

6.4. Розрахунок захисного заземлення трансформаторної підстанції.

7. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ.

8. ЛІТЕРАТУРА

1. ВСТУП.

Для збільшення вантажообігу річкового флоту потрібно вдосконалення водних шляхів і суден транспортного флоту.

Різні за своїми технічними характеристиками сучасні водні шляхи та судна технічного флоту є об'єкти з високим ступенем електрифікації. Електрична енергія на них застосовується для приводу основних і допоміжних механізмів, зв'язку та сигналізації, освітлення та опалення. Сумарна потужність електродвигунів гідротехнічних споруд і суден технічного флоту нерідко перевищує 300-500 кВт. Така енергоозброєність об'єктів водного транспорту відповідає загальному стану електрифікації народного господарства, де електропривод споживає більше 60 відсотків електроенергії, що виробляється.

Відмінною рисою сучасного виробництва є високорозвинена система управління об'єктами, що забезпечує автоматичне керування технологічними процесами. Електропривод дедалі більше набуває рис автоматизованого. Автоматизовані електроприводи умовно діляться на три рівні. Основу систем першого рівня становлять автоматизовані електроприводи окремих робочих машин чи процесів (локальні системи). Системи другого рівня об'єднують електроприводи функціонально пов'язаних робочих машин або процесів з включенням пристроїв контролю, збору і обробки інформації. Системи третього рівня включають ЕОМ і забезпечують оптимальне управління групою складних приводів або процесів за заданими критеріями і алгоритмам.

Енергоозброєність основних об'єктів водного транспорту дозволяє докорінно поліпшити їх характеристики.

Основою електропривода виробничих об'єктів є електрична машина. Перший електричний двигун постійного струму з обертальним рухом був створений у 1834 р. академіком Б. С. Якобі за участі академіка Е. Х. Ленца. Цей двигун в 1838 р. був застосований Б. С. Якобі для надавання руху катера на ріці Неві. Таким чином, батьківщиною електродвигуна, а разом з тим і першого електропривода була Росія. Зазначена робота Б. С. Якобі одержала світову популярність і багато наступних технічні рішення в області електропривода вітчизняних і іноземних електротехніків були варіацією чи розвитком ідей Б. С. Якобі.

До найбільш істотних практичних досягнень в області раннього розвитку електропривода можна віднести роботи В. Н. Чиколева створив привід електродів дугової лампи (1873 р.) і вентиляторів (1886 р.), П. Н. Яблочкова, що створив трансформатор (1876 р.), М. О. Доліво-Добровольського, винахідника асинхронного двигуна (1889 р.), А. Н. Шубіна, що розробив привід з індивідуальним генератором (1899 р.) (система генератор-двигун) та інші.

Величезну роль у розвиток електоропрівода відіграли наукові ідеї найбільшого російського електротехніка Д. А. Лачинова, який розкрив переваги електричного розподілу механічної енергії, дав класифікацію електричних машин за способом збудження, розглянув умови живлення двигуна від генератора і особливості механічних характеристик двигуна постійного струму. Ця видатна робота Д. А. Лачинова стала основою науки про електроприводі, яка пізніше була розвинена працями головним чином російських та радянських вчених, серед яких повинні бути названі П. Д. Войнаровський,

В. К. Дмитрієв, С. А. Ринкевич, В. К. Попов, Р. Л. Аронов, А. Г. Голованов, М. Г. Чілікін, В. І. Полонський та інші.

Розвиток науки про електроприводі сприяло зростанню ступеня електрифікації і автоматизації виробничих об'єктів і створення досконалих систем автоматизованого приводу механізму воріт і затворів шлюзів, суднопідіймальних пристроїв і суден технічного флоту.

Електрообладнання на річковому транспорті розвивається по шляху подальшого вдосконалення існуючих пристроїв і створення нових ефективних автоматизованих систем.

1.1. Загальні відомості про електрообладнання водних шляхів. Довжина внутрішніх водних шляхів, придатних для судоходс-

тва, в нашій країні становить близько 500 тисяч кілометрів, проте активно використовуються тільки 150 тисяч кілометрів, з яких близько 80 тисяч кілометрів освоєно за роки радянської влади. В цей же час побудовано близько 16 тисяч кілометрів штучних водних шляхів, у тому числі Біломорсько-Балтійський канал (ББК), Волго-Балтійський водний шлях (ВБВП) імені В. І. Леніна, Волго-Донський судноплавний канал (ВДСК) імені В. І. Леніна, канал імені Москви (УКіМ). Водний транспорт займає все більш помітне місце в народному господарстві нашої країни і для подальшого зростання вантажообігу і пасажирських перевезень вимагає вдосконалення водних шляхів. Для цього проводять руслоочіщеніе, дноуглубденіе, виправлення, регулювання стоку та шлюзування. Крім того, для забезпечення безпеки плавання на водних шляхах створюється судноплавна обстановка у вигляді системи берегових і плавучих знаків, що визначають напрямок суднового ходу і його межі. Судноплавна обстановка, виправлення водних шляхів за допомогою дамб, напівзагати інших споруд, а також регулювання стоку завдяки спеціальні водосховища при все своєю масштабністю не відрізняються великими витратами електроенергії або специфікою електрифікації. Тому основну увагу приділяється шлюзування та використання спеціального флоту для руслоочіщенія і днопоглиблення.

Шлюзування річки дозволяє різко збільшити глибини в річковому потоці в результаті будівництва уздовж шляху водоутримуючих гребель зі спеціальними судопропускнимі спорудами у вигляді шлюзів або суднопідіймачі.

Поліпшення суднохідного водних шляхів підвищує безпеку плавання і є однією з умов успішного розвитку водного транспорту. Воно, зокрема, здійснюється підйомом води напірними гідротехнічними спорудами з судноплавними шлюзами або суднопідіймачі.

Судноплавним шлюзом називається споруда, призначена для перекладу судів з одного б'єфа в іншій, що відрізняються рівнем води. Різниця рівнів води у верхньому і нижньому б'єфах сприймається шлюзом як натиск.

Схематичний план і поздовжній розріз однокамерного шлюзу наведені на малюнку 1.

Шлюзування здійснюється за допомогою камери 1, що розділяє б'єфу, і пристроїв, що дозволяють вирівнювати рівні води в камері окремо з верхнім і нижнім бьефами. З боку кожного б'єфу камера має судноплавні отвори, що перекриваються воротами 2. Для маневрування воротами шлюзи обладнуються механізмами, що розташовуються на майданчиках або приміщеннях голів шлюзов.Прі наповненні і спорожнюванні камера з'єднується з бьефами водопровідними галереями 3, які перекриваються затворами. Водопровідних галерей і затворів може не бути, якщо для наповнення або спорожнення використовуються судноплавні отвори.

Для ремонту шлюзу передбачаються затвори, що дозволяють відокремити його від верхнього та нижнього б'єфу при осушенні камери.

Крім воріт і затворів з механізмами, камери шлюзу обладнуються причальними пристроями для учалкі судів.

Примикають до верхньої і нижньої головам шлюзу підходи складаються з каналів для заходу судна в шлюз, напрямних пристроїв, що забезпечують безпеку входу суден у камеру, причальних пристроїв і споруд для відстою суден в очікуванні шлюзування.

Забезпечення чіткої і безпечної проводки суден на сучасних шлюзи гарантується за допомогою навігаційної сигналізації, зв'язку та автоматичного керування всіма операціями шлюзування.

На внутрішніх водних шляхах нашої країни експлуатуються понад 100 судноплавних шлюзів. Габарити шлюзових камер досягають: довжина - 300 м, ширина - 30 м, натиск на одну камеру - 20 м.

Різні за своїми технічними характеристиками сучасні судноплавні шлюзи являють собою унікальні споруди з високим ступенем електрофікації, яка дозволяє докорінно поліпшити технологію виробничих процесів та умови праці обслуговуючого персоналу.

Склад і характер електричного обладнання шлюзу визначаються його місцем в технологічній лінії, інтенсивністю руху на водній магістралі і рівнем автоматизації управління.

Успішна робота судноплавного шлюзу залежить від надійності і чіткості дії всіх елементів електричного устаткування. У процесі проектування і будівництва шлюзів передбачається, що їх електричне обладнання повинне забезпечувати:

заданий технологічний режим роботи об'єкта;

постійну готовність до дії;

можливість дистанційного, а в необхідних випадках і автоматичного управління;

економічність і повну безпеку роботи.

Зазначені вимоги здійсненні лише за високого ступеня електрифікації, автоматизації та якості електричного устаткування.

1.2. Склад і призначення механічного устаткування гідротехнічних споруд.

Механічне обладнання шлюзів ділиться на:

основне, призначене для безпосереднього виконання операцій з пропуску суден через шлюз. До нього відносяться робочі ворота, затвори та їх механізми;

допоміжне, необхідне для забезпечення пропуску суден за певною схемою і включає рухомі і нерухомі причальні пристрої;

ремонтне, призначене для відділення камери від верхнього та нижнього б'єфів, що складається з ремонтних та аварійних воріт, підйомних пристроїв, насосних агрегатів і т.п.

Різні розміри камер шлюзів і призначення напорів, а також специфіка роботи викликали появу великої різноманітності конструкцій шлюзових воріт (плоскі, підйомно-опускні, сегментні, відкатні, двостулкові та інші) і затвор галерей (плоскі, сегментні, циліндричні, дискові і т.п. ).

В даний час найбільше поширення одержали плоскі підйомно-опускні і сегментні ворота для верхніх голів шлюзів, двостулкові - для нижніх, плоскі та циліндричні затвори - для галерей.

Плоскі підйомно - опускні ворота (малюнок 2) являє собою щит 1, перекриває судноплавне отвір і переміщується на

колісних або ковзних опорах у вертикальних бічних пазах 2. Нижня частина воріт виконана з нахилом у бік камери для направлення струменя при наповненні на гасителі та усунення вакууму під щитом і при його підйомі. Аналогічний пристрій мають і плоскі затвори водопровідних галерей.

В експлуатаційних умовах ворота можуть приймати три положення: 1) робоче (судноплавний отвір перекрито); 2) наповнення

(Відкрита частина судноплавного отвору); 3) судноплавне (судноплавне

отвір відкрито).

За експлуатаційно - гідравлічним вимогам при наповненні камери шлюзу ворота піднімаються над робочому становищем на 1-3 м з обмеженою швидкістю до 0,2-0,6 м / хв, а після закінчення наповнення, на швидкості, що перевищує швидкість переміщення при наповненні у 20 - 25 разів, вони опускаються в судноплавне становище. У робоче положення з судноплавного ворота переміщуються також з великою швидкістю.

Плоскі ворота конструктивно прості і дозволяють перекривати судноплавні отвори значних розмірів при відносно невеликих габаритах голів камери. Проте переміщення у вертикальній площині і вимога двох різко відрізняються швидкостей руху викликає необхідність застосування складних приводних пристроїв і споруди приміщенні для розташування електромеханічного обладнання.

Сегментні ворота (малюнок 3) за призначенням аналогічні плоским підйомно - опускним, але переміщаються вони не по вертикалі, а по дузі. Робоча поверхня їх криволинейна, що дозволяє за рахунок тиску води в операції наповнення камери обходиться меншими зусиллями для підйому таких воріт в порівнянні з плоскими.

Двостулкові ворота (малюнок 4) складаються з двох полотен 1, що обертаються навколо вертикальних осей, розташованих біля стін камери

2. У закритому стані полотна спираються один на одного опорними подушками створних стовпів, утворюючи кут 160-170о з вершиною, спрямованої в бік більшого рівня води (верхнього б'єфу), що створює зусилля для утримання стулок закритими.

В експлуатаційних умовах двостулкові ворота можуть займати лише два положення: робоче (судноплавний отвір закрито) і судноплавне (судноплавне отвір повністю відкрито), так як наповнення камери шлюзу при такій системі воріт відбувається за допомогою обвідних галерей, забезпечених своїми затворами.

Циліндричні затвори водопровідних галерей (малюнок 5) представляє собою циліндр 1, встановлений у спеціальній ніші і перекриває водопровідне отвір своєї торцевою частиною. Робоче переміщення затвора здійснюється у вертикальній площині за допомогою гвинтової передачі 2 або гнучкого тягового органу.

Завдяки циліндричної формі поверхні затвора бічний тиск води на нього врівноважується, тому підйомне зусилля при маневрування затвором невелика. До недоліків циліндричних затворів відносяться потреба в складній формі галерей і чутливість до вібрацій.

Механізми воріт і затворів різняться в залежності від розмірів шлюзів, їх конструкції та загальної компоновки. Усі механізми, як правило, маю редуктори чи гідравлічні передачі і тягові органи. В якості останніх застосовуються ланцюгові, тросові, кривошипно-шатунні, штангово-ланцюгові і штангові пристрою.

Гідравлічні передачі використовують як для зміни передавального числа і швидкості руху робочого органу, так і для отримання необхідного виду механічної характеристики приводу. У гідравлічних передачах робочому тілом є рідина, властивості якої і визначають особливості цього типу передач.

Як і в будь-якій передачі, в гідравлічній також є вхідний і вихідний ланки: першим може бути вал насоса, другим - поступально переміщується поршень у гідроциліндрі.

Гідравлічні передачі діляться на гідростатичні (об'ємного дії) і гідродинамічні. У перших тиск, створюваний насосом, передається через рідину як робоче тіло на виконавчий орган, по-друге рідина наводиться в обертальний рух провідною ланкою і захоплює за собою ведене.

Потужність гідростатичних систем в основному визначається тиском рідини, і витрата її порівняно невеликий. Гідродинамічні системи, навпаки, характеризуються великою витратою рідини і малим статичним тиском.

Гідростатичні передачі, здатні забезпечити великі передавальні числа і перетворити вид руху, отримали переважне застосування на водному транспорті. Вихідні ланки цих передач можуть мати зворотно-поступальний, обертальний або зворотно-поворотний рух (відповідно силові гідроциліндри, гідромотори, моментні гідроциліндри).

На малюнку 6 представлена ​​найпростіша гидропередача, перетворююча вид руху. Тиск, створюваний насосом 1, за допомогою розподільника 2 передається правої або лівої порожнини циліндра 3, забезпечуючи необхідний напрям руху робочого органу. Дроселюванням, тобто відведенням частини рідини за допомогою дроселя 4 в ємність 5 по зливний магістралі, можна керувати швидкістю руху поршня. Швидкість руху робочого органу можна змінювати також регулюванням насосної утановки.

Гідравлічні передачі мають ряд переваг, які забезпечують їх широке застосування в промисловості і на транспорті:

можливість різного розташування вузлів та елементів;

порівняльна легкість зміни напрямку руху робочого органу;

простота захисту установки і робочих органів від перевантаження;

безшумність роботи;

мала маса на одиницю потужності;

простота перетворення обертального руху в поступальний і забезпечення великих передавальних чисел в об'ємних передачах.

Основними недоліками цих передач є; складності прокладки трубопровідних комунікацій; великі втрати тиску і витоку рідини в ущільненнях; залежність характеристик систем від температури рідини і її

в'язкості.

