船閘機(jī)電系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究

董家有

摘要：如果要讓船閘在工作中可以一直保持正常運(yùn)作，就一定要讓船閘機(jī)電系統(tǒng)處于良好狀態(tài)，文章介紹了船閘機(jī)電系統(tǒng)實(shí)際工作中常見的一些問題，并且對(duì)于每一種問題都進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的探析，以便判斷具體是傳感器還是監(jiān)測(cè)點(diǎn)等設(shè)備出現(xiàn)的問題，并根據(jù)故障類型給出對(duì)應(yīng)的診斷方案。

關(guān)鍵詞：船閘；機(jī)電系統(tǒng)；遠(yuǎn)程故障；診斷；關(guān)鍵技術(shù)

1.船閘機(jī)電系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷的現(xiàn)狀

早在2009年就有船舶專家對(duì)船閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了搭建，但由于某些原因并未廣泛使用，所以目前在船閘機(jī)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷這一塊并沒有太多案例和經(jīng)驗(yàn)積累，還需要業(yè)內(nèi)人士對(duì)此進(jìn)行不斷推進(jìn)和嘗試。目前船閘管理部門已經(jīng)對(duì)船閘機(jī)電系統(tǒng)有了越來(lái)越多的保護(hù)意識(shí)，并加大對(duì)診斷技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展投入，自然而然的船閘機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)就逐漸受到了業(yè)內(nèi)廣泛重視。

2.船閘機(jī)電系統(tǒng)的常見故障現(xiàn)象

船閘機(jī)電系統(tǒng)在實(shí)際使用中這三處區(qū)域發(fā)生故障的現(xiàn)象比較多，“機(jī)、電、門”這三塊范圍，并且其中又以電氣故障現(xiàn)象較為突出，具體故障如下：第一，液壓系統(tǒng)發(fā)生泄漏，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中比較常見的問題就是液壓系統(tǒng)發(fā)生泄漏，其中又分為外泄漏和內(nèi)泄漏。并且泄漏情況比較嚴(yán)重的話就會(huì)讓船閘閥門降低運(yùn)行速度或者無(wú)法產(chǎn)生壓力導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作不能正常。第二，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)噪聲，這種問題發(fā)生的原因有多方面導(dǎo)致，空氣侵入液壓系統(tǒng)是其中比較常見的因素，如果在空氣侵入液壓系統(tǒng)后會(huì)導(dǎo)致低壓區(qū)的體積增大，而再進(jìn)入高壓區(qū)時(shí)又會(huì)突然收縮導(dǎo)致體積變小這樣往復(fù)循環(huán)，就會(huì)讓空氣體積不斷發(fā)生改變直至產(chǎn)生“爆炸”現(xiàn)象，出現(xiàn)液壓系統(tǒng)噪聲；其次是液壓泵的品質(zhì)不達(dá)標(biāo)或者所選擇的型號(hào)并不匹配，因?yàn)橐簤罕玫闹谱鬟^程受多重因素干擾，如果精度不夠，密封性不達(dá)標(biāo)或者流量與壓力的波動(dòng)較大，以及軸承品質(zhì)不良都會(huì)出現(xiàn)噪聲現(xiàn)象。然后，是電動(dòng)機(jī)噪聲，它主要是指通風(fēng)噪聲、電磁噪聲以及機(jī)械噪聲，詳細(xì)來(lái)說(shuō)就是軸承因?yàn)榘惭b方式不對(duì)或者設(shè)計(jì)有缺陷引發(fā)高頻噪聲或者電動(dòng)機(jī)支架與電動(dòng)機(jī)之間因?yàn)楣舱瘳F(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲。第三，是對(duì)閥門輸入提升指令后因?yàn)橛捅脵C(jī)電組的空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致閥門提升速度緩慢或者無(wú)法工作的問題。這種情況主要是多個(gè)部位同時(shí)發(fā)生故障，出現(xiàn)連鎖反應(yīng)導(dǎo)致手輪運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢，需要從根本上解決這個(gè)問題，必須對(duì)整套手輪進(jìn)行調(diào)壓。第四，PLC故障。PLC故障又分為PLC硬件故障和PLC通訊網(wǎng)絡(luò)損壞，其中PLC硬件故障主要指，在系統(tǒng)中的模板受到損壞而引起的故障，此類故障通常較為顯著，同時(shí)也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的局部帶來(lái)影響；第五，電機(jī)故障。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中由于種種原因，會(huì)出現(xiàn)故障，主要有定子繞組缺相運(yùn)行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡，繞組短路和接地，繞組過熱和轉(zhuǎn)子斷條、斷路等。

