三峽船閘人字閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝簡析及優(yōu)化實踐

楊全林+程勇

摘 要：人字閘門的關(guān)終門縫調(diào)整是三峽船閘運行維護的常見工作，也是所有采用人字型閘門船閘的重要維護工作。本文對原有三峽船閘人字閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝進行了詳細分析，并介紹了優(yōu)化方案，為船閘行業(yè)的人字門閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝提供參考。

關(guān)鍵詞：人字閘門 關(guān)終門縫調(diào)整 延時調(diào)整法

三峽船閘是世界上最大的雙線五級船閘，由五個閘室，六個閘首組成。每個閘首的工作閘門采用人字型閘門（簡稱人字門）結(jié)構(gòu)，即每個閘首兩扇獨立的門體在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下繞頂、底樞構(gòu)成的門軸進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)人字門的開、和關(guān)動作。

在三峽船閘人字門運行工藝中，人字門關(guān)終時，兩扇門體之間必須保留一定的縫隙，待閘首人字門門體前后形成水位差后，在水壓的作用下自然合攏。而在實際應(yīng)用中，由于人字門系統(tǒng)設(shè)備固有特性及外在環(huán)境影響，人字門關(guān)終門縫會時常產(chǎn)生變化，導(dǎo)致門體合攏工況較差，引起閘首上、下游閘首輸水閥門緊急關(guān)閥，降低船閘通航效率。因此，人字門關(guān)終門縫調(diào)整就成了船閘運行維護的一項重要工作。

三峽船閘常用人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝

要想對人字門關(guān)終門進行縫調(diào)整，就必須對影響其門縫大小的因素進行分析，找出關(guān)鍵因素，給出相應(yīng)的解決辦法。

1、關(guān)終門縫產(chǎn)生的由來

三峽船閘人字門關(guān)門原理為兩扇門體在液壓啟閉機的推動下，按給定的v-t變速特性曲線運行。工作動力由兩臺比例變量泵提供，通過控制比例變量泵的給定電壓值，即可實現(xiàn)對人字門關(guān)門速度的控制。其運行曲線見下圖：

圖1

由圖1可知，人字門關(guān)門電壓有7段變速，即低速—中速——中高—高速—中高—中速—低速。

當人字門關(guān)運行至終位后，液壓驅(qū)動系統(tǒng)檢測到關(guān)終傳感器信號，隨即卸荷停機。此時人字門并未完全合攏，人字門兩扇門體之間還有一定縫隙（此時開度大于0%）。這個縫隙就叫人字門關(guān)終門縫。只有待船閘充、泄水時，在人字門門體前后形成水位差壓力的作用下人字門完全合攏，關(guān)終門縫才會消失。

2、影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要因素

人字門末端運行速度。由物體的運動特性可知，當人字門的末段運行給定電壓越大，運行速度越快，其停機時的慣性距離越長。

人字門淹沒水深。當人字門末段運行速度恒定時，人字門運行時的淹沒水深越大，其停機慣性距離越短。

人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機。由圖1可知，當人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊后，液壓系統(tǒng)才會停機。即只要對人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機進行調(diào)整，就可以有效控制人字門關(guān)終門縫的大小。

門體變形對人字門關(guān)終門縫的影響。三峽船閘人字門門體為鋼制平板主橫梁式結(jié)構(gòu)，由金屬的受熱特性可知，人字門門體結(jié)構(gòu)溫度變化影響會發(fā)生熱脹冷縮而產(chǎn)生變形。當人字門產(chǎn)生橫向變形時，其關(guān)終門縫會隨之變化。

3、通用的人字門關(guān)終門縫的調(diào)整工藝

在船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中，通用的調(diào)整方法為改變?nèi)俗珠T關(guān)終信號發(fā)訊時機（即通過調(diào)整人字門關(guān)終開關(guān)位置）來確定人字門關(guān)終門縫大小。這種方法又叫“開關(guān)調(diào)整法”，它是一種最直接，最簡單的調(diào)整方法，在船閘行業(yè)的運行維護中廣泛運用。但這種方法的缺陷也十分明顯。

