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[摘要]启闭机一股分螺杆式启闭机、卷扬式启闭机和液压式启闭机，液压启闭机与螺杆式及卷扬式启闭机相比有着无以伦比的优越性，在水利枢纽、航运船闸、电站、防洪防涝工程的使用上已逐步取代螺杆式及卷扬式启闭机。随着社会主义经济的发展及水利水电建设的需要，启闭机的需求量也日益剧增。近年来，我国液压技术发展迅速，液压启闭机也随之得到了大力发展和广阔应用。但实际应用情况表明，液压启闭机仍然存在许多困扰其发展、亟待解决的问题。
[关键词]液压启闭机；双吊点；控制；回路；同步；设计
液压启闭机是根据液体静压原理，利用液压传递动力，启闭闸门的液压传动机械。它具有很多优点：液压传动容易获得大的力或力矩；设备体积小，重量轻；易于实现无极调速和过载保护；工作平稳，冲击小，噪音小，自润滑性好，磨损小，只要定期检查和保持系统清洁度，就可长期稳定的运行。是—种比较理想的闸门启闭设备。
1、液压启闭机特点
液压启闭机由于采用了液压传动启闭闸门，所以与其他机械传动启闭机相比有以下特点：
1）液压启闭机机械部件少，结构简单、紧凑、重量轻、所占空间小，易于布置；
2）由于采用靜压原理，利用较小的动力可得到很大作用力，所以它的启闭容量大；
3）由于传动介质是液体，所以液压启闭机工作平稳，缓冲性能好；
4）油液充满油路系统，元件润滑良好，磨损、腐蚀都极小，寿命长；
5）液压启闭机维修保养简单，主要是保持油液的清洁，所以运行安全可靠；
6）由于采用标准液压元件，所以易于实现标准化、系列化，而目与电器配合，易于实现自动化；
7）油缸需要专用机床锻造加工，机加工精度高，相应造价也较高，启闭速度小，油液容易泄漏，工作效率1%，矿物油液易于着火，对防火要求高等。
2、新型双吊点液压启闭机的设计
2.1液压控制系统的设计要求
启闭机液压控制系统是液压启闭机最重要的组成部分，控制系统的主要技术要求应包括以下几点：
（1）在正常情况下，液压启闭机能平稳安全地实现闸门的开启、关闭及停留在一定高度（即闸门处于指定开度）；
（2）闸门处于开启状态或达到指定开度时，泵需卸荷，系统处于严格的保压状态，闸门不得发生下滑现象；
（3）意外断电或发生特殊特殊情况时，能利用手动操作实现闸门的紧急关闭；
（4）两只液压缸的运行应保证一定的同步精度，不得出现闸门卡死等现象；
（5）保证液压启闭机能实现在线调节，容易调节闸门的系统压力和闸门开启、关闭的速度。
2.2同步控制回路设计
双吊点液压启闭机是一台对两液压缸同步精度要求非常高的大流量的液压系统，其两液压缸同步精度直接影响着液压启闭机的整体性能。故双吊点液压启闭机的同步控制回路设计尤其重要。
闭环同步控制回路通过对液压缸的输出进行检测和反馈来构成闭环控制，尽管系统组成复杂、成本高，但可得到较高的控制精度，特别是随着现代控制理论、智能控制理论和计算机技术的发展。这种控制形式在高精度、自动化程度较高的液压同步控制回路中得到广泛的应用。
放油式闭环同步控制回路在液压启闭机的同步系统中采用较多，其工作原理是：当两个液压缸不同步时，将运行陕的缸中的油液通过电磁换向阀旁路到油箱，直到两缸的同步误差小于规定值时为止。而补油式闭环同步控制回路，其工作原理是：当两个液压缸不同步时，通过电磁换向阀向运行慢的缸中补充油液，直到两缸的同步误差小于规定值时为止。试验和计算机仿真结果都证明补油式闭环同步控制回路对负载干扰力的适应能力强、压力冲击小、完成补油动态过渡过程所需时间短、补油同步陕，动态特性明显优于放油式闭环同步控制回路。
2.3压力控制回路设计
压力控制回路在液压系统中在液压系统中不可缺少，它是利用压力控制阀来控制和调节整个液压系统或液压系统局部油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求，保证执行元件获得所需要的力或力矩，合理使用功率并保证液压系统安全可靠地工作。采用电液比例溢流阀实现的压力控制回路，其可以根据负载需要实时调节液压系统的工作压力并呈一定规律控制，降低系统的能耗和发热量；同时，可以避免因压力控制阶跃变化而引起的压力超调、振荡以及液压冲击，并且可以实现空载启动和过载保护作用。
