閘門啟閉機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究

摘 要 閘門啟閉機(jī)是水利水電工程的重要組成部分，在泵站工程中，閘門啟閉機(jī)的重要性更加突出，泵站工程一般會(huì)設(shè)置多套閘門啟閉機(jī)設(shè)備，閘門啟閉機(jī)的正常運(yùn)行才能保證泵站的自排和抽排功能，因此只有當(dāng)閘門啟閉機(jī)正常運(yùn)行，才能真正讓泵站發(fā)揮效益，安全也才能有保障。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各項(xiàng)新技術(shù)不斷應(yīng)用到生產(chǎn)生活中，為使閘門啟閉機(jī)便于操作、運(yùn)行可靠，本文以閘門啟閉機(jī)為視角，研究閘門啟閉機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)用。

關(guān)鍵詞 閘門啟閉機(jī);自動(dòng)化;養(yǎng)護(hù)

概述

淮安市楚州排澇泵站工程屬淮河入海水道渠北排灌影響項(xiàng)目，設(shè)計(jì)流量15m3/s，單機(jī)280kW，配1000ZLB-7.0型軸流泵5臺(tái)套，承擔(dān)楚州老城區(qū)8.5km2范圍內(nèi)的排澇任務(wù)。該工程投運(yùn)以來(lái)為區(qū)域防洪排澇發(fā)揮了巨大的作用。楚州泵站進(jìn)水池和出水口各設(shè)有一套調(diào)度閘和出水閘啟閉機(jī)設(shè)備，均采用常規(guī)現(xiàn)地控制方式。由于泵站開(kāi)機(jī)排澇均在大雨期間，開(kāi)關(guān)閘門啟閉機(jī)往往需要冒雨攀高，無(wú)疑帶來(lái)了很多安全隱患。在對(duì)閘門啟閉機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制改造以后，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)自動(dòng)化，同時(shí)對(duì)運(yùn)行閘門開(kāi)度、電壓、電流等參數(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集和分析，有效增加了工作效率，減少了安全隱患。

1設(shè)計(jì)目標(biāo)

①遠(yuǎn)程啟閉。在原常規(guī)現(xiàn)地控制方式的基礎(chǔ)上，新增遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制方式，操作人員不需要攀高或進(jìn)入啟閉機(jī)房，可在泵站綜合控制室內(nèi)進(jìn)行操作，控制閘門的啟閉。②顯示直觀。通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集閘門開(kāi)度值，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，可將閘門開(kāi)度值實(shí)時(shí)顯示到人機(jī)界面，使操作人員實(shí)時(shí)了解閘門的運(yùn)行狀況，讓閘門運(yùn)行更加安全可靠。③精確控制?？筛鶕?jù)工作需要設(shè)定閘門目標(biāo)開(kāi)度值，控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別上升和下降操作，直至達(dá)到目標(biāo)開(kāi)度值停止工作。

2設(shè)計(jì)方案

（1）系統(tǒng)構(gòu)成。閘門開(kāi)度傳感器：與螺桿啟閉機(jī)采用齒輪安裝方式，傳感器出軸通過(guò)齒輪（齒輪的齒頂距等于螺桿啟閉機(jī)的螺距）直接與螺桿啟閉機(jī)的螺紋連接。工作過(guò)程中，傳感器將閘門開(kāi)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)時(shí)傳輸?shù)介l門測(cè)控儀待分析處理。閘門開(kāi)度測(cè)控儀：它和絕對(duì)編碼器相配合組成閘門開(kāi)度測(cè)控裝置，閘門開(kāi)度傳感器將開(kāi)度轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對(duì)數(shù)字編碼后，傳輸?shù)綔y(cè)控儀，經(jīng)處理后，以數(shù)字形式顯示給操作人員。網(wǎng)關(guān)：它起到承上啟下的作用，擔(dān)當(dāng)著溝通上下位機(jī)的重任，保證數(shù)據(jù)傳輸通暢。PLC和工控計(jì)算機(jī)：是控制系統(tǒng)的核心組件，控制系統(tǒng)的大腦。

（2）工作原理。閘門啟閉機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制的核心部件為PLC和工控機(jī)（上位機(jī)），通過(guò)上位機(jī)可以實(shí)時(shí)掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。在實(shí)際工作中，閘門開(kāi)度測(cè)控儀采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)介l門開(kāi)度測(cè)控儀。PLC通過(guò)Mod-bus協(xié)議與測(cè)控儀通訊讀取采集到的開(kāi)度數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)等參數(shù)。PLC與人機(jī)界面通信實(shí)現(xiàn)讀取參數(shù)、數(shù)據(jù)的顯示和閘位開(kāi)度設(shè)定等可變參數(shù)的設(shè)置。PLC本身就是可編輯的控制器，通過(guò)軟件系統(tǒng)編程，進(jìn)行閘門啟閉機(jī)的上升、下降、停止操作，同時(shí)，可結(jié)合開(kāi)度控制儀實(shí)現(xiàn)精確控制，通過(guò)人機(jī)界面修改開(kāi)度測(cè)控儀設(shè)定點(diǎn)預(yù)定值，啟閉機(jī)將比對(duì)當(dāng)前閘位和設(shè)定值閘位，自動(dòng)執(zhí)行上升和下降工作。此外，為了保證控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠性，預(yù)留就地控制功能，即當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到就地位置時(shí)，則系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式下，控制則按照常規(guī)的手動(dòng)按鈕完成;轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)處于遠(yuǎn)程位置時(shí)，操作人員可以通過(guò)工控機(jī)的人機(jī)交互界面系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