一是由于人字門關(guān)終傳感器安裝于門樞位置，人字門開、關(guān)運行是繞人字門門樞運動，在門樞部位進行微調(diào)整都會使人字門關(guān)終門縫產(chǎn)生較大變化，致使人字門關(guān)終門縫準確調(diào)整難度較大，運行維護人員需要反復(fù)調(diào)整、測試才能最終完成人字門關(guān)終門縫的調(diào)整。三峽船閘人字門開、關(guān)門到位單次過程需耗時8分鐘左右，采用“開關(guān)調(diào)整法”調(diào)整人字門門縫一般需要3到4次的反復(fù)測試才能使人字門關(guān)終門縫處于正常范圍，嚴重影響船閘運行效率。二是這種調(diào)整方法需要在人字門門頭、門樞、控制室等部位均布置人員，對維護的人力資源占用較高。

有鑒于此，三峽船閘在多年的運行維護經(jīng)驗基礎(chǔ)上，逐漸探索出了一種新型人字門關(guān)終門縫調(diào)整方法——“延時調(diào)整法”。

“延時調(diào)整法”的應(yīng)用實踐

“延時調(diào)整法”是通過人字門控制系統(tǒng)（PLC）延時采納關(guān)終傳感器發(fā)訊信息，從而準確控制人字門關(guān)終門縫的大小。這種方法也是改變?nèi)俗珠T關(guān)終傳感器發(fā)訊時機的一種，但它與“開關(guān)調(diào)整法”的不同之處主要在于它是通過修改程序人字門關(guān)終程序巧妙地將傳感器訊息采納時機轉(zhuǎn)換為可人為設(shè)置的變量參數(shù)，由維護人員綜合各種關(guān)聯(lián)因素，來最終確定合適的變量參數(shù)。

由此可知，“延時調(diào)整法”的主要控制因素為PLC延時程序優(yōu)化和延時停機參數(shù)設(shè)置。

1、PLC程序優(yōu)化

三峽船閘的人字門控制系統(tǒng)（PLC）程序中，關(guān)終信號是人字門停機的必要條件，只要人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊，則人字門必然停機。“延時調(diào)整法”就是在PLC程序中，加入延時采納關(guān)終信號的程序段，使人字門停機時機可自由調(diào)整而不是由關(guān)終信號直接觸發(fā)。程序示意圖如下。

2、延時停機參數(shù)設(shè)置

由上文分析得出影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要考慮因素為環(huán)境溫度、人字門淹沒水深、人字門關(guān)門末段速度等，其中人字門關(guān)門末段速度為可調(diào)恒定參數(shù)，環(huán)境溫度、人字門淹沒水深為常變參數(shù)。延時停機參數(shù)主要受這兩個常變因素影響。

2.1、不同季節(jié)下溫度差異對三峽船閘人字門的變形影響理論計算

三峽船閘人字門結(jié)構(gòu)主要為船用鋼DH32＼DH36以及Q345B、Q345D材料，其變形量計算可以考慮統(tǒng)一采用鐵性材料膨脹系數(shù)。

鐵的膨脹系數(shù)系數(shù)為α=11.76*10-6 /℃ 門體鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)略小于小于他，但可取近似值。冬夏季氣溫差最大約為40℃，日溫差最大約15℃，以此系數(shù)估算

日氣溫差門體寬度變化量估算：△B1=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*15≈3.5mm；

冬夏季氣溫差門體高度變化量估算：△B2=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*40≈9.4mm；

2.2、不同淹沒水深下人字門慣性停機距離分析

由人字門所受停機阻力分析可知，人字門淹沒水深越大，其慣性停機距離越短。在其他環(huán)境條件不變的情況下人字門慣性停機距離可近似估算為△S= K /△H。K為固定的經(jīng)驗系數(shù)，△H為人字門淹沒水深。

三峽船閘完建通航后，根據(jù)上下游水位組合不同，船閘常年運行在上游175.0～145.0米、下游65.0～67.0米水位之間，各閘首的主要淹沒水深根據(jù)船閘運行級數(shù)不同也固定在相應(yīng)的區(qū)間。各閘首人字門淹沒水深見下表。

