闸门启闭机远程自动化控制系统研究

摘 要 闸门启闭机是水利水电工程的重要组成部分，在泵站工程中，闸门启闭机的重要性更加突出，泵站工程一般会设置多套闸门启闭机设备，闸门启闭机的正常运行才能保证泵站的自排和抽排功能，因此只有当闸门启闭机正常运行，才能真正让泵站发挥效益，安全也才能有保障。随着科学技术的发展，各项新技术不断应用到生产生活中，为使闸门启闭机便于操作、运行可靠，本文以闸门启闭机为视角，研究闸门启闭机远程自动化控制系统实现及运用。

关键词 闸门启闭机;自动化;养护

概述

淮安市楚州排涝泵站工程属淮河入海水道渠北排灌影响项目，设计流量15m3/s，单机280kW，配1000ZLB-7.0型轴流泵5台套，承担楚州老城区8.5km2范围内的排涝任务。该工程投运以来为区域防洪排涝发挥了巨大的作用。楚州泵站进水池和出水口各设有一套调度闸和出水闸启闭机设备，均采用常规现地控制方式。由于泵站开机排涝均在大雨期间，开关闸门启闭机往往需要冒雨攀高，无疑带来了很多安全隐患。在对闸门启闭机进行远程自动化控制改造以后，实现计算机开关自动化，同时对运行闸门开度、电压、电流等参数实现了实时采集和分析，有效增加了工作效率，减少了安全隐患。

1设计目标

①远程启闭。在原常规现地控制方式的基础上，新增远程自动化控制方式，操作人员不需要攀高或进入启闭机房，可在泵站综合控制室内进行操作，控制闸门的启闭。②显示直观。通过传感器实时采集闸门开度值，经过数据处理，可将闸门开度值实时显示到人机界面，使操作人员实时了解闸门的运行状况，让闸门运行更加安全可靠。③精确控制。可根据工作需要设定闸门目标开度值，控制系统自动识别上升和下降操作，直至达到目标开度值停止工作。

2设计方案

（1）系统构成。闸门开度传感器：与螺杆启闭机采用齿轮安装方式，传感器出轴通过齿轮（齿轮的齿顶距等于螺杆启闭机的螺距）直接与螺杆启闭机的螺纹连接。工作过程中，传感器将闸门开度转换为电信号，实时传输到闸门测控仪待分析处理。闸门开度测控仪：它和绝对编码器相配合组成闸门开度测控装置，闸门开度传感器将开度转变为绝对数字编码后，传输到测控仪，经处理后，以数字形式显示给操作人员。网关：它起到承上启下的作用，担当着沟通上下位机的重任，保证数据传输通畅。PLC和工控计算机：是控制系统的核心组件，控制系统的大脑。

（2）工作原理。闸门启闭机远程自动化控制的核心部件为PLC和工控机（上位机），通过上位机可以实时掌握整个系统的运行情况。在实际工作中，闸门开度测控仪采集的数据传输到闸门开度测控仪。PLC通过Mod-bus协议与测控仪通讯读取采集到的开度数据、水位数据等参数。PLC与人机界面通信实现读取参数、数据的显示和闸位开度设定等可变参数的设置。PLC本身就是可编辑的控制器，通过软件系统编程，进行闸门启闭机的上升、下降、停止操作，同时，可结合开度控制仪实现精确控制，通过人机界面修改开度测控仪设定点预定值，启闭机将比对当前闸位和设定值闸位，自动执行上升和下降工作。此外，为了保证控制系统运行稳定可靠性，预留就地控制功能，即当转换开关切换到就地位置时，则系统处于手动控制方式下，控制则按照常规的手动按钮完成;转换开关处于远程位置时，操作人员可以通过工控机的人机交互界面系统进行远程控制。

（3）保护功能。闸门启闭机除电机保护外，更重要的是设置限位保护，即闸门上升和下降到某一极限开度时必须自动停运，以免造成设备损坏，故在安装启闭机时均已安装了上限位保护和零点位保护。在本控制系统中，为防止机械限位开关失灵的情况发生，采用了双重保护，即采用了闸门开度测控仪的数字限位保护，可以根据工作需要再设定一道数字上限位和零点位值，当闸门运行到机械限位或者是数字限位任意一道限位值时，均停止运行，这更加有效地增加了闸门启闭机运行安全性。

（4）监控功能。上位机通过各种传感设备能够实现对上下游水位、闸门开度以及相关设备状态等参数的实时监控，同时在闸门启闭机室安装监控摄像头，便于在泵站综合控制室直观察看闸门运行状况，保证系统的稳定运行。

3自动化后的维修养护

闸门启闭机實现远程自动化控制后必须加强维修养护，闸门启闭机能够顺利运行，泵站等水利水电工程才能充分发挥效益，因此，运行管理人员必须采取科学有效的方法对启闭机的机械设备、电气系统进行巡查检修，及时查漏补缺，保证机组始终处于完备状态。

（1）清洁。启闭机在运行过程中，油料、灰尘往往造成表面及关键部位的脏污，甚至造成机械零部件和电气元件失灵，不能正常工作，因此必须做好清洁工作。定期对启闭机的外表、内部及制动轮圆周面、电器接点、电磁铁吸合接触面和周围环境进行清洁工作。此外，启闭机房内外门窗一周清扫一次，场地上的工器具应及时整理，摆放整齐。

（2）紧固。启闭机在工作过程中由于受力振动，相关紧固连接件可能会出现松动，因此紧固是养护工作必不可少的项目。主要对螺纹管接头、密封用压盖螺栓、基础法兰的定位螺栓、高强螺栓等进行紧固，防止松动造成漏油或受力不均的情况发生，避免事故隐患。

（3）调整。启闭机在长期运行过程中由于磨损造成零部件相互关系和工作参数的改变，如不及时调整，会出现振动和噪音，导致零件磨损加快。通常调整的内容有以下几方面：一是各种间隙调整，如轴瓦与轴颈、滚动轴承的配合间隙;齿轮啮合的顶、侧间隙;制动器闸瓦与制动轮之间的松闸间隙等。二是行程调整，如制动器的松闸行程，离合器的离合行程，安全限位开关的限位行程和闸门启闭位置指示行程等。三是松紧调整，如弹簧弹力的大小的调整等。四是工作参数调整，如电流、电压、制动力矩等调整。

（4）润滑。启闭机零部件在相对运动的过程中，难以避免造成磨损，必须要保持良好的润滑，从而增长零部件使用寿命，同时应根据工作部位选择相应的润滑油料。

4结束语

闸门启闭机实现远程自动化控制使系统更加简单易用、安全可靠，有效提升了工作质量和效率。在运行管理工作中，更应看到闸门启闭机日常维修养护的重要性，应采取合理有效的养护措施，保证设备高效率、长周期、安全高效运行，以充分发挥其社会及经济效益，确保汛期安全。

参考文献

[1] 汪斌.水闸工程启闭机的检修与维护技术探讨[J].企业技术开发：中旬刊，2012，（1）：154-155.

作者简介

汤亮（1988-），男，江苏泗洪人;学历：大学本科，初级工程师，现就职单位：淮安市淮安区城市排涝泵站管理所。