Тягові органи служать для з'єднання приводного механізму з робочим органом, тобто з воротами або затворами шлюзов.Тяговие органи працюють у винятково важких умовах, особливо в підйомних механізмах, де часто вони знаходяться у воді і важко доступні для обслуговування. З огляду на нерівномірність навантаження і важкі умови їх роботи, при проектуванні тягових органів прагнуть забезпечити їм міцність і надійність.

1.3. Основні властивості електрофіціруемих механізмів гідротехнічних споруд.

Електрифікація, механізми гідротехнічних споруд працюють в умовах, що відрізняються вологістю (100%), великими перепадами температури (20-50оС), значними коливаннями навантаження і тривалими перервами в роботі (при шлюзовании і особливо в міжнавігаційний період). Для забезпечення безаварійної роботи ці механізми повинні бути досить міцними, довговічними і надійними в експлуатації. Крім того, вони повинні мати високі техніко-економічні показники.

Перераховані вимоги поширюються і на електричне обладнання.

Головні навантаження, що діють на електроприводи основних механізмів гідротехнічних споруд, створюються:

власною вагою переміщуються пристроїв;

тиском води і вітру на них.

Крім цього, можуть виникнути випадкові навантаження, викликані навалом вільно плаваючих предметів і шлюзуемих судів, обмерзанням, льодоходом і т. п.

Ці навантаження, ваги пристроїв, не залишаються незмінними в процесі робіт, тому всі розрахунки виконуються для двох можливих їх поєднань: основного та особливого. В основний поєднання включають навантаження, що діють постійно при роботі механізму, в особливе - головні і випадкові (удари топляков, заклинювання, льодохід і т. п.). Сполучення навантажень вибирають відповідно до практичної можливістю одночасного їх дії як на привід у цілому, так і на окремі його елементи. Навантаження визначають для статичного і динамічного режимів роботи.

За чинними в системі навантажень розраховують відповідні їм моменти і підсумовуванням останніх обчислюють результуючі моменти опору руху Мс.

При визначенні моменту опору навантаження від навалу вільно плаваючих предметів і шлюзуемих судів, а також від обмерзання і льодоходом можна не враховувати, полога їх такими, що виходять за межі максимального моменту приводу і регламентують лише міцність конструкції електрифікованих пристрою.

При цьому наприклад, для двостулкових воріт з тросовими, ланцюговими, штанговими і штангово-ланцюговими передачами моменти (у Н * м) від діючих навантажень наближено будуть такими:

а) від ваги системи (момент тертя в п'яті і гвльсбанде)

Мтр = 23Fіfrі + Fгfrг,

де Fг і Fи - реакція в п'яті і гальсбане, Н;

f - коефіцієнт тертя;

rи, rг - радіус п'яти і гальсбана, м;

б) від гідростатичного і гідродинамічного тиску води на стулку

Мг = 0,5 Yhl2Dh +0,15 rhl2 * q2

де Y - вага одиниці об'єму води, Н/м3;

h - заглиблення стулки, м;

l - довжина стулки, м;

Dh - перепад рівнів води, м; r - щільність води, кг/м3: q - швидкість руху стулки, м / с:

в) від дії вітру

Мв = Fвl / 2,

де Fв - сила вітру, що діє на стулку, Н;

l - довжина стулки, м.

Момент опору буде дорівнює

Мс = Мтр + Мг + Мв.

У динамічному режимі роботи, крім перерахованого, враховують додатковий момент (в Н * м) від сил інерції стулки:

Мі = Jw / t,

де J - момент інерції стулки, кг * м2;

w - кутова швидкість руху стулки, з-1;

t - час динамічного режиму, с;

Момент опору руху підйомно-опускних воріт (затворів) створюється головним чином вагою воріт і опором тертя в опорно-ходових і закладних частинах. Складові моменту опору (в Н * м) можна визначити наступним чином:

а) від власної ваги воріт (затвора)

Мв = GRб,

де G - вага воріт з тяговим пристроєм, Н;

Rб - радіус барабана підйомної лебідки, м;

б) від тертя в опорно-ходових і закладних частинах

Мтр = f1PRб + f2DPRб,

де f1, f2 - коефіцієнт тертя опорного пристрою і ущільнення;

P і DP - сили гідростатичного тиску на ворота і на заставні частини, Н.

При цьому Мс = Мв + Мтр. Для приводу затворів галерей, крім зазначених навантажень, враховують момент, створюваний вертикальним тиском води:

Мверт = YSRб (Hв-fоНн),

де S - площа затвора, м2;

Hв, Нн - напір на верхню і нижню (випоровши) поверхні затвора, м;

fо - коефіцієнт підсмоктування.

1.4 Елементи електричного обладнання шлюзів.

Електричне обладнання, що забезпечує чітку і надійну роботу гідротехнічних споруд, умовно можна розділити на три основні групи: силове електрообладнання приводів, електричні апарати і системи управління, елементи і пристрої електропостачання.

1.4.а. Силове обладнання приводів. До силового електрообладнання перш за все відносять електричні двигуни та електричні приводи гальм.

Електричні двигуни. До електричних двигунів гідротехнічних споруд пред'являються високі вимоги щодо забезпечення нормальної роботи в умовах різких коливань навантаження, температури навколишнього середовища і підвищеної вологості. На гідротехнічних спорудах застосовувалися виключно кранові електродвигуни змінного струму з короткозамкненим та фазним ротором серії МТК і МТ спеціального виконання, які мають досить високою перевантажувальною здатністю і механічною стійкістю. Від звичайних вони відрізняються тим, що обмотка статора їх при виготовленні піддається вакуумної просочення ізоляційним вологостійким компаундом, а в підшипникових щитах є вентиляційні отвори, призначені для запобігання появи конденсату всередині двигуна.

В даний час на гідротехнічних спорудах набувають поширення й кранові двигуни серій МТКВ МТВ з ізоляцією класу В, що допускає збільшення номінальної потужності двигуна при колишніх габаритних розмірах.

З - за відсутності кранових двигунів необхідної потужності стали застосовуватися двигуни загальнопромислового призначення. Однак ці двигуни менш надійні в експлуатації, гірше працюють в умовах гідротехнічних споруд, мають меншу перевантажувальної здатністю.

Режим роботи двигунів гідротехнічних споруд, як правило, короткочасний з яскраво вираженою циклічністю роботи. Тривалість циклу в залежності від виду споруди та характеру роботи становить 30 -60 хвилин. Тривалість роботи двигунів в циклі при цьому коливається від однієї до 6 - 8 хвилин.

Електричні приводи гальм. Більшість механізмів гідротехнічних споруд постачають гальмами закритого типу, як правило, колодкові. Гальма служать для утримання под'емноопускних пристроїв у піднятому положенні, а поворотних в чітко фіксованому положенні. Крім того, за допомогою гальма можна скоротити гальмівний шлях

- Вибіг механізму. Особливо високі вимоги пред'являються до гальма многодвігателтельних систем, де необхідна однакова ефективність дії гальм для збереження синхронізації і послідовності руху елементів.

Для приведення в дію механічних гальм застосовуються длінноходовие електромагніти серії МО і електрогідравлічні штовхачі серії ЕГП.

1.4.б. Електричні апарати системи управління. Ця група об'єднує апарати комутації і захисту, апарати технологічної послідовності і блокувань, контролю і сигналізації. Крім управління основними механізмами і процесами, спеціальні системи цієї групи апаратів забезпечують інформацію про стан найбільш відповідальних елементів і режимах роботи і здійснюють регулювання руху суден.

Комутаційні апарати. Для комутації силових ланцюгів гидротех-

технічних споруд застосовуються в основному електромагнітні контактори серії КТ. Безконтактні (напівпровідникові) контактори струму використовують лише в дослідному порядку з тиристорними станціями управління.

Апарати захисту. На шлюзи застосовуються максимальна струмова і мінімальна захист. Для максимального струмового захисту двигунів воріт і затворів зазвичай використовують електромагнітні або індукційні реле максимального струму серії РЕ та ІТ, Для захисту від перевантажень електротепловие реле ТР, для мінімального захисту - реле напруги.

Реле проміжне використовується для підготовки ланцюгів управління до заданих операціях (наприклад, циклові або роздільного управління). Крім того, проміжні реле в деяких випадках дозволяють скоротити число контактів, що включаються в ланцюг управління. Наприклад, замість того щоб включити кнопку "Стоп" всіх постів управління в ланцюг управління, можна включити їх ланцюг котушки проміжного реле. При натисканні будь-якої з цих кнопок розмикаються контакти цих реле в ланцюзі управління і відбувається зупинка приводу. В якості проміжних реле широке застосування знаходять реле серії РП.

Реле часу служать для управління контакторами прискорення, а також в інших випадках, коли необхідно, щоб між двома операціями був певний проміжок часу. Для цих цілей на водних шляхах в основному використовуються електромеханічні реле з приводом на змінному струмі і електромагнітні реле часу постійного струму.

Кнопки і ключі управління застосовуються загального призначення, розраховані на роботу в умовах підвищеної вологості.

Шляхові вимикачі. На шлюзи надзвичайно поширені шляхові вимикачі. Вони служать для відключення двигунів при досягненні затворами кінцевих і граничних положень, а також для блокувань. Розрізняють шляхові вимикачі двох типів: блок - апарати і кінцеві вимикачі. Перші, за своїм устроєм подібні командоконтроллера, є засобом управління і блокувань у функції шляху, а другі, зазвичай важільного типу, встановлюються для спрацьовування в кінці шляху.

На гідротехнічних спорудах знаходять застосування і безконтактні вимикачі, робота яких заснована на зміні їх індуктивного чи ємнісного опору при переміщенні рухомого якоря. Такі вимикачі малогабаритні, герметичні, з успіхом працюють в агресивному середовищі, і зокрема в підводних частинах споруд.

Панелі та пульти. Апаратуру управління і захисту розташовують, як правило, на контакторна панелях, зібраних з прямокутних ізоляційних плит і закріплених на кутових стійках. Комутаційну апаратуру, реле управління та захисту встановлюють на лицьовій стороні з виведенням захисту для монтажу із зворотного боку панелей, де знаходяться вимірювальні трансформатори і пускорегулюючі резистори. Розміщення чутливих реле на контактних панелях у безпосередній близькості від потужних контакторів має істотний недолік, що полягає в помилкових спрацьовування реле від вібрації, спричиненої включенням і вимиканням контакторів. Тому на сучасних шлюзи чутливу апаратуру управління розташовують на окремих панелях, званих панелями автоматики. Командоаппарати і прилади технологічного контролю і сигналізації встановлюють у повному обсязі на центральному або в скороченому на місцевому пультах управління. Всі прилади та пристрої на центральному пульті управління розміщують у відповідності з мнемонічною схемою об'єкта. Центральний пульт знаходиться в окремому приміщенні, щоб забезпечити оператору хорошу видимість об'єкта. Місцевий пульт зазвичай встановлюють безпосередньо біля керованого механізму і постачають закриваються кришкою.

1.4.в Оперативна сигналізація. До числа основних пристроїв сигналізації та контролю для апаратного забезпечення виробничої (оперативної, пошукової та аварійної) сигналізацій. Серед них найбільш помітне місце займає оперативна сигналізація.

Для успішної роботи оператор шлюзу повинен мати можливість у будь-який час встановити, в якому становищі знаходяться ворота і затвор (наскільки вони відкриті або закриті), а також які рівні води в камері і обох б'єфах. Для цієї мети застосовується оперативна вказівна (індикаторна) сигналізація. На (малюнку 6, а і б) зображені показники положення підйомно - опускних і двостулкових воріт. Основу покажчиків складають сельсіни, що утворюють систему синхронного зв'язку (див. п. 30).

З приводом воріт пов'язаний ротор сельсина - датчика, який повертається при їх переміщенні. При цьому повертається і ротор сельсина приймача, електрично з'єднаний з сельсином - датчиком. З сельсином - приймачем, що знаходиться на центральному пульті управління, пов'язаний покажчик, який і відображає положення воріт.

Покажчик рівня води в камері працює наступним чином. На одній з голів шлюзу встановлюють колодязь, що сполучається з камерою, в який поміщають поплавець, закріплений на тросі і врівноважений противагою. При зміні рівня води в камері поплавець піднімається або опускається, від чого починає обертаються ролик, охоплюваний тросом. Це обертання передається через редуктор сельсину - датчику і через сельсин - приймач відбивається на екрані стрілочного, стрічкового або цифрового покажчика. Аналогічно працюють і покажчики рівня води в б'єфах.

Як відомо, диференціальний сельсин - приймач дозволяє визначити кут неузгодженості між роторами двох сельсинов - датчиків. Цей принцип покладено в основу роботи покажчиків (індикаторів) різниці рівнів води в камері, верхньому або нижньому б'єфах та покажчиків перекосу затвора.

Обмотка статора диференціального сельсина - покажчика різниці рівнів отримує харчування від ротора сельсина - датчика, кут повороту якого залежить від рівня води в б'єфі (верхньому або нижньому), а обмотка ротора включена на затискачі ротора датчика, кут повороту якого залежить від рівня води в камері. Покажчик різниці рівнів води необхідний для управління воротами шлюзу.

Покажчик перекосу передбачають, якщо затвор піднімається і опускається за допомогою двох механічно не пов'язаних двигунів, встановлених на протилежних традиції камери. Навіть при наявності "електричного валу" у таких випадках можлива поява перекосу. Перекіс затвора дуже небезпечний з - за збільшення напруги в ньому та можливості його заклинювання, а також перевантажень електричних двигунів.

Статор диференціального сельсина - покажчика перекосу отримує харчування від ротора сельсина - датчика положення лівого боку затвора, а його ротор підключений до ротора сельсина - датчика положення правого боку затвора. Якщо перекіс перевищує ліміт максимальне значення, ланцюг управління даними приводом автоматично розривається.

Розглянуті прилади виконують не тільки функції сигналізації, а й контролю. Вони мають контакти, замкнуті при куті неузгодженості, що не перевищує заздалегідь заданого значення, і розімкнуті, якщо цей кут більше припустимого. Контакти покажчиків включаються в ланцюг відповідних реле, а контакти останніх - в ланцюг управління. На (малюнку 6) наведена принципова схема оперативної вказівної сигналізації для одного з шлюзів.

На схемі прийняті наступні позначення: ВСВ - датчик рівня води верхнього б'єфу; ВС11 - датчик положення воріт верхньої голови; ВС12

- Те ж, правого боку; ВЕВ2 - приймач різниці рівнів води між верхнім бьефом і камерою; ВЕВ - приймач абсолютного рівня води верхнього б'єфу; Ое1 - приймач положення воріт верхньої голови; ВЕР1

- Приймач перекосу воріт верхньої голови; ВС2 - датчик рівня води в камері; ВСН - датчик рівня води в нижньому б'єфі; ВС31 - датчик положення лівої стулки воріт нижньої голови; ВС32 - датчик положення правої стулки воріт нижньої голови; ВС41 - датчик положення лівого затвора галерей; ВС42 - те ж правого затвора галерей; ВЕН2 - приймач різниці рівнів води між камерою і нижнім бьефом; ВЕН - приймач абсолютного рівня води в нижньому б'єфі; ВЕ31 - приймач положення лівої стулки воріт нижньої голови; ВЕ32 - приймач положення правої стулки воріт нижньої голови; ВЕ41 - приймач положення затвора лівої галереї; ВЕ42 - приймач положення затвора правою галереї; KV2 - реле напруги ланцюга харчування сельсинов; КВ2 - реле різниць рівнів води межу верхнім бьефом і камерою; КН2 - реле різниць рівнів води між камерою і нижнім бьефом; KV1 - реле перекосу.