一閘首只有在五級運行是才投入運行，三峽庫水位降至152.4以下后就切除運行；六閘首下游水位由于葛洲壩的水位調(diào)節(jié)常年水位變幅不大。二至五閘首人字門淹沒水位變化主要是以汛期、枯水期為時間邊界不斷來回波動。汛期主要集中在春夏季，枯水期主要集中在秋冬季。

2.3、三峽船閘各閘首不同時間下延時停機時間參數(shù)表制定

由上述分析可知，三峽船閘人字門運行環(huán)境（環(huán)境溫度、人字門淹沒水深）在夏春季和冬秋季差異較大，其延時停機的時間參數(shù)也應(yīng)有較大變化。結(jié)合多年船閘運行實踐，我們制定了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整延時參考表做為不同季節(jié)船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)依據(jù)（見下表）。經(jīng)運行實踐證明，此參數(shù)在三峽船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中較可靠、便捷，極大地提高了船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整工作的效率。

表2 不同季節(jié)延時停機參數(shù)表

結(jié)語

以上介紹了常用的人字門門縫調(diào)整工藝，列出了此工藝存在的不足，同時在分析中，詳細分析了影響人字門關(guān)終門縫大小的各項因素，提出了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝優(yōu)化措施及實踐經(jīng)驗，可以為船閘行業(yè)人字門關(guān)終門縫調(diào)整提供一種新的工藝參考。（作者單位：長江三峽通航管理局）

摘 要：人字閘門的關(guān)終門縫調(diào)整是三峽船閘運行維護的常見工作，也是所有采用人字型閘門船閘的重要維護工作。本文對原有三峽船閘人字閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝進行了詳細分析，并介紹了優(yōu)化方案，為船閘行業(yè)的人字門閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝提供參考。

關(guān)鍵詞：人字閘門 關(guān)終門縫調(diào)整 延時調(diào)整法

三峽船閘是世界上最大的雙線五級船閘，由五個閘室，六個閘首組成。每個閘首的工作閘門采用人字型閘門（簡稱人字門）結(jié)構(gòu)，即每個閘首兩扇獨立的門體在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下繞頂、底樞構(gòu)成的門軸進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)人字門的開、和關(guān)動作。

在三峽船閘人字門運行工藝中，人字門關(guān)終時，兩扇門體之間必須保留一定的縫隙，待閘首人字門門體前后形成水位差后，在水壓的作用下自然合攏。而在實際應(yīng)用中，由于人字門系統(tǒng)設(shè)備固有特性及外在環(huán)境影響，人字門關(guān)終門縫會時常產(chǎn)生變化，導(dǎo)致門體合攏工況較差，引起閘首上、下游閘首輸水閥門緊急關(guān)閥，降低船閘通航效率。因此，人字門關(guān)終門縫調(diào)整就成了船閘運行維護的一項重要工作。

三峽船閘常用人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝

要想對人字門關(guān)終門進行縫調(diào)整，就必須對影響其門縫大小的因素進行分析，找出關(guān)鍵因素，給出相應(yīng)的解決辦法。

1、關(guān)終門縫產(chǎn)生的由來

三峽船閘人字門關(guān)門原理為兩扇門體在液壓啟閉機的推動下，按給定的v-t變速特性曲線運行。工作動力由兩臺比例變量泵提供，通過控制比例變量泵的給定電壓值，即可實現(xiàn)對人字門關(guān)門速度的控制。其運行曲線見下圖：

圖1

由圖1可知，人字門關(guān)門電壓有7段變速，即低速—中速——中高—高速—中高—中速—低速。

當人字門關(guān)運行至終位后，液壓驅(qū)動系統(tǒng)檢測到關(guān)終傳感器信號，隨即卸荷停機。此時人字門并未完全合攏，人字門兩扇門體之間還有一定縫隙（此時開度大于0%）。這個縫隙就叫人字門關(guān)終門縫。只有待船閘充、泄水時，在人字門門體前后形成水位差壓力的作用下人字門完全合攏，關(guān)終門縫才會消失。

