一种具有应急快速关闭功能的智能调流闸门控制系统的制作方法

1.本发明属于污水及排水设备技术领域，具体涉及一种具有应急快速关闭功能的智能调流闸门控制系统。


背景技术：

2.调流闸门是污水处理及排水工程中的一种常用调节设备，调流闸门的门体在液压缸的作用下上下运动，通过改变门体开度的大小，实现调节过闸水量的目的。调流闸门应用于各种需要截流控流的场合。目前，现有的调流闸门在运行过程中主要存在以下不足：（1）密封不严密；（2）密封磨损后，无法实现补偿；（3）系统断电后，闸门无法关闭；（4）无法针对快速关闭等应急工况；（5）无法实现流量的精准调节。从而使得调流闸门在运行过程中容易卡滞、漏水，导致设备维护成本较高，维护工作量较大。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提供一种具有应急快速关闭功能的智能调流闸门控制系统，可以提高调流闸门的运行安全性和密封效果，减少调流闸门的泄露以及维护工作，控制截流流量恒定，同时，通过控制系统的速闭功能，使调流闸门快速关闭。
4.所述具有应急快速关闭功能的智能调流闸门控制系统，包括液动闸门、液压油缸、液压站和控制装置，液动闸门的门体安装在门框内，所述液压油缸的伸缩端连接门体的下游侧，门体与门框之间设有若干个张紧凸轮；所述张紧凸轮包括导向轮、凸轮轴、支座和挡板，导向轮设在凸轮轴上，凸轮轴固定在支座上，挡板活动连接在伸出支座外侧的凸轮轴的一端，通过挡板的转动调节凸轮轴和导向轮的位置，进而调节门体与门框的间距；所述液压站包括液压电机泵和蓄能器，液压电机泵和蓄能器均连接所述液压油缸，液压电机泵和蓄能器的控制阀均与控制装置连接，用于控制正常工况下液压电机泵控制门体上下运动，非正常工况下蓄能器控制门体向下运动并关闭。
5.可选的，所述液动闸门包括门框、门体、导滑板和若干个侧面导轮，所述门框的两侧均设有c型槽，门体的两侧嵌入c型槽中，沿c型槽上下运动；所述c型槽的内侧设有导滑板；所述侧面导轮安装在门体的上方且对应c型槽的位置，侧面导轮在门体两侧对称设置。
6.进一步可选的，所述c型槽包括中间的主板和两侧的与主板相垂直的翼板，所述门体的上游侧对应所述c型槽的翼板的位置的上部设有侧面密封条，底部设有底部密封条，用于门体完全关闭时，密封门体和门框，所述导滑板设在c型槽的翼板内侧面。
7.可选的，所述张紧凸轮包括导向轮、凸轮轴、支座和挡板，所述凸轮轴包括中间的主圆柱轴以及两侧的副圆柱轴，且处于同一圆心，主圆柱轴的轴直径大于副圆柱轴；导向轮设在主圆柱轴上，并能够转动；导向轮和凸轮轴均处于支座内部，且两个副
圆柱轴分别连接支座的两个侧面；所述挡板设在支座的远离c型槽主板的外侧面，并连接一个副圆柱轴，该圆柱轴的外部包覆有轴套；所述支座处于门体的上游侧与门框之间，凸轮轴平行于门体，导向轮与所述c型槽对应上游侧的翼板相接触，并沿着c型槽上下滚动，通过旋转挡板的角度，调节导向轮与门框之间的接触距离，从而控制门体的前后距离，实现门体与c型槽对应下游侧的翼板更紧密的压合。
8.进一步可选的，所述挡板所在的支座外侧面上设有若干个定位块，若干个定位块排列成一条弧线，弧线一端靠近c型槽的对应上游侧的翼板，另一端靠近门体，，挡板一端固定连接副圆柱轴，另一端设有一个定位孔，定位孔可拆卸连接若干个定位块，挡板以副圆柱轴为支点转动，使得定位孔对应不同的定位块。
9.优选的，所述凸轮轴上设有测速器，副圆柱轴通过自动伸缩旋转杆连接挡板，自动伸缩旋转杆为套管结构，位于外侧的管件能够自转；所述控制装置连接并控制所述测速器和自动伸缩旋转杆，当门体与c型槽之间有空隙时，导向轮不接触c型槽的翼板，其转速为0或在惯性作用小转速逐渐减少，测速器将速度信号反馈给控制装置，控制装置控制自动伸缩旋转杆伸展，挡板的定位孔脱离原来的定位块，控制装置再控制自动伸缩旋转杆转动某一角度，使得定位孔对应下一个定位块的位置，再控制自动伸缩旋转杆收缩，挡板的定位孔卡接入所述下一个定位块，从而减小导向轮与c型槽翼板的距离，如果转速依然没有增加，则需要进一步减小导向轮与c型槽翼板的距离，按照上述操作重复一次即可；当导向轮与c型槽翼板接触时，导向轮会沿c型槽翼板滚动，转速增加。
