专利名称：闸门自动关闭装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种关闭装置，特别涉及的是一种闸门自动关闭装置。
目前国内中低水头电站多采用卷扬式快速闸门结合电磁式转速信号装置作为调速系统失灵、机组出现飞速的过速保护设施。其原理是基于永磁机输出电压正比于机组转速，故利用电压型继电器反映机组过速信号，动作信号作用于启备机电磁铁使制动器松开，从而使闸门快速关闭。这种保护方式在一般情况下能够实现其正常功能，但也存在着结构复杂、体积庞大、可靠性不高、价格昂贵等弊病，易出现调速系统与过速保护同时失灵的危险状况。
鉴于以上原因，本实用新型的目的是为了提供一种结构简单、成本低、适用性强、运行维护方便、可靠性强的闸门自动关闭装置。
本实用新型由含电磁阀的控制机构和脱钩机构组成(参见
图1)，脱钩机构包括脱钩组件、缓落组件，脱钩组件包含脱钩支架，一端上有角锥铁而另一端上有脱钩和撞块并通过联接件(11)与脱钩支架连接并能绕联接件(11)转动的脱钩杆，有一端与脱钩杆上的角锥铁接触而另一端含顶头的连杆的连锁机构、一端通过联接件(16)与脱钩支架连接并能转动的而另一端上有能与脱钩杆上的脱钩配合的搭钩杆、一端能与连锁机构中的连杆顶头接触的而另一端通过联接件(29)与脱钩支架连接并能转动的带撬钩的撬杆、装在撬杆上的倒向重块(参见
图1－图6)，缓落组件包括装在脱钩支架上的与撬杆上的撬钩对应位置上的挂钩轴、能钩在挂钩轴上的能连接闸门且能与撬杆上的撬钩接触配合的闸门挂钩、位于倒向重块下方的刹车连杆，在脱钩支架上装有含刹车片芯和刹车片和与刹车片配合的卷筒的卷筒组件，钢丝绳一端装在闸门挂钩上而另一端绕在卷筒上而与卷筒连接(参见图2－图5、图8)，当机组超过允许值时，控制机构向电磁阀送来控制脉冲，电磁阀便连续撞击脱钩杆，通过一些连锁作用，最后撬杆下倒，撬脱特制闸门挂钩后压住缓落组件中的刹车连杆，使卷筒内的刹车片与卷筒内圈摩擦，靠闸门自重转动的卷筒刹而不死，使闸门缓缓落下，闭门断流。
上述的刹车连杆上装有调节连杆，凸轮轴装在卷筒上，拐臂一端装在凸轮轴上而另一端上装有中间连杆，中间连杆的另一端与调节连杆的一端连接(参见图5、图9)。
上述的调节连杆上设有调节通槽和与调节连杆成一体的带孔螺杆座，调节螺杆穿在螺杆座的孔中，调节螺杆的头部有通孔，锁紧件依次穿在调节连杆上的调节通槽和调节螺杆头部的通孔上而用联接件使锁紧件与螺杆座连接而锁紧在脱钩支架上(参见图7)，采用调节连杆可调节刹车距离、角度、控制闸门关闭时间。
上述的控制机构还包括安装在机组主轴上的永久磁铁、霍尔传感器、微分电路、基准脉冲发生器、周期脉宽比较器、输出脉冲发生器、脉宽调制器、选通开关、信噪鉴别器、功率驱动器、显示器、清零电路、抗干扰电路(参见
图11、
图12)，采用霍尔传感器可直接检测主轴旋转周期讯号，并将此信号与预定的基准脉宽相比较，以判断是否出现过速，脉宽调制器和信噪鉴别器相互配合而自动控制具有自动在线自控功能，控制机构在保护动作后，输出的是间断脉冲信号，电磁阀会往返动作多次，直到机组转速降到保护动作值以下为止，这样既可自动克服执行机构由于长期不动作而容易出现的一些不严重卡阻现象，又不会引起电磁阀的过分发热损坏，抗干扰能力强，检测精度高，转速适应范围广，通用性强，本实用新型是磁－电子一机械综合式过速保护装置，在电站发生不利情况时起保护作用(1)、在电网、发电机同时失电，电动式导叶操作器执行电动机无电源，使导水机构失控；(2)、在电网失电机组甩负荷时，导叶操作器出现机械故障，导致调速机构失灵，或调速器本身故障拒动；(3)、机组甩负荷时，导叶被杂物卡住，导致调速系统失灵。
以上情况发生时，均使机组失去控制，转速急剧上升，当其超过规定的允许转速时，本实用新型的控制机构动作，闸门自动关闭，使机组停机避免发生人身和机组的安全事故。
