淺析三角閘門開閘流程優化

崔紅雨 陳輝

摘 要：船閘是通航建筑物中的重要設施，它的可靠性及運行效率將會直接影響航運安全和運輸效率。本文結合京杭運河長溝船閘運行特點，通過調整船閘PLC控制程序，對開閘過程進行優化，實現京杭運河非調水期快速開關閘門，提高船閘運行效率同時降低能源消耗。

關鍵詞：船閘;PLC;高效節能

中圖分類號：U641 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0100-02

京杭運河是《全國內河航道與港口布局計劃》確定的“兩橫一縱兩網十八線”高等級航道規劃中唯一縱向高等級航道，也是山東省內河航道總體規劃“一干多支”格局的核心，黃河以南部分規劃為Ⅱ級標準航道。長溝船閘作為京杭運河濟寧北航段的Ⅱ級標準船閘，它的投入使用對加快我國內河水運主通道建設、促進水資源綜合利用、加強能源水運通道建設以及增加沿線地區勞動就業和發展旅游業意義重大。船閘作為一種通航建筑物， 其高效運行將對社會經濟發展起到極大促進作用。

1船閘標準工藝流程及其特點

1.1 船閘標準工藝流程

船閘運行標準工藝流程：船舶上行時，首先關閉上游閘門及閥門，提下游閥門對閘室進行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶進入閘室后，關下游閘門，提上游閥門對閘室進行充水平壓后，打開上游閘門，落上游閥門，船舶出閘后關閉上游閘門。船舶下行時，首先關閉下游閘門及閥門，提上游閥門對閘室進行充水平壓后，開上游閘門，落上游閥門，船舶進入閘室后，關上游閘門，提下游閥門對閘室進行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶出閘后關下游閘門。

1.2 船閘標準工藝流程特點

在船閘上下游存在水位差的情況下，這種標準作業流程能有效保證船舶過閘安全，確保船閘運行穩定，減少過閘用水量。在上下游沒有水位差的情況仍采用這一作業流程不利于提高船舶過閘效率，限制了船閘通過能力，易造成運輸旺季航道擁堵，船舶大量滯留，削弱了水運的競爭優勢，同時與節能減排保護自然環境的發展理念相違背。因此深入研究船閘通過能力，提高水運對市場經濟的適應能力勢在必行。

2 任城船閘運行特點

長溝船閘與南水北調東線工程的第十一級抽水泵站長溝泵站相對應，是一座標準Ⅱ級船閘，設計通過能力2200萬噸/年，單日過閘閘次15次以上，全年有效通航天數345天。泵站非調水期占全年60%左右，船閘上下游近8個月時間無水位差。因而長溝船閘有進一步提高通過能力的迫切需求及獨特優勢。

3結合PLC控制系統，簡化開閘流程

3.1 閘門開啟必要條件

在船閘標準開閘流程中，疏水閥門“開到位信號”及閘門內外“水平信號”作為閘門打開的必要條件，二者缺一不可。疏水閥門的作用是對閘室充水或泄水來平衡閘門內外水位，上下游無水位差的情況下，閘門內外“水平信號”自然滿足，疏水閥門開與不開沒有實際意義。閘門關閉條件則不受閥門狀態影響。

3.2 簡化流程設計思路

在上位機系統中由人工確認一個信號來代替疏水閥門“開到位信號”發送到PLC控制系統，系統接收到這一信號后經過邏輯運算“誤認為”閥門已開啟到位，閘門開啟條件得到滿足。該信號之所以要人工確認一是為避免閘門內外存在水位差的情況下誤操作，直接開啟閘門，二是沒有人工確認的情況下不影響按照標準流程開閘門。

4 快速開閘的社會經濟效益

4.1開閘效率提升

任城船閘標準開閘流程中提閥用時t1：3′10″，開閘用時t2：3′50″，自落閥用時t3：1′30″，關閘用時t4：3′40″。

標準流程開閘用時：

T1=2（t1+t2+t3+t4）

=2（3′10″+3′50″+1′30″+3′40″）

=12′10′′

快速開閘用時：

T1=2（t2+t4）

=2（3′50″+3′40″）

=7′30′′

快速開閘比標準流程開閘提升效率：

=（T1-T2）/T1

=（12′10′′-7′30″）/12′10′′

=38.36%

4.2 社會經濟效益

液壓系統主電機功率P：15Kw

單次開閘節省電能：

W1=4P·t1

=4×15×3′10″

=2.83Kw·h

每天按15閘次，全年非調水期8個月

全年節省電能：

W2=15×8×30×W1

=5×8×30×2.83

=10188Kw·h

全年減少二氧化碳排放10188千克，減少二氧化硫排放306千克，節約用水40.7噸。

5 結語

優化船閘運行過程，不僅使船閘通過能力得到有效提高，為船舶的入閘移泊節省大量時間，提高企業服務形象，為國家經濟建設做出貢獻，同時實現了節能減排，綠色發展的環保理念。

參考文獻：

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