水闸电气设备在自动化控制系统中的应用探讨

杨南昌

[摘    要]在我国的经济发展建设中，水利工程占据的地位是不容忽视的，水利工程施工质量直接影响着周围人们的生命健康和财产安全。立足于技术角度对水闸电气设备自动化控制系统进行研究设计和全面开发，是当前水电工程高质量发展的技术性保障，更是促进创新发展的有效途径，同时在管理与维护水利工程运行质量，提高管理效率等，均具有积极意义。文章对水闸电气设备在自动化控制系统中的应用进行探讨。

[关键词]水闸电气;应用;自动化控制系统

[中图分类号]TM762 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–02

Application of Sluice Electrical Equipment in Automatic Control System

Yang Nan-chang

[Abstract]In China's economic development and construction， the position of water conservancy projects can not be ignored. The construction quality of water conservancy projects directly affects the life， health and property safety of people around. Based on the technical point of view， the research， design and comprehensive development of the automatic control system of sluice electrical equipment is not only the technical guarantee for the high-quality development of hydropower projects， but also an effective way to promote innovative development. At the same time， it is of positive significance in managing and maintaining the operation quality of water conservancy projects and improving management efficiency. This paper discusses the application of sluice electrical equipment in automatic control system.

[Keywords]sluice electrical; application; automatic control system

在我国经济建设发展过程中，水利工程起到十分重要的作用，不仅关系到社会建设更与人民的生命财产安全息息相关。水利工程施工建设与投入使用管理阶段，无不需要兼具技术性和实用性的水闸电气设备控制系统全程参与。通过优化配置系统，实现设备运行情况监督与管理水平提升。此外，在水利枢纽工程建筑系统中，水闸电气设备是最为重要的组成部分，安装期间要付出大量的资金，同时要具有高新技术支持。为了使水闸电气设备在自动化系统中得到更好应用，以下从其安装控制、自动化应用的方面进行探讨。

1 水闸电气设备安装的控制

1.1 水闸电气设备控制的内容

水闸电气设备的主要工作是对水闸内启闭机电的正向转动和反向转动以及结束环节实施控制。同时，当设备处于稳定运行阶段，可高水平保护电机设备，实现过载控制和短路保护能力强化，启闭机电机的工作参数监视与检测。使用水闸电气设备时，要求对水位信息进行整体性测量并动态性展现，确保工作人员基于参数信息动态性调整工作进度和管理措施。利用现代通信技术将获取的数据信息传输到相应的终端，监督与控制闸门的启动与关闭状态。

1.2 水闸电气设备的一、二次回路控制

当前我国基本上采取卷扬启闭的方式启动与关闭水闸，实现对水闸的控制，使用三相交流异步电动机实现对水闸的启动和关闭。一次电气回路在运行期间控制闸门的上升、下降状态时，基本上依靠电机反转、正传与停止运行3种方式。二次电气回路的主要作用价值是修复和监测欠压、断电、短路、过载等处于非正常运行状态的情况，同时能够对水闸站门开启和关闭环节的上限和下限等作出整体化控制，以技术手段强化闸门关闭和开启的自动化控制能力，保证控制水平处于较高状态。

1.3 水闸电气设备限位开关的控制

我国当今在控制和使用水闸电气设备期间，限位开关的重要性不言而喻，开关装置的主要功能是确保水闸闸门在上升过程中，可最大限度地实现其安全性，或者闸门在下降时，可最大限度的实现其安全性，在最短时间内作出控制，强制性的停止启闭机工作状态，保障水闸安全。我国水闸电气设备限位开关形式有三种，分别为霍尔器件式、光电式、机械式，这三种限位开关均具有不同的特点，所以在选择时，要对所处环境有所考量，提高其适应性。

2 水闸电气设备的自动化应用

2.1 二合一精密行程开关

目前大部分的水闸电气设备都是使用纯机械结构的主控制器，其传动结构为蜗轮蜗杆。而此种结构的缺点主要表现在调节闸门时上下限互相影响，耗时又耗力，调节控制精度差;控制容易发生偏移，复位行程大等。为了解决机械结构主控制器使用过程中产生的不足，目前相关部门研发了新型的控制器，即通过采用长丝杆传动结构，将开关和机械行程开关进行合并，从而形成二合一的精密行程开关。这种新型的精密行程开关具有高精度定位精，方便调节，復位行程短，两级保护，可靠性高，使用寿命长，安装便捷等优点，是应用于水利工程中取代老式主令控制器的更新换代产品。

2.2 水位传感器和水位仪

在测量水位时，最为传统的方式是使用水尺，这种设备具有较为精准的测量结果，但是在使用过程中，也会存在较多的不便利。若使用措施不当，或读数不准，会出现读数误差，降低测量结果准确性。此外，其最为突出的缺陷在于数据信息传输时，既不可以实现实时性要求，也能实现远程传输要求。如今，这种测量方法仅作为水位基准进行使用。当前，在实施水位高度测量工作时，普遍选择应用水闸电气设备，此类设备的组成分为水位显示仪和水位传感器两种，同时利用信号传输线搭建其水位显示仪和水位传感器两者之间的联系。压力式传感器和超声波传感器两种类型传感器经常性的被用作水闸水位管理，压力式传感器的主要作用，是以外力为基础，促使半导体单晶硅阻值发生变动，这是一种物理机理。基于此压力传感器，可对其进行再加工处理，得到“投入式液位变送器”，在被测量的液体中直接将其放入其中，其测量方法是十分便利的。