Як видно зі схеми, в камері, у верхньому і нижньому б'єфах, встановлено три датчики: ВС2 ​​- датчик рівня води в камері; ВСВ - датчик рівня води у верхньому б'єфі; ВСН - датчик рівня води в нижньому б'єфі, кожен з яких живить ротор звичайного сельсина - покажчика рівня. Крім того, кожен з цих датчиків живить одну з обмоток диференційних сельсинов, контролюючих різницю рівнів. Для воріт верхньої голови на схемі показано три датчики. Один з них - ВС1 - живить ротор приймача, що вказує положення затвора, два інших - ВС11 і ВС12, пов'язаних з лівою і правою сторонами воріт, - живлять диференціальний сельсин - покажчик перекосу. Що стосується двостулкових воріт і затвора водопровідних галерей, то на кожні стулку і затвор встановлено по одному датчику, живить ротор приймача, який вказує положення тієї чи іншої стулки або затвора.

Покажчики різниці рівнів і перекосу забезпечені контактною системою. Контакти покажчиків включені послідовно з котушками проміжних реле різниці рівнів і перекосу.

Контакти SB2 і SH2 замкнуті при однакових рівнях, при нерівних розімкнуті. Контакти SP1 замкнуті при перекосі, що не перевищує задане значення, при більшому перекосі вони розімкнуті.

Оперативна сигналізація у різних шлюзів влаштована неоднаково. В якості прикладу розглянемо принципову схему оперативної лампової сигналізації (рисунок 8), в якій КВ1 - контакт реле миготливого сигналу; SQ1 - SQ3, SQ6 і SQ7 - контакти колійного вимикача, замкнуті при відкритих затворах (воротах); SQ4, SQ5, SQ8, SQ9 - те ж, замкнуті при закритих воротах; KV - контакт реле блокування воріт, замкнутий при закритих воротах; К12 і К32 - контакти реле різниці рівнів води між камерою і верхнім і нижньому бьефами, замкнуті при зрівняних рівнях. При відкритому затворі горить зелена лампочка Н3, при закритому - червона НК, при русі затвора лампа мигає. Показані на схемі прикінцеві і розмикаючих контакти є допоміжними контактами оперативних апаратів управління операціями відкриття О і закриття Z затворів (воріт).

Нехай, наприклад, ворота верхньої та нижньої голів шлюзу закриті, затвори водопровідних галерей відкриті і рівень у камері вирівняний з рівнем нижнього б'єфу. У цьому випадку будуть розімкнуті контакти колійного вимикача SQ1, SQ4, SQ5 - SQ7 і замкнуті контакти SQ2, SQ3, SQ8, SQ9. Будуть замкнуті замикаючі контакти KV1 і К12 і закриті всі показані на схемі розмикаючих контакти. У результаті цього будуть горіти червоні лампи НК3, НК4, НК16 - НК18 і зелені Н36 - Н39.

Нехай отримують живлення котушки оперативних контакторів КО1 і КО2, що включають двигуни приводів двостулкових воріт у бік відкриття. Стулки воріт прийдуть у рух. При цьому розімкнуться розмикаючих контакти КО1 і КО2 і замкнуться замикаючі контакти КО1 і КО2. зелені лампи НЗ13 - НЗ15 загоряться миготливим світлом. Контакти колійного вимикача SQ8 і SQ9 розімкнуться, і червоні лампи НК16-НК18 згаснуть. Коли стулки повністю відкриються, втратять харчування котушки контакторів КО1 і КО2, відкриються замикаючі контакти КО1 і КО2 і закриються розмикаючих допоміжні контакти КО1 і КО2. Оскільки при відкритих стулках контакти SQ6 і SQ7 замкнуті, зелені лампи горять постійним світлом.

Відповідною частиною оперативної сигналізації є та частина, яка відноситься до зміни рівнів води і перепадів. На багатьох шлюзах ці пристрої об'єднують у єдиний водокомандний або водомірний прилад. Як приклад наведена схема комбінованих водомірних приладів, які вимірюють рівні води в камерах і б'єфах, показують їх відмітку і значення напорів на верхні і нижні ворота.

Комплект водомірного приладу складається з трьох пар сельсинов ЗС (датчик) і ВЕ (приймач). Вони працюють на виконавчі двигуни М через диференціальну механічну передачу, що приводить в рух рахункове цифровий пристрій і допоміжні контакти. Функціональна схема однієї пари сельсинов приладу приведена на (малюнку 9). Прилад працює за принципом фазового управління, при ко-

тором у виконавчого двигуна навантаження по струму незалежно від

кута неузгодженості сельсинов завжди залишаються приблизно однаковими

за значенням.

Особливістю і цінною властивістю приладу є його самосинхронізація, що полягає в здатності системи приходити в стан узгодження при появі електричного живлення, якщо неузгодженість відбулося при його відсутність. Це досягається завдяки тому, що граничний кут повороту (неузгодженості) роторів сельсинов прийнято менше 180о. Проте досвід експлуатації комбінованих водомірних приладів показав, що чутливість їх при вимірах перепадів рівнів 15 - 20 м недостатня.

Для шлюзів з малим напором а також для б'єфів, в яких зміни рівня води сезонні і при шлюзовании не перевищують 1,5 - 3 м, можна підвищити чутливість стежить системи при фазовому управлінні збільшенням кута повороту роторів сельсина - датчика і сельсина - приймача (в межах 160о) на одиницю перепаду рівня води. Для зміни співвідношення перепаду води та кута повороту роторів у цьому випадку необхідно змінити відповідним чином передавальні числа механізмів від поплавця до сельсину - датчику і від виконавчого двигуна до сельсину - приймачу і рахункового механізму.

1.4.г. Пошукова сигналізація. Безперебійність роботи шлюзу в значній мірі залежить від того, як швидко буде знайдена і ліквідована несправність в ланцюзі управління, в результаті якої той чи інший привід відмовляє в роботі. Такий несправністю часто може бути розрив ланцюга управління з - за того, що будь - який контакт в ній не спрацював, тобто виявився розімкнутим. Оскільки таких контактів у схемі електроприводів шлюзу дуже багато, знаходження несправного контакту без спеціального пристрою, званим шукачем пошкоджень, становило б великих труднощів.

Найпростіший шукач пошкоджень складається з комутатора SA і сигнальної лампи HL, що включаються паралельно контрольованому колі (рисунок 10). При несправності контрольовану електричний ланцюг перевіряють поворотом рукоятки шукача, пересуваючи повзунок за контактами, спостерігають за сигнальній лампою. За положенням повзунка в якому загоряється лампа, знаходять несправний контакт або ділянку ланцюга.

Удосконалення розглянутого шукача ушкоджень є автоматичний шукач. У нього повзунок переміщається спеціальним імпульсним (кроковим) двигуном, який приходить в рух щоразу, коли порушується блокувальна ланцюг. Це відбувається в результаті замикання розмикається контакту контактора або реле, включеного в ланцюг блокування. За допомогою крокового двигуна повзунок шукача поштовхами переміщається з контакту на контакт і при досягненні місця розриву зупиняється. Після відновлення ланцюга імпульсний двигун доводить повзунок до початкового, нульового, положення.

На статорі 1 крокового двигуна (рисунок 11) є дві обмотки постійного струму, що складаються з трьох котушок кожна. Котушки надіті на сердечник статора. Якір крокового двигуна 2 має два полюси. При включенні струму в одну з груп котушок інша група, проти якої знаходиться полюси якоря, відключаються. У результаті якір повертається на одне полюсний поділ. Потім струм включається в іншу групу котушок, а раніше включена відключається і якір повертається ще одне полюсное поділ.

Таким чином, посилаючи струм то в одну, то в іншу групу котушок двигуна, отримують "шаговое" обертання якоря і ползункового пристрої шукача ушкоджень.

Повзункові і автоматичні шукачі мають суттєві недолік - від шукача до кожного перевіряється контакту необхідно прокладати окремий дріт, а це, при значному числі блокувальних пристроїв, вимагає дуже багато контрольних кабелів. Крім того, велика кількість проводів і контактів, саме по собі ускладнюючи установку, робить її менш надійною. У зв'язку з цим було сконструйовано більш досконале і надійне телемеханічне пристрій

- Телеискатель.

До елементів, які забезпечують роботу телеискателя (рисунок 12), відносяться: реле шукача KV1; реле блокування KV; лінійний контактор КМ; розмикає контакт проміжного реле максимального захисту KVA; замикає контакт проміжного реле кнопки "Стоп" KVS; замикає контакт реле відновлення К1; контакт датчика S, замкнутий тільки в нульовому положенні SA. При нормальній роботі схеми, коли жодна з максимальних реле не спрацювало і замкнуті всі контакти колійних вимикачів, контакти KVA, KVS, KV і KM замкнуті, котушки лінійного контактора КМ і реле блокування KV отримують живлення. При цьому рухомий контакт телеискателя SA знаходиться в нульовому положенні (як показано на схемі), який розмикає контакт КМ розімкнений і нижня частина схеми не працює (реле часу КТ1 - КТ3 знеструмлені).

Якщо, наприклад, спрацює яке або реле захисту (нехай К5н), відразу ж отримає харчування котушка KVA (на схемі не показана), яка розімкне свій розмикаючих контакти. У результаті котушка КМ позбавляється харчування і її замикає контакт КМ розмикається, а розмикає контакт КМ замикається. Аналогічна картина спостерігається при розмиканні будь - якого контакту колійного вимикача. У цьому випадку втрачає харчування котушка блокувального реле KV і розмикається замикає контакт в ланцюзі котушки КМ.

У результаті замикання контакту КМ отримує харчування котушка КТ1, реле спрацьовує і замикає свої замикає контакт КТ1, який замикає ланцюг котушки КТ2. Остання, отримавши харчування, розмикає розмикає контакт в ланцюзі котушки КТ1 і відключає її від мережі, але сама не втрачає харчування, так як отримує його через контакт КТ1, що розмикається і часу. Крім того, реле КТ2 замикає контакти КТ2 і тим самим підготує до роботи реле КТ3 і забезпечить харчування першої групи обмоток крокових двигунів L1M1 і L1M2. Ротори обох двигунів повертаються на один крок, і рухомий контакт комутатора SA переходить у положення 1.

Якщо контакт К1Н замкнутий, через нього отримує харчування котушка KV1, що замикає контакт якої шунтує контакт S, розмикається при переході контакту SA з нульового в перше положення.

Повернемося тепер до роботи реле часу КТ1 - КТ3. Оскільки реле КТ2 відключило котушку КТ1, то з витримкою часу воно саме втратить харчування, але при цьому замикається розмикає контакт КТ1 в ланцюзі котушки реле КТ3. Останнє, спрацювавши, подає харчування в другу групу обмоток крокових двигунів L2M1 і L2M2. Ротори двигунів повертаються на наступний крок, і рухомий контакт комутатори переміщається в положення 2. У зв'язку з тим що котушка КТ2 відключилася, знову замикається розмикає контакт КТ2 в ланцюзі КТ1 і схема приходить в початкове положення. Знову спрацьовують реле КТ1 і КТ2 і через контакт КТ2 отримує харчування перша група обмоток L1M1 і L1M2 і т.д., поки рухомий контакт комутатора не переміститься в положення 5. За прийнятим вище умові контакт К5н розімкнутий. Тому реле KV1 втрачає харчування та котушки КТ1 - КТ3 обесточиваются. Крокові двигуни зупиняються. Положення рухомого контакту комутатора вказує місце ушкодження. Оскільки однакове число кроків зроблять двигуни датчика і приймача, то покажчик, пов'язаний з останнім, покаже номер разомкнутого контакту в ланцюзі управління.

Після усунення несправності телеискатель знову починає працювати і його рухомий контакт доходить до останнього положення (на схемі положення 15). При відновленні схеми (спрацювання реле відновлення і закриття його замикаючого контакту К1) рухомий контакт комутатори переміщається в нульове положення і схема шукача знову готова до роботи. Датчик шукача розташований безпосередньо біля механізму, а його приймач - на центральному пульті управління. Датчик і приймач з'єднані двома проводами.

1.4.д. Світлофорне сигналізація. Світлофорне сигналізація шлюзів може бути різною за кількістю світлофорів і числу вогнів у них. На (малюнку 13) наведена одна з можливих схем розстановки світлофорів для однокамерного шлюзу. У межах камери поблизу кожних воріт встановлюють двозначні вихідні світлофори Н13, Н23. Зелений вогонь дозволяє вихід з камери, червоний забороняє його. Вен камери, в безпосередній близькості від неї, біля кожних воріт розміщують вхідні світлофори Н12, Н22. Крім того, на кожному б'єфі на відстані 400 - 600 метрів від камери розташовують світлофор дальньої дії Н11, Н21. Іноді між вхідним і далеким світлофорами встановлюються і проміжні світлофори. Принципова схема управління вогнями світлофорів верхньої голови наведена на (малюнку 14).

Світлофорами керують за допомогою спеціальних вимикачів S21, S22, S23. При цьому ланцюзі живлення ламп вхідних і вихідних світлофорів сблокірованни з відповідними воротами таким чином, що зелений (що дозволяє) вогонь може бути включений тільки при повністю відкритих воротах.

З наведеної схеми видно, що при розімкнутих контактах S21, S22 і S23 горять червоні вогні, так як знеструмлені котушки реле К1, К3, і К5 та їх розмикаючих контакти замикають ланцюги в первинних обмотках трансформаторів. При цьому спрацьовують котушки реле К2, К4, К6, замикаючі контакти яких включають червоні сигнальні лампи на пульті.

Якщо, наприклад замкнути контакт S21, то отримає харчування первинна обмотка трансформатора Т1 - загориться зелений вогонь на дальньому світлофорі. Включене послідовно з цією обмоткою реле К1 спрацьовує, розмикаються його розмикаючих контакти, які переривають струм у первинній обмотці трансформатора Т2. Одночасно замикаються його прикінцеві контакти, які включають зелену лампу на пульті управління.

Переключення вогнів вхідних і вихідних світлофорів при цикловом шлюзовании автоматизується. Це означає, що при відкритті відповідних воріт залежно від напрямку шлюзування може автоматично включаться дозволяє зелений вогонь на вхідному або вихідному світлофорі. Щоб оператор був завжди обізнаний про колір вогнів на світлофорах та його справності, на центральному пульті управління встановлюють лампи, дублюючі вогні світлофора. Ці лампи включаються таким чином, що при згасанні лампи світлофора негайно гасне відповідна сигнальна лампа на пульті управління. Для цього послідовно з первинної обмоткою трансформатора, який живить дану лампу світлофора, включається котушка одного з чутливих реле К1 - К6. При нормальній роботі світлофора струм, що тече по котушці реле, достатній для того, щоб закрилися його прикінцеві контакти і включили сигнальну лампу. Якщо нитка лампи світлофора перегорить або станеться обрив ланцюга вторинної обмотки трансформатора, струм, поточний по первинній обмотці трансформатора, зменшується і прикінцеві контакти реле розімкнуться.

