船閘設施的日常維護與故障預防策略

［摘 要］船閘設施是水運系統中重要的組成部分，其日常維護與故障預防直接影響著航運的效率和安全。文章介紹了船閘設施的重要性及其維護必要性，分析了船閘設施的常見維護方法，提出了相應的故障預防策略，以期為相關從業人員提供參考。

［關鍵詞］船閘設施；日常維護；故障預防；機械部件；電氣系統；防腐措施；操作培訓；定期檢查

［中圖分類號］TM76 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）09–0101–03

1 船閘設施的重要性及其維護必要性

1.1 船閘設施的重要性

船閘是航運通道上的重要控制設施，特別適用于那些水位變化顯著的河流和運河，其確保了船舶能在不同水位線之間安全且高效的航行。船閘借助閘門的啟閉和水位的調整，讓船只能在不同水位間升降，跨越自然水位變化的限制，達成航道的暢通無阻和航運的高效運轉。例如，楊林船閘是楊林塘航道與長江之間的航運咽喉，按照三級船閘標準建設，最大設計通航船舶等級為1 000 t 級，主要由船閘主體、節制閘、上下游引航道、跨閘公路橋、配套房屋等部分組成，上、下游引航道長分別為2 074 m 和1 875 m。楊林船閘為三級船閘，設計最大船舶等級為1 000 t 級，船閘尺度為23 m×230 m×4 m，節制閘分3 孔，10+16+10 m，共36 m， 設計排澇流量為313 m3/s， 引水流量為383 m3/s。楊林船閘工程于2016 年1 月完工，2016 年2 月14 日投入試運行。

船閘的配置直接關乎水上運輸的效率及航行安全的保障。船閘的通行效率直接影響了整個航道系統的運力，高效率的船閘能夠顯著縮短船舶排隊等候的時間，優化航道使用效率，進而促進物資運輸的增加。比如，京杭大運河的眾多船閘建筑極大地增強了其航運功能，進而成為貫穿我國南北的關鍵物資輸送紐帶。船閘的安全運行直接影響到船舶與所載貨物的安全。船只在通行時，船閘必須保障閘門運行的穩定性和水位變動的均衡性，避免發生意外情況。當代船閘裝載了尖端的監控與報警裝置，可迅速識別并處理可能出現的安全問題。

1.2 船閘設施維護的必要性

1.2.1 持續高強度工作對設施的影響

杭大運河，船閘作為關鍵設施，全天候24 h 不停歇地服務于過往船舶，確保其航行暢通無阻。而長時間的極高壓力工作對船閘的各個部分造成了嚴峻考驗，經常開關的機械構件極易遭受磨損，如閘門的軸承和滑輪等，若這些部件未得到及時的檢驗與保養，它們原本的精確度和作用可能會逐漸喪失，進而導致閘門的開啟與閉合出現故障，對船只的順暢航行造成不利影響。尤其在炎熱夏日，電氣系統在長時間高負荷工作狀態下，可能會因為溫度過高而導致短路或過熱，從而引發電氣設備故障。若船舶的電力設施出現故障，則會直接波及船閘的自動化管理和安全運行，如在2019 年的某個夏日，位于京杭大運河的一個重要船閘由于電氣設備過熱而被迫停止運行，這一事件對所在區域的航運業帶來了顯著的負面效應。

1.2.2 預防性維護的重要性

實施預先的保養工作是維持船閘設備長時間可靠、運行無虞、穩定性強的必要手段。與故障后的緊急修理相比，預防性保養注重在機器出現故障之前采取行動，通過周期性的審查、保養和更換易損組件，來防止可能出現的問題。通過對設施進行提前保養，能有效減少出錯概率，進而延長機器的運轉期限，而按時對機械零件和電氣構件進行細致審查，便能迅速識別并解決磨損、松動、老化等隱患，防止小故障演變成重大事故。在三峽大壩的船閘系統中，實行了一套嚴格的預防性維護計劃，每月，工作人員會進行1次細致的總檢查；每季度，則會針對關鍵部分進行深度維護，這樣的措施有效地降低了設施出現問題的試概率。