2.3 闸门开度传感器

在早期，模拟式水闸闸门开关传感器制作选择使用精密线绕夺权电位器，这种类型的传感器结构相对简单，其成本支出也很少，所以将其用来传输数据信息具有很低的成本支出。但是，这种传感器在应用期间，其电信号也表现出一定的温度漂移，只符合水利工程中闸门开度测量提出的要求。因此，为了满足更多需求人们开始使用新型的数字闸门开度传感器，将此类型传感器划分为绝对编码式和计数式两种。

3 水闸电气自动化控制系统应用可靠性测试

3.1 现场测试法

在水利工程施工现场贯彻落实现场测试法，其主要目的是测量电气设备在运行阶段的可靠性和稳定性，为数据测量和信息收集提供有效保证。完成数据测量后，要按照规定和标准进行记录并处理，实现数据统一化存储。现场测试法所包含的测试类型有停机测试、脱机测试和在线测试3种方式，待完成测试工作后，选择使用数据信息统计软件实现设备运行情况评价，综合数据信息评定稳定性和可靠性。

3.2 实验室测试法

以实验室测试法实现水闸电气设备测试，对实验室的环境有着比较严格的规定，必须要达到实验测试的环境评价指标。通过实验室测试法获取的数据信息，具有比较低的准确度，在数据收集期间也需要借助专业性数据分析软件。相比较于现场测试法，实验室测试法还需要较多的资金投入，且实验条件要求苛刻，导致实验室测试法仅是模拟现场测試，在实验室内不能完整地复刻实际客观条件和环境因素，最终取得的测试数据存在偏差。

3.3 保证实验法

通常在水中电气设备的实验中，保证实验法更多的是测试电气自动化控制设备的有效性，必须要熟悉掌握实验操作的各项规定要求，同时要从实践角度出发，将规定落实到实处，推动实现水闸电气设备故障实验有序开展。由于水闸的电气自动化控制设备的零部件较多，在使用过程中发生故障的概率较高且故障具有多样性。因此，需要通过此种可靠性实验法来对设备作出改良。

4 提高水闸电气自动化系统应用可靠性的方法

4.1 有原则的选用电气自动化控制设备元件

想要保证水闸电气设备自动化运行具有稳定性和可靠性，首先要正确判断元件质量，并作出合理的选择，延长元器件使用寿命。只有这样，当电气设备自动化运行期间，才可以防止因为某种故障而导致运行瘫痪。工作人员在选择元件期间，要全面分析元件散热性能，只有散热保持良好，才可以确保设备运行保持良好的状态，高散热性能的元件，可以增加电气设备自动化控制的可靠性。

4.2 有效解决电磁波对电气设备自动化控制的影响

在水利工程建设中，偶尔会发生电磁波会对电气设备自动化产生影响。即电磁波的干扰会让水闸电气设备自动化控制，降低图像显示准确性，甚至会严重干扰图像显示，导致信息数据缺乏完整性，影响设备运行水平，增加计算结果失误比例。若是没有及时将此类问题作出针对性的纠正，将不能保证水闸电气设备良好运行，也难以实现其自动化控制能力强化。为了将此类问题快速解决，并提升问题处理质量，首先要采用技术手段，维系水闸电气设备不受电磁波干扰，实现其自动化运行稳定安全。当前在解决电磁波干扰时，最常见的方法有有屏蔽法、接地法、抑制干扰法、交流稳压器以及隔离变压器等。

4.3 加强和完善水闸电气设备的气候防护及散热措施

电气设备内的零部件会随着使用时间的推移慢慢被空气中的水分子所腐蚀，从而导致水闸的电气设备自动化控制无法正常进行。水闸电气设备的散热性是一个需要高度重视的问题，若散热不及时或者散热效果不佳可能会造成很严重的后果，水闸电气设备随着工作长时间延长，电气设备的运行会形成大量的热能。若是此时散热功能出现问题，就会严重威胁到电气设备的元件使用寿命，同时还会使电气设备产生大量的无效功，产生超负荷运作，最终导致电气设备自动化控制出现故障。因此，要设定完善的电气设备散热措施，在气温过高时增加机械通风扇等硬件或是其他方法。

4.4 提高电源供电质量减少谐波分量

水闸电气设备自动化控制的可靠性还会受到供电质量的影响，其中主要是由于电源中的谐波分量对水闸电气设备造成的影响。随着人们对于现代化设备的要求不断地提高，变频器等设备逐渐成为电气设备的工作元件之一，从而使电气设备的正常运转出现问题，对此需要加强电源谐波的处理工作，可以从提高水闸电气设备自动化控制系统的电源供电质量入手，从而使水闸电气设备自动化控制的可靠性、安全性能够进一步得到提高。

5 加强水闸电气设备自动化控制应用

水利工程建筑是水利资源开发重要手段，并且与我国的民生，社会发展和经济建设等重大问题相挂钩。水闸电气设备自动化控制对水利工程建设具有重要的作用，因此水闸电气设备自动化控制也显得非常重要。当代社会经济快速发展，科学技术也在日新月异变得越来越先进，基于此，在水闸电气设备自动化控制中也应添加一些新的科技元素，从而实现创新控制方法的目的。首先，可以结合近年来国内和国际上在水闸电气设备自动化控制上的成熟理论与先进经验，进行完善和优化;其次，各相关部门必须加强水闸电气设备自动化控制在理论上的研究，再进一步将理论向实际进发，促使其逐渐实现现代化控制。

6 结束语

水闸电气设备自动化应用是现代水能开发与利用的重要措施，水闸电气设备自动化的安装要以全面、合理、科学、有效地利用水资源为前提，在确保安装全过程完全按照操作流程的进行，同时为国家创新出更多的绿色环保的新能源，以实现促进国家经济发展和人民安居乐业的宏伟目标。

参考文献

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