1.4.е. Елементи та пристрої електропостачання. До числа основних елементів і пристроїв для забезпечення гідротехнічних споруд електричною енергією відносяться: силові трансформатори, розподільні пристрої постачанням понад 1000 В, шафи розподільні силові та кабельні мережі.

Силові трансформатори. В якості силових трансформаторів на

гідротехнічних спорудах застосовуються масляні трансформатори

типу ТМ, що здійснюють трансформацію електричної енергії напруги 6, 10, 35 кВ в напругу приймачів електричної енергії, рівне 0,4 кВ. Трансформатори, як правило, з природним охаложденіем встановлюються в осередках спеціальних приміщень, що знаходяться в безпосередній близькості від приймачів електричної енергії. У підлозі осередків розміщують маслоприемник для зливу масла у випадку аварії з трансформатором, які засипають крупним гравієм і щебенем. Для відбору проби масла в нижній частині трансформатора передбачаю спеціальний добірний кран. Для зміни вихідної напруги силового трансформатора в процесі експлуатації на +5% передбачається можливість перемикання обмоток в знеструмленому стані трансформатора.

Розподільні пристрої напругою понад 1000 В. Для уп-

ління трансформаторами, що харчуються і відходять лініями застосовуються розподільні пристрої (РП) напруги до 1000 В. У осередках цих пристроїв встановлюють комутаційні захисні, вимірювальні і сигнальні пристрої. В якості комутаційних апаратів використовуються шинні і лінійні роз'єднувачі, вимикачі навантаження і масляні вимикачі. Комутаційні апарати постачають ручним і руховим приводом. Найбільш поширеним типом приводу на трансформаторних підстанціях гідротехнічних споруд є привід ПРБА важільний з блінкером спрацьовування, максимальної і мінімальної захистом, що діє на відключення. Для систем з автоматичним відключенням резерву (АВР) застосовується привід дистанційного керування типу УГП - універсальний вантажний привід з автоматичним захистом. На гідротехнічних спорудах використовують РУ закритого виконання, призначені для розміщення в окремих приміщеннях трансформаторних підстанцій або в окремих приміщеннях поблизу від силових трансформаторів.

Шафи розподільні силові. Служать для розподілу електроенергії від силового трансформатора по групах електроприймачів і окремим великим приймачів. Силові розподільчі щити комплектуються з стандартних панелей і містять збірні шини, комутаційну апаратуру, захист, сигналізацію та контрольно - вимірювальну апаратуру. На гідротехнічних спорудах набули поширення розподільні щити з двостороннім обслуговуванням. На лицьовій стороні таких щитів розміщені приводи комутаційних апаратів, вимірювальні і сигнальні пристрої, а струмоведучі частини розташовані на зворотній стороні панелей. Широко застосовуються комплектні розподільні щити закритого типу, в яких як комутаційної і захисної апаратури використовуються електромагнітні апарати управління. Розподільні щити встановлюють в окремому приміщенні переважно поблизу від центрального пульта управління.

Кабельні мережі. В якості розподільних мереж на гидротех-

технічних спорудах застосовуються електричні кабелі. Для силових

ланцюгів при напрузі до 1000 В переважно використовуються броньовані кабелі з мідними жилами, свинцевою оболонкою і паперовою ізоляцією СБТ. Знаходять застосування так - ж силові кабелі з алюмінієвий жилами у свинцевій або алюміневой оболонці АСБ і ААБ.

В якості контрольних кабелів переважне поширення одержали броньовані кабелі зі свинцевої або вінілової герметизирующей оболонкою з мідними жилами КСРБ і КВРБ.

Для приєднання рухливих електроприймачів і переносної електроапаратури застосовуються гнучкі шлангові кабелі з гумовою ізоляцією КРПТ, ШРПС і ШРМ.

Зручність монтажу та обслуговування забезпечує маркування кабелів і кабельних жив із зазначенням типу кабелю і призначення жив.

2. ОПИС Керований об'єкт

Затвори, які служать для перекриття судноплавних отворів у головах шлюзів, називають воротами. У залежності від призначення і умов роботи ворота поділяються на основні, ремонтні та аварійні. Основні робочі ворота призначені для безпосереднього виконання операцій з пропуску суден через шлюз, ремонтні застосовуються для закриття судноплавних отворів при ремонті основних воріт і підводних частин споруди, а аварійні перекривають потік води при ушкоджень робочих воріт. Робітники ворота можуть використовуватися для наповнення і випорожнень камери. При виборі типу і конструкції воріт, поряд з вимогами достатічной міцності і жорсткості, економності та ремонтопридатності, необхідно враховувати зручність їх в експлуатації і надійності в роботі.

Різні розміри камер шлюзів і величини напорів, а також різноманітність вимог викликали появу численних конструкцій шлюзових воріт. Всі ворота розбиваються на дві великі групи: однополотние двухполотние (двостулкові). Однополотние ворота бувають плоскими, поворотними на вертикальній або горизонтальній осі, підйомними, опускними і відкотними, сегментними і секторними. Двостулкові ворота бувають плоскими, циліндричними і сегментними (з вертикальними осями обертання).

Робочі ворота всіх типів повинні витримувати крім гідростатичних і гідродинамічних навантажень у закритому положенні, можливі випадкові удари від навалів на них судів, відповідних з боку верхніх б'ефов.

В даний час найбільшого поширення набули двостулкові ворота, головним чином, для нижніх голів шлюзу, плоскі опускні ворота - для верхніх. Однотипні, відкотні та підйомні, сегментні та платить знаходять менше застосування і не рекомендуються до розробки у проектах без спеціального обгрунтування.

Широке застосування двостулкових воріт обумовлено їх високою надійністю в роботі, меншою вагою конструкції і механізмів і, отже, більш високими економічними покозателем. Вони можуть утримувати великі напори води, вони застосовуються в якості основних воріт на нижніх головах шлюзів. Лиш в окремих випадках вони застосовувана на верхніх і середніх головах. В умовах коливання рівнів води у верхньому б'фе застосування двостулкових воріт на верхній голові нераціонально, з - за виникаючих труднощів при створении, а також підвищених навантажень на механізми воріт. Двостулкові ворота застосовуються також у якості ремонтних воріт як на верхній так і на нижній головах. Наповнення та спорожнення шлюзів, обладнаних двостулковими воротами, проводиться, як правило, через водонапірні галереї, а також через спеціальні отвори в полотнищах воріт, що перекриваються клінкетамі.

2.1. Елементи воріт і діючі навантаження. Двостулкові ворота складаються з двох полотен спираються у закритому стані один на одного опорними подушками створних стовпів. У відкритому стані, при пропуску суден, стулки входять в розташовані в підвалинах вертикальні ніші, звані шафами.

Набір полотна включає до свого складу раму з вертикальними або горизонтальними ребрами. Ці частини воріт мають такі назви: горизонтальні ребра - ригелі, вертикальні ребра - стійки.

Сама рама має по осі обертання - вереяльного стовп; по створу - створний стовп; по верху - верхній ригель; по низу - нижній ригель; по діагоналі - діагональні зв'язку. Конструктивна схема воріт показана на (малюнку 15).

Плоскі двостулкові ворота зустрічаються з полотнами ригельної системи, а також стоечной. Орієнтовно, якщо висота воріт більше 0,75 довжини, застосовують систему ригеля, а при меншій - стоечні.

Конструкція плоских ригельних воріт показанна на (малюнку 15). Проти кожного ригеля на вереяльного і створном стовпах розташовані наполегливі подушки. Через наполегливі подушки стулки спираються один на одного в створі і передають тиск води на заставні подушки підвалин голови. Ригелі - балки складеного двухстворового перетину з суцільною стінкою. Стрингери - поздовжні ребра, призначені для збільшення стійкості обшивки при роботі її на стиск в загальній системі воріт. Вони встановлюються між ригелями і являють собою балки прокатного профілю. Вереяльного створні стовпи виконуються у вигляді коробчастих балок трапецідального перетину. У верхній частині вереяльного стовпа закріплюється вісь гальсбанда, а в нижній - надпятнік.

Для забезпечення стійкості ригелів при поздовжньому стиску ставлять діафрагми по довжині стулки на відстані 1,7 - 2,7 м.

З цілю зменшення перекосу стулки від власної ваги робляться діагональні зв'язку. У верхній частині створних стовпів встановлюються захвати для забезпечення точного створения воріт.

Основною умовою, що забезпечує нормальну роботу воріт, є збереження їх геометричних розмірів. При експлуатації зміна довгі стулок відбувається в слідстві пружною деформації ригелів, створних стовпів, зносу вкладишів та їх деформації. Зменшення довгі стулок веде до зменшення стріли підйому арки і збільшення поздовжніх зусиль у ригелях воріт при натиску.

Практика показує, що осідання воріт може досягати значних розмірів (до 50 - 100мм). Зі збільшенням терміну експлуатації

ці величини зростають. Посадка також негативно позначається і

на роботі пятового пристрою.

З огляду на те що звичайні способи не дають точних значень просадки по нижньому ригелю, застосовуються різні пристрої для контролю посадки воріт, що дозволяють вести відповідні спостереження. Описане знизу подібний пристрій (рисунок 16) за принципом роботи електромеханічне. Датчиком служить важільно - пружинна механічна система, а передавальний елемент - електричний.

Механічний датчик контролю воріт працює наступним чином. При підході стулки до порога шток через тягу і склянку пружини передає рух двуплечному важелю стрілки, яка повертається на відповідний кут на торійований шкалою, вказує прогин воріт.

П'ятовим пристрої - найбільш відповідальні вузли воріт. При обертанні стулки п'ята сприймає її вагу та горизонтальну складову навантаження від сил перепаду рівнів води і вітрового навантаження на виступаючу підвітряний частина воріт. Величина перепаду при відкритті воріт приймається рівної 0,15 м.

Конструкція п'яти двостулкових воріт складається переважно з двох основних частин - надпятніка, укріпленого на створі воріт, і підп'ятника, закріпленого на бетон. Розташована під водою вона потребує для свого огляду і ремонту відкачування камери п'ята є досить відповідальною частиною воріт, робота якої повинна бути особливо надійна.

Конструкцій п'ят існує декілька. у всіх конструкціях зберігається ексцентриситет в плані (усунення). Всі п'яти грибоподібні і відрізняються способом кріплення хвостовика гриба пристрою. Є конструкції п'ят, де між рухомими та нерухомими частинами підп'ятника встановлюються кільця з пластин червоної міді. Надпятнік виконаний із сталевого литва за одне ціле з наполегливою подушкою і прикріпленою болтами до нижньої частини вереяльного стовпа. У надпятніке закріплений бронзовий вкладиш, в який входить грибовидная п'ята з нержавіючої сталі. Хвостовик п'яти кріпиться в литві, яка, у свою чергу встановлюється у бетонній основі і кріпиться фундаментними болтами.

Гальсбанд є верхньою опорою стулки, що утримує її від перекидання.

З його допомогою виробляється установка вертикального положення стулки. Гальсбанд представляє собою конструкцію, що складається з кілець, що охоплюють шийку або шип на стулці воріт, і двох горизонтальних тяг, поєднаних з елементами, забитими в бетонну кладку підвалини. Обертаючи гайки стяжок, можна змінювати їх довжини і, отже, встановлювати положення осі гальсбанда. Для полегшення обертання стяжних гайок застосовується диференційна різьблення. Встановлюючи стулку у напрямку однієї з тяг, розвантажується для регулювання друга.

Вереяльного "шарніри" воріт складаються з закладних і наполегливих подушок.

Заставна подушка сприймає тиск від трехшарнирной арки і передає його на бетон, цим і пояснюється великі розміри підстави подушок. У бетоні заставна подушка закріплюється анкерними болтами. Овальні отвори для анкерних болтів дозволяють регулювати її установку. Запекла подушка, також як і заставна, відливається зі сталі, а її пази заливаються баббиттом або компаундом з епоксидної смоли. Такі подушки встановлюються на створном стовпі, друга завзята подушка створного шарніра не має вкладиша, що заливається баббиттом.

2.2. Приводний механізм для переміщення двостулкових воріт. Найбільшого поширення в якості приводів двостулкових по-

рот отримали плоскі шарнірні механізми - кривошипно - шатунні, рейкові, штангові. поряд з цими механізмами застосовуються також канатні механізми, які встановлені на окремих шлюзах.

Кривошипно - шатунні механізми (малюнок 17) застосовуються при ширині камери шлюзу, що не перевищує 22м, для камер з шириною 18м вони найбільш раціональні, оскільки мають кривошипно колесо невеликого розміру.

Механізм має шарнірно прикріплену до колеса тягу - шатун, сполучено шарнірно зі стулкою приблизно на 1 / 3 її довгі від осі вереяльного стовпа. З'єднання шатуна - штанги з полотном і ведучим колесом виконується еластичним за допомогою пружного ланки - пакета тарілчастих пружин, вбудованих в ланку. Діаметр великого колеса вибирається з таким розрахунком, щоб при переміщенні стулки із закритого положення у відкрите і назад колесо поверталося на кут 180о - 200о. Пакет тарілчастих пружин дозволяє здійснювати дожим стулки за рахунок деформації пружин, а також зменшує пікові динамічні навантаження, що з'являються в період пуску механізму, і за його стопорении.

Основна перевага кривошипно - шатунного механізму (рисунок

18) - плавність зміни швидкості (від нуля на початку руху від зростанням приблизно за синусоїдальним законом до середнього положення стулки і зменшення до нуля в кінці руху за тим же законом). Такий характер руху стулок необхідний для отримання правильного і спокійного створения воріт. Кривошипно - шатунний механізм в силу зазначених кінематичних достоїнств дають мінімальну прискорення і сили інерції в період несталих режимів.

Такі механізми найбільш безпечні в дії, доступні для огляду і ремонту й зручні в експлуатації. Недоліком їх є та обставина, що тягове зусилля прикладається до верхнього ригелю на відстані 1 / 4 - 1 / 3 його довжини (рахуючи від осі обертання полотна) у той час як рівнодіюча опорів руху полотна воріт знаходяться в нижній його частині. Момент, згинальний полотно в напрямку, перпендикулярному його площині, тим більше, чим вище позначка верхнього ригеля воріт над рівнем нижнього б'ефа і чим більше висота воріт.

До числа недоліків цих механізмів слід віднести також поява значних тягових зусиль у шатуні, великі розміри ведучого колеса (діаметр колеса сягає 5-7м), що пов'язано зі збільшенням площі устоїв.

2.3. Визначення потужності і вибір електродвигуна для електро-

механічного приводу двостулкових воріт судноплавного шлюзу.