本实用新型具有如下优点(1)、为水电站自动化提供了可靠条件；(2)、装置适用性强，适用于新建电站或已建成的小水电站的技术改造，也适用高水头电站前池管道进水。便于推广，作为摇控电站的自动保护设备；(3)、降低了运行工人的劳动强度，可靠性强、安全、运行维护方便；(4)、结构简单、成本低。
本实用新型自动也可手动操作。
本实用新型的MZG－L／5型与国内以永磁机为信号源的ZZX型电磁式转速信号相比如下
以下结合附图详细说明本实用新型的实施例
图1本实用新型的工作原理图图2本实用新型的结构示意图(即图3的A向A－A剖视图)图3图2的B放大图图4图2的C－C剖视图图5图2的D－D剖视图图6脱钩杆结构示意图图7调节连杆装配位置图图8卷筒组件结构示意图图9图8的E向视图
图10控制阀结构示意图
图11本实用新型电路方框图
图12本实用新型电路图本实用新型包括控制机构1和脱钩机构2(参见
图1)。
图2－图5给出了脱钩机构2的结构示意图。脱钩机构2包括脱钩组件3、缓落组件4。
在脱钩组件3中的脱钩支架5上有脱钩杆销座6、搭钩销座7。含撞块8和钩槽9的脱钩杆10的一端通过联接件11与脱钩杆销座6连接并能转动而脱钩杆10的另一端与挂簧12的一端连接，在脱钩杆10的另一端上装有角锥铁13。挂簧12的另一端连接在装在脱钩支架5的挂簧杆14上。搭钩杆15的一端通过联接件(搭钩销轴)16而装在搭钩销座7上并能转动。搭钩杆15的另一端头部有与脱钩杆10上的钩槽9相配合装配的凸钩17。搭钩杆15的头部附近装有挂簧销钉18。挂簧19一端连接在挂簧销钉18上而另一端连接在脱钩支架5上。连锁机构20包括装在脱钩支架5上的挂簧螺杆21、装在脱钩支架5上的且用螺母固定的连杆轴22，连杆23。连杆23装在连杆轴22上且能转动，其下部有能与脱钩杆10上的撞块8接触的顶头24而在其上部设有能与脱钩杆10上的角锥铁13接触的球25。挂簧26一端与连杆23连接而另一端装在挂簧螺杆21上。撬杆27的带撬钩28的一端通过撬杆轴29与脱钩支架5连接并能转动而另一端通过脱钩支架5中的定位挡板30和定位螺钉31定位并能与连杆23上的顶头24接触。倒向重块组件32中的螺杆33上装有数块倒向重块并用螺母紧固。螺栓34穿在螺杆33的一端和撬杆27将倒向重块组件32与撬杆27连接。
缓落组件4中的挂钩轴35装在脱钩支架5上的与撬杆27上的撬钩28对应的位置上。在挂钩轴35上在与撬钩28对应位置上开有平槽36以便于撬杆27转动时能顺利转动。闸门挂钩37装在挂钩轴35上。闸门挂钩37的头部设有能穿入闸门钢丝绳86并通过闸门钢丝绳86与闸门87连接的闸门联接孔38。在闸门挂钩37的尾部有螺纹通孔39，带孔40的吊环41螺纹连接在闸门挂钩37的通孔39中并将闸门挂钩37紧固在挂钩轴35上(参见图5)。刹车连杆42位于倒向重块组件32的下方，其两端分别装有调节连杆43(参见图2、图5)。图8、图9给出了卷筒组件44的结构示意图。包括卷筒轴座45，装在卷筒轴座45上的卷筒轴46，装在卷筒轴46上的与卷筒43键连接的卷筒47，在卷筒47的两端分别设有槽筒48，槽筒48内装有装在卷筒轴46上的刹车片芯49、在刹车片芯49的外圆周面上紧装有刹车片50。卷筒轴座45螺纹连接在脱钩支架5上。凸轮轴51装在卷筒盖52上。拐臂53一端装在卷筒盖52上而另一端上装有中间连杆54，中间连杆54的另一端通过联接件与调节连杆43连接。图7给出调节连杆43的装配关系图。调节连杆43上设有调节通槽55和焊接在调节连杆43上的带孔螺杆座56。调节螺杆57一端穿在螺杆座56的孔中且左右均采用螺母并紧。调节螺杆57的头部在与轴心线垂直的方向上有通孔58，锁紧件59依次穿在脱钩支架5、调节连杆43上的调节通槽55、调节螺杆57的头部通孔58上而用螺母将其锁紧在脱钩支架5上且可随时松动各螺母而使锁紧件59在滑槽中滑动控制闸门关闸时间和调节刹车距离、角度。
在卷筒组件44的卷筒47的中部凹槽内装有螺钉60，钢丝绳61一端紧固在螺钉60上而另一端绕在卷筒47的凹槽部后再穿过闸门挂钩37上的吊环41上的孔40中而紧固在吊环41上(参见图5、图8)。