10.可选的，所述液压站包括液压电机泵、液压手动泵和蓄能器，液压电机泵分别通过第一管路和第二管路连接进油管路和出油管路，进油管路和出油管路分别连接液压油缸的进油口和出油口，第一管路上设有第一进油阀，第二管路上设有第一出油阀，进油管路上设有第一控制阀；液压手动泵分别通过第三管路和第四管路连接进油管路和出油管路，第三管路上设有第二进油阀，第四管路上设有第二出油阀；蓄能器通过第五管路连接进油管路，第五管路上设有第二控制阀和压力传感器；所述控制装置连接并控制所述第一进油阀、第一出油阀、第二进油阀、第二出油阀、第一控制阀和第二控制阀的开启和关闭，所述压力传感器连接控制装置，反馈蓄能器的压力值。
11.进一步可选的，所述蓄能器为皮囊式结构，底部设有一个开口，开口连接所述第五管路，用于进、出液压油；蓄能器的液压油储量不小于液压油缸的总需求量。
12.可选的，所述第一控制阀和第二控制阀连接即充电源，且通过即充电源单独利用一根线路连接控制装置及其总电源，当所述位移传感器检测到液动闸门处于完全关闭状态时，即充电源通过总电源快速充电；当停电时，液动闸门已经处于关闭状态，无需蓄能器供油，即充电源为第一控制阀和第二控制阀继续短时供电，使得操作人员强制将第一控制阀和第二控制阀转为控制状态，使得第一控制阀和第二控制阀均关闭。
附图说明
13.图1为所述液动闸门的主视图；图2为所述液动闸门的侧视图；图3为张紧凸轮的结构图；图4为张紧凸轮的侧视图；图5为液压站与液动闸门的连接示意图。
14.附图中，1-液动闸门，101-门体，102-门框，103-底部密封条，104-导滑板，105-侧面导轮，106-侧面密封条，2-液压油缸，3-液压站，301-液压电机泵，302-液压手动泵，303-蓄能器，304-第一进油阀，305-第一出油阀，306-第一控制阀，307-第二进油阀，308-第二出油阀，309-第二控制阀，310-压力传感器，4-控制装置，5-张紧凸轮，501-导向轮，502-凸轮轴，503-支座，504-挡板，505-副圆柱轴，506-定位块，507-定位孔，508-自动伸缩旋转杆，6-进油管路，7-出油管路，8-排压支路。
具体实施方式
15.本实施例提供一种具有应急快速关闭功能的智能调流闸门控制系统，如图1-图5所示，包括液动闸门11、液压油缸22、液压站33和控制装置4，液动闸门1的门体101安装在门框102内，所述液压油缸2的伸缩端连接门体101的下游侧，门体101与门框102之间设有若干个张紧凸轮5；所述张紧凸轮5包括导向轮501、凸轮轴502、支座503和挡板504，导向轮501设在凸轮轴502上，凸轮轴502固定在支座503上，挡板504活动连接在伸出支座外侧的凸轮轴502的一端，通过挡板504的转动调节凸轮轴502和导向轮501的位置，进而调节门体101与门框102的间距；所述液压站3包括液压电机泵301和蓄能器303，液压电机泵301和蓄能器303均连接所述液压油缸2，液压电机泵301和蓄能器303的控制阀均与控制装置4连接，用于控制正常工况下液压电机泵301控制门体101上下运动，非正常工况下蓄能器303控制门体101向下运动并关闭。
16.可选的，所述液动闸门1包括门框102、门体101、导滑板104和若干个侧面导轮105，所述门框102的两侧均设有c型槽，门体101的两侧嵌入c型槽中，沿c型槽上下运动；所述c型槽的内侧设有导滑板104；所述侧面导轮105安装在门体101的上方且对应c型槽的位置，侧面导轮105在门体101两侧对称设置，使得门体101沿着门框102运动时，防止门体101产生左右不均衡的摆动。
17.可选的，所述门框102、门体101和侧面导轮105的材质均为304不锈钢，导滑板104的材质为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（abs）。