2 船閘設施的常見維護方法

2.1 機械部件的檢查

長期在高壓環境下工作的船閘設備機械構件，非常容易遭受磨損和出現故障，因此，定期對這些部件進行細致審查，是保障其持續順暢運行的根本措施。在我國，如三峽大壩、葛洲壩及京杭大運河這類規模宏大的船閘設施，都嚴格執行著周期性的查驗機制，審查范圍涵蓋了閘門的開啟閉合機械、滑輪機構、導軌軌道及密封部件等，通常情況下，每月進行1 次全方位的審查，每季度進行1 次關鍵性的保養，而每年則進行1 次徹底的修繕。例如，位于三峽的巨型水壩，其船用升降機每月由專業技術團隊進行細致審查，涉及檢查軸承磨損、滑輪運行是否順暢，以及導軌是否發生形變等情況；每3 個月周期，都會對設備的重要部分進行深入的審查與保養，如更換已經磨損的軸承、矯正扭曲的導軌等；進行全面的大型維修，包含所有機械組成部分的分解、清洗、檢測及必要的替換，目的是確保設備運行在最佳性能。

2.2 電氣系統的監控和更新

2.2.1 電氣系統的常見問題

電氣系統負責調控閘門的開啟與關閉，然而，長期運行加之環境作用，電氣系統常發生諸多故障，如線路陳舊、接觸故障、過熱導致的短路等。例如，位于京杭大運河上的某船閘，因電氣系統故障導致過熱，使得設備被迫停止運行，這起事件對航線上的航運產生了重大的負面影響。電氣系統的常見問題涉及的核心元素主要是控制系統的故障，如控制柜內部的繼電器、接觸器等關鍵元件失效，會導致閘門無法正常運行，所以在夏季雷雨頻發期，對電氣架構進行有效的防雷措施至關重要。

2.2.2 監控和更新的方法

為了保障電力系統的順暢運行，必須實施有力的監管與技術升級策略：①布署尖端監控設備能對電力設施的運行情況進行即時監控，迅速識別并解決可能出現的問題。在三峽大壩的船閘系統中，布署了智能監控體系，其能即時追蹤監測電力設施的溫度、電流和電壓等關鍵指標，若檢測到任何偏差，該系統可自動發出警報并即刻執行應急響應計劃。②定期對陳舊或損壞的電氣部件進行替換，是確保設備正常運行的關鍵步驟。

2.3 防腐措施的應用

2.3.1 防腐材料的選擇

長期泡在水中的船閘建筑容易遭受腐蝕的困擾，這種情況在海水或鹽分含量高的內河水域尤為顯著，挑選適宜的防腐材質是確保防護構造安全的關鍵策略。常用的防止物質腐敗的物質包括涂層、耐蝕金屬，以及利用電化學原理進行保護的設備等。在三峽大壩的船閘建造中，設計師和建設者們挑選了眾多尖端防腐蝕技術，如環氧樹脂涂層及抗腐蝕性能出色的合金鋼材質，環氧樹脂涂層因其卓越的防水和抗化學腐蝕特性，能高效地守護鋼結構，防止水和化學物質的侵害，而具備優異抗氧化和耐磨特性的耐腐蝕合金鋼，是制作閘門與導軌等關鍵部件的理想選擇。

2.3.2 防腐工藝的實施

恰當的防腐蝕技術同樣對于確保防腐蝕成果起著關鍵作用，防腐技術的實施涉及多個環節，如對物體表面的處理、施加保護涂層及進行陰極保護等：①針對鋼結構的外表實施噴砂作業，以此去除表面的銹跡和雜質，從而提高后續涂層的黏合效果。②依次刷上多層防腐油漆，每層都需要經過嚴格的固化處理和檢查，以保證油漆層的均一和完整。

2.4 操作人員的培訓

船閘設備的順暢運行，依賴于專業人員的熟練操控與細致保養，所以針對操作人員進行培訓十分關鍵。培訓涵蓋了設備的基礎理論、操作流程、故障診斷與解決及防腐蝕技巧等方面。新加入的員工在正式上船工作前，需接受為期3 個月的密集式訓練，課程內容涉及船閘設備的各個細節，培訓結束之后，必須經過一番嚴格考核，以保障每位操作人員均已掌握必需的技藝與學問。定期地對全體員工進行再次教育和技能測評是關鍵環節，每年組織一次全面性的教育課程，涵蓋新技術的使用、典型故障案例的研討等。