2、影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要因素

人字門末端運行速度。由物體的運動特性可知，當人字門的末段運行給定電壓越大，運行速度越快，其停機時的慣性距離越長。

人字門淹沒水深。當人字門末段運行速度恒定時，人字門運行時的淹沒水深越大，其停機慣性距離越短。

人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機。由圖1可知，當人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊后，液壓系統(tǒng)才會停機。即只要對人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機進行調(diào)整，就可以有效控制人字門關(guān)終門縫的大小。

門體變形對人字門關(guān)終門縫的影響。三峽船閘人字門門體為鋼制平板主橫梁式結(jié)構(gòu)，由金屬的受熱特性可知，人字門門體結(jié)構(gòu)溫度變化影響會發(fā)生熱脹冷縮而產(chǎn)生變形。當人字門產(chǎn)生橫向變形時，其關(guān)終門縫會隨之變化。

3、通用的人字門關(guān)終門縫的調(diào)整工藝

在船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中，通用的調(diào)整方法為改變?nèi)俗珠T關(guān)終信號發(fā)訊時機（即通過調(diào)整人字門關(guān)終開關(guān)位置）來確定人字門關(guān)終門縫大小。這種方法又叫“開關(guān)調(diào)整法”，它是一種最直接，最簡單的調(diào)整方法，在船閘行業(yè)的運行維護中廣泛運用。但這種方法的缺陷也十分明顯。

一是由于人字門關(guān)終傳感器安裝于門樞位置，人字門開、關(guān)運行是繞人字門門樞運動，在門樞部位進行微調(diào)整都會使人字門關(guān)終門縫產(chǎn)生較大變化，致使人字門關(guān)終門縫準確調(diào)整難度較大，運行維護人員需要反復(fù)調(diào)整、測試才能最終完成人字門關(guān)終門縫的調(diào)整。三峽船閘人字門開、關(guān)門到位單次過程需耗時8分鐘左右，采用“開關(guān)調(diào)整法”調(diào)整人字門門縫一般需要3到4次的反復(fù)測試才能使人字門關(guān)終門縫處于正常范圍，嚴重影響船閘運行效率。二是這種調(diào)整方法需要在人字門門頭、門樞、控制室等部位均布置人員，對維護的人力資源占用較高。

有鑒于此，三峽船閘在多年的運行維護經(jīng)驗基礎(chǔ)上，逐漸探索出了一種新型人字門關(guān)終門縫調(diào)整方法——“延時調(diào)整法”。

“延時調(diào)整法”的應(yīng)用實踐

“延時調(diào)整法”是通過人字門控制系統(tǒng)（PLC）延時采納關(guān)終傳感器發(fā)訊信息，從而準確控制人字門關(guān)終門縫的大小。這種方法也是改變?nèi)俗珠T關(guān)終傳感器發(fā)訊時機的一種，但它與“開關(guān)調(diào)整法”的不同之處主要在于它是通過修改程序人字門關(guān)終程序巧妙地將傳感器訊息采納時機轉(zhuǎn)換為可人為設(shè)置的變量參數(shù)，由維護人員綜合各種關(guān)聯(lián)因素，來最終確定合適的變量參數(shù)。

由此可知，“延時調(diào)整法”的主要控制因素為PLC延時程序優(yōu)化和延時停機參數(shù)設(shè)置。

1、PLC程序優(yōu)化

三峽船閘的人字門控制系統(tǒng)（PLC）程序中，關(guān)終信號是人字門停機的必要條件，只要人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊，則人字門必然停機?！把訒r調(diào)整法”就是在PLC程序中，加入延時采納關(guān)終信號的程序段，使人字門停機時機可自由調(diào)整而不是由關(guān)終信號直接觸發(fā)。程序示意圖如下。

2、延時停機參數(shù)設(shè)置

由上文分析得出影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要考慮因素為環(huán)境溫度、人字門淹沒水深、人字門關(guān)門末段速度等，其中人字門關(guān)門末段速度為可調(diào)恒定參數(shù)，環(huán)境溫度、人字門淹沒水深為常變參數(shù)。延時停機參數(shù)主要受這兩個常變因素影響。

2.1、不同季節(jié)下溫度差異對三峽船閘人字門的變形影響理論計算

三峽船閘人字門結(jié)構(gòu)主要為船用鋼DH32＼DH36以及Q345B、Q345D材料，其變形量計算可以考慮統(tǒng)一采用鐵性材料膨脹系數(shù)。