Електроприводи основних механізмів судноплавних гідротехнічних споруд є відповідальними елементами електрообладнання шлюзів. Невідповідність обраного приводу технологічним режимом, неповний рахунок факторів, що впливають на привід у процесі експлуатації, може призвести до збоїв у роботі, перерв у шлюзовании і навіть до аварії на шлюзі. Враховуючи, що вихід з ладу шлюзу призводить до часткового або повного (на поодинокі шлюзах) припинення судапропуска, питання правильного вибору електроприводу, і, зокрема, електродвигуна - основного елемента приводу - є досить повним і актуальним.

Вибір електродвигуна для шлюзових механізмів проводиться на підставу попередньо побудованого графіка навантаження. Потім обраний електродвигун піддається перевіркам. Якщо електродвигун не задовольняє будь - якої перевірки, то необхідно взяти інший і знову зробити всі перевірки.

2.3.1. Вихідні дані. hк = 18 м, ширина камери; Нм = 15 м, висота стулки; h = 5 м; заглиблення стулки; Dhс = 0,15 м; перепад на стулку;

iз = 2300; передавальне число редуктора і відкритих зубчастих пере дач;

h = 0,74; ККД редуктора і відкритих зубчастих передач;

Fдоп = 55 * 104 Н; допустиме зусилля в тяговому органі;

Dfз = 20 рад; приведений до валу двигуна зазор в передачах;

З = 18 * 106 Н / м; жорсткість демпферних пружин; tс = 80 с; тривалість закриття воріт;

2.3.2. Визначення статичних моментів опору.

Стулки воріт, переміщуються у воді, відчуває знакозмінні навантаження, викликані впливом зовнішніх факторів.

Враховуючи, що двигун повинен подолати ці навантаження, момент його на валу буде також зміняться в досить широких межах. Тому, для правильного вибору двигунів необхідно знати область зміни статичного моменту опору.

При русі в сталому режимі на стулку воріт діє навантаження, в яку входять такі складові; - момент від сили тертя в п'яті і гальсбанда (Мтр); - момент сил вітрового навантаження (Мв); - момент сил, викликаних, гідростатичним тиском води на стулку (Мh); - момент сил викликаних впливом мас води при русі стулки (Мг), який включає: моменти сил, викликаних зміною інерції приєднаних до стулки мас води:

Момент від сил тертя визначається за виразом (в Нм):

Мтр = 2 / 3 * f1 * Fn * rn + f2 * Fг * rг; де

f1 = 0,25 - коефіцієнт тертя пятового пристрої;

f2 = 0,5 - коефіцієнт тертя гальсбанда;

rn = 0,2 м - радіус п'яти;

rг = 0,1 м - радіус гальсбанда;

Fn = G + g * hm * l - реакція в п'яті; (Н)

G - вага стулки; (Н)

G = 500 * (Hn * l) 3 / 2

g = 4000 (H/m2) - питоме навантаження на стулку, створювана механізмами і людьми, що знаходяться на містку воріт;

l = 0,5 * hк/cos202 - довга стулки; (м)

hm = 1,2 (м) - ширина містка;

Fг = Fn * l / (2 * Hn) - зусилля в галсбанде; (Н)

l = 0,5 * h / cos20 = 0,5 * 18 / 0,44 = 9,57 (m)

G = 500 * (Hn + l) 3 / 2 = 500 * (15 * 9,57) 3 / 2 = 859958,2 (H)

Fn = G + g * hm * l = 859958,2 +4000 * 1,2 * 9,57 = 905889,2 (H)

Fг = Fn * l / (2 * Hn) = 905889,2 * 9,57 / (2 * 15) = 288978,6 (H)

Mтр = 2 / 3 * f1 * Fn * rn + f2 * Fг * rг = 2 / 3 * 0,25 * 905889,2 * 0,2 +0,5 *

* 288978,6 * 0,1 = 44645,2 (Н * м)

Момент сил вітрового навантаження визначається за формулою;

Мв = 0,5 * ко * Gо * l2 * (Hn-h) * sinQ; в (Н * м) де

Ко = 1,4 - коефіцієнт обтікання;

Gо = 150 (Н * м2) - швидкісний вітрової натиск;

Q = кут повороту стулки (Q = 0о - при відкритому положенні воріт);

Значення НВ рекомендується визначати через кожні 10о кута повороту стулки (повний кут повороту стулки складає 70о).

Гідростатичний тиск води на стулку створюється з - за перепадів рівнів води, які виникають в наслідок інерційних коливань води в б'ефе, викликаних наповненням апоражненіем камери шлюзу, передчасного початку відкривання воріт до вирівнювання рівнів води в камері і підхідному каналі через наявність похибок у водомірних приладах, а також внаслідок різниці відміток рівнів у камері і б'ефе при запорі і випуску води крім підхідних каналів. Слід мати на увазі, що перепади рівнів води виникають практично тільки в інтервалі кута повороту від 50о до 70о.

Величина моменту, викликаного перепадом, розраховується за формулою (Н * м);

Mh = 0,5 * Dhc * l2 * h * Yв, де.

Yв = 9,81 * 103 (Н * м-3) - питома вага води

Mh = 0,5 * 0,15 * 9,522 * 5 * 9810 = 336918 (Н * м);

при Q = 0о Мв = 0 (Н * м)

при Q = 10о Мв = 0,5 * 1,4 * 150 * 9,57 * (15-5) * sin10о = 16698,7 (Н * м)

Дані розрахунки ведуться через 10о. результати розрахунку зводяться в таблицю;

Момент сил, викликаних впливом мас води рухом стулки (Мг), залежить від швидкості руху стулки, її положення, заглиблення і кінематичної схеми. Точний розрахунок цього моменту складний. Однак з достатньою для інженерних розрахунків точністю величину Мг можна прийняти постійною у всьому діапазоні кута Q, що дорівнює:

Мг = 0,2 * 336918 = 67383,6 (Н * м)

Визначивши всі вищесказані моменти, будується графік залежності статичного моменту опору на осі стулки від її кута повороту. Очевидно, що залежно від напрямку вітру і перепаду моменту Мh і Мв можуть як перешкоджати, так і сприяти руху стулки. Відповідно до цього графік Мс (Q) = Мтр + Мг + Мh + Мв будується для двох випадків:

- Моменти Мh і Мв перешкоджають руху;

- Моменти Мh і Мв сприяють руху;

Графік Мс (Q) будуються через 10о кута повороту стулки: (рисунок 19).

2.3.3. Попередній вибір електродвигуна.

Необхідна потужність електродвигуна, наміченого до установки, визначається з виразу (у кВт):

P '= Mс.max * wст.ср. / (1000 * h),

де Mс.max - максимальний момент опору, визначається за графіком Мс (Q), Н * м;

wст.ср. = Qст / tc - середня кутова швидкість стулки, (с-1);

Qст = 1,222 - повний кут повороту стулки, (рад) wст.ср. = 1,222 / 80 = 0,015 (с-1);

P '= 539311,5 * 0,015 / (1000 * 0,74) = 11 (кВт);

Частота обертання електродвигуна визначається відповідно до wст.ср. за формулою (в об.хв-1);

n = kw * 30 * aт * iз / (p * tc), де.

aт - повний кут повороту вихідного валу передачі (колеса) при переміщення стулки від відкритого до закритого положення (визначається за кінематичною схемою механізму), радий;

kw = 1,3 - коефіцієнт, що враховує роботу двигуна в перехідних режимах і на зниженій частоті обертання при створении і при вході в шафову частину.

n = 1,3 * 30 * 2,6 * 2300 / (3,14 * 80) = 928 (об / хв).

За величиною P 'і n по каталогу попередньо вибираємо двигун кранового типу при ПВ = 95% потужністю рівною або найближчій більшою.

Вибираємо електродвигун MTF 311-6

Рн = 13 (кВт) n = 135 (об / хв) J = 0,3 (кг/м2)

2.3.4. Визначення моменту опору наведених до валу двигуна.

Величини моментів опору, приведених до валу двигуна (M'с), необхідно визначити у всьому діапазоні переміщення стулки для обох розрахункових режимів.

Розрахунок M'с = f (Q) виробляємо через 10o кута повороту стулки. Для визначення M'с = f (Q) необхідно визначити повне переду-

точне число:

i = f (Q); i = iз * iм, де iм = f (Q)

iм = ВО1/СО, де СО визначається з діаграми переміщення. Приведення здійснюються за формулами:

Мс '= Мс / (i * h) - руховий режим;

Мс '= Мс * h / i - гальмівний режим;

Результати обчислень заносимо в таблицю;

За результатами в таблиці, будуємо графік залежності Мс '= f (Q). (Рисунок 20).

2.3.5. Перевірка попередньо обраного двигуна. Попередньо обраний двигун в загальному випадку повинен бути

перевірений на нагрів, динамічну і перевантажувальну здатність. Однак, в наслідок того, що цикл шлюзування досить значите-

льон (30 хвилин і більше), а тривалість роботи приводу воріт у

циклі не вище (близько 3 - 4 хвилини), тепловий режим двигуна

досить легкий. Тому перевірку попередньо обраного двигуна в цьому випадку можна на нагрів не виробляти, а ограничется перевірками на динамічну і перевантажувальну здібності.

Разом з тим електродвигун двостулкових воріт вимагає специфічної перевірки за аварійному режиму роботи з умови "наїзд на перешкоду" (раптове зіткнення), виконання якої доцільно до основних перевірок.

а) Перевірка по режиму раптового стопоріння

При раптовому стопоріння стулки кінематична енергія, збережена ротором двигуна і обертовими елементами передач, переходить в енергію пружних коливань і додатково навантажує механізм.

Перевірка по режиму раптового стопоріння дозволяє уточнити частоту обертання електродвигуна, откоректіровать передавальне число механізму і жорсткість пружних елементів.

При розрахунку режиму раптового стопоріння не враховуються демпфуючі здібності двигуна і приймається, що тривалість розвитку навантаження більше напівперіоду коливань.

У цьому випадку величина моменту при раптовому стопорении, приведена до валу двигуна, може бути визначена з виразу:

Мвн = 0,7 * Мmax + wд *? C'max * J1 * sin (? (C'max / J1) * t)

де; 0,7 * Мmax - зразкову середнє значення моменту, що розвивається двигуном при "наїзді на перешкоду", (Н * м);

Мmax - перекидаючий (максимальний) момент попередньо обраного двигуна;

wд = wн = p * nн/30 - кутова частота обертання двигуна перед "наїздом на перешкоду" (с-1):

C'max - максимальна, приведена до валу двигуна жорсткість демпферних пружин; (Н * м)

J1 = 1,25 * (Jр + Jм) - момент інерції обертових елементів приводу; Jр, Jм - моменти інерції ротора двигуна і муфти; (кг * м2); 1,25 - коефіцієнт враховує приведений до валу двигуна мо-

мент інерції всіх інших обертових частин приводу.

C'max = C * (OA) 2/iз2 = 18 * 106 * 22/23002 = 13,6 (Н * м)

де, ОА - з кінематичного схеми;

J1 = 1,25 * (0,3 +0,225) = 0,66 (кг * м2)

Максимальне навантаження буде в момент часу

t = p / 2 *? (J1 / C'max); де

Мн = 9556 * Рн / N Н = 9556 * 19/935 = 132,9 (Н * м).

Умова, для перевірки попередньо обраного двигуна при раптовому стопорении;

wн, M'доп-0, 7 * Mmax /? (C'max * J1); де

M'доп - допустиме навантаження на тяговий орган, приведений до валу двигуна;

M'доп = Fдоп * ОА / (iз * h) = 55 * 104 * 2 / (2300 * 0,74) = 646,3 (Н * м)

1,4 * M'доп-2, 2 * Мном /? (C'max * J1) =

= 1,4 * 646,3-2,2 * 132,9 /? (13,6 * 0,66) = 165,4 (рад / с)

97 <165,4 умова виконується

Коефіцієнт 1,4 у виразі враховує податливість перешкоди, на яке проведено "наїзд" стулки.

б) Перевірка на динамічну і перевантажувальну здібності. Перевірка попередньо обраного двигуна на перевантажувальну здатність і динамічну здібності проводиться виходячи з таких міркувань. Оскільки електромеханічні приводи двостулкових воріт містять пружне ланка (демпферні пружини), то при розгоні динамічний момент у ньому (М12) має затухаючий коливальний характер, причому максимальна величина його повинна обмежуватися коефіцієнтом динамічності, що дорівнює 1,4. У загальному випадку, динамічний момент у пружному ланці визначається за виразом:

М12 = Мс '+ (Мнп-Мс') * J'2 / (J1 + J'2) * (1-coswt);

де Мнп - початковий пусковий момент двигуна;

J'2 - приведений до валу двигуна момент інерції стулки і приєднаної маси води;

w - частота власних коливань системи

Максимальне значення динамічного моменту буде при coswt = -1; Враховуючи, що цей максимальний момент не повинен перевищувати більше ніж на 40%, момент опору Мс ', тобто М12 = 1,4 * Мс', величина початкового пускового моменту при пуску з будь-якого положення визначається за формулою:

Мнп (Q) = Мс '(Q) * (1 +0,2 * J1 + J'2 (Q) / J'2); де

J'2 (Q) = Jст + Jв (Q) / i2 (Q) - приведений до валу двигуна момент інерції стулки і приєднаної маси води.

Jст = G * l2/38 - момент інерції стулки;

Jст = 2676137,5 (кг * м2)

Jвт (Q) - момент інерції приєднаної маси води при hкт = 18 м і hк = 4м

Перерахунок для Jв (Q) здійснюється за формулою:

Jв (Q) = Jвт (Q) * h / hк * (hк / hкт) 4 = 1,25 * Jвт (Q)

Результат обчислень заносимо в таблицю.

Обчислюємо Мнп тільки для рухового режиму, оскільки відповідна Мс 'для гальмівного режиму менше, ніж для рухового. За даними таблиці будуємо графік Мнп = f (Q) (рис. 21) з таблиці знаходимо Мнп max = 220,8 (Н * м).

Виконує перевірку за умовою:

Мнп мах, 0,8 * Mmax, де

0,8 - коефіцієнт, що враховує допустиме зниження напруги мережі:

2,5 * 132,9 = 332,25. 220,8 отже, Мнп max, 2,5 * Мном, умова виконана.

2.3.6. Вибір електричних апаратів для керування механічними гальмами.

На всіх механізмах шлюзу для утримання їх у застопаренном стані в період бездіяльності або для уповільнення руху механізму перед його зупинкою використовуються механічні тормоза.Оні виконуються безпосередньо з електроприводом. Як електроприводів (апаратів) для керування механічними гальмами використовуються електрогідравлічні штовхачі і електромагніти змінного і постійного струму.

Вибір механічного гальма, а отже, і його електропривода проводиться по необхідному гальмівного режиму:

Мт = 2 * М'max

Для знаходження М'max необхідно з графіка M'с = f (Q) при перепаді і, супутніх руху вибрати найбільше значення моменту за абсолютною величиною

М'max = 172,5 (Н * м)

Мт = 2 * 172,5 = 345 (Н * м)

Вибираємо длінноходовой гальмівний електромагніт змінного струму КМТЗА.

Тягове умова-350 (Н).

Ці електромагніти застосовуються в беспружинних гальмах з високим ступенем надійності гальмування, але для механізмів з невеликим числом включень на годину.

