基于渦流傳感技術的閘門止水漏水檢測方法

劉紅偉 張聞裕 潘玨

摘 要：閘門漏水一直缺乏科學有效的檢測方法，無法及時準確地發現問題，從而導致閘門運行中產生各類安全隱患。針對閘門止水性能檢測問題，基于渦流傳感技術研制了一種簡單易用的閘門止水檢測裝置，采用靈敏度高、計量精確的蝸輪式水流量傳感器;通過對船閘尺度、閘閥門設計標準等的分析，提出閘門漏水情況評價標準，為是否需要進行閘門修復提供可靠的判斷和評價依據。通過開展現場應用檢測閘門止水漏水情況，發現裝置運行正常，漏水情況與人工檢測的實際情況相符，說明該裝置及相應評價標準具有很強的實用性。關鍵詞：渦流傳感技術;閘門;漏水;檢測

中圖分類號：TV663 ? 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.07.031

Abstract： ?Leakage of sluice gate has always been lack of detection methods， thus unable to identify problems in a timely and accurate manner. Leakage can also lead to a series of safety hazards， which affect the normal operation of the sluice gate. This paper addressed the issue of gate waterproof performance detection， a simple gate water stop detection device was developed based on eddy current sensing technology， which adopted a worm gear type water flow sensor with high sensitivity and accurate measurement. Based on analyzing the scale of the ship lock and the design standard of the sluice gate， the evaluation criteria of the water leakage condition were proposed to provide a basis for whether the gate repair was needed. The device was operating normally through field application and the data was consistent with the actual situation of manual detection. The device and corresponding evaluation criterion were highly practical.

Key words： eddy current sensing technology; sluice gate; leakage; detection

1 研究背景

水閘等水工建造物在長期運行過程中會受到空氣、水流、碰撞等作用的影響，同時施工質量和老化等都會使得閘門發生變形、錯動以及閘門止水設施的老化磨損，從而導致閘門漏水[1]。因此，行業內存在“十閘九漏”之說，這不僅造成了水資源的浪費，還影響閘門及水工建筑物的運行安全[2-3]。

目前，對于閘門漏水的成因及處理方法，國內已開展較多研究，李玉琨等[4]探討了從施工和管理上防止閘門漏水的措施，閘孔凈寬和閘槽會影響側止水效果，工程中最好做到無負誤差;止水橡皮的粘接確保不開膠，及時發現并更換老化破損的止水橡皮;對于閘板吊頭過大，導致閘門不能居中平穩啟閉的，應在兩吊耳板之間鑲對應尺寸的圓形鋼筋。李香琴等[5]的研究表明，平面鋼筋混凝土閘門漏水原因主要有混凝土澆筑時出現的閘門尺寸不標準、門體滲漏以及閘門止水橡皮螺栓孔徑過大、止水橡皮水封不嚴、閘門鐵附件缺乏維護保養、啟閉機吊點偏移等。吳鄭清[6]結合工程實例，研究了低水頭平面鋼閘門的漏水處理方法，發現閘門門槽底部漏水的主要原因是門槽過小，同時建筑垃圾嚴重堵塞閘門底水封，經過工程改造總結出幾種有效的豎向止水裝置，包括凹窩滑道滾輪式閘門、圓鋼止水、彈簧滾輪式滑塊、傾斜式閘門等。余旻曉[7]指出，弧形鋼閘門漏水的主要原因是止水埋件的磨損、止水的安裝質量不達標，同時局部漏水點和漏水面的形成也和止水有重疊搭接處有關，可通過更換止水橡皮、對金屬構件進行噴鋅防腐處理、清理水中雜物等方式處理漏水問題。

然而國內外關于閘門漏水的檢測，仍以人工巡檢和經驗判斷為主，水面以上的漏水可以靠肉眼觀察，但是水下部分的漏水卻無法觀察和判定，只能靠潛水員下水摸查，無法準確判斷漏水的位置。對于漏水程度和止水性能的評價也缺乏科學的方法，主要依靠經驗進行主觀判斷，容易造成潛在危險，從而導致一系列安全隱患，嚴重影響閘門正常運行[8-9]。因此，有必要對閘門漏水的檢測技術進行研究與革新。

筆者針對閘門止水性能檢測問題，基于渦流傳感技術研制了一種簡單易用的閘門止水檢測裝置，通過對船閘尺度、閘閥門設計標準等的分析，提出閘門漏水情況評價標準，為是否需要進行閘門修復提供判斷和評價依據。

2 基于渦流傳感技術的閘門漏水檢測原理及方法

2.1 檢測原理

該閘門漏水檢測技術的基本路線為：根據閘門止水線漏水處水的流場、流速不同，測量閘門止水線區域流量的變化以確定水流量的大小，繼而確定閘門特定止水線上漏水的等級及嚴重性。

為滿足上述要求，該技術采用了靈敏度高、計量精確的蝸輪式水流量傳感器[10]。其測試原理為：N、S兩極產生磁感應強度為B的磁場，磁場中垂直方向放置有半導體薄片，見圖1。電流流過薄片產生電動勢EH。水流通過轉子組件時帶動磁性轉子轉動，霍爾傳感器輸出（OUT）與流量正相關的脈沖信號。圖1中VCC代表供電電源，GND代表電線接地端。