2.4液压源回路设计
液压源回路是液压系统中最基本且必不可少的一部分，其功能是向液压系统中的执行元件提供压力和流量。液压启闭机属于高压大功率设备，要求效率高，工作可靠。液压启闭机的液压控制系统管路复杂，液压元件多，能量损失大，因此选用变量柱塞泵。为了提高系统工作的可靠性，采用两套电机油泵组对称布置的冗余设计，并在变量柱塞泵的出口处串联以单向阀，防止液压油倒流回油箱，两个电机油泵组一个工作，另一个作为备用，安全可靠性大大提高。
2.5速度控制回路设计
比例方向调速回路有诸多优点，故采用比例方向调速回路。液压启闭机液压缸两腔面积之比为2：1，为了提高闸门的关闭速度，采用差动增速回路。比例溢流阀控制系统每个工况下的压力，比例方向阀在中位时，比例溢流阀开启压力为零，实现空载启动；比例方向阀左位工作时，调节比例溢流阀开启压力大于顺序阀的开启压力，控制油打开顺序阀，压力油进入有杆腔，无杆腔内液压油通过顺序阀返回油箱，活塞杆缩回开启闸门；比例方向阀右位工作时，调节比例溢流阀的开启压力小于顺序阀的开启压力，压力油进入无杆腔，因顺序阀未能打开，有杆腔内液压油经比例方向阀后返回无杆腔，实现差动增速回路。
2.6滤油回路设计
过滤器是液压回路中一个重要的组成部分，主要作用是滤清外部混入或系统工作时内部产生在液压油中的固体杂质，保持液压油的清洁，延长液压元件的使用寿面，保证液压系统的工作可靠性。据资料统计，液压系统故障有75%左右是油污造成的。在液压启闭机液压控制系统中，首先得保证油箱里油液的清洁度，故在回油路上安装高过滤精度回油过滤器，过滤进入油箱的杂质；其次是为了保护柱塞泵，在柱塞泵吸油管路上安装了吸油过滤器，防止杂质等污染物进入液压泵及系统；最后由于电液比例阀对油液的清洁度要求较高，而且考虑到此处过滤器要承受高压，故在液压泵的出口安装一过滤器，保证电液比例阀工作安全可靠。
结语：
在新型双吊点液压启闭机的设计中，电液比例技术是首选方法。电液比例技术控制原理简单、可靠性高、性能良好、抗污染能力强、价格适中、控制精度和响应特性均能满足液压启闭机实际要求，在国内外工业控制中得到了广阔的应用。因此，在液压启闭机控制系统中运用电液比例技术，是液压启闭机发展的趋势，有很好的应用前景。
[关键词]液压启闭机；双吊点；控制；回路；同步；设计
液压启闭机是根据液体静压原理，利用液压传递动力，启闭闸门的液压传动机械。它具有很多优点：液压传动容易获得大的力或力矩；设备体积小，重量轻；易于实现无极调速和过载保护；工作平稳，冲击小，噪音小，自润滑性好，磨损小，只要定期检查和保持系统清洁度，就可长期稳定的运行。是—种比较理想的闸门启闭设备。
1、液压启闭机特点
液压启闭机由于采用了液压传动启闭闸门，所以与其他机械传动启闭机相比有以下特点：
1）液压启闭机机械部件少，结构简单、紧凑、重量轻、所占空间小，易于布置；
2）由于采用靜压原理，利用较小的动力可得到很大作用力，所以它的启闭容量大；
3）由于传动介质是液体，所以液压启闭机工作平稳，缓冲性能好；
4）油液充满油路系统，元件润滑良好，磨损、腐蚀都极小，寿命长；
5）液压启闭机维修保养简单，主要是保持油液的清洁，所以运行安全可靠；
6）由于采用标准液压元件，所以易于实现标准化、系列化，而目与电器配合，易于实现自动化；
7）油缸需要专用机床锻造加工，机加工精度高，相应造价也较高，启闭速度小，油液容易泄漏，工作效率1%，矿物油液易于着火，对防火要求高等。
2、新型双吊点液压启闭机的设计
2.1液压控制系统的设计要求
启闭机液压控制系统是液压启闭机最重要的组成部分，控制系统的主要技术要求应包括以下几点：
（1）在正常情况下，液压启闭机能平稳安全地实现闸门的开启、关闭及停留在一定高度（即闸门处于指定开度）；
（2）闸门处于开启状态或达到指定开度时，泵需卸荷，系统处于严格的保压状态，闸门不得发生下滑现象；
（3）意外断电或发生特殊特殊情况时，能利用手动操作实现闸门的紧急关闭；
（4）两只液压缸的运行应保证一定的同步精度，不得出现闸门卡死等现象；
