Ouverture des machines hydrauliques: règle de précision à la force des fluides

Sur le fleuve lancang, les ingénieurs ont vérifié et vérifié les données d’ouverture sur l’écran de commande. Les portes sont actionnées par deux machines hydrauliques d’ouverture et de fermeture de 500 t de poussée, mais les valeurs d’ouverture indiquées dans la salle de commande principale fluctuent constamment. "La course du cylindre hydraulique a été rétroalimentée de 75 cm, mais le compteur d’ouverture du dessus de la porte ne montre que 68 cm, soit un écart de 7 cm, ce qui signifie un écart d’énergie énorme dans un débit de 3000 m3 par seconde." Ce genre de scène révèle profondémentUnicité et complexité de la mesure d’ouverture dans un environnement d’ouverture et de fermeture hydraulique​。

I. défis particuliers de mesure avec entraînement hydraulique

L’ouvre-fermeture hydraulique est basé sur sonGrande poussée, structure compacte, réponse rapideLes avantages, deviennent le premier choix pour les installations lourdes telles que la porte d’arc de trou profond et la porte de serrure à ongle. Mais le système hydraulique est comme un pouls agité et pose un triple défi central à la mesure de l’ouverture:

1. ​Interférence invisible des pulsations de pression​
   Les fluctuations de pression du fluide hydraulique sont transmises à travers la structure métallique et provoquent des tremblements de basse fréquence dans le capteur. Des mesures effectuées dans une écluse ont révélé que le mouvement instantané de la vanne de commande directionnelle a provoqué une oscillation des données de ±5 mm, ce qui correspond à une erreur de 30 cm dans le niveau de l’eau en aval.
2. ​Multiplication géométrique des contradictions synchronisées​
   Quand une seule porte est équipée de plusieurs vérins hydrauliques qui travaillent ensemble (comme dans le cas des portes de l’écluse trois-gorge), une différence de déplacement de 0,1 mm peut se traduire par un couple de 10 000 tonnes dans le corps de la porte. Un joint d’étanchéité en caoutchouc a été déchiré à un carrefour de la rivière yangtze en raison d’un déplacement non synchronisé des cylindres hydrauliques, ce qui a provoqué une fuite d’eau continue.
3. ​Erreurs cachées de déplacement virtuel​
   La "fausse course" causée par la fuite d’huile dans la vanne hydraulique ou le joint du cylindre est extrêmement trompeuse. À une écluse sud, une fuite d’huile à l’arrêt du levier de commande a entraîné une dérive lente de 2,3cm de la valeur d’ouverture jusqu’à ce que le système de surveillance du débit ait émis une alarme anormale.

Ii. Evolution des techniques de mesure pour le scénario hydraulique

Face aux projections de fluides hydrauliques avec des vibrations mécaniques constantes, les appareils d’ouverture ont développé trois voies techniques adaptées:

le"Deep diver" à l’intérieur du cylindre - capteur de déplacement magnétostrictif​

Un élément de détection de précision est placé dans la cavité interne de la tige de piston d’un cylindre hydraulique pour mesurer directement le déplacement du piston. Ce système est scellé comme un sous-marin dans un cylindre en acier résistant à la pression, isolé de l’huile extérieure et des vibrations. Dans le cas de l’écluse de décharge de gezhouba, l’erreur de déplacement est limitée à 0,051 TP3T même si la température de l’huile augmente jusqu’à 70 ° c. Les boîtiers métalliques avec des niveaux de protection jusqu’à IP68 peuvent résister à des chocs de pression de 50 méga pass et ont presque la même durée de vie que les cylindres hydrauliques.

le"Cavalier seul" avec mesure de distance externe - encodeur de câble de traction de type lourd​

Lorsque le cylindre ne peut pas être installé à l’intérieur, un mécanisme de chargement lourd spécial contourne la corde de mesure de la source de vibration et la relie directement au corps de la porte. Une station de pompage dans jiangsu a innové en utilisant un mécanisme anti-balancier de traction de fil double pour surmonter le problème de balancement de corde causé par l’environnement de brouillard d’eau. Mais dans la zone de vibration élevée, il doit être utilisé avec un algorithme de filtrage dynamique.

3.Spatial découplé "observer" - capteur d’angle sans contact​

Des inclinomètres de haute précision sont installés dans le bras de voie et les valeurs d’ouverture sont obtenues indirectement par conversion géométrique. Ce type de mesure, détaché de la chaîne de conduction hydraulique, a résisté à l’épreuve de forte vibration dans le trou de décharge au fond de la rivière jaune. Mais il faut coopérer avec le modèle de compensation de température pour éliminer l’effet de déformation de la structure en acier.