控制机构包括安装在机组主轴上的永久磁铁83，控制阀62、霍尔传感器63、微分电路64、基准脉冲发生器65、周期脉宽比较器66、输出脉冲发生器67、脉宽调制器68、选通开关69、信噪鉴别器70、功率驱动器71、LED显示器72、清零电路73、抗干扰电路74(参见
图11)。
图10给出了控制阀62的结构图。图中所示的阀体75的阀孔76中穿有阀杆77，阀杆77伸出阀体74的一端上装有手柄78且有用螺钉与阀体74连接的电磁铁79。在阀杆77伸入阀体75中的电磁阀座80中有台肩，在台肩与阀座80中有弹簧81。控制阀60通过螺栓连接在脱钩支架5上，在脱钩支架5上在与阀孔76相对位置上有能使阀杆77穿过的孔82。
图11、
图12给出了电路方框图和电路图。霍尔传感器63由霍尔开关集成电路UGN3040担任。微分电路64由电阻R1、电容C1并联而成。基准脉冲发生器65包括双时基集成电路LM556(或选用5G1556或NE556)的(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)脚和可变电阻W1、电阻R5、电容C5、C8组成，比较器66由三级管Q2、稳压管D3、二级管D4、D5、电阻R3、R4、电容C4组成。输出脉冲发生器67由LM556的(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)脚和可变电阻W2、电阻R17、电容C9、C10组成。脉宽调制器68由CMOS数字集成电路(或CD4518或CC4518)MC14518的(1)、(2)、(6)、(7)脚和电阻R9等组成。选通开关69由三极管Q4、电阻R8、R22、R23组成。信噪鉴别器70则由CMOS数字集成电路(或CD4518或CC4518)MC14518的(9)、(10)、(11)、(13)、(15)脚和电阻R15等组成。功率驱动器71由三极管Q5、R18组成。LED显示器72则由发光管D13、D14、D15、D16、D17等组成。开机清零电路73由三极管Q3、二极管D8、D9、D12、电阻R16组成。
本实用新型中的控制机构1工作时，安装在机组主轴上的永久磁铁是随轴旋转的，它作为反映主轴转速的信号源。主轴每旋转一圈，永久磁铁便接近霍尔传感器一次，霍尔传感器同时输出一个矩形负脉冲信号，故该负脉冲重现的周期就是主轴机械旋转的周期，而主轴的转速n＝60／T(rPM)，可见负脉冲信号的周期直接反映了机组转速的快慢，周期长则转速慢，周期短则转速快。此脉冲信号经微分电路变为负尖脉冲后分别送往基准脉冲发生器、比较器和脉宽调制器，其中基准脉冲发生器受负尖脉冲前沿触发，立即送出预定宽度的正脉冲作为比较标准，由比较器将负尖脉冲的周期T与基准脉宽相比较，当机组转速未超过规定的允许值，T将大于基准脉宽，这时比较器无脉冲输出；若机组一旦过速，则T将小于基准脉宽，比较器便输出周期为2T的触发脉冲送往输出脉冲发生器，使之输出周期相同的矩形窄脉冲，并分别送往功率驱动器和选通开关。由于此脉冲信号的宽度很窄，所以远远不足以驱动电磁铁。此时该窄脉冲信号经选通开关后送入信噪鉴别器进行计数，以鉴别是否干扰信号串入，当鉴别器计数到“4”时，即认为是有效过速信号，它当立即向输出脉冲发生器送出控制信号，使其脉冲输出的宽度增大数十倍，电磁铁由此而动作，使脱钩机构脱钩，闸门缓缓下降，切断水流，保障了主机设备的安全。