鐵的膨脹系數(shù)系數(shù)為α=11.76*10-6 /℃ 門體鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)略小于小于他，但可取近似值。冬夏季氣溫差最大約為40℃，日溫差最大約15℃，以此系數(shù)估算

日氣溫差門體寬度變化量估算：△B1=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*15≈3.5mm；

冬夏季氣溫差門體高度變化量估算：△B2=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*40≈9.4mm；

2.2、不同淹沒水深下人字門慣性停機距離分析

由人字門所受停機阻力分析可知，人字門淹沒水深越大，其慣性停機距離越短。在其他環(huán)境條件不變的情況下人字門慣性停機距離可近似估算為△S= K /△H。K為固定的經(jīng)驗系數(shù)，△H為人字門淹沒水深。

三峽船閘完建通航后，根據(jù)上下游水位組合不同，船閘常年運行在上游175.0～145.0米、下游65.0～67.0米水位之間，各閘首的主要淹沒水深根據(jù)船閘運行級數(shù)不同也固定在相應(yīng)的區(qū)間。各閘首人字門淹沒水深見下表。

一閘首只有在五級運行是才投入運行，三峽庫水位降至152.4以下后就切除運行；六閘首下游水位由于葛洲壩的水位調(diào)節(jié)常年水位變幅不大。二至五閘首人字門淹沒水位變化主要是以汛期、枯水期為時間邊界不斷來回波動。汛期主要集中在春夏季，枯水期主要集中在秋冬季。

2.3、三峽船閘各閘首不同時間下延時停機時間參數(shù)表制定

由上述分析可知，三峽船閘人字門運行環(huán)境（環(huán)境溫度、人字門淹沒水深）在夏春季和冬秋季差異較大，其延時停機的時間參數(shù)也應(yīng)有較大變化。結(jié)合多年船閘運行實踐，我們制定了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整延時參考表做為不同季節(jié)船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)依據(jù)（見下表）。經(jīng)運行實踐證明，此參數(shù)在三峽船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中較可靠、便捷，極大地提高了船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整工作的效率。

表2 不同季節(jié)延時停機參數(shù)表

結(jié)語

以上介紹了常用的人字門門縫調(diào)整工藝，列出了此工藝存在的不足，同時在分析中，詳細分析了影響人字門關(guān)終門縫大小的各項因素，提出了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝優(yōu)化措施及實踐經(jīng)驗，可以為船閘行業(yè)人字門關(guān)終門縫調(diào)整提供一種新的工藝參考。（作者單位：長江三峽通航管理局）

摘 要：人字閘門的關(guān)終門縫調(diào)整是三峽船閘運行維護的常見工作，也是所有采用人字型閘門船閘的重要維護工作。本文對原有三峽船閘人字閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝進行了詳細分析，并介紹了優(yōu)化方案，為船閘行業(yè)的人字門閘門關(guān)終門縫調(diào)整工藝提供參考。

關(guān)鍵詞：人字閘門 關(guān)終門縫調(diào)整 延時調(diào)整法

三峽船閘是世界上最大的雙線五級船閘，由五個閘室，六個閘首組成。每個閘首的工作閘門采用人字型閘門（簡稱人字門）結(jié)構(gòu)，即每個閘首兩扇獨立的門體在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下繞頂、底樞構(gòu)成的門軸進行旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)人字門的開、和關(guān)動作。

在三峽船閘人字門運行工藝中，人字門關(guān)終時，兩扇門體之間必須保留一定的縫隙，待閘首人字門門體前后形成水位差后，在水壓的作用下自然合攏。而在實際應(yīng)用中，由于人字門系統(tǒng)設(shè)備固有特性及外在環(huán)境影響，人字門關(guān)終門縫會時常產(chǎn)生變化，導(dǎo)致門體合攏工況較差，引起閘首上、下游閘首輸水閥門緊急關(guān)閥，降低船閘通航效率。因此，人字門關(guān)終門縫調(diào)整就成了船閘運行維護的一項重要工作。