Длінноходовие електромагніти змінного струму мають прямоходовие конструкцію з Ш-образним шліхтованним магнітопроводом на якому розташовані три котушки, включені в "зірку" або "трикутником".

Електромагніти цього типу випускаються серії КМТ чотирьох типів розмірів на напругу 220380В і 500В.

2.3.7.Расчет резисторів пускового реостата і вибір ящиків опорів.

Величини опору, введених в ланцюг ротора двигуна в певному масштабі можуть бути отримані з пускової діаграми (рис.22)

Прийнято: Ip = 51 (А)

Iпер = 54 (А)

Iп = 102 (А)

З діаграми закінчується: двигун має 3 ступені розгону.

Активний опір фази ротора:

rp = Uн.р. * S / (? 3 * Iр.н.) = 172 * 0,065 / (? 3 * 51) = 0,127 (Ом)

де: Uн.р. = 172 (В), Iр.н. = 51 (А); S = no-n/no = 0,065

Масштаб опорів: m = rp / аб = 0,127 / 7 = 0,018 (Ом / мм)

Опору ступенів;

R1 = m * де = 0,018 * 46 = 0,828 (Ом)

R2 = m * д2 = 0,018 * 25 = 0,45 (Ом)

R3 = m * 2в = 0,018 * 14 = 0,252 (Ом)

Rневикл = m * вб = 0,018 * 8 = 0,144 (Ом)

Схема з'єднання резисторів для однієї фази ротора двигуна на (малюнку 13)

Пускорегуліровачние резистори серії НФ являють собою ящики відкритого виконання. У цих елементах застосовуються опору на фехралевой стрічці, намотаною на ребро. Зовнішні затискачі ящиків опору не марковані. Розташування ящиків повинен виключати можливість випадкового дотику до них і забезпечити захист від атмосферних опадів.

3. ОПИС ІСНУЮЧИХ СХЕМ УПРАВЛІННЯ

Привід двостулкових воріт. Найбільшого поширення на шлюзах нашої країни отримали плоскі, двостулкові ворота. Основне технологічне вимога тут зводиться до правильного і безударному створении полотнищ. Для приводу двостулкових воріт на правому та лівому традиції камери встановлюють за механізмом, що приводиться в обертання зграя електродвигуном.

Привід з асинхронними двигунами без регулювання швидкості руху. У ньому можуть бути використані асинхронні двигуни ка з фазним, так і з короткозамкненим ротором. Структурна схема такого приводу дана на (малюнку 23), а. Система відрізняється простотою і високою надійністю. Однак вона володіє таким серйозним недоліком, як важке протікання перехідних процесів і неможливість керування частотою обертання двигунів при створении воріт і вході їх полотнищ в ніші.

Привід з асинхронними фазними двигунами з регулюванням швидкості руху зміною опору кола ротора.Етот широко застосовуваний на шлюзах приводах двостулкових воріт відрізняється від попереднього можливістю регулювання частоти обертання двигунів при маневруванні воротами та управлінням у процесі розгону при пуску двигунів в хід. Структурна схема системи приводу показана на (малюнку 23).

Така система, використовується в більшості випадків у поєднанні з кривошипно-шатунним механізмом, має дуже важку динаміку при пуску з проміжних положень, необхідність якого нерідко виникає, наприклад, з-за недостатньої узгодженості швидкостей руху стулок воріт, відмінності тривалості розгону двигунів при реостатному пуску й т. п. У випадку застосування інших типів тягових органів (наприклад, тросових) становище ускладнюється ще тим, що наприкінці операцій виходять неприпустимо великі швидкості руху стулок і для виключення ударів виникає потреба в штучному зниженні частоти обертання двигунів.

Електропривод з гальмівними генераторами. Привід двостулкових воріт, розглянутий вище, в операції закриття працює на пом'якшених характеристиках і коливань швидкості руху не забезпечує правильного створения воріт при різних змінах навантаження на ліву і праву стулки від вітру і хвиль. Крім того, через порівняно високу швидкість руху стулок в кінці операції закриття при накладенні гальм завчасно у воротах залишається велика щілина, а при накладанні із запізненням виходить удар стулок.

Усунення зазначених недоліків можливо при роботі приводу протягом більшої частини операції на жорстких механічні характеристики, які забезпечують збереження швидкості руху стулок при коливаннях навантаження, і зі значним зменшенні швидкості руху наприкінці операції перед накладенням гальм. Такі характеристики можна отримати в системі з гальмівним генераторами, що включаються в кінці операції для отримання малої швидкості руху. Гальмівний генератор може бути окремою електричної машиною постійного або змінного струму, приліплений на вал приводного двигуна і що є для нього додатковим навантаженням.

Механічна характеристика системи з включеним генератором є криву, отриману при різних частотах обертання складання моментів приводного двигуна і гальмівного генератора. Структурна схема такого приводу дана на. На схемі показані приводні двигуни М1, М2, резистори роторних ланцюгів R1, R2 і гальмівні генератори ТГ1 і ТГ2. Зміною опору кола ротора асинхронного двигуна або струму порушення гальмівного генератора отримують різні по жорсткості і по граничній частоті обертання характеристики системи.

Електропривод двостулкових воріт з гальмівним генератором на шлюзах поки застосовують обмежено з-за великого числа машин, а значить, збільшених габаритів і маси установки.

Електропривод з гідравлічної передачей.Для приводу двостулкових воріт гідропередачі стали застосовувати в останнє десятиліття. Електрогідропріводи розташовують на традиції камери шлюзу. Вони являють собою два самостійних агрегату, пов'язаних з допомогою системи управління. Структурна схема електрогідропрівода двостулкових воріт наведена на рисунку 7, м. До основних його елементів належать: насоси Н1 і Н2 з приводними двигунами М1 і М2, золотникові блоки управління З1, З2 і силові гідроциліндри Ц1, Ц2, шторки яких з'єднані зі стулками воріт. Регулювання швидкості руху тут також гідростатичний, з перепуском частини робочої рідини в зливний бак Б1 або Б2 минаючи гідроциліндри. Електрогідропріводи двостулкових воріт зарекомендували себе добре, проте необхідно вирішити ще цілий ряд питань щодо поліпшення регулювання швидкості руху, динаміки і захисту системи.

Електропривод з тиристорним управлінням. Структурна схема такої системи наведена на рисунку 7, д. Вона подібна розглянутої вище схемою приводу підйомно-опускних воріт.

Потенційні можливості цієї системи приводу для двостулкових воріт також ще належить розкривати і доводити до досконалості високими вимогами, що пред'являються до електроприводів шлюзів.

3.1. Привід з асинхронними двигунами без регулювання швидкості руху. На (малюнку 23) показана принципова схема головного струму, а на (малюнку 24) - схема ланцюгів управління двостулкових воріт.

У даному прикладі для приводу лівої і правої стулки воріт використані асинхронні двигуни з фазним ротором М1 і М2, причому їх пуск здійснюється у функції часу шляхом виведення резисторів з ланцюга ротора двигуна (ланцюги котушок реле часу на схемі не зображені).

Управління воротами проводиться як з центрального, так з місцевого пультів управління.

Для спрощення схеми (дивіться малюнок 24) показані по дві загальних кнопки відкриття SO і закриття SZ, хоча з місцевих пультів можна управляти кожною стулкою окремо.

При розгляді схемою слід мати на увазі, що SQ1 - контакт колійного вимикача, блокуючий ланцюг управління двостулкових воріт з верхніми воротами, і при закритих верхніх воротах він закритий; SQ2 і SQ4 - контакти граничних шляхових вимикачів відкриття; SQ3 і SQ5 - контакти шляхових вимикачів закриття ; SQ6 - контакт колійного вимикача, обмежує закриття воріт; SQ7 - SQ10, SQ15 - контакти колійного вимикача, керуючі порядком закриття воріт; SQ11, SQ12 - контакти колійного вимикача, що здійснюють блокування з затворами галерей, закриті при відкритих затворах; SQ13 і SQ14 - то , отключающие контактори КО1 і КО2 при відкритих воротах; SA1 - SA3 - контакти вимикачів деблокіровок.

Підготовка схеми до роботи. При наявності напруги в соловей і допоміжних ланцюгах і закритих контактах KV1, KV2 і KV3 отримує харчування котушка КМ. При спрацьовуванні контактора КМ закриваються його прикінцеві головні контакти в ланцюзі статорів двигунів (дивіться малюнок 23), а також замикає допоміжний контакт КМ, який подає напругу в ланцюг управління. Котушки реле часу КТ отримують харчування і розмикають свої контакти в ланцюгах котушок контакторів К1, К2. Схема до роботи підготовлена.

Операція відкриття воріт. Припустимо, що управління відбувається з центрального пульта (замкнутий контакт SA1) і ворота закриті.

При натисканні кнопки SO, якщо контакти КУ закриті, отримує харчування котушка оперативного контактора КО1. Останній спрацьовує, закриває свої головні контакти, що включають двигун М1 у бік відкриття, а також замикає допоміжний контакт КО1, який шунтує кнопку SO. Одночасно закривається контакт КО1 і отримує живлення котушка КО2.

Контактор КО2 спрацьовує, включає для відкриття двигун М2 правої стулки і закриває допоміжний контакт КО2, також шунтувальний кнопку SO. Крім того, при роботі двигунів будуть відкриті розмикаючих контакти КО1 і КО2 в ланцюгах котушок KZ1 і KZ2. Одночасно відкриваються розмикаючих контакти КО1 і КО2, переривають подачу живлення на котушки реле часу КТ11 і КТ21. Після заданої витримки часу ці реле відпускають свої якорі і замикають розмикаються контакти КТ11 і КТ12, в ланцюгах котушок контакторів прискорення К11 і К12. Контактори прискорення спрацьовують, своїми головними контактами виводять перші щаблі резисторів в роторних ланцюгах двигунів і розмикають свої ізоляційні контакти в ланцюгах котушок реле часу КТ21 і КТ22, які з витримкою часу закривають однойменні контакти в ланцюгах котушок контакторів К21 і К22, і двигуни переходять на роботу за природних характеристик. Коли стулки виходять з дотику, закриваються контакти SQ15, шунтуючі допоміжний контакт КО1. Включення контактора КО2 з деяким запізненням у порівнянні з контактором КО1 необхідно тому, що ліва стулка захоплює праву і, отже, повинна першою відійти при відкритті. Коли ворота повністю відкриються, розмикаються контакти колійних вимикачів SQ13 і SQ14, які позбавляють харчування котушки КО1 і КО2. Двигуни відключаються. Якщо контакти КО1 і КО2 чому-небудь не розмикаються, ворота повертаються на невеликий кут і відкриваються контакти граничних вимикачів SQ2 і SQ4, що відключають лінійний контактор КМ. У процесі відкриття воріт контактори шляхових вимикачів в ланцюзі котушок закриття воріт KZ1 і KZ2 приходять у вихідне положення.

Операція відкриття воріт. При закритті воріт одночасно з натисканням кнопки SZ отримують живлення котушки оперативних контакторів KZ1 і KZ2.

Двигуни М1 і М2 починають обертатися, причому їх пуск відбувається також, як і при відкритті. Стулки приходять в рух у бік закриття. Коли між створними стовпами воріт залишається невелика відстань (близько 1,5 м), відкривається контакт SQ7, котушка контактора KZ1 втрачає харчування і двигун лівої стулки зупиняється. Права стулка продовжує рух до тих пір, поки не підійде майже до положення створу. При цьому відкривається контакт SQ9, який відключає котушку KZ2. Двигун правої стулки зупиняється. Одночасно з цим замикається контакт SQ8, який знову включає котушку контактора KZ1. Двигун лівої стулки знову приходить в обертання. Коли ліва стулка торкнеться правої, закриваються контакти SQ10, знову отримує харчування контактор KZ2, включає двигун правої стулки і обидва двигуни доводять стулки воріт до повного закриття. При цьому замикається контакт SQ6, двигуни вимикаються і механізми стулок гальмують.

Ця у цієї і наступних схемах ступеневу закриття двостулкових воріт застосовується не всюди. На ряді шлюзів здійснюється безперервний рух воріт за її закриття, що певною мірою робить роботу механічної частини більш надійної і спрощує електричну схему.

3.2. Привід з асинхронними фазними двигунами з регулюванням швидкості руху зміною опору кола ротора. (На малюнку

25) представлена ​​схема силового ланцюга, а на (малюнку 26) - схема ланцюгів управління двостулковими воротами, яка передбачає зміну частоти обертання двигунів і швидкості обертання воріт в кінці операції закриття (при створении воріт) і відкриття (при вході полотнищ воріт у ніші). При розгляді роботи схеми слід мати на увазі, що: SQ1 і SQ2 - контакти колійного вимикача, що блокують ланцюг керування з ручним приводом стулок, при роботі ручного приводу вони відкриті; SQ3 - SQ6 - контакти граничних відкриття і закриття стулок; SQ7-SQ10 - контакти , керуючі послідовністю руху стулок при закриття воріт; SQ11 і SQ12 - контакти, що блокують привід воріт в залежності від стану затворів водопровідних галерей, замкнуті при відкритих затворах; SQ13 - SQ15 - контакти колійного вимикача, що обмежують відкриття стулок; SQ16 і SQ17 - те ж, відключають реле КР після відкриття воріт, викликаного зворотним напором; SQ18 і SQ19 - контакти колійного вимикача, що відкриваються, коли зусилля в штангах при закритті воріт стануть більше гранично допустимих; SQ20 і SQ21 - те ж, закриті при зусиллях в штангах, менших гранично допустимих при відкритті воріт; SQ22 - контакт, який розмикає ланцюги котушок К1 і К2 для введення резисторів у ланцюзі роторів двигунів М1 і М2 при сходженні стулок; SQ23 і SQ24

- Контакти, замикаються при зворотному натиску.

Підготовка схеми до роботи. При подачі напруги до силових ланцюгах і до ланцюгів управління і при нормальному стані блокувань реле напруги силового ланцюга KV, реле кнопок KSB і сельсинов KVB спрацьовують і закриваю свої замикаючі контакти.

Через замкнуті рубильники ланцюга управління S і зазначені контакти реле струму потрапляє в котушку проміжного реле KVA максимальної і нульового захисту електроприводу воріт. Воно спрацьовує і замикає свій контакт KVA в ланцюзі котушки реле блокування KV1. Це реле отримає харчування, якщо короткочасно замкнути ключ відновлення SB.

При спрацьовуванні реле KV1 замикаючі контакти KV1 шунтируют контакт ключа відновлення SB; контакт KV1, замкнувшись,

підготовляє ланцюг для індивідуального управління воротами за умови, що закриті контакти КРУ і прикінцеві контакти КВВ; закривається контакт KV1, який замикає ланцюг котушки KF (реле захисту при підвищених зусиллях в штангах). Котушка цього реле отримує харчування через розмикаючих контакти проміжних реле KV3 і KV2.

Реле KF спрацьовує, закриває собою контакт KF, шунтувальний розмикаючих контакти KV3 і KV2, і контакт KF, підготовляють ланцюг для живлення котушок оперативних контактів відкриття КО1 і КО2.