18.进一步可选的，所述c型槽包括中间的主板和两侧的与主板相垂直的翼板，所述门体101的上游侧对应所述c型槽的翼板的位置的上部设有侧面密封条106，底部设有底部密封条103，用于门体101完全关闭时，密封门体101和门框102，提高液动闸门1的密封性。所述导滑板104设在c型槽的翼板内侧面，abs材质具有润滑效果，减少门框102与侧面密封条106的摩擦力。
19.在本发明的一个具体实施方式中，所述侧面密封条106和底部密封条103分别螺栓
固定中门体101的两侧；门体101的两侧嵌入c型槽中，沿c型槽上下运动；所述c型槽包括中间的主板和两侧的与主板相垂直的翼板，所述导滑板104设在面对门体101上游侧的翼板上，使得导滑板104处于门框102与侧面密封条106、底部密封条103之间，减少门框102与侧面密封条106、底部密封条103的摩擦力；所述侧面导轮105安装在门体101的上方且对应c型槽主板的位置，门体101两侧分别设有2个侧面导轮105，且两侧的侧面导轮105对称设置，即在同一水平高度，门体101两侧各安装1个侧面导轮105。
20.可选的，所述张紧凸轮5包括导向轮501、凸轮轴502、支座503和挡板504，所述凸轮轴502包括中间的主圆柱轴以及两侧的副圆柱轴505，且处于同一圆心，主圆柱轴的轴直径大于副圆柱轴505；导向轮501设在主圆柱轴上，并能够转动；导向轮501和凸轮轴502均处于支座503内部，且两个副圆柱轴505分别连接支座503的两个侧面；所述挡板504设在支座503的远离c型槽主板的外侧面，并连接一个副圆柱轴505，该圆柱轴的外部包覆有轴套；所述支座503处于门体101的上游侧与门框102之间，导向轮501与所述c型槽对应上游侧的翼板相接触，并沿着c型槽上下滚动，通过旋转挡板504的角度，调节导向轮501与门框102之间的接触距离，从而控制门体101的前后距离，实现门体101与c型槽对应下游侧的翼板更紧密的压合。
21.进一步可选的，所述挡板504所在的支座503外侧面上设有若干个定位块506，若干个定位块506排列成一条弧线，弧线一端靠近c型槽的对应上游侧的翼板，另一端靠近门体，挡板504一端固定连接副圆柱轴505，另一端设有一个定位孔507，定位孔507可拆卸连接若干个定位块506，挡板504以副圆柱轴505为支点转动，使得定位孔507对应不同的定位块506，从而通过凸轮轴502带动导向轮501向上游侧或下游侧运动，凸轮轴502由最初的平行于门体101，变为与门体101呈一定的倾斜角度，凸轮轴502与门体101的接触面密封变为线密封，进而调节导向轮501与门框c型槽之间的接触距离；虽然凸轮轴502与门体101为线密封，但依然能够将门体与与c型槽对应下游侧的翼板紧密压合。
22.导向轮501与门体101的上游侧表面不接触，保证导向轮501只接触c型槽的翼板，从而自由转动。
23.可选的，所述导向轮501和凸轮轴502均为304不锈钢材质。
24.传统的液动闸门1只由密封条发挥密封作用，门体101设有滑轮，在门框102的闸门槽内运动时减少阻力，然而该滑轮是尺寸固定的，为了使得门体101上下运动更顺畅，闸门槽的内部厚度一般会略大于门体101和滑轮的厚度，这使得门体101关闭时，上游水压的波动将带动门体101在闸门槽内轻微晃动，或是密封条磨损后，无法补偿闸门槽内的空置空间，造成液动闸门1漏水或异物进入闸门槽内发生卡滞。本发明所述的张紧凸轮5，通过人为调节所述挡板504的旋转角度，使得定位孔507卡接不同定位块506，而改变所述凸轮轴502的位置，进而改变导向轮501的前后位置，使得导向轮501始终接触c型槽，在压紧门体101的同时，减少摩擦阻力。
25.优选的，所述凸轮轴502上设有测速器，副圆柱轴505通过自动伸缩旋转杆508连接挡板504，自动伸缩旋转杆508为套管结构，位于外侧的管件能够自转；所述控制装置4连接并控制所述测速器和自动伸旋转缩杆，当门体101与c型槽之
