基于涡流传感技术的闸门止水漏水检测方法

刘红伟 张闻裕 潘珏

摘 要：闸门漏水一直缺乏科学有效的检测方法，无法及时准确地发现问题，从而导致闸门运行中产生各类安全隐患。针对闸门止水性能检测问题，基于涡流传感技术研制了一种简单易用的闸门止水检测装置，采用灵敏度高、计量精确的蜗轮式水流量传感器;通过对船闸尺度、闸阀门设计标准等的分析，提出闸门漏水情况评价标准，为是否需要进行闸门修复提供可靠的判断和评价依据。通过开展现场应用检测闸门止水漏水情况，发现装置运行正常，漏水情况与人工检测的实际情况相符，说明该装置及相应评价标准具有很强的实用性。关键词：涡流传感技术;闸门;漏水;检测

中图分类号：TV663   文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.07.031

Abstract：  Leakage of sluice gate has always been lack of detection methods， thus unable to identify problems in a timely and accurate manner. Leakage can also lead to a series of safety hazards， which affect the normal operation of the sluice gate. This paper addressed the issue of gate waterproof performance detection， a simple gate water stop detection device was developed based on eddy current sensing technology， which adopted a worm gear type water flow sensor with high sensitivity and accurate measurement. Based on analyzing the scale of the ship lock and the design standard of the sluice gate， the evaluation criteria of the water leakage condition were proposed to provide a basis for whether the gate repair was needed. The device was operating normally through field application and the data was consistent with the actual situation of manual detection. The device and corresponding evaluation criterion were highly practical.

Key words： eddy current sensing technology; sluice gate; leakage; detection

1 研究背景

水閘等水工建造物在长期运行过程中会受到空气、水流、碰撞等作用的影响，同时施工质量和老化等都会使得闸门发生变形、错动以及闸门止水设施的老化磨损，从而导致闸门漏水[1]。因此，行业内存在“十闸九漏”之说，这不仅造成了水资源的浪费，还影响闸门及水工建筑物的运行安全[2-3]。

目前，对于闸门漏水的成因及处理方法，国内已开展较多研究，李玉琨等[4]探讨了从施工和管理上防止闸门漏水的措施，闸孔净宽和闸槽会影响侧止水效果，工程中最好做到无负误差;止水橡皮的粘接确保不开胶，及时发现并更换老化破损的止水橡皮;对于闸板吊头过大，导致闸门不能居中平稳启闭的，应在两吊耳板之间镶对应尺寸的圆形钢筋。李香琴等[5]的研究表明，平面钢筋混凝土闸门漏水原因主要有混凝土浇筑时出现的闸门尺寸不标准、门体渗漏以及闸门止水橡皮螺栓孔径过大、止水橡皮水封不严、闸门铁附件缺乏维护保养、启闭机吊点偏移等。吴郑清[6]结合工程实例，研究了低水头平面钢闸门的漏水处理方法，发现闸门门槽底部漏水的主要原因是门槽过小，同时建筑垃圾严重堵塞闸门底水封，经过工程改造总结出几种有效的竖向止水装置，包括凹窝滑道滚轮式闸门、圆钢止水、弹簧滚轮式滑块、倾斜式闸门等。余旻晓[7]指出，弧形钢闸门漏水的主要原因是止水埋件的磨损、止水的安装质量不达标，同时局部漏水点和漏水面的形成也和止水有重叠搭接处有关，可通过更换止水橡皮、对金属构件进行喷锌防腐处理、清理水中杂物等方式处理漏水问题。

然而国内外关于闸门漏水的检测，仍以人工巡检和经验判断为主，水面以上的漏水可以靠肉眼观察，但是水下部分的漏水却无法观察和判定，只能靠潜水员下水摸查，无法准确判断漏水的位置。对于漏水程度和止水性能的评价也缺乏科学的方法，主要依靠经验进行主观判断，容易造成潜在危险，从而导致一系列安全隐患，严重影响闸门正常运行[8-9]。因此，有必要对闸门漏水的检测技术进行研究与革新。

笔者针对闸门止水性能检测问题，基于涡流传感技术研制了一种简单易用的闸门止水检测装置，通过对船闸尺度、闸阀门设计标准等的分析，提出闸门漏水情况评价标准，为是否需要进行闸门修复提供判断和评价依据。

2 基于涡流传感技术的闸门漏水检测原理及方法

2.1 检测原理

该闸门漏水检测技术的基本路线为：根据闸门止水线漏水处水的流场、流速不同，测量闸门止水线区域流量的变化以确定水流量的大小，继而确定闸门特定止水线上漏水的等级及严重性。

为满足上述要求，该技术采用了灵敏度高、计量精确的蜗轮式水流量传感器[10]。其测试原理为：N、S两极产生磁感应强度为B的磁场，磁场中垂直方向放置有半导体薄片，见图1。电流流过薄片产生电动势EH。水流通过转子组件时带动磁性转子转动，霍尔传感器输出（OUT）与流量正相关的脉冲信号。图1中VCC代表供电电源，GND代表电线接地端。