Операція відкриття воріт. При замиканні контактів SP6 ключа роздільного управління отримує харчування котушка проміжного реле KV3. Останні спрацьовує, причому: розмикаються його прикінцеві контакти KV3, яке ставлять харчування котушки KF в залежність від зусиль в штангах двостулкових воріт при відкритті; замикаються замикаючі контакти KV3, в результаті чого отримують живлення котушка оперативного контактора КО2, що включає двигун М2 провідною стулки в напрямку відкриття .

Контактор КО2 спрацьовує, в результаті чого закриваються його прикінцеві головні контакти КО2 силового ланцюга і замикає допоміжний контакт КО2, який подає живлення на котушку лінійного контактора КМ.

Останній спрацьовує, і його головні контакти КМ включають обмотку статора двигуна М2 у мережу. Одночасно отримує харчування котушка контактора електромагнітного гальма Y2 провідною стулки, і гальмо відкривається. Провідна стулка починає відходити від положення створу. Крім того, закривається замикаючий контакт КО2, який включає в мережу котушку оперативного контактора КО1 відомою стулки. Отримавши харчування, контактор КО1 спрацьовує.

Одночасно з включенням статор двигуна М1 отримує харчування котушка електромагнітного гальма Y1, який спрацьовує і відкриває гальмо двигуна М1.

Ліва стулка також починає відкриватися. При підготовці ланцюга управління на роботі через розмикає допоміжного

такі підпорядковані контакт КМ отримує харчування не показана на схемі котушка електромагнітного реле часу КТ та її розмикає контакт КТ розмикається. Коли спрацьовує лінійний контактор,

котушка реле часу КТ втрачає харчування. Після деякої витримки часу розмикає контакт КТ закривається і включає котушку К1 і К2.

Контактори К1 і К2 спрацьовують і закривають свої контакти, в результаті чого резистори виводяться з ланцюгів ротора двигунів М1 і М2. Перед входом стулок воріт ніші (для зменшення швидкості їх руху перед зупинкою) ці резистори з допомогою контакту SQ22 знову вводяться в ланцюг роторів двигунів.

Коли стулки повністю відкриються, розімкнуться контакти SQ13 і SQ15 шляхових вимикачів і двигуни відключаються від мережі. Одночасно втратять харчування котушки КМ, КО1 і КО2.

У даній схемі передбачено можливість автоматичного відкривання

ку двостулкових воріт у випадки зворотного натиску з боку нижнього б'єфу. При зворотному напорі в результаті стиснення пружин, що знаходяться в штангах, замикаються контакти SQ23 і SQ24 шляхових вимикачів.

Реле захисту КР при зворотному напорі спрацьовує, причому: відкривається розмикає контакт КР, роз'єднувальний ланцюг управ-

ня котушкою КО2 І КО1 від ланцюга, замикається ключ SP6;

закривається замикаючий контакт КР, що включає котушку оперативних контактів КО1 і КО2.

Останні спрацьовують, і пуск двигунів М1 і М2 у бік відкриття відбувається також, як описано вище. Оскільки котушка KV3 не отримує живлення, а контакт SQ22 колійного вимикача відкритий, котушки контакторів К1 і К2 не включаються і робота відбувається при введених в ланцюзі роторів резисторах;

закривається замикаючий контакт КР, шунтувальний контакти SQ23 і SQ24 шляхових вимикачів.

Коли ворота відкриваються, розмикаються контакти колійних вимикачів SQ16 і SQ17, котушка КР втрачає харчування і двигуни М1, М2 відключаються то мережі.

При відкритих воротах будуть закриті контакти колійних вимикачів SQ1 - SQ6, SQ8, SQ10 і SQ22 і відкриті контакти колійних вимикачів SQ9, SQ16, SQ17. При цьому обесточиваются оперативні контактори наповнення КО1 і КО2, а також лінійний контактор КМ і схема виявляється підготовленої до нового пуску.

Операція закриття воріт. При повороті ключа роздільного управління SP5 отримує харчування котушка проміжного реле KV2, що працює при закритті воріт. Остання спрацьовує і розмикає контакти KV2. У результаті струм в ланцюзі котушки реле KF з'являється в залежності від положення контактів SQ18 і SQ19 шляхових вимикачів. Якщо вони закриті, реле KF спрацьовує і закриває свої контакти.

При замиканні контактів KV2 отримують живлення котушки оперативних контактів KZ1 і KZ2, що включають двигуни лівої і правої стулок у сторону закриття.

Одночасно включається котушки електромагнітних гальм Y1 і Y2 і двигуни розгальмовуються. При цьому включаються двигуни і стулки починають закриватися.

При спрацьовуванні контактора КМ втрачає харчування котушка реле КТ і після витримки часу, необхідної для розгону, замикається контакт КТ, що забезпечує живлення котушок контакторів К1 і К2. Їх контакти шунтируют резистори в ланцюзі роторів. Двигуни працюють на природних характеристиках коли ведуча права стулка дійде до положення П1, відкриється контакт колійного вимикача SQ8, який відключає котушку контактора KZ2, ведуча стулка зупиняється. відома стулка продовжує рух до положення Л1. При цьому спрацьовує шляхової вимикач SQ10, який відключає оперативний контактор KZ1, а таким чином і двигун М1.

Дещо раніше замикається контакт колійного вимикача SQ9, що подають живлення на оперативний контактор KZ2. Тоді знову пускається в хід двигун М2 провідною стулки. Однак при цьому в ланцюзі роторів двигунів виявляються введеними резистори, так як розмикаються контакти колійного вимикача SQ22. Провідна стулка підходить до відомою і доводить її до положення повного створу, після чого двигун М2 відключається колійним вимикачем SQ7. Провідна стулка підходить до відомою стулки до створу лівий двигун повинен бути расторможен, що зазвичай здійснюється окремим контактором, керуючим електромагнітом гальма цього двигуна. Двигун М1 при цьому для зменшення навантаження М2 також може включиться в роботу.

Після відключення контактора KZ1 і KZ2 і постановки ключа SP5 в нульове положення схема приймає початковий стан.

Число шляхових вимикачів в приводі двостулкових воріт значно менше кількості контактів, згаданих в описі схеми. Це пояснюється тим, що деякі з вимикачів обладнані кількома контактами, що закриваються і відкриваються при повороті на певний кут.

3.3. Електричний привід з гидропередачей. На (малюнку 27) показана структурна схема електрогідропрівода двостулкових воріт. Гідропередача приводу кожної стулки, як і в приводі підйомно - опускних воріт, містить:

Силовий гідроциліндр ГЦ, що повертається в горизонтальній площині по мірі переміщення поршня і штока;

маслонасосні установку М-Н, що подає під тиском масло в гідроциліндр;

золотники управління ЗУ блоком золотих;

блок головних золотників БЗ, керуючий подачею масла у подпоршневую (для відкриття воріт) або в надпоршневую (для закриття воріт) порожнини гідроциліндра;

бак Б для масла і маслопроводи.

Принципова схема силової частини електрогідропрівода двостулкових воріт представлено на (малюнку 28), а схема ланцюгів управління на (рисунку 29).

При розгляді роботи схеми слід мати на увазі, що:

SQ1 - контакт колійного вимикача блокування з воротами суміжної голови, замкнутої при закритих суміжних воротах;

SQ2, SQ4 - контакти шляхових вимикачів відкриття;

SQ3, SQ5 - контакти шляхових вимикачів закриття;

SQ6 - контакт колійного вимикача граничного положення закриття воріт;

SQ7 - SQ10 - контакти колійного вимикача, керуючі послідовністю закриття стулок;

SQ11, SQ12 - контакти колійного вимикача блокування з затворами галерей, закриті при відкритих затворах;

SQ13, SQ14 - контакти колійного вимикача граничного положення відкриття воріт;

КМ1, КМ2 - оперативні контакти двигунів насосів;

KYZ1, KYZ2 - контактори електромагнітів золотників керування закриттям воріт;

KYO1, KYO2 - контактори електромагнітів золотників управління відкриттям воріт;

YH, YZ, YO - електромагніти керування насосами і золотниками управління відкриттям і закриттям воріт. Як видно з схем і складу

обладнання, робота даного приводу

аналогічна роботі приводу двостулкових воріт з асинхронними двигунами. Роботу гідропередачі при заданій послідовності операції легко простежити. Наявність в останній схемою (дивись малюнок 14) електромагнітів керування подачі насосів YH1 і YH2 допускає при необхідності отримання змінної подачі, а значить, і зміна швидкості руху стулок, наприклад при створении воріт в операції закриття та вході їх в ніші в операції закриття. Для цього в ланцюзі YH1 і YH2 повинні бути впроваджені відповідні командні пристрої.

3.4. Електропривод двостулкових воріт з гальмівним генератором. Розглянута схема двостулкових воріт за її закриття працює на пом'якшених характеристиках і коливань швидкості не забезпечує правильного створения воріт при різних зміни навантаження на ліву і праву стулки через вітер і хвильових явище. Крім того, внаслідок порівняно високій швидкості стулок при спрацьовуванні гальм в кінці операції завчасно при закритті воріт залишається велика щілина, а при спрацьовуванні із запізненням має місце удар стулок.

Зазначені недоліки, якщо більша частина операції буде відбуватися на жорстких механічних характеристиках роботи електроприводу, які забезпечують збереження швидкості стулок при коливаннях навантаження, і значним зменшенням її в кінці операції перед спрацьовуванням гальм. Такі характеристики можна отримати в системі з гальмівним генератором, що включається в кінці операції для отримання малої швидкості приводу. Гальмівний генератор може бути окремою електричної машиною постійного або змінного струму, навішеній на вал приводного приводу і що є для нього додатковим навантаженням. Вітчизняною промисловістю випускаються асинхронні двигуни з вбудованими гальмівними генераторами, тобто виконаними в єдиному корпусі.

Механічна характеристика такого двигуна з включеним генератором є криву, отриману при різних кутових швидкостях.

На (малюнку 30) наведені механічні характеристики асинхронного двигуна (крива 1), гальмівного генератора змінного струму (крива 2) і результуюча характеристика при включенні обох машин (крива 3).

Зміни опору кола ротора асинхронного двигуна або струм порушення гальмівного генератора, можна отримати різні за жорсткості і прикордонної швидкості результуючі характеристики.

Принципова схема приводу з гальмівним генератором відрізняється то розглянутої в попередньому параграфі тільки ланцюгами управління і тому тут не наводиться.

3.5. Електропривод з тиристорним управлінням. Як зазначалося, в

електроприводах гідротехнічних споруд стали знаходити застосування напівпровідникові силові й оперативні елементи та пристрої. Так, наприклад, для управління асинхронними двигунами та регулювання їх частоти обертання в приводах опд'емно-опускних воріт (затворів) і двостулкових воріт використовуються тірістерние перетворювачі частоти (ТПЧ), тиристорні станції управління і регулювання (ТСУР) і пускорегулюючі безконтактні пристрої (ПРБУ).

Принципова схема силової частини електроприводу з ПРБУ і векторна діаграма е.р.с. роботи системи наведено на (малюнку 31), а і б.

Пускорегулюючі безконтактний пристрій складається з ревесного безконтактне пристрій складається з реверсного безконтактного комутатора БК, блоку динамічного гальмування БДТ, асинхронного вентельного каскаду АВК, що згладжують реакторів L і блоків управління і захисту (останні на схемі не показані). Безконтактним комутатор складається з чотирьох силових тиристорних блоків, в кожної з яких входять по два зустрічно-паралельно включених тиристора. Два блоки комутатора служать для включення двигуна в прямому напрямку обертання, а два інших - у зворотному. Третя фаза двигуна включення в мережу безпосередньо (не комутується). Блок динамічного гальмування тиристорний працює спільно з одним плечем тиристорного блоку комутатори, яке забезпечує однополуперіодної випрямлений струм для динамічного гальмування. Блок динамічного гальмування складається з симетричного тиристора V1, шунтуючого непрацюючу фазу двигуна, та робочого тиристора V2, шунтуючого дві інші фази при непроводящем напівперіоді роботи комутатора в режимі гальмування.

Асинхронно-вентильний каскад включає асинхронний двигун з фазним ротором М, випрямляч U, інвертор І, ведений мережею, і згладжує дросель L. Випрямляч зібраний з силових некерованих вентильних блоків по мостовій схемі, але з силових керованих (тиристорних) блоків.

Принцип дії ПРБУ заснований на роботі асинхронного вентильного каскаду з ланкою постійного струму. Регулювання частоти обертання приводу тут забезпечується введенням додаткового е.р.с. в ланцюг ротора. Як видно з векторної діаграми, при роботі вентильного каскаду введення в ланцюг випрямленого струму ротора Ip зовнішньої електрорушійної сили Єї, спрямованої назустріч току, змінює значення результуючої е.р.с. ротора Ер, а отже, струму й кута зрушення між струмом і е.р.с. Зовнішня електрорушійна сила, створювана інвертором, спрямована назустріч току, і, отже, її вектор зрушать щодо основної е.р.с. ротора на кут (180 - f). Зовнішню е.р.с. можливо змінити вибором кута випередження відкривання тиристорів інвертора, забезпечуючи зміну результуючої е.р.с. струму ротора й кута зрушення між ними. Зміна струму ротора викличе зміна обертаючого моменту електродвигуна, а при постійному моменті опору і зміна частоти обертання двигуна.

При замкнутій системі регулювання у випадку негативного зворотного зв'язку по частоті обертання, керуючи кутом випередження відкривання тиристорів, в такій схемі забезпечується підтримкою постійної частоти обертання при зміні моменту опору на валу. Механічні характеристики в робочому діапазоні навантаження при цьому виявляються такими ж, як і в системі Г-Д. Діапазон регулювання досягає 20:1 і вище. Перший досвід застосування ПРБУ в приводах підйомно-опускних воріт (затворів) і двостулкових воріт показав, що такі системи мають гарну регулюючої здатністю і високою надійністю і економічністю, однак мають складну систему управління.

4. БЕЗКОНТАКТНІ АПАРАТИ І СТАНЦІЇ УПРАВЛІННЯ.

Комутаційні контактні апарати мають низьку надійність і стримують подальший розвиток автоматизованих електроприводів. У сучасних системах широко застосовуються безконтактні силові й оперативні пристрою, не розривають електричних ланцюгів, а замикаючі і отпирающие їх. В якості елементної бази таких пристроїв використовують керовані вентилі (тріоди і тиристори), магнітні підсилювачі, безконтактні сельсіни, безконтактні ємнісні та індуктивні датчики.

Принцип дії більшості з них заснований на зміну включається в ланцюг електричного струму опору, значення якого при Визначення умов може змінюватися практично від нуля (відкритий стан) до нескінченності (закрите стан).

Механізм роботи керованого вентелі в п. 14 на прикладі тиристора з вихідним параметром у вигляді змінюється напруги, що підводиться до двигуна і наявного в крайніх умовах відкрите і закрите стан.

Безконтактні апарати управління довговічні з - за відсутності механічних контактів, володіють високою швидкодією, нечуствітельни до змін характеристик навколишнього середовища, мають низькі масогабаритні показники і експлуатаційні витрати.