间有空隙时，导向轮501不接触c型槽的翼板，其转速为0或在惯性作用小转速逐渐减少，测速器将速度信号反馈给控制装置4，控制装置4控制自动伸缩旋转杆508伸展，挡板504的定位孔507脱离原来的定位块506，控制装置4再控制自动伸缩旋转杆508转动某一角度，使得定位孔507对应下一个定位块506的位置，再控制自动伸缩旋转杆508收缩，挡板504的定位孔507卡接入所述下一个定位块506，从而减小导向轮501与c型槽翼板的距离，如果转速依然没有增加，则需要进一步减小导向轮501与c型槽翼板的距离，按照上述操作重复一次即可；当导向轮501与c型槽翼板接触时，导向轮501会沿c型槽翼板滚动，转速增加。
26.进一步优选的，所述自动伸旋转缩杆还包括电磁吸合装置和备用电源，电磁吸合装置电连接备用电源，备用电源设在门体101的下游侧，并与门体101电连接，门体断电时完全关闭即可启动备用电源；供电正常时，备用电源不供电，电磁吸合装置不工作，按照上述方式控制自动伸旋转缩杆；当断电时，门体101在蓄能器303的作用下快速关闭；同时断电时自动伸旋转缩杆处于自然伸展状态，定位孔脱离定位块；使得导向轮501与对应翼板之间距离最大的定位块，即使得门体与门框压合最紧密的定位块的水平位置最低，挡板504自然下垂，使得定位孔对应水平位置最低的定位块，当门体完全关闭后，备用电源启动，电磁吸合装置启动并吸引自动伸旋转缩杆收缩，挡板的定位孔卡接入水平位置最低的定位块，实现断电后门体关闭时，门体的紧密密封。
27.可选的，所述门体101的两侧各设置对称两个张紧凸轮5。
28.可选的，所述液压油缸2为中间铰耳式，液压油缸2的顶部安装在门框102顶梁的中部，液压油缸2底部的伸缩端连接在门体101上，通过液压油缸2的伸缩，为门体101的开启和关闭提供动力，实现管渠水流的通断；液压油缸2的内部安装有磁致伸缩式位移传感器，所述位移传感器通讯连接所述控制装置4，用于实时监测液压油缸2伸缩端的位置，实现截流流量的准确调节。
29.可选的，所述液压站3包括液压电机泵301、液压手动泵302和蓄能器303，液压电机泵301分别通过第一管路和第二管路连接进油管路6和出油管路7，进油管路6和出油管路7分别连接液压油缸2的进油口和出油口，第一管路上设有第一进油阀304，第二管路上设有第一出油阀305，进油管路6上设有第一控制阀306；液压手动泵302分别通过第三管路和第四管路连接进油管路6和出油管路7，第三管路上设有第二进油阀307，第四管路上设有第二出油阀308；蓄能器303通过第五管路连接进油管路6，第五管路上设有第二控制阀309和压力传感器310；所述控制装置4连接并控制所述第一进油阀304、第一出油阀305、第二进油阀307、第二出油阀308、第一控制阀306和第二控制阀309的开启和关闭，所述压力传感器310连接控制装置4，反馈蓄能器303的压力值。
30.进一步可选的，在正常工况下由控制装置4控制所述第一进油阀304、第一出油阀305、第二进油阀307、第二出油阀308、第一控制阀306和第二控制阀309的开启和关闭；在非正常工况下第一进油阀304和第一出油阀305自动关闭，第二进油阀307和第二出油阀308可手动控制开启和关闭，第一控制阀306和第二控制阀309由控制装置4控制开启和关闭；
在停电工况下，第一进油阀304、第一出油阀305、第二进油阀307、第二出油阀308均关闭，所述第一控制阀306和第二控制阀309的自然状态均为开启状态。
31.进一步可选的，所述蓄能器303为皮囊式结构，底部设有一个开口，开口连接所述第五管路，用于进、出液压油；蓄能器303的液压油储量不小于液压油缸2的总需求量。现有的用于液压系统的蓄能器303分为弹簧903式、活塞式和气体式，弹簧903式和活塞式应用较少，对弹簧903和活塞的要求较高，气体式需要在蓄能器303内部设置气囊，由液压油压缩气囊内的空气蓄能，借助气体的压缩和膨胀实现。本发明所述的蓄能器303为纯液压式，利用重力作用快速释放液压油，补给液压油缸2达到快速关闭液动闸门1的目的。
