閘門啟閉機遠程自動化控制系統研究

摘 要 閘門啟閉機是水利水電工程的重要組成部分，在泵站工程中，閘門啟閉機的重要性更加突出，泵站工程一般會設置多套閘門啟閉機設備，閘門啟閉機的正常運行才能保證泵站的自排和抽排功能，因此只有當閘門啟閉機正常運行，才能真正讓泵站發揮效益，安全也才能有保障。隨著科學技術的發展，各項新技術不斷應用到生產生活中，為使閘門啟閉機便于操作、運行可靠，本文以閘門啟閉機為視角，研究閘門啟閉機遠程自動化控制系統實現及運用。

關鍵詞 閘門啟閉機;自動化;養護

概述

淮安市楚州排澇泵站工程屬淮河入海水道渠北排灌影響項目，設計流量15m3/s，單機280kW，配1000ZLB-7.0型軸流泵5臺套，承擔楚州老城區8.5km2范圍內的排澇任務。該工程投運以來為區域防洪排澇發揮了巨大的作用。楚州泵站進水池和出水口各設有一套調度閘和出水閘啟閉機設備，均采用常規現地控制方式。由于泵站開機排澇均在大雨期間，開關閘門啟閉機往往需要冒雨攀高，無疑帶來了很多安全隱患。在對閘門啟閉機進行遠程自動化控制改造以后，實現計算機開關自動化，同時對運行閘門開度、電壓、電流等參數實現了實時采集和分析，有效增加了工作效率，減少了安全隱患。

1設計目標

①遠程啟閉。在原常規現地控制方式的基礎上，新增遠程自動化控制方式，操作人員不需要攀高或進入啟閉機房，可在泵站綜合控制室內進行操作，控制閘門的啟閉。②顯示直觀。通過傳感器實時采集閘門開度值，經過數據處理，可將閘門開度值實時顯示到人機界面，使操作人員實時了解閘門的運行狀況，讓閘門運行更加安全可靠。③精確控制。可根據工作需要設定閘門目標開度值，控制系統自動識別上升和下降操作，直至達到目標開度值停止工作。

2設計方案

（1）系統構成。閘門開度傳感器：與螺桿啟閉機采用齒輪安裝方式，傳感器出軸通過齒輪（齒輪的齒頂距等于螺桿啟閉機的螺距）直接與螺桿啟閉機的螺紋連接。工作過程中，傳感器將閘門開度轉換為電信號，實時傳輸到閘門測控儀待分析處理。閘門開度測控儀：它和絕對編碼器相配合組成閘門開度測控裝置，閘門開度傳感器將開度轉變為絕對數字編碼后，傳輸到測控儀，經處理后，以數字形式顯示給操作人員。網關：它起到承上啟下的作用，擔當著溝通上下位機的重任，保證數據傳輸通暢。PLC和工控計算機：是控制系統的核心組件，控制系統的大腦。

（2）工作原理。閘門啟閉機遠程自動化控制的核心部件為PLC和工控機（上位機），通過上位機可以實時掌握整個系統的運行情況。在實際工作中，閘門開度測控儀采集的數據傳輸到閘門開度測控儀。PLC通過Mod-bus協議與測控儀通訊讀取采集到的開度數據、水位數據等參數。PLC與人機界面通信實現讀取參數、數據的顯示和閘位開度設定等可變參數的設置。PLC本身就是可編輯的控制器，通過軟件系統編程，進行閘門啟閉機的上升、下降、停止操作，同時，可結合開度控制儀實現精確控制，通過人機界面修改開度測控儀設定點預定值，啟閉機將比對當前閘位和設定值閘位，自動執行上升和下降工作。此外，為了保證控制系統運行穩定可靠性，預留就地控制功能，即當轉換開關切換到就地位置時，則系統處于手動控制方式下，控制則按照常規的手動按鈕完成;轉換開關處于遠程位置時，操作人員可以通過工控機的人機交互界面系統進行遠程控制。

（3）保護功能。閘門啟閉機除電機保護外，更重要的是設置限位保護，即閘門上升和下降到某一極限開度時必須自動停運，以免造成設備損壞，故在安裝啟閉機時均已安裝了上限位保護和零點位保護。在本控制系統中，為防止機械限位開關失靈的情況發生，采用了雙重保護，即采用了閘門開度測控儀的數字限位保護，可以根據工作需要再設定一道數字上限位和零點位值，當閘門運行到機械限位或者是數字限位任意一道限位值時，均停止運行，這更加有效地增加了閘門啟閉機運行安全性。

（4）監控功能。上位機通過各種傳感設備能夠實現對上下游水位、閘門開度以及相關設備狀態等參數的實時監控，同時在閘門啟閉機室安裝監控攝像頭，便于在泵站綜合控制室直觀察看閘門運行狀況，保證系統的穩定運行。

3自動化后的維修養護

閘門啟閉機實現遠程自動化控制后必須加強維修養護，閘門啟閉機能夠順利運行，泵站等水利水電工程才能充分發揮效益，因此，運行管理人員必須采取科學有效的方法對啟閉機的機械設備、電氣系統進行巡查檢修，及時查漏補缺，保證機組始終處于完備狀態。

（1）清潔。啟閉機在運行過程中，油料、灰塵往往造成表面及關鍵部位的臟污，甚至造成機械零部件和電氣元件失靈，不能正常工作，因此必須做好清潔工作。定期對啟閉機的外表、內部及制動輪圓周面、電器接點、電磁鐵吸合接觸面和周圍環境進行清潔工作。此外，啟閉機房內外門窗一周清掃一次，場地上的工器具應及時整理，擺放整齊。

（2）緊固。啟閉機在工作過程中由于受力振動，相關緊固連接件可能會出現松動，因此緊固是養護工作必不可少的項目。主要對螺紋管接頭、密封用壓蓋螺栓、基礎法蘭的定位螺栓、高強螺栓等進行緊固，防止松動造成漏油或受力不均的情況發生，避免事故隱患。

（3）調整。啟閉機在長期運行過程中由于磨損造成零部件相互關系和工作參數的改變，如不及時調整，會出現振動和噪音，導致零件磨損加快。通常調整的內容有以下幾方面：一是各種間隙調整，如軸瓦與軸頸、滾動軸承的配合間隙;齒輪嚙合的頂、側間隙;制動器閘瓦與制動輪之間的松閘間隙等。二是行程調整，如制動器的松閘行程，離合器的離合行程，安全限位開關的限位行程和閘門啟閉位置指示行程等。三是松緊調整，如彈簧彈力的大小的調整等。四是工作參數調整，如電流、電壓、制動力矩等調整。

（4）潤滑。啟閉機零部件在相對運動的過程中，難以避免造成磨損，必須要保持良好的潤滑，從而增長零部件使用壽命，同時應根據工作部位選擇相應的潤滑油料。

4結束語

閘門啟閉機實現遠程自動化控制使系統更加簡單易用、安全可靠，有效提升了工作質量和效率。在運行管理工作中，更應看到閘門啟閉機日常維修養護的重要性，應采取合理有效的養護措施，保證設備高效率、長周期、安全高效運行，以充分發揮其社會及經濟效益，確保汛期安全。

參考文獻

[1] 汪斌.水閘工程啟閉機的檢修與維護技術探討[J].企業技術開發：中旬刊，2012，（1）：154-155.

作者簡介

湯亮（1988-），男，江蘇泗洪人;學歷：大學本科，初級工程師，現就職單位：淮安市淮安區城市排澇泵站管理所。