船闸机电系统远程故障诊断关键技术研究

董家有

摘要：如果要让船闸在工作中可以一直保持正常运作，就一定要让船闸机电系统处于良好状态，文章介紹了船闸机电系统实际工作中常见的一些问题，并且对于每一种问题都进行了对应的探析，以便判断具体是传感器还是监测点等设备出现的问题，并根据故障类型给出对应的诊断方案。

关键词：船闸；机电系统；远程故障；诊断；关键技术

1.船闸机电系统远程故障诊断的现状

早在2009年就有船舶专家对船闸远程监控系统的网络拓扑结构进行了搭建，但由于某些原因并未广泛使用，所以目前在船闸机电系统的远程故障诊断这一块并没有太多案例和经验积累，还需要业内人士对此进行不断推进和尝试。目前船闸管理部门已经对船闸机电系统有了越来越多的保护意识，并加大对诊断技术和检测技术的发展投入，自然而然的船闸机电设备远程故障诊断技术就逐渐受到了业内广泛重视。

2.船闸机电系统的常见故障现象

船闸机电系统在实际使用中这三处区域发生故障的现象比较多，“机、电、门”这三块范围，并且其中又以电气故障现象较为突出，具体故障如下：第一，液压系统发生泄漏，液压传动系统中比较常见的问题就是液压系统发生泄漏，其中又分为外泄漏和内泄漏。并且泄漏情况比较严重的话就会让船闸阀门降低运行速度或者无法产生压力导致液压系统工作不能正常。第二，液压系统出现噪声，这种问题发生的原因有多方面导致，空气侵入液压系统是其中比较常见的因素，如果在空气侵入液压系统后会导致低压区的体积增大，而再进入高压区时又会突然收缩导致体积变小这样往复循环，就会让空气体积不断发生改变直至产生“爆炸”现象，出现液压系统噪声；其次是液压泵的品质不达标或者所选择的型号并不匹配，因为液压泵的制作过程受多重因素干扰，如果精度不够，密封性不达标或者流量与压力的波动较大，以及轴承品质不良都会出现噪声现象。然后，是电动机噪声，它主要是指通风噪声、电磁噪声以及机械噪声，详细来说就是轴承因为安装方式不对或者设计有缺陷引发高频噪声或者电动机支架与电动机之间因为共振现象产生的噪声。第三，是对阀门输入提升指令后因为油泵机电组的空转，导致阀门提升速度缓慢或者无法工作的问题。这种情况主要是多个部位同时发生故障，出现连锁反应导致手轮运转不顺畅，需要从根本上解决这个问题，必须对整套手轮进行调压。第四，PLC故障。PLC故障又分为PLC硬件故障和PLC通讯网络损坏，其中PLC硬件故障主要指，在系统中的模板受到损坏而引起的故障，此类故障通常较为显著，同时也会对系统的局部带来影响；第五，电机故障。电动机在运行中由于种种原因，会出现故障，主要有定子绕组缺相运行，定子绕组首尾反接，三相电流不平衡，绕组短路和接地，绕组过热和转子断条、断路等。

3.船闸机电远程故障诊断的系统结构

如图1所示，船闸机电远程故障的诊断系统都有对应故障现象以及判断方式，它主要是通过通信协议、数据采集与处理系统、诊断服务器以及传感器等部件组成，对于这个系统的主控单元来说，监控诊断服务器必不可少，它能够实现对数据采集与处理系统以及通信协议接口等设备的操控。而数据采集与处理系统有可以让多个船闸机电设备都处于实时监控的状态，并且其工作数据和故障数据都可以被进行上传和储存。

4.船闸机电远程故障诊断关键技术

4.1船闸机电监测点的选择和布置

对船闸机电设备进行远程故障诊断的监测点应该分为“门、电、机”这三种类型，第一，门，这个监测点主要是指阀门和闸门。在阀门进行受力作用的时候，闸门背拉杆能够对其进行一定程度的反馈，所以要选择有预应力的背拉杆，这样在闸门安装和制作初期，就可以事先对其增加应力让门体呈现紧绷的状态。第二，启闭机，它的所有工作构件组成部分里面液压缸算是核心，所以液压缸的任何工作状况从其参数上都可以看出启闭机的运作情况。第三，电，是指电气系统，它一般可以分成紧急故障、非停机故障以及停机故障等这三种类型进行测点。而紧急故障是说集控通讯故障或者锁闭信号出现丢失现象，非停机故障主要是指一般通讯故障或者水位传感器故障，停机故障是说电机没有被成功启动或者电机出现过流现象等。这些状况都是可以通过对配电房安装摄像头等操作，用来监测突发紧急状况和人员出入情况。

4.2传感器的选择和配置

在实际对传感器进行选择时，一定要根据监测点的设备信号类型进行对应选择，这样才能将船闸机电系统运行的状态信息和相关数据进行准确采集，而传感器一般有电流表、噪音计、摄像头、温度计以及压力表等部件组成。首先，在线油液检测仪，它能够对输入电压、在线压力、流体温度以及测试粘度等各项指标进行监控，有便携式和固定式这两种油液污染检测仪的选择。第二，压力传感器，目前所有的压力传感器都可以实现小型化，并且功能不会产生任何改变，它可以对动态压力等数据进行快速和精确测量，还可以实现远距离传输、多点巡回检测、适时处理以及信号转换等多种功能。第三，温度传感器，它是说可以准确感知温度并能够转化成信号进行输出的一种传感器类型，有较多的类型和品种，可以根据实际机电设备的运作方式以及工作环境进行对应挑选。第四，应变片，这个部件一般情况下是对闸门背拉杆的受力状态进行测量，通常都会选择三向应变片。

4.3远程故障诊断专家系统与故障类型预判段

船闸机电设备的远程故障诊断专家系统方案模型一般是图2所示情况。

而船闸机电设备的远程故障诊断专家系统具有将各项仪器检测到的设备故障代码以及状态进行分析，从而判断出设备存在的故障以及发生原因，对船闸机电设备故障的类型和特诊型号进行准确对应，如果专家系统有检查到相应故障特征或者信号，就能够通过数据库里面的资料对其进行快速预判断，并远程让人工专家给出对应的解决方案。

结语：

船闸机电远程故障诊断技术不但能够对船闸机电故障的诊断水平进行大幅提升，还能让船闸的科学维护手段和日常安全运作都产生良好作用。本文主要对船闸机电远程故障诊断的相关关键技术进行了详细阐述，能够让现有船闸专业人员技术水平不达标等情况从技术上得到弥补，并对船闸的应急事件处理水平和能力进行有效提升。

参考文献：

[1]曹岚，石磊.船闸机电系统远程故障诊断关键技术研究[J].中国水运（下半月），2018（6）.