32.本发明采用液压电机泵301和液压手动泵302并行控制液压油缸2的伸缩，从而带动门体101上下运动。当液压电机泵301故障时，所述控制装置4关闭第一进油阀304和第一出油阀305，使用液压手动泵302、第二进油阀307、第二出油阀308和第一控制阀306继续控制液压油缸2，同时液压手动泵302为蓄能器303供油。
33.所述液压电机泵301的液压油通过第一管路输入进油管路6，并由第一进油阀304控制，再由进油管路6输入液压油缸2，并由第一控制阀306控制，液压油缸2推动伸缩杆向下伸出，推动门体101向下运动；液压油缸2的液压油通过出油管路7输回第二管路，再由第二管路输回液压油缸2，并由第一出油阀305控制，带动伸缩杆收缩，带动门体101向上运动。
34.所述液压手动泵302的液压油通过第三管路输入进油管路6，并由第二进油阀307控制，再由进油管路6输入液压油缸2，并由第一控制阀306控制，推动伸缩杆向下伸出，推动门体101向下运动；液压油缸2的液压油通过出油管路7输回第四管路，再由第四管路输回液压油缸2，并由第二出油阀308控制，带动伸缩杆收缩，带动门体101向上运动。
35.所述液压电机泵301或液压手动泵302通过第五管路向蓄能器303供油，所述压力传感器310实时监测蓄能器303的压力，当蓄能器303的充油压力达到设定值时，所述第二控制阀309关闭，蓄能器303一直处于保压状态；当蓄能器303因液压油泄漏而压力降低时，压力传感器310将压力信号传递给控制装置4，控制装置4开启第二控制阀309，通过第五管路对蓄能器303补充液压油；所述第一控制阀306的设立，能够使得液压油缸2获得所需液压油之后，液压电机泵301或液压手动泵302再向蓄能器303供油时，液压油无法分流进入进油管路6。
36.在应急工况下，所述智能调流闸门控制系统将因停电而失去动力，此时，第一进油阀304、第一出油阀305、第二进油阀307、第二出油阀308都将自动关闭，所述第一控制阀306和第二控制阀309将自动开启，通过第五管路和进油管路6将蓄能器303的液压油提供给液压油缸2，因蓄能器303为皮囊式结构，可以使液压油快速释放，从而实现液动闸门1的快速关闭。由于第一出油阀305和第二出油阀308已经关闭，液压油缸2内的液压油不会从出油管路7输出，因此能够保持液动闸门1一直处于关闭状态。
37.可选的，所述第一控制阀306和第二控制阀309连接即充电源，且通过即充电源单独利用一根线路连接控制装置4及其总电源，当所述位移传感器检测到液动闸门1处于完全关闭状态时，即充电源通过总电源快速充电；当停电时，液动闸门1已经处于关闭状态，无需蓄能器303供油，即充电源为第一控制阀306和第二控制阀309继续短时供电，使得操作人员强制将第一控制阀306和第二控制阀309转为控制状态，使得第一控制阀306和第二控制阀309均关闭，即使即充电源的电量耗尽时依然停电，第一控制阀306和第二控制阀309也继续
为关闭状态，由于停电时第一出油阀305和第二出油阀308也处于关闭状态，所以液压油缸2内的液压油不进也不出，停电时，液动闸门1始终保持关闭状态，这样不用释放蓄能器303的液压油，防止液压油缸2内压力过大；当液动闸门1在运行过程中有过完全关闭状态，但停电前不是完全关闭状态，即充电源充过电，则停电时即充电源为第一控制阀306和第二控制阀309继续短时供电，使得操作人员强制将第一控制阀306和第二控制阀309转为控制状态，使得第一控制阀306和第二控制阀309均开启，即充电源的电量耗尽时依然停电，第一控制阀306和第二控制阀309也继续为开启状态，可为液压油缸2供油，关闭液动闸门1。
38.可选的，所述智能调流闸门控制系统还包括液位计，液位计设在液动闸门1上游侧的构筑物内，并连接控制装置4，实时监测液动闸门1上游侧的液位，控制装置4根据液位数据调节液动闸门1的开启高度，通过所述磁致伸缩式位移传感器精确控制液动闸门1的开启高度，从而实现通过液动闸门1流量的恒定流量控制。
39.所述控制装置为plc控制器。