（3）保護(hù)功能。閘門啟閉機(jī)除電機(jī)保護(hù)外，更重要的是設(shè)置限位保護(hù)，即閘門上升和下降到某一極限開(kāi)度時(shí)必須自動(dòng)停運(yùn)，以免造成設(shè)備損壞，故在安裝啟閉機(jī)時(shí)均已安裝了上限位保護(hù)和零點(diǎn)位保護(hù)。在本控制系統(tǒng)中，為防止機(jī)械限位開(kāi)關(guān)失靈的情況發(fā)生，采用了雙重保護(hù)，即采用了閘門開(kāi)度測(cè)控儀的數(shù)字限位保護(hù)，可以根據(jù)工作需要再設(shè)定一道數(shù)字上限位和零點(diǎn)位值，當(dāng)閘門運(yùn)行到機(jī)械限位或者是數(shù)字限位任意一道限位值時(shí)，均停止運(yùn)行，這更加有效地增加了閘門啟閉機(jī)運(yùn)行安全性。

（4）監(jiān)控功能。上位機(jī)通過(guò)各種傳感設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)上下游水位、閘門開(kāi)度以及相關(guān)設(shè)備狀態(tài)等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)在閘門啟閉機(jī)室安裝監(jiān)控?cái)z像頭，便于在泵站綜合控制室直觀察看閘門運(yùn)行狀況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3自動(dòng)化后的維修養(yǎng)護(hù)

閘門啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制后必須加強(qiáng)維修養(yǎng)護(hù)，閘門啟閉機(jī)能夠順利運(yùn)行，泵站等水利水電工程才能充分發(fā)揮效益，因此，運(yùn)行管理人員必須采取科學(xué)有效的方法對(duì)啟閉機(jī)的機(jī)械設(shè)備、電氣系統(tǒng)進(jìn)行巡查檢修，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，保證機(jī)組始終處于完備狀態(tài)。

（1）清潔。啟閉機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，油料、灰塵往往造成表面及關(guān)鍵部位的臟污，甚至造成機(jī)械零部件和電氣元件失靈，不能正常工作，因此必須做好清潔工作。定期對(duì)啟閉機(jī)的外表、內(nèi)部及制動(dòng)輪圓周面、電器接點(diǎn)、電磁鐵吸合接觸面和周圍環(huán)境進(jìn)行清潔工作。此外，啟閉機(jī)房?jī)?nèi)外門窗一周清掃一次，場(chǎng)地上的工器具應(yīng)及時(shí)整理，擺放整齊。

（2）緊固。啟閉機(jī)在工作過(guò)程中由于受力振動(dòng)，相關(guān)緊固連接件可能會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，因此緊固是養(yǎng)護(hù)工作必不可少的項(xiàng)目。主要對(duì)螺紋管接頭、密封用壓蓋螺栓、基礎(chǔ)法蘭的定位螺栓、高強(qiáng)螺栓等進(jìn)行緊固，防止松動(dòng)造成漏油或受力不均的情況發(fā)生，避免事故隱患。

（3）調(diào)整。啟閉機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中由于磨損造成零部件相互關(guān)系和工作參數(shù)的改變，如不及時(shí)調(diào)整，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)和噪音，導(dǎo)致零件磨損加快。通常調(diào)整的內(nèi)容有以下幾方面：一是各種間隙調(diào)整，如軸瓦與軸頸、滾動(dòng)軸承的配合間隙;齒輪嚙合的頂、側(cè)間隙;制動(dòng)器閘瓦與制動(dòng)輪之間的松閘間隙等。二是行程調(diào)整，如制動(dòng)器的松閘行程，離合器的離合行程，安全限位開(kāi)關(guān)的限位行程和閘門啟閉位置指示行程等。三是松緊調(diào)整，如彈簧彈力的大小的調(diào)整等。四是工作參數(shù)調(diào)整，如電流、電壓、制動(dòng)力矩等調(diào)整。

（4）潤(rùn)滑。啟閉機(jī)零部件在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，難以避免造成磨損，必須要保持良好的潤(rùn)滑，從而增長(zhǎng)零部件使用壽命，同時(shí)應(yīng)根據(jù)工作部位選擇相應(yīng)的潤(rùn)滑油料。

4結(jié)束語(yǔ)

閘門啟閉機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單易用、安全可靠，有效提升了工作質(zhì)量和效率。在運(yùn)行管理工作中，更應(yīng)看到閘門啟閉機(jī)日常維修養(yǎng)護(hù)的重要性，應(yīng)采取合理有效的養(yǎng)護(hù)措施，保證設(shè)備高效率、長(zhǎng)周期、安全高效運(yùn)行，以充分發(fā)揮其社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益，確保汛期安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪斌.水閘工程啟閉機(jī)的檢修與維護(hù)技術(shù)探討[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)：中旬刊，2012，（1）：154-155.

作者簡(jiǎn)介

湯亮（1988-），男，江蘇泗洪人;學(xué)歷：大學(xué)本科，初級(jí)工程師，現(xiàn)就職單位：淮安市淮安區(qū)城市排澇泵站管理所。