3.船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障的診斷系統(tǒng)都有對(duì)應(yīng)故障現(xiàn)象以及判斷方式，它主要是通過通信協(xié)議、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、診斷服務(wù)器以及傳感器等部件組成，對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的主控單元來(lái)說(shuō)，監(jiān)控診斷服務(wù)器必不可少，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)以及通信協(xié)議接口等設(shè)備的操控。而數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)有可以讓多個(gè)船閘機(jī)電設(shè)備都處于實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)，并且其工作數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)都可以被進(jìn)行上傳和儲(chǔ)存。

4.船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷關(guān)鍵技術(shù)

4.1船閘機(jī)電監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇和布置

對(duì)船閘機(jī)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷的監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)該分為“門、電、機(jī)”這三種類型，第一，門，這個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要是指閥門和閘門。在閥門進(jìn)行受力作用的時(shí)候，閘門背拉桿能夠?qū)ζ溥M(jìn)行一定程度的反饋，所以要選擇有預(yù)應(yīng)力的背拉桿，這樣在閘門安裝和制作初期，就可以事先對(duì)其增加應(yīng)力讓門體呈現(xiàn)緊繃的狀態(tài)。第二，啟閉機(jī)，它的所有工作構(gòu)件組成部分里面液壓缸算是核心，所以液壓缸的任何工作狀況從其參數(shù)上都可以看出啟閉機(jī)的運(yùn)作情況。第三，電，是指電氣系統(tǒng)，它一般可以分成緊急故障、非停機(jī)故障以及停機(jī)故障等這三種類型進(jìn)行測(cè)點(diǎn)。而緊急故障是說(shuō)集控通訊故障或者鎖閉信號(hào)出現(xiàn)丟失現(xiàn)象，非停機(jī)故障主要是指一般通訊故障或者水位傳感器故障，停機(jī)故障是說(shuō)電機(jī)沒有被成功啟動(dòng)或者電機(jī)出現(xiàn)過流現(xiàn)象等。這些狀況都是可以通過對(duì)配電房安裝攝像頭等操作，用來(lái)監(jiān)測(cè)突發(fā)緊急狀況和人員出入情況。

4.2傳感器的選擇和配置

在實(shí)際對(duì)傳感器進(jìn)行選擇時(shí)，一定要根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)備信號(hào)類型進(jìn)行對(duì)應(yīng)選擇，這樣才能將船閘機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確采集，而傳感器一般有電流表、噪音計(jì)、攝像頭、溫度計(jì)以及壓力表等部件組成。首先，在線油液檢測(cè)儀，它能夠?qū)斎腚妷?、在線壓力、流體溫度以及測(cè)試粘度等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，有便攜式和固定式這兩種油液污染檢測(cè)儀的選擇。第二，壓力傳感器，目前所有的壓力傳感器都可以實(shí)現(xiàn)小型化，并且功能不會(huì)產(chǎn)生任何改變，它可以對(duì)動(dòng)態(tài)壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行快速和精確測(cè)量，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸、多點(diǎn)巡回檢測(cè)、適時(shí)處理以及信號(hào)轉(zhuǎn)換等多種功能。第三，溫度傳感器，它是說(shuō)可以準(zhǔn)確感知溫度并能夠轉(zhuǎn)化成信號(hào)進(jìn)行輸出的一種傳感器類型，有較多的類型和品種，可以根據(jù)實(shí)際機(jī)電設(shè)備的運(yùn)作方式以及工作環(huán)境進(jìn)行對(duì)應(yīng)挑選。第四，應(yīng)變片，這個(gè)部件一般情況下是對(duì)閘門背拉桿的受力狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，通常都會(huì)選擇三向應(yīng)變片。

4.3遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)與故障類型預(yù)判段

船閘機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)方案模型一般是圖2所示情況。

而船閘機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)具有將各項(xiàng)儀器檢測(cè)到的設(shè)備故障代碼以及狀態(tài)進(jìn)行分析，從而判斷出設(shè)備存在的故障以及發(fā)生原因，對(duì)船閘機(jī)電設(shè)備故障的類型和特診型號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，如果專家系統(tǒng)有檢查到相應(yīng)故障特征或者信號(hào)，就能夠通過數(shù)據(jù)庫(kù)里面的資料對(duì)其進(jìn)行快速預(yù)判斷，并遠(yuǎn)程讓人工專家給出對(duì)應(yīng)的解決方案。

結(jié)語(yǔ)：

船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)不但能夠?qū)Υl機(jī)電故障的診斷水平進(jìn)行大幅提升，還能讓船閘的科學(xué)維護(hù)手段和日常安全運(yùn)作都產(chǎn)生良好作用。本文主要對(duì)船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，能夠讓現(xiàn)有船閘專業(yè)人員技術(shù)水平不達(dá)標(biāo)等情況從技術(shù)上得到彌補(bǔ)，并對(duì)船閘的應(yīng)急事件處理水平和能力進(jìn)行有效提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹嵐，石磊.船閘機(jī)電系統(tǒng)遠(yuǎn)程故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2018（6）.