三峽船閘常用人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝

要想對人字門關(guān)終門進行縫調(diào)整，就必須對影響其門縫大小的因素進行分析，找出關(guān)鍵因素，給出相應(yīng)的解決辦法。

1、關(guān)終門縫產(chǎn)生的由來

三峽船閘人字門關(guān)門原理為兩扇門體在液壓啟閉機的推動下，按給定的v-t變速特性曲線運行。工作動力由兩臺比例變量泵提供，通過控制比例變量泵的給定電壓值，即可實現(xiàn)對人字門關(guān)門速度的控制。其運行曲線見下圖：

圖1

由圖1可知，人字門關(guān)門電壓有7段變速，即低速—中速——中高—高速—中高—中速—低速。

當人字門關(guān)運行至終位后，液壓驅(qū)動系統(tǒng)檢測到關(guān)終傳感器信號，隨即卸荷停機。此時人字門并未完全合攏，人字門兩扇門體之間還有一定縫隙（此時開度大于0%）。這個縫隙就叫人字門關(guān)終門縫。只有待船閘充、泄水時，在人字門門體前后形成水位差壓力的作用下人字門完全合攏，關(guān)終門縫才會消失。

2、影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要因素

人字門末端運行速度。由物體的運動特性可知，當人字門的末段運行給定電壓越大，運行速度越快，其停機時的慣性距離越長。

人字門淹沒水深。當人字門末段運行速度恒定時，人字門運行時的淹沒水深越大，其停機慣性距離越短。

人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機。由圖1可知，當人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊后，液壓系統(tǒng)才會停機。即只要對人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊時機進行調(diào)整，就可以有效控制人字門關(guān)終門縫的大小。

門體變形對人字門關(guān)終門縫的影響。三峽船閘人字門門體為鋼制平板主橫梁式結(jié)構(gòu)，由金屬的受熱特性可知，人字門門體結(jié)構(gòu)溫度變化影響會發(fā)生熱脹冷縮而產(chǎn)生變形。當人字門產(chǎn)生橫向變形時，其關(guān)終門縫會隨之變化。

3、通用的人字門關(guān)終門縫的調(diào)整工藝

在船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中，通用的調(diào)整方法為改變?nèi)俗珠T關(guān)終信號發(fā)訊時機（即通過調(diào)整人字門關(guān)終開關(guān)位置）來確定人字門關(guān)終門縫大小。這種方法又叫“開關(guān)調(diào)整法”，它是一種最直接，最簡單的調(diào)整方法，在船閘行業(yè)的運行維護中廣泛運用。但這種方法的缺陷也十分明顯。

一是由于人字門關(guān)終傳感器安裝于門樞位置，人字門開、關(guān)運行是繞人字門門樞運動，在門樞部位進行微調(diào)整都會使人字門關(guān)終門縫產(chǎn)生較大變化，致使人字門關(guān)終門縫準確調(diào)整難度較大，運行維護人員需要反復(fù)調(diào)整、測試才能最終完成人字門關(guān)終門縫的調(diào)整。三峽船閘人字門開、關(guān)門到位單次過程需耗時8分鐘左右，采用“開關(guān)調(diào)整法”調(diào)整人字門門縫一般需要3到4次的反復(fù)測試才能使人字門關(guān)終門縫處于正常范圍，嚴重影響船閘運行效率。二是這種調(diào)整方法需要在人字門門頭、門樞、控制室等部位均布置人員，對維護的人力資源占用較高。

有鑒于此，三峽船閘在多年的運行維護經(jīng)驗基礎(chǔ)上，逐漸探索出了一種新型人字門關(guān)終門縫調(diào)整方法——“延時調(diào)整法”。

“延時調(diào)整法”的應(yīng)用實踐

“延時調(diào)整法”是通過人字門控制系統(tǒng)（PLC）延時采納關(guān)終傳感器發(fā)訊信息，從而準確控制人字門關(guān)終門縫的大小。這種方法也是改變?nèi)俗珠T關(guān)終傳感器發(fā)訊時機的一種，但它與“開關(guān)調(diào)整法”的不同之處主要在于它是通過修改程序人字門關(guān)終程序巧妙地將傳感器訊息采納時機轉(zhuǎn)換為可人為設(shè)置的變量參數(shù)，由維護人員綜合各種關(guān)聯(lián)因素，來最終確定合適的變量參數(shù)。

