淺析三角閘門開閘流程優(yōu)化

崔紅雨 陳輝

摘 要：船閘是通航建筑物中的重要設(shè)施，它的可靠性及運(yùn)行效率將會(huì)直接影響航運(yùn)安全和運(yùn)輸效率。本文結(jié)合京杭運(yùn)河長(zhǎng)溝船閘運(yùn)行特點(diǎn)，通過調(diào)整船閘PLC控制程序，對(duì)開閘過程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)京杭運(yùn)河非調(diào)水期快速開關(guān)閘門，提高船閘運(yùn)行效率同時(shí)降低能源消耗。

關(guān)鍵詞：船閘;PLC;高效節(jié)能

中圖分類號(hào)：U641 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）07-0100-02

京杭運(yùn)河是《全國(guó)內(nèi)河航道與港口布局計(jì)劃》確定的“兩橫一縱兩網(wǎng)十八線”高等級(jí)航道規(guī)劃中唯一縱向高等級(jí)航道，也是山東省內(nèi)河航道總體規(guī)劃“一干多支”格局的核心，黃河以南部分規(guī)劃為Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)航道。長(zhǎng)溝船閘作為京杭運(yùn)河濟(jì)寧北航段的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)船閘，它的投入使用對(duì)加快我國(guó)內(nèi)河水運(yùn)主通道建設(shè)、促進(jìn)水資源綜合利用、加強(qiáng)能源水運(yùn)通道建設(shè)以及增加沿線地區(qū)勞動(dòng)就業(yè)和發(fā)展旅游業(yè)意義重大。船閘作為一種通航建筑物， 其高效運(yùn)行將對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到極大促進(jìn)作用。

1船閘標(biāo)準(zhǔn)工藝流程及其特點(diǎn)

1.1 船閘標(biāo)準(zhǔn)工藝流程

船閘運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)工藝流程：船舶上行時(shí)，首先關(guān)閉上游閘門及閥門，提下游閥門對(duì)閘室進(jìn)行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶進(jìn)入閘室后，關(guān)下游閘門，提上游閥門對(duì)閘室進(jìn)行充水平壓后，打開上游閘門，落上游閥門，船舶出閘后關(guān)閉上游閘門。船舶下行時(shí)，首先關(guān)閉下游閘門及閥門，提上游閥門對(duì)閘室進(jìn)行充水平壓后，開上游閘門，落上游閥門，船舶進(jìn)入閘室后，關(guān)上游閘門，提下游閥門對(duì)閘室進(jìn)行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶出閘后關(guān)下游閘門。

1.2 船閘標(biāo)準(zhǔn)工藝流程特點(diǎn)

在船閘上下游存在水位差的情況下，這種標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程能有效保證船舶過閘安全，確保船閘運(yùn)行穩(wěn)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(yè)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(yùn)輸旺季航道擁堵，船舶大量滯留，削弱了水運(yùn)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)與節(jié)能減排保護(hù)自然環(huán)境的發(fā)展理念相違背。因此深入研究船閘通過能力，提高水運(yùn)對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)能力勢(shì)在必行。

2 任城船閘運(yùn)行特點(diǎn)

長(zhǎng)溝船閘與南水北調(diào)東線工程的第十一級(jí)抽水泵站長(zhǎng)溝泵站相對(duì)應(yīng)，是一座標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)船閘，設(shè)計(jì)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(shù)345天。泵站非調(diào)水期占全年60%左右，船閘上下游近8個(gè)月時(shí)間無水位差。因而長(zhǎng)溝船閘有進(jìn)一步提高通過能力的迫切需求及獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化開閘流程

3.1 閘門開啟必要條件

在船閘標(biāo)準(zhǔn)開閘流程中，疏水閥門“開到位信號(hào)”及閘門內(nèi)外“水平信號(hào)”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(duì)閘室充水或泄水來平衡閘門內(nèi)外水位，上下游無水位差的情況下，閘門內(nèi)外“水平信號(hào)”自然滿足，疏水閥門開與不開沒有實(shí)際意義。閘門關(guān)閉條件則不受閥門狀態(tài)影響。

3.2 簡(jiǎn)化流程設(shè)計(jì)思路

在上位機(jī)系統(tǒng)中由人工確認(rèn)一個(gè)信號(hào)來代替疏水閥門“開到位信號(hào)”發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到這一信號(hào)后經(jīng)過邏輯運(yùn)算“誤認(rèn)為”閥門已開啟到位，閘門開啟條件得到滿足。該信號(hào)之所以要人工確認(rèn)一是為避免閘門內(nèi)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(rèn)的情況下不影響按照標(biāo)準(zhǔn)流程開閘門。

4 快速開閘的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

4.1開閘效率提升

任城船閘標(biāo)準(zhǔn)開閘流程中提閥用時(shí)t1：3′10″，開閘用時(shí)t2：3′50″，自落閥用時(shí)t3：1′30″，關(guān)閘用時(shí)t4：3′40″。

標(biāo)準(zhǔn)流程開閘用時(shí)：

T1=2（t1+t2+t3+t4）

=2（3′10″+3′50″+1′30″+3′40″）

=12′10′′

快速開閘用時(shí)：

T1=2（t2+t4）

=2（3′50″+3′40″）

=7′30′′

快速開閘比標(biāo)準(zhǔn)流程開閘提升效率：

=（T1-T2）/T1

=（12′10′′-7′30″）/12′10′′

=38.36%

4.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

液壓系統(tǒng)主電機(jī)功率P：15Kw

單次開閘節(jié)省電能：

W1=4P·t1

=4×15×3′10″

=2.83Kw·h

每天按15閘次，全年非調(diào)水期8個(gè)月

全年節(jié)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(jié)約用水40.7噸。

5 結(jié)語

優(yōu)化船閘運(yùn)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(jié)省大量時(shí)間，提高企業(yè)服務(wù)形象，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出貢獻(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，綠色發(fā)展的環(huán)保理念。

參考文獻(xiàn)：

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