（5）保证液压启闭机能实现在线调节，容易调节闸门的系统压力和闸门开启、关闭的速度。
2.2同步控制回路设计
双吊点液压启闭机是一台对两液压缸同步精度要求非常高的大流量的液压系统，其两液压缸同步精度直接影响着液压启闭机的整体性能。故双吊点液压启闭机的同步控制回路设计尤其重要。
闭环同步控制回路通过对液压缸的输出进行检测和反馈来构成闭环控制，尽管系统组成复杂、成本高，但可得到较高的控制精度，特别是随着现代控制理论、智能控制理论和计算机技术的发展。这种控制形式在高精度、自动化程度较高的液压同步控制回路中得到广泛的应用。
放油式闭环同步控制回路在液压启闭机的同步系统中采用较多，其工作原理是：当两个液压缸不同步时，将运行陕的缸中的油液通过电磁换向阀旁路到油箱，直到两缸的同步误差小于规定值时为止。而补油式闭环同步控制回路，其工作原理是：当两个液压缸不同步时，通过电磁换向阀向运行慢的缸中补充油液，直到两缸的同步误差小于规定值时为止。试验和计算机仿真结果都证明补油式闭环同步控制回路对负载干扰力的适应能力强、压力冲击小、完成补油动态过渡过程所需时间短、补油同步陕，动态特性明显优于放油式闭环同步控制回路。
2.3压力控制回路设计
压力控制回路在液压系统中在液压系统中不可缺少，它是利用压力控制阀来控制和调节整个液压系统或液压系统局部油路上的工作压力，以满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求，保证执行元件获得所需要的力或力矩，合理使用功率并保证液压系统安全可靠地工作。采用电液比例溢流阀实现的压力控制回路，其可以根据负载需要实时调节液压系统的工作压力并呈一定规律控制，降低系统的能耗和发热量；同时，可以避免因压力控制阶跃变化而引起的压力超调、振荡以及液压冲击，并且可以实现空载启动和过载保护作用。
2.4液压源回路设计
液压源回路是液压系统中最基本且必不可少的一部分，其功能是向液压系统中的执行元件提供压力和流量。液压启闭机属于高压大功率设备，要求效率高，工作可靠。液压启闭机的液压控制系统管路复杂，液压元件多，能量损失大，因此选用变量柱塞泵。为了提高系统工作的可靠性，采用两套电机油泵组对称布置的冗余设计，并在变量柱塞泵的出口处串联以单向阀，防止液压油倒流回油箱，两个电机油泵组一个工作，另一个作为备用，安全可靠性大大提高。
2.5速度控制回路设计
比例方向调速回路有诸多优点，故采用比例方向调速回路。液压启闭机液压缸两腔面积之比为2：1，为了提高闸门的关闭速度，采用差动增速回路。比例溢流阀控制系统每个工况下的压力，比例方向阀在中位时，比例溢流阀开启压力为零，实现空载启动；比例方向阀左位工作时，调节比例溢流阀开启压力大于顺序阀的开启压力，控制油打开顺序阀，压力油进入有杆腔，无杆腔内液压油通过顺序阀返回油箱，活塞杆缩回开启闸门；比例方向阀右位工作时，调节比例溢流阀的开启压力小于顺序阀的开启压力，压力油进入无杆腔，因顺序阀未能打开，有杆腔内液压油经比例方向阀后返回无杆腔，实现差动增速回路。
2.6滤油回路设计
过滤器是液压回路中一个重要的组成部分，主要作用是滤清外部混入或系统工作时内部产生在液压油中的固体杂质，保持液压油的清洁，延长液压元件的使用寿面，保证液压系统的工作可靠性。据资料统计，液压系统故障有75%左右是油污造成的。在液压启闭机液压控制系统中，首先得保证油箱里油液的清洁度，故在回油路上安装高过滤精度回油过滤器，过滤进入油箱的杂质；其次是为了保护柱塞泵，在柱塞泵吸油管路上安装了吸油过滤器，防止杂质等污染物进入液压泵及系统；最后由于电液比例阀对油液的清洁度要求较高，而且考虑到此处过滤器要承受高压，故在液压泵的出口安装一过滤器，保证电液比例阀工作安全可靠。
结语：
在新型双吊点液压启闭机的设计中，电液比例技术是首选方法。电液比例技术控制原理简单、可靠性高、性能良好、抗污染能力强、价格适中、控制精度和响应特性均能满足液压启闭机实际要求，在国内外工业控制中得到了广阔的应用。因此，在液压启闭机控制系统中运用电液比例技术，是液压启闭机发展的趋势，有很好的应用前景。