由此可知，“延時調(diào)整法”的主要控制因素為PLC延時程序優(yōu)化和延時停機參數(shù)設(shè)置。

1、PLC程序優(yōu)化

三峽船閘的人字門控制系統(tǒng)（PLC）程序中，關(guān)終信號是人字門停機的必要條件，只要人字門關(guān)終傳感器發(fā)訊，則人字門必然停機。“延時調(diào)整法”就是在PLC程序中，加入延時采納關(guān)終信號的程序段，使人字門停機時機可自由調(diào)整而不是由關(guān)終信號直接觸發(fā)。程序示意圖如下。

2、延時停機參數(shù)設(shè)置

由上文分析得出影響三峽船閘人字門關(guān)終門縫大小的主要考慮因素為環(huán)境溫度、人字門淹沒水深、人字門關(guān)門末段速度等，其中人字門關(guān)門末段速度為可調(diào)恒定參數(shù)，環(huán)境溫度、人字門淹沒水深為常變參數(shù)。延時停機參數(shù)主要受這兩個常變因素影響。

2.1、不同季節(jié)下溫度差異對三峽船閘人字門的變形影響理論計算

三峽船閘人字門結(jié)構(gòu)主要為船用鋼DH32＼DH36以及Q345B、Q345D材料，其變形量計算可以考慮統(tǒng)一采用鐵性材料膨脹系數(shù)。

鐵的膨脹系數(shù)系數(shù)為α=11.76*10-6 /℃ 門體鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)略小于小于他，但可取近似值。冬夏季氣溫差最大約為40℃，日溫差最大約15℃，以此系數(shù)估算

日氣溫差門體寬度變化量估算：△B1=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*15≈3.5mm；

冬夏季氣溫差門體高度變化量估算：△B2=B*α*△T=20*103 * 11.76*10-6/℃*40≈9.4mm；

2.2、不同淹沒水深下人字門慣性停機距離分析

由人字門所受停機阻力分析可知，人字門淹沒水深越大，其慣性停機距離越短。在其他環(huán)境條件不變的情況下人字門慣性停機距離可近似估算為△S= K /△H。K為固定的經(jīng)驗系數(shù)，△H為人字門淹沒水深。

三峽船閘完建通航后，根據(jù)上下游水位組合不同，船閘常年運行在上游175.0～145.0米、下游65.0～67.0米水位之間，各閘首的主要淹沒水深根據(jù)船閘運行級數(shù)不同也固定在相應(yīng)的區(qū)間。各閘首人字門淹沒水深見下表。

一閘首只有在五級運行是才投入運行，三峽庫水位降至152.4以下后就切除運行；六閘首下游水位由于葛洲壩的水位調(diào)節(jié)常年水位變幅不大。二至五閘首人字門淹沒水位變化主要是以汛期、枯水期為時間邊界不斷來回波動。汛期主要集中在春夏季，枯水期主要集中在秋冬季。

2.3、三峽船閘各閘首不同時間下延時停機時間參數(shù)表制定

由上述分析可知，三峽船閘人字門運行環(huán)境（環(huán)境溫度、人字門淹沒水深）在夏春季和冬秋季差異較大，其延時停機的時間參數(shù)也應(yīng)有較大變化。結(jié)合多年船閘運行實踐，我們制定了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整延時參考表做為不同季節(jié)船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)依據(jù)（見下表）。經(jīng)運行實踐證明，此參數(shù)在三峽船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整中較可靠、便捷，極大地提高了船閘人字門關(guān)終門縫調(diào)整工作的效率。

表2 不同季節(jié)延時停機參數(shù)表

結(jié)語

以上介紹了常用的人字門門縫調(diào)整工藝，列出了此工藝存在的不足，同時在分析中，詳細分析了影響人字門關(guān)終門縫大小的各項因素，提出了相應(yīng)的人字門關(guān)終門縫調(diào)整工藝優(yōu)化措施及實踐經(jīng)驗，可以為船閘行業(yè)人字門關(guān)終門縫調(diào)整提供一種新的工藝參考。（作者單位：長江三峽通航管理局）