Iii. Solution innovante des points de douleur d’ingénierie

▶ nano-percée pour la protection contre la pollution par l’huile

Les capteurs de grille magnétiques traditionnels échouent souvent en raison de l’adsorption de ferrailles dans l’huile. La technologie de nouvelle génération utilise le nano-revêtement oléophobe et autonettoyant: dans l’application de station de pompage de la rivière yangyu, le revêtement fait que l’huile forme un rouleau perle sur la surface de la tige de guidage, et le taux d’adhérence des contaminants diminue de 90%. En même temps, le circuit de détection de débris de métal intégré peut avertir l’état de pollution de l’huile.

▶ contrôle collaboratif pour la synchronisation multi-cylindres

En réponse aux difficultés de synchronisation spécifiques aux machines d’ouverture et de fermeture hydrauliques, l’écluse des trois gorges du yangtze a développé un système de compensation à trois niveaux:

• Capteur de déplacement intégré dans chaque cylindre pour la mesure principale
• Alignement en temps réel avec télémètre laser
• Lorsque la différence de déplacement entre les cylindres hydrauliques dépasse 0,3 mm, le système de contrôle intelligent règle automatiquement l’ouverture proportionnelle de la valve

Cet ensemble permet de contrôler les ouvertures de fermeture de porte à chevelure à l’intérieur de 0,08 mm de l’épaisseur des cheveux.

▶ conception amortie pour les impacts extrêmes

Pour résister aux ondes de choc lors d’une inversion hydraulique, les capteurs les plus récents utilisent un système d’amortissement de qualité militaire: boîtier en aluminium moulé rempli à l’intérieur d’une matrice de silicone pour absorber les vibrations, prise de qualité aéronautique équipée d’un mécanisme de verrouillage triple, ligne de signal équipée d’un tube de guidage d’onde métallique pour former un tunnel de blindage électromagnétique. Sur la centrale électrique du fleuve lancang, un choc de pression de 98 mb a été résisté avec succès.

Iv. Évolution de pointe du diagnostic intelligent

Instrument d’ouverture hydraulique pour machines d’ouverture et de fermetureÉvolue d’un outil de mesure à un système "consultant santé" :

​Empreinte digitale du système hydraulique​
Les défauts cachés de l’équipement peuvent être diagnostiqués par la courbe d’ouverture:

• → signe typique de stagnation de la vanne proportionnelle
• Le processus d’arrêt prend plus de temps que prévu par le modèle 15% → signal de vieillissement des joints
• Commotions répétées à la fin du voyage → caractéristiques de fuite des clapets hydrauliques

Au centre hydraulique oto gorge de la rivière des perles, le système avait prévenu 37 jours à l’avance que les éléments filtrants du circuit d’huile seraient bloqués en fonction des changements de pente d’ouverture afin d’éviter les arrêts imprévus.

​Modèle prédéterminé de jumelage numérique​
En modélisant la relation dynamique entre le déplacement du cylindre, la pression du système et le débit, les écarts entre les valeurs théoriques et mesurées sont rapprochés en temps réel. Lorsque la consommation de carburant par millimètre de déplacement du cylindre hydraulique augmente anormalement de 5%, le système génère automatiquement un rapport d’usure des joints.

​Percée dans la technologie de détection passive​
Les installations piézoélectriques exploitées en laboratoire peuvent produire de l’électricité à partir des vibrations mécaniques des conduites hydrauliques. Les données d’essai montrent que la vibration hydraulique typique de 20 hz peut être convertie en 3,2 volts /50 milliwatts d’énergie électrique, assez pour conduire le travail de capteur miniature et résoudre complètement le problème de câblage du cylindre hydraulique.

​Conclusion: l’histoire évolutive du compteur d’ouverture hydraulique est un témoignage intelligent de la recherche de l’équilibre entre la puissance des fluides et le contrôle mécanique de précision. ​​

Fluctuation des données de l’éclat de l’indicateur d’ouverture d’un déluge sud pendant la saison d’inondation de 2023. Le module de diagnostic intelligent du système termine l’alignement des millions de groupes de données en 90 secondes, verrouille le capteur de déplacement du cylindre n ° 2 par l’interférence électromagnétique du convertisseur de fréquence, commute immédiatement au canal de contrôle du capteur d’angle de bras, génère en même temps le plan de transformation du blindage électromagnétique. L’ensemble du processus est ininterrompu par la planification du déversement de 4200 m3 / S, assurant la sécurité des 180 000 habitants en aval.

Lorsque chaque pulsation de pression d’huile du système hydraulique est détectée avec précision et que chaque millimètre de déplacement virtuel ne peut être éliminé, la méga porte peut vraiment devenir une articulation intelligente de la domestication de l’eau. Les améliorations apparemment mineures de précision de la technologie de mesure de l’ouverture dessinent des limites de sécurité plus fiables sur les cartes de planification contre les inondations.