3 船閘設施的故障預防策略

3.1 預防性檢查和維護

3.1.1 預防性檢查的內容

對船閘設施進行預防性檢查涉及機械、電氣、液壓等多個子系統的徹底審查，旨在預先識別并排除隱患，防止設備在運行中出現故障。在我國，諸如三峽大壩、葛洲壩之類的大型船閘均執行了一套全面的預防性檢查體系。對機械體系進行細致審查，涉及的項目包括門扇開合機制的損耗狀況、滾動部件的運行狀況、滾輪與導軌的耗損程度及密封結構的完整情況等，對電氣系統的檢查，涉及控制柜內各元件運行狀況、線路絕緣性能、電氣連接的穩固性及防雷防潮設施的實效性等方面的全面審視。對液壓系統的審查涵蓋了液壓泵與液壓缸的運行狀態、油質的純凈度與壓力值及管道的封閉性等多個方面。例如，位于三峽的巨型水壩配備的船用升降機，每月的維護由技術人員承擔，他們會對涉及機械、電力和液體壓力3 大關鍵系統進行徹底審查，并詳盡地記錄檢查的詳細情況，施行預先的檢驗措施，能夠即時辨識并料理機器在萌發階段的故障，保障船閘運作的持續平穩。

3.1.2 維護記錄的管理

妥善管理維護記錄，是實施預防性維護策略的關鍵環節。詳盡而精確的維護日志，能助力技術人員掌握設備過往的運行軌跡及保養狀況，對于剖析故障成因和提前規避潛在問題至關重要。在我國，針對船閘設施的維護記錄管理已成功實現了從傳統紙質向電子化、信息化的轉變。例如，位于葛洲壩的水上交通控制設施已布署了一套全面的設備監管體系，這套系統詳盡地追蹤并管理每一次的檢測和保養工作，涵蓋事項詳情、時間節點、問題診斷及解決策略，該系統能自動產出維護狀況匯報，提示技術人員需按期執行預防性查驗與保養工作，通過管理維護記錄，可以跟蹤設備狀態的變遷，洞察潛在問題出現的規律與趨勢，確保設備的長期可靠運行。

3.2 現代技術在故障預防中的應用

3.2.1 傳感器和監測系統

在船閘設施中，利用先進的傳感器和監控體系，可以有效避免故障的發生，如利用傳感器，能夠對設備運行情況進行即時跟蹤，快速識別并提示可能出現的故障問題，利用先進的監控平臺，對采集器獲取的信息進行深入加工與剖析，這為設備的提前維護提供了堅實的數據支撐。在三峽大壩的船閘系統中，裝設了眾多傳感器，專門用于跟蹤閘門的開啟與關閉機制、軸承的運行狀態，包括溫度、振動等指標，以及對電氣部件的電流和電壓等關鍵數據進行實時監控。監控設備能即時展現各項指標的變動走勢，一旦指標超出預設的安全界限，設備便會立刻發出警報，并自主啟動防護機制。此外，監控設備能捕捉并保留往昔信息，在剖析和預先規避設備故障時，這些信息起著至關重要的作用。

3.2.2 數據分析和故障預測

運用先進的大數據處理和人工智能技術，對于船閘設施潛在的故障進行提前預防和排查。分析監控數據有助于揭示設備運行中的異常模式，從而預先預報潛在故障，為預防維護提供堅實的科學支持。比如，位于京杭大運河上的某船閘裝置，采用了大數據分析系統，對過往船閘的歷史作業數據實施了深入的剖析，利用先進算法，平臺構建了能夠預判設備故障發展態勢的預測系統，為技術人員提供精準維護方案，利用數據分析工具，能夠優化維護方案，從而提升設備的運行效能和穩定性。

4 結束語

船閘設施在中國航運系統中扮演著至關重要的角色，其正常運行直接影響到航運的效率和安全。文章所提措施可以有效預防設備故障，延長設施使用壽命，提高運行效率和安全性。未來，隨著技術的不斷進步，船閘設施的維護和故障預防將更加智能化和科學化，為航運系統的穩定和高效運行提供更加堅實的保障。通過不斷完善和優化維護策略，可以確保船閘設施在高強度運行中始終保持最佳狀態，繼續為中國乃至全球的水運系統作出更大貢獻。

參考文獻

[1] 趙治中. 船閘液壓啟閉機日常維護及故障處理對策[J]. 科學家，2017，5（16）：2.

[2] 李晶晶. 船閘引航道增設系船設施施工工藝分析[J]. 珠江水運，2021（20）：54-55.