控制机构，还具有自动在线自控功能，以保证本实用新型随时处于无故障的工作状态。这一功能在电路中是由脉宽调制器和信噪鉴别器相互配合而自动控制完成的。运行中，脉宽调制器以微分电路送来的负尖脉冲作时钟信号源，每十个时钟周期便送出一个自检信号，使基准脉冲短时展宽并大于T以模拟机组过速现象，比较器因而有触发脉冲输出，导致驱动管Q5有负窄脉冲输出。由于自检信号宽度仅为2T，故每次自检将只有一个窄脉冲输出，LED显示器的D14(绿色)同时闪光一次，表明电路工作正常。因调制器每输出一个自检信号时都首先要对信噪鉴别器清零，故运行中虽机组每转十圈就有一个自检信号输出，但信噪鉴别器始终只能计数到“1”，自检信号被鉴别器视为干扰信号而不予理会，驱动管Q5便不会有宽脉冲输出，电磁铁自然就不会因自检信号而发生误动作。对尚不能通过发光管D14闪光而得到监视的信噪鉴别器的工作状态则由发光管D17(红色)的闪光来预以监视。发光管D15(红色)是专为监视电磁铁短路而设置的，通常不亮，但当电磁铁短路时将会同发光管D14同步发光。
本实用新型可采用手控也可采用电控。当机组失控后转速上升，当升至1.4－1.8信转速时，霍尔传感过速保护器动作，直流电磁铁通电动作，撞击脱钩杆，一个时间差其撞块又撞击搭钩杆，加之弹簧的使用，使之脱钩，同时，连在脱钩杆上的角锥铁又在一个时间差的情况下，连锁作用使连杆顶头的搭钩杆脱钩的瞬间猛烈撞击撬杆顶端，加之倒向重块的作用，撬杆加速下倒，撬脱特制的闸门挂钩后即压住控制闸门关闭时间的缓落组件中的刹车连杆，使卷筒里刹车片与卷筒内圈摩擦，由于调节螺栓的作用，靠闸门自重转动卷筒刹而不死，转速减慢，使闸门匀速下落，闭门断流。
图11中序号84为机组主轴，85表示中央音响信号。
权利要求1.闸门自动关闭装置，其特征在于(1)所述的装置由含电磁阀的控制机构和脱钩机构组成；(2)脱钩机构包括脱钩组件、缓落组件a、脱钩组件包含脱钩支架、一端上有角锥铁而另一端上有脱钩和撞块并通过联接件(11)与脱钩支架连接并能绕联接件(11)转动的脱钩杆，有一端与脱钩杆上的角锥铁接触而另一端含顶头的连杆的连锁机构、一端通过联接件(16)与脱钩支架连接并能转动的而另一端上有能与脱钩杆上的脱钩配合的搭钩的搭钩杆、一端能与连锁机构中的连杆顶头接触的而另一端通过联接件(29)与脱钩支架连接并能转动的带撬钩的撬杆装在撬杆上的倒向重块；b、缓落组件包括装在脱钩支架上的与撬杆上的撬钩对应位置上的挂钩轴、能钩在挂钩轴上的能连接闸门的且能与撬杆上的撬钩接触配合的闸门挂钩、位于倒向重块下方的刹车连杆，在脱钩支架上装有含刹车片芯和刹车片和与刹车片相配合的卷筒的卷筒组件，钢丝绳一端装在挂钩上而另一端绕在卷筒上而与卷筒连接。
2.如权利要求1所述的闸门自动关闭装置，其特征在于在刹车连杆上装有调节连杆，凸轮轴装在卷筒上，拐臂一端装在凸轮轴上而另一端上装有中间连杆，中间连杆的另一端与调节连杆的一端连接。
3.如权利要求1或2所述的闸门自动关闭装置，其特征在于所述的调节连杆上设有调节通槽和与调节连杆成一体的带孔螺杆座，调节螺杆穿在螺杆座的孔中，调节螺杆的头部有通孔，锁紧件依次穿在调节连杆上的调节通槽和调节螺杆头部的通孔上而用联接件使锁紧件与螺杆座连接。
4.如权利要求1或2所述的闸门自动关闭装置，其特征在于控制机构还包括安装在机组主轴上的永久磁铁、霍尔传感器、微分电路、基准脉冲发生器、周期脉宽比较器、输出脉冲发生器、脉宽调制器、选通开关、信噪鉴别器、功率驱动器、显示器、清零电路、抗干扰电路。
5.如权利要求3所述的闸门自动关闭装置，其特征在于控制机构还包括安装在机组主轴上的永久磁铁、霍尔传感器、微分电路、基准脉冲发生器、周期脉宽比较器、输出脉冲发生器、脉宽调制器、选通开关、信噪鉴别器、功率驱动器、显示器、清零电路、抗干扰电路。
专利摘要本实用新型提供了一种闸门自动关闭装置。其特征是由控制机构和脱钩机构组成。脱钩机构包括含脱钩支架、脱钩杆、连锁机构、搭钩杆、撬杆、倒向重块的脱钩组件和含能连接闸门的挂钩、刹车连杆、卷筒组件的缓落组件。钢丝绳一端装在连接闸门的挂钩上而另一端绕在卷筒上而与卷筒连接。结构简单、成本低、通用性强、运行维护方便，可靠性强，安全、为自动化或遥控水电站提供了可靠条件。
文档编号E02B7/20GK2097853SQ91214648
公开日1992年3月4日 申请日期1991年6月25日 优先权日1991年6月25日
发明者顾大铭, 刘晓峰 申请人:彭县水电局