Instrumento de apertura hidráulico de la máquina de apertura y cierre: la regla de precisión bajo la fuerza del fluido

Los ingenieros verificaron los datos de apertura en las pantallas de control antes de la descarga de una gran central hidroeléctrica en el río lancang. Las puertas son accionadas por dos abridores y cierres hidráulicos de 500 toneladas de empuje, sin embargo, los valores de apertura de la sala de control principal fluctúan constantemente. "El recorrido del cilindro hidráulico ha retroalimentación de 75 cm, pero el medidor de apertura de la parte superior de la puerta solo muestra 68 cm - una diferencia de 7 cm, lo que significa una enorme desviación de energía en una fuga inferior de 3000 m3 por segundo". Este tipo de escenas revela profundamenteLa singularidad y la complejidad de la medición de apertura en entornos de apertura y cierre hidráulicos​。

I. desafíos especiales de medición con accionamiento hidráulico

Abridor hidráulico y cerrador gracias a suGran empuje, estructura compacta y respuesta rápidaVentaja, se convirtió en la primera opción para instalaciones pesadas como puertas de arco de agujero profundo y puertas de esclusa de espina. Sin embargo, el sistema hidráulico es como un pulso agitado y presenta un triple desafío central para la medición de apertura:

1. ​Interferencia invisible de pulsaciones de presión​
   Las fluctuaciones de presión del fluido hidráulico se conducirán a través de la estructura metálica, causando un temblor de baja frecuencia en el sensor. Las mediciones realizadas en una esclusa demostraron que el movimiento de la válvula de control direccional causó un temblor de datos de ±5 mm, equivalente a un error de 30 cm en el nivel del río río abajo.
2. ​Multiplicación geométrica de contradicciones sincrónicas​
   Cuando una sola puerta está equipada con varios cilindros hidráulicos que trabajan juntos (como en las puertas de esclusas de tres gargantas), una diferencia de desplazamiento de 0,1 mm puede evolucionar a un par de 10 000 toneladas en el cuerpo de la puerta. Un nudo del río yangtze había desgarrado un sello de goma debido a un desplazamiento dessincronizado de los cilindros hidráulicos, lo que provocó una fuga de agua persistente.
3. ​Errores ocultos de desplazamiento virtual​
   La "falsa carrera" causada por el escape en la válvula hidráulica o la infiltración de aceite en el sello del cilindro es muy engañosa. En una esclusa del sur, una fuga de aceite con la palanca de operación en parada provocó una desviación lenta de los valores de apertura de 2,3 cm hasta que el sistema de control de caudal emitió una alarma anormal.

Ii. Evolución de las técnicas de medición para escenarios hidráulicos

Frente a la salpicadura de fluidos hidráulicos con vibraciones mecánicas constantes, el instrumento de apertura ha desarrollado tres líneas de tecnología adaptativa:

1."Deep diver" dentro del cilindro - sensor de desplazamiento magnetoestrictivo​

Los componentes de detección de precisión se colocan en la cavidad interna de la barra del pistón de un cilindro hidráulico para medir directamente el desplazamiento del pistón. Esta solución está sellada como un submarino en un cilindro de acero resistente a la presión, aislado de las vibraciones y el aceite externos. En la aplicación de la cerradura de descarga de gezhuba, incluso si la temperatura del aceite sube a 70℃, el error de desplazamiento se controla dentro de 0.05%. Las carcasas metálicas con grados de protección hasta IP68 pueden soportar impactos de presión de 50 mpa y casi la misma vida que los cilindros hidráulicos.

2."Solo caminante" con rango externo - encoder de cuerda de tipo de carga pesada​

Cuando el cilindro no puede ser instalado dentro, el mecanismo de carga pesada especial utilizará la cuerda de medición para pasar por encima de la fuente de vibración y conectarse directamente al cuerpo de la puerta. Una estación de bombeo en jiangsu utiliza un innovador mecanismo antibalancín de doble alambre de acero para superar el problema de oscilación de la cuerda causado por el ambiente de niebla de agua. Sin embargo, es necesario usar algoritmos de filtrado dinámico en regiones de alta vibración.

3.Desacoplado espacial "observador" - sensor de ángulo sin contacto​

Los valores de apertura se obtienen indirectamente mediante conversión geométrica mediante la instalación de un inclinómetro de alta precisión en el estabilizador de la puerta. Este modo de medición desconectado de la cadena de conducción hidráulica ha soportado una fuerte prueba de vibración en el agujero de descarga de agua del fondo del río amarillo. Pero es necesario cooperar con el modelo de compensación de temperatura para eliminar el efecto de deformación de la estructura de acero.