Безконтактні устрою є найбільш досконалими апаратами для побудови функціональної частини схем автоматичного керування електроприводами. При розробці створенні складних схем управління електроприводів, таких як приводи основних механізмів шлюзів і суден технічного флоту, безконтактні пристрої передбачають в якості контактних комутаційних апаратів, здатних виконувати окремі операції в певній (логічної) послідовності. Тому їх називають логічними елементами.

Безконтактні логічні елементи, як правило, будуються на транзисторних, діодних і магнітних елементах як прямокутних таблеток з кількома входами і виходами і схемами, що дозволяють реалізувати окремі логічні функції.

Вихідні сигнали на логічні елементи можуть подаватися від безконтактних і контактних датчиків і командоаппаратов.

Схеми на безконтактних логічних елементах можуть здійснювати всі електричні блокування і захисту.

Проте слід враховувати, що схеми на безконтактних логічних елементах, маючи високу вартість, забезпечують тільки один наперед заданий алгоритм управління і їх неможливо просто переналагодити на друзі алгоритми. Тому поряд зі схемами, виконаними на окремих логічних елементах в автоматизованих електроприводах, починають знаходити застосування уніфіковані логічні системи управління. Прикладами таких систем є уніфікована система управління промисловими механізмами (УМП - 2) та уніфікована безконтактна логічна система управління механізмами шлюзів (УБЛСУ). Ці системи являють собою універсальні пристрої, призначені для вирішення логічних завдань при автоматизації

електроприводів. Вони виконують логічні операції по заданому алгоритму і дозволяють порівняно простими засобами змінювати програми управління.

Для уніфікації пристроїв управління двигунами постійного та змінного струму електромеханічної промисловістю розроблені і випускаються станції управління. Вони представляють собою об'єднані загальною конструкцією комплексні пристрої, зміст електричні комутаційні і захисні апарати, з'єднані по необхідної електричної схемі і призначені для дистанційного автоматичного керування електроприводами. Станції управління виконують у вигляді блоків і панелей управління.

У блоках апарати монтуються на рамі рейкової конструкції або на одній ізоляційної плиті. Панель управління складається на загальній рамі з декількох блоків.

У станціях по можливості передбачаються запасні, не невикористані у схемі допоміжні контакти апаратів, а іноді й цілі апарати у розвиток схем, блокувань і сигналізації.

Станція управління для складних систем електроприводів об'єднують в щити відкритого типу у вигляді панелей або закритого типу у вигляді шаф. Відкриті щити встановлюють у машинних відділеннях або приміщеннях управління, а шафи - близько виробничих механізмів.

Розрізняють станції загальнопромислового типу та спеціалізовані. До загальнопромисловим відносять станції, що мають стандартні схеми управління двигунами постійного струму, що здійснюють їх пуск, реверсування і гальмування. Спеціалізовані є станції управління електроприводами конкретних механізмів різних галузях промисловості (металургійної, хімічної, текстильної та ін.)

5. СИНТЕЗ ЛОГІЧНОГО АВТОМАТА

Операція закриття воріт

Після надходження сигналу з пульта управління включається двигун 1 провідною стулки, слідом включається двигун 2 відомою стулки. Коли ведуча стулка дійде до кута 50о шляхової вимикач відключить двигун, відома стулка продовжує рух, поки не дійде до кута 65о, потім спрацьовує шляхової вимикач і двигун откючается.

Одночасно з цим включається двигун провідною стулки і вона починає рух до тих пір поки не надійде сигнал з датчика дотику, про те, що провідна стулка торкнулася веденої. Двигун відомою стулки приходить в рух і обидва двигуни доводять стулки до повного закриття, поки не надійде сигнал з датчика створения. Тоді двигуни відключаються і механізм стулок загальмовується.

Операція відкриття воріт

Після надходження сигналу з пульта управління включається двигун 1 провідною стулки і починає свій рух. Відійшовши на 5о надходить сигнал на включення відомою стулки. Дійшовши до кінцевих положень обидва двигуни відключаються кінцевими вимикачами. Механізми гальмуються.

6. ОХОРОНА ПРАЦІ

Електробезпека при експлуатації гідротехнічних споруд.

Приміщення на гідротехнічних спорудах за небезпекою ураження діляться на - приміщення з підвищеною небезпекою, де відносна вологість досягає 75%. до них належать приміщення контакторна панелей, панелі автоматики, центрального пульта управління, розподільних пристроїв, трансформаторних підстанцій, механізмів воріт і затворів;

- Приміщення особливо небезпечні, де відносна вологість близька до 100%. Це - кабельні тонелі, шахти;

- Приміщення без підвищеної небезпеки

До них належать службові приміщення (кімнати ІТП, охорони).

Електрообладнання гідротехнічних споруд вибирають водозахищений або герметичного виконання.

Корпуси електродвигунів, трансформаторів, пускових апаратів, кожухів рубильників заземлюються, а неізольовані струмоведучі частини захищаються.

Організаційні заходи, що забезпечують безпеку при роботі в електроустановках, полягають в оформленні наряду, видачі допуску до роботи, нагляд під час роботи та оформленні перерв у роботі.

Роботи в електроустановках гідроспоруд на струмоведучих частинах без зняття напруги допускається виробляти в аварійних випадках. В інших випадках роботи повинні виконуватися при повному або частковому знятті напруги.

Технічні заходи, що забезпечують безпеку робіт з частковим або повним зняттям напрузі виконується в строго обумовленою послідовності.

Виконують необхідні відключення і вивішують забороняють плакати, а якщо це необхідно, то встановлюють огорожі.

Потім накладають переносні заземлення - закоротки. Переносні заземлення спочатку приєднують до землі, перевіряють відсутність напруги, а потім накладають на електроустановку.

Наявність напруги в електроустановках визначається переносними приладами, покажчиками напруги і струмовимірювальні кліщами.

Більшість робіт з обслуговування та ремонту електроустановок гідроспоруд виконується особами, що мають кваліфікаційну групу не нижче 4.

6.1. Правила технічної експлуатації електродвигунів.

На електродвигуни і наведені ними в рух механізми повинні бути нанесені стрілки, що вказують напрямок обертання механізму і двигуна.

На комутаційних апаратах (вимикачах, контакторах, магнітних пускачах і т.п.), пускорегулювальних пристроях, запобіжниках і т.п. повинні бути написи, що вказують, до якого електродвигуна вони належать.

Плавкі вставки запобіжників повинні бути калібрування із зазначенням на клеймі номінального струму вставки. Клеймо ставиться заводом

- Виробником або електротехнічною лабораторією. Застосовувати некалібровані вставки забороняється. Захист всіх елементів мережі споживачів, а також технологічна блокування вузлів виконуються таким чином, щоб виключався самозапуск електродвигунів відповідальних механізмів.

Комутаційні апарати слід розташовувати можливо ближче до електродвигуна в місцях, зручних для обслуговування, якщо за умовами економічності і витрати кабелю не потрібно інше розташування.

Для контролю наявності напруги на групових щитках і збірках електродвигунів розміщуються вольтметри або сигнальні лампи.

Для забезпечення нормальної роботи електродвигунів напругу на шинах підтримується в межах 100 - 105% номінального. При необхідності допускається робота електродвигуна при відхиленні напруги від -5 до +10% номінального.

Електродвигун негайно (аварійно) відключається від мережі в випадках:

а) нещасний випадок (або загроза його) з людиною;

б) поява диму або вогню з електродвигуна або його пускорегулювальної апаратури;

в) вібрація понад допустимі норми, загрозлива цілісності електродвигуна;

г) поломка привідної механізму;

д) нагрівання підшипника понад допустимої норми, зазначеної в інструкції заводу - виробника;

е) зниження частоти обертання, що супроводжується швидким нагріванням електродвигуна.

Профілактичні випробування і вимірювання на електродвигунах повинні проводиться відповідно до норм.

6.2. Аналіз шкідливих і небезпечних факторів на гідротехнічних спорудах. Норми, заходи з підтримки норм, заходи безпеки.

Забруднення повітря.

Усі службові та побутові приміщення забезпечені системою природної та примусової вентиляції. Місця затору повітря розташовуються в зоні найменшого забруднення.

Рівень шуму

Для роботи на гідроспорудах рівні шуму регламентом "Гігієнічними нормами допустимих рівнів звукового тиску на робочих місцях".

Освітлення

Для відкритих територій портів, території і камер шлюзів транспортних гідроспоруд можуть бути прийняті, відповідно до СНиП:

Для виробничих, громадських, службових приміщень берегових підприємств річкового транспорту у відповідності зі СНіП, норми освітленості можуть бути прийняті:

6.3. Електробезпека.

Для безпечного обслуговування шлюзу передбачено виконання заходів загального характеру: огородження рухомих частин, засоби автоматичної зупинки і відключення устаткування від джерел енергії при небезпечних несправності, аваріях; блокувальні пристрої. Пульт управління забезпечений сигнальними світловими пристроями. Організовано періодична перевірка знань персоналу та його навчання.

6.4. Розрахунок захисного заземлення трансформаторної підстанції. Захисне заземлення трансформаторної підстанції здійснюється з

допомогою штучних заземлювачів. В якості штучних заземлювачів зазвичай застосовують сталеві труби. Їх кількість визначається розрахунком.

1. Питомий опір грунту r приймаємо: r = 0,4 * 104 Ом * см; грунт - глина.

2. Заземлювач виконується із сталевих труб Д = 20мм, l = 2м, з'єднаних сталевими смугами 45 * 4мм.

3. Опір розтікання одиночної труби:

Rт.о. = 0,366 * r / l * (ln (2 * l / d) +1 / 2 * ln ((4 * h + l) / (4 * hl))) =

= 0,366 * 0,4 * 104 / 2 * (ln (2 * 2 / 0, 02) +1 / 2 * ln ((4 * 0,6 +2) / (4 * 0,6-2)) =

= 34,18 Ом, де h = 0,6 м - глибина занурення заземлення.

4. Приблизно визначаємо кількість труб з умови Rз = 40м.

n = Rт.о. / (Rз * h) = 34,18 / (4 * 0,6) = 24,24;

де, Rз - необхідний опір заземлительного пристрої;

h = 0,6 - коефіцієнт, що враховує взаємне екранування труб.

5. Визначаємо опір Rn.o. одиночної сталевої смуги (без урахування екранування трубами).

Rn.o. = 0,366 * r/l1 * ln (2 * l12 / (b1 * h1));

де l1 - довжина смуги, м;

l1 = 4 * 14,24 = 56,96 м;

b1 - 0,045 м - ширина смуги,

h1 = 0,6 м - глибина занурення смуги.

Rn.o. = 0,366 * 0,4 * 102/56, 96 * ln (2 * 56,962 / (0,045 * 0,6)) = 1,33 Ом

6. Визначаємо необхідний опір труб, що забезпечує опір контуру не більше заданої величини.

Rт = Rn * Rз / (Rn + Rз); де Rn = Rn.o. / hп = 1,33 / 0,32 = 4,16 Ом

Rn - опір смуги з урахуванням екранування трубами, hп =

0,32 - коефіцієнт, що залежить від ставлення відстані між трубами до довжини труби.

Rт = 4,16 * 4 / (4,16 +4) = 2,04 Ом

Уточнюємо кількість труб.

n = Rт.о. / h * Rт = 34,18 / (0,61 * 2,04) = 27,47

Приймаються n = 28 труб.

7. ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ.

Розрахунок річного економічного ефекту від впровадження автоматизованої системи управління технологічним процесом проведення суден через шлюзований канал (АСУТП "Канал"). Дана модернізація входить в АСУТП "Канал". У плані робіт з удосконалення технологічного процесу проводки флоту по каналу встановлена ​​можливість зниження часу перебування суден у водах каналу з одночасним збільшення його пропускної здатності. Для практичної реалізації такої можливості створюється автоматизована система управління технологічним процесом.

На науково - дослідні роботи було витрачено 2 роки. Проектування намічено проводити 3 роки. На впровадження і освоєння системи відводиться 1 рік. Як розрахунковий приймається рік впровадження і освоєння системи.

Розподіл капітальних вкладень по роках: Kt1 = 2 млн. руб. Kt2 = 2,4 млн. руб. Kt3 = 3,2 млн. руб. Kt4 = 4 млн. руб. Kt5 = 24 млн. руб Kt6 = 44 млн. руб. Капітальні вкладення, приведені до розрахункового року, буде складати.

K2 = S Kti * (1-e) 6-i = 2 * 442 +2,4 * 444 +3,2 * 443 +4 * 442 +24 * 441 +44 * 440 = = 320 млн. руб.

Вантажообіг по каналу за навігацію (А1; А2), млн.тон: базового 13; проекторуемого 21.

Річні експлуатаційні витрати по каналу і флоту за час перебування його у водах каналу (S1; S2) млн.руб: базового 348 міл.руб, проектованого 369,6 міл.руб.

Середній пробіг з вантажем за один оборот судна (l) км; проектованого 500.

Середня дохідна ставка по перевезеннях (d), руб/10 т * км. 1380 руб.

Середня себестоемость перевезень (S), руб/10 т * км. 844 руб.

Розрахунок економічного ефекту:

Еф = S1 (A1) - S2 (A2) - Eн * К2 + DП

Додатковий прибуток DП розраховується:

DП = (A2-A1) * l / 2 * (dS) = (21-13) * 500 / 2 * (1380-844) * 0,001 = 105 млн. руб.

Еф = 348-369,6-0,3 * 320 +105 = 404 млн. руб.

8. ЛІТЕРАТУРА

1. В. П. Шорін "Електрообладнання водних шляхів і технічного флоту".

М; Транспорт 1990

2. П. П. Оноха "Механічне обладнання шлюзів і судоподьемніков".

М; Транспорт 1973

3. А. В. Михайлов "Судноплавні шлюзи".

М; Транспорт 1966

4. С. А. Попов "Автоматизація виробничих процесів на водному транспорті".

М; Транспорт 1983

5. "Теорія електричного приводу" ЛІВТ 1979

Методичне вказівки.

6. В. П. Шорін; Є. І. ВАСИЛЬЄВ; А. А. Ішіміклі; "Електрообладнання та автоматизація берегових установок (гідротехнічних). ЛІВТ 1983 методоческіе вказівки.

7. Ю. В. Аграновський; Ю. А. Бровцінов; А. А. Ішіміклі. "Електрообладнання та автоматизація портових перевантажувальних машин". ЛІВТ 1981

Методичні вказівки.

8. Е. А. Гомзіков "Електробезпека на суднах і підприємствах річкового транспорту".

ЛІВТ 1991 Методичні вказівки.

9. "ПТБ і ПТЕ електроустановок".

М; Вища 1989

10. В. П. Андрєєв, Ю. А. Сабінін

"Основи електроприводу"

М.-Л: Госенергоіздат 1963

11. К. Т. Вітюк, Ю. А. Рейнцгольдт, В. П. Шорін.

"Електрообладнання та автоматизація берегових установок на річковому транспорті". М; Транспорт 1979

12. А. А. Ярустовский "Механічне обладнання шлюзів".

М; Транспорт 1967