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

劉培杰　劉錕　孫亮

船閘是船舶得以順利通過的重要保障，其中機(jī)電系統(tǒng)直接決定著船閘的正常開啟，因此，船閘機(jī)電系統(tǒng)起到十分關(guān)鍵的作用。由于船閘機(jī)電系統(tǒng)有著一定的復(fù)雜性，包含供配電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、閘閥門、通信、廣播、照明等系統(tǒng)，由于系統(tǒng)數(shù)量眾多，其故障類型也是多種多樣的，設(shè)計多個專業(yè)內(nèi)容。因此，必須保證船閘機(jī)電系統(tǒng)維護(hù)人員的專業(yè)水平，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對機(jī)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷工作、遠(yuǎn)程維護(hù)工作，這是當(dāng)前需要重點關(guān)注的內(nèi)容。

1.船閘機(jī)電系統(tǒng)常見故障

從以往的船閘機(jī)電系統(tǒng)故障案例來看，容易出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備故障的區(qū)域為“門”、“機(jī)”、“電”。根據(jù)系統(tǒng)故障帶來問題的嚴(yán)重度，可以分為緊急故障、停機(jī)故障、非停機(jī)故障等。詳見表一二三。

從表中可以看出，故障出現(xiàn)之后，主要采取現(xiàn)場進(jìn)行人工排查的方式，也就是都是故障出現(xiàn)之后，才進(jìn)行相應(yīng)的處理，尋找故障原因，導(dǎo)致無法及時修復(fù)故障，進(jìn)而給船閘的正常運行帶來不利影響。

2.船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

構(gòu)建船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，主要結(jié)構(gòu)包括：監(jiān)控診斷服務(wù)器、傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理、網(wǎng)絡(luò)接口以及通信協(xié)議接口等設(shè)備。其中監(jiān)控診斷服務(wù)器是核心控制單元，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和通信協(xié)議接口的控制工作，完成信息存儲、在線顯示狀態(tài)信息以及智能診斷和異常報警等工作內(nèi)容。詳見，圖一。

圖1 遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

3.船閘機(jī)電遠(yuǎn)程故障診斷關(guān)鍵技術(shù)

3.1選擇和布置機(jī)電監(jiān)測點

根據(jù)船閘機(jī)電設(shè)備容易出現(xiàn)的三大故障區(qū)域，也就是“門、機(jī)、電”，按照“門、機(jī)、電”的類別，設(shè)置監(jiān)測點。

首先，閘門。閘門是船閘機(jī)電系統(tǒng)的重要組成部分，對閘門進(jìn)行機(jī)電監(jiān)測時，可以選擇閘門背拉桿作為監(jiān)測點。原因在于，通過閘門的背拉桿，可以很好地了解到閘門目前的受力情況，方便我們進(jìn)行監(jiān)控。閘門背拉桿可以分為預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力拉桿。閘門在開始工作之前，非預(yù)應(yīng)力背拉桿是不存在初始應(yīng)力。對于預(yù)應(yīng)力背拉桿，則是通過閘門制造和安裝環(huán)節(jié)中，施加應(yīng)力，從而讓閘門門體繃緊。

其次，閥門。對于閥門的監(jiān)測，可以利用閥門信號作為監(jiān)測數(shù)據(jù)，比如，換向閥中閥芯的到位信號。

再次，啟閉機(jī)。液壓缸是液壓啟閉機(jī)的核心部件，液壓缸的狀態(tài)參數(shù)可以直觀地反映當(dāng)前啟閉機(jī)的運作狀態(tài)。因此，可以將液壓缸作為監(jiān)測點。

最后，電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)監(jiān)測點可以根據(jù)電氣系統(tǒng)故障類型進(jìn)行選擇，常見的電氣系統(tǒng)故障類型有緊急故障、停機(jī)故障、非停機(jī)故障，緊急故障例如出現(xiàn)通訊故障，通訊信號中斷;閉鎖信號出現(xiàn)丟失的情況;停機(jī)故障例如電機(jī)無法啟動、電機(jī)過流等問題;非停機(jī)故障例如通訊故障、傳感器故障等。根據(jù)故障類型選擇監(jiān)測點，比如，配電房的攝像頭，便是進(jìn)行人員監(jiān)測以及突發(fā)情況監(jiān)測的設(shè)備。

3.2選擇和配置傳感器

傳感器對于狀態(tài)信息采集起到十分關(guān)鍵的作用。對于傳感器的選擇和配置，需要結(jié)合監(jiān)測設(shè)備的不同信號類型進(jìn)行選擇。一般情況下，船閘傳感器主要有噪音計、壓力機(jī)、攝像頭、在線油液檢測儀、電流表、應(yīng)變片等。

在線壓力、輸入電壓、流體溫度以及測試粘度等是在線油液檢測儀常見的工作參數(shù)，檢測儀的選擇需要考慮到船閘使用的液壓啟閉機(jī)是何種類型，例如，便攜式油液污染檢測儀便是較為常見的油液檢測儀。

目前，壓力傳感器基本實現(xiàn)了小型化，可以快速準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，比如，測量動態(tài)壓力，可以實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換、多點巡回、遠(yuǎn)距離傳輸、適時處理、計算機(jī)連接等。

溫度傳感器是指可以感受溫度，將感受到的溫度進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換的傳感器。現(xiàn)階段，溫度傳感器有著品種繁多的特點，選擇溫度傳感器需要結(jié)合船閘機(jī)電設(shè)備所處的工作環(huán)境。

應(yīng)變片的功能在于進(jìn)行閘門背拉桿受力狀態(tài)的測量，結(jié)合閘門以及背拉桿的受力特點進(jìn)行應(yīng)變片的選擇。

4.遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)，判斷故障類型

利用遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)，進(jìn)行船閘機(jī)電設(shè)備故障的診斷。對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障判斷，需要首先提取故障設(shè)備的信息，這是判斷故障的基礎(chǔ)。

圖2為船閘機(jī)電設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)。

如圖所示，故障診斷的流程如下：收集故障設(shè)備的癥狀，根據(jù)癥狀表現(xiàn)，尋找病因，推斷設(shè)備可能存在的問題，從而給出應(yīng)對方案。也就是故障發(fā)生——故障描述——故障推理——故障判斷——系統(tǒng)方案——故障解除。根據(jù)故障診斷系統(tǒng)，收集故障信號，不同的故障信號對應(yīng)著不同的故障類型、故障原因、應(yīng)對方案等，遠(yuǎn)程專家診斷系統(tǒng)，相較于人工現(xiàn)場排查，不僅更加地方便，而且十分快捷，故障診斷的速度、準(zhǔn)確率都有了不錯的保證。

5.結(jié)束語

綜上所述，船閘機(jī)電設(shè)備控制著船閘的開口操作，影響著船舶的通行效率。一旦船閘機(jī)電出現(xiàn)故障，勢必要影響到正常的傳播通行。因此，我們必須做好船閘機(jī)電故障的排除工作。傳統(tǒng)的故障診斷，采取人工現(xiàn)場排查的方式，不僅耗費大量的人力，還會花費大量的時間。遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的上線，則可以很好地處理船閘機(jī)電設(shè)備故障，完成對故障設(shè)備信息的收集、診斷和處理等，結(jié)合不同的故障類型，給出應(yīng)對方案，對于船閘設(shè)備的安全運行以及設(shè)備維護(hù)都有著積極的作用。