Iii. Solución innovadora de puntos de dolor de ingeniería

▶ nano avance en la protección contra la contaminación por aceite

Los sensores de rejilla magnéticos convencionales a menudo fallan debido a la adsorción de virutas de hierro en el aceite. La tecnología de nueva generación adopta un recubrimiento nano oleofóbico autolimpiante: en la aplicación de la estación de bombeo del río yangyu, el recubrimiento hace que el aceite forme un rollo de gota de agua en la superficie de la barra guía, la tasa de adhesión del contaminante disminuye 90%. Al mismo tiempo, el circuito incorporado de detección de virutas de metal puede alertar el estado de contaminación del aceite.

▶ control sinérgico para sincronización de múltiples cilindros

En respuesta a los problemas de sincronización específicos de los abridores y cierres hidráulicos, la esclusa yangtze three gorges ha desarrollado un sistema de compensación de tres niveles:

• Sensor de desplazamiento incorporado en cada cilindro para la medición principal
• Alineamiento en tiempo real con telémetro láser
• Cuando la diferencia de desplazamiento entre los cilindros hidráulicos es superior a 0,3 mm, el sistema de control inteligente ajusta automáticamente la apertura de la válvula proporcional

Este sistema controla el hueco de cierre de la puerta de espiga dentro de 0,08 mm de grosor del cabello.

▶ diseño de amortiguación para impactos extremos

Para resistir las ondas de choque durante la inversión hidráulica, los últimos sensores utilizan un esquema de amortiguación de grado militar: la carcasa de aluminio fundido se llena internamente con una matriz de silicona para absorber las vibraciones, el enchufe de grado aéreo está equipado con un mecanismo de bloqueo triple y la línea de señal está equipada con un tubo de guía de onda de metal para formar un túnel de blindaje electromagnético. En las pruebas realizadas en la central eléctrica del río lancang se resistió con éxito un choque de presión que alcanzó un máximo de 98 mb.

Iv. Evolución de vanguardia en diagnósticos inteligentes

Abridor hidráulico y cerrador instrumento de aperturaEstá evolucionando de herramientas de medición a sistemas "asesores de salud" :

​Sistema hidráulico fingerprint​
Los fallos ocultos del equipo pueden ser diagnosticados a través de la curva de apertura:

• → signo típico de estancamiento de una válvula proporcional
• El proceso de cierre lleva más tiempo de lo previsto por el modelo 15% → seal aging signal
• Conmoción repetida al final del viaje → características de fuga de válvula de cierre hidráulico

En el centro de conservación de agua del río pearl, oto gap, el sistema había advertido 37 días antes del bloqueo de los elementos filtrantes del circuito de aceite basándose en los cambios de pendiente de apertura para evitar interrupciones no planificadas.

​Modelo predeterminado digital twin​
El modelo de la relación dinámica entre el desplazamiento del cilindro, la presión y el flujo del sistema, compara en tiempo real la desviación entre el valor teórico y el medido. El sistema genera automáticamente un informe de desgaste del sello cuando el consumo de combustible por milímetro de desplazamiento del cilindro hidráulico aumenta de forma anormal en 5%.

​Avances en tecnología de detección pasiva​
Los dispositivos piezoeléctricos de laboratorio pueden generar electricidad utilizando vibraciones mecánicas de tuberías hidráulicas. Los datos de prueba muestran que la vibración hidráulica típica de 20 hz se puede convertir en 3.2 voltios /50 milivatios de energía eléctrica, lo suficiente para conducir el trabajo del sensor en miniatura y resolver completamente el problema de cableado del cilindro hidráulico.

​Conclusión: la historia evolutiva del instrumento de apertura hidráulica es un testimonio inteligente de la búsqueda humana del equilibrio entre la potencia del fluido emergente y el control mecánico de precisión. ​​

La inundación del año 2023. El módulo de diagnóstico inteligente del sistema completa millones de conjuntos de alineación de datos en 90 segundos, bloquea el sensor de desplazamiento del cilindro no. 2 por la interferencia electromagnética del convertidor de frecuencia, inmediatamente cambia al canal de control del sensor del ángulo del guante, al mismo tiempo genera el esquema de transformación del escudo electromagnético. Todo el proceso se realiza sin interrumpir el despacho de 4.200 m3 / s de descarga de agua, garantizando la seguridad de 180.000 personas aguas abajo.

Cuando cada pulsación de presión de aceite del sistema hidráulico se percibe con precisión y cada milímetro de desplazamiento virtual no se puede escapar, la mega-compuerta puede realmente convertirse en una articulación inteligente del instrumento de domar el agua. El aparentemente pequeño aumento de precisión en la tecnología de medición de apertura está dibujando una frontera de seguridad más confiable en el mapa de planificación contra inundaciones.