小型平板闸门手动锁定装置的优化设计研究

高小娅，黄 超，王 俊，蒋元忠

（1.杭州定川信息技术有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.苍南县墩水库管理处，温州 苍南 325806）

1 问题的提出

小型平板闸门是水利工程的重要组成部分，因启闭灵活、结构简单、操作方便等优点，广泛使用于取水输水、市政建设、给水排水、农田灌溉等工程中，在调节水量、控制水位、输水活水方面发挥着积极的作用。

为保证小型平板闸门启闭过程中的安全运行，大多都需要安装锁定装置，而目前大多数小型闸门多采用手动锁定装置，人工操作。随着自动化和信息化水平的提高，无人值班、远程自动控制已成为水利工程运行管理的主流趋势，实现闸门锁定的远方自动投退与监控是实现无人值班的重要途径之一。传统的手动操作技术与方法存在一定的安全隐患，并对设备的运行和管理造成诸多不便，尤其是远离水利枢纽中央控制室，分布较散的小型闸门。因此，很有必要对手动锁定装置进行优化设计，既可以实现现地操作，又可以远程操作[1]。

2 手动锁定装置的问题分析

小型平板闸门机组正常备用时，一般为常开或常闭状态。配套手动锁定装置，在对应的闸门开启或关闭时，需要人工操作才能将锁定投入或退出（见图1）。

图1 手动锁定装置闸门槽内侧与锁定外侧图

闸门开启时，为避免启闭设备中的钢丝绳长时间受力，需要人工将闸门锁定放在闸门两侧的门槽基座上，然后闸门下落[2]，锁定投入时，闸门的重量几乎全部通过锁定传递至闸门两侧的混凝土基础上。

闸门关闭时，需要先将闸门提升15 ~ 20 cm，然后靠人工手动将闸门两侧投入的锁定退出，确认锁定退出成功后，再关闭闸门。

该类手动锁定装置无法实现远程操作和无人值守，操作不够方便快捷，耗时较长，一方面增加值守人员劳动强度，并存在一定的危险性[3]。另一方面在实际使用中存在很多人为因素，不利于事故紧急处理，对机组及设备有安全隐患。

3 手动锁定装置的优化设计

通过对手动锁定装置存在问题进行分析，结合小型平板闸门的实际，在原有锁定装置的基础上，进行优化设计和自动化改造。

3.1 机械结构优化设计

优化设计采用集成电动推杆，实现远距离控制、集中控制或自动控制，由连接杆带动锁定块作轴向移动，通过限位开关控制所需行程，操作简单灵活，在电机对面加装手动轮，在停电情况下也可手动操作移动锁定块，体积小，安装方便。系统结构优化设计见图2。优化设计效果见图3。

图2 系统结构优化设计图

图3 优化设计效果图

3.2 功能结构优化设计

（1）锁定投入。控制室给出信号提升闸门，在闸门提升到指定位置时接触第一感应器，感应器传感信号至PLC，同时闸门吊升停止，锁定直推杆启动，直推杆推动闸门锁定块前移，锁定块行程由直推杆上的限位杆调整，锁定闸门。

（2）锁定退出。控制室给出信号，闸门提升15 ~ 20 cm接触第二感应器，（此时闸门锁定块不受外力影响），PLC发出信号，锁定直推杆启动并将锁定块拉回，直推杆退回末端并触动限位器，PLC接收到信号并发送信号至闸门升降系统，闸门下降。

（3）特殊情况。在受停电影响时，也可实现闸门锁定和解锁过程，电动直推杆末端配有手轮安装轴，停电时，将手轮安装在直推杆末端，摇动手轮就能移动锁定块，手动轮为配套，电动控制时手轮必须拿下来方可使用。

整个锁定远程控制系统只需要控制室操作闸门的升降即可，闸门锁定的投入和退出过程完全由闸门自身移动的位置来控制并完成全部过程，无须单独设置控制操作系统。

4 结 语

经过机械部分与控制功能部分的优化设计和自动化改造，理论上解决了小型平板闸门手动锁定无法实现远程操作和无人值守的问题。大大减少设备运行维护的工作量，为实现小型平板闸门的远程自动化控制提供技术支持，为提高闸门运行的可靠性和运行人员工作的安全性提供一定的保障。