船闸机电系统远程故障诊断关键技术的应用研究

刘培杰　刘锟　孙亮

船闸是船舶得以顺利通过的重要保障，其中机电系统直接决定着船闸的正常开启，因此，船闸机电系统起到十分关键的作用。由于船闸机电系统有着一定的复杂性，包含供配电系统、液压系统、自动控制系统、闸阀门、通信、广播、照明等系统，由于系统数量众多，其故障类型也是多种多样的，设计多个专业内容。因此，必须保证船闸机电系统维护人员的专业水平，结合互联网系统，实现对机电系统的远程故障诊断工作、远程维护工作，这是当前需要重点关注的内容。

1.船闸机电系统常见故障

从以往的船闸机电系统故障案例来看，容易出现机电设备故障的区域为“门”、“机”、“电”。根据系统故障带来问题的严重度，可以分为紧急故障、停机故障、非停机故障等。详见表一二三。

从表中可以看出，故障出现之后，主要采取现场进行人工排查的方式，也就是都是故障出现之后，才进行相应的处理，寻找故障原因，导致无法及时修复故障，进而给船闸的正常运行带来不利影响。

2.船闸机电远程故障诊断系统

构建船闸机电远程故障诊断系统，实现对机电设备的远程控制，主要结构包括：监控诊断服务器、传感器、数据采集和处理、网络接口以及通信协议接口等设备。其中监控诊断服务器是核心控制单元，实现对数据采集和处理系统、网络和通信协议接口的控制工作，完成信息存储、在线显示状态信息以及智能诊断和异常报警等工作内容。详见，图一。

图1 远程故障诊断系统

3.船闸机电远程故障诊断关键技术

3.1选择和布置机电监测点

根据船闸机电设备容易出现的三大故障区域，也就是“门、机、电”，按照“门、机、电”的类别，设置监测点。

首先，闸门。闸门是船闸机电系统的重要组成部分，对闸门进行机电监测时，可以选择闸门背拉杆作为监测点。原因在于，通过闸门的背拉杆，可以很好地了解到闸门目前的受力情况，方便我们进行监控。闸门背拉杆可以分为预应力和非预应力拉杆。闸门在开始工作之前，非预应力背拉杆是不存在初始应力。对于预应力背拉杆，则是通过闸门制造和安装环节中，施加应力，从而让闸门门体绷紧。

其次，阀门。对于阀门的监测，可以利用阀门信号作为监测数据，比如，换向阀中阀芯的到位信号。

再次，启闭机。液压缸是液压启闭机的核心部件，液压缸的状态参数可以直观地反映当前启闭机的运作状态。因此，可以将液压缸作为监测点。

最后，电气系统。电气系统监测点可以根据电气系统故障类型进行选择，常见的电气系统故障类型有紧急故障、停机故障、非停机故障，紧急故障例如出现通讯故障，通讯信号中断;闭锁信号出现丢失的情况;停机故障例如电机无法启动、电机过流等问题;非停机故障例如通讯故障、传感器故障等。根据故障类型选择监测点，比如，配电房的摄像头，便是进行人员监测以及突发情况监测的设备。

3.2选择和配置传感器

传感器对于状态信息采集起到十分关键的作用。对于传感器的选择和配置，需要结合监测设备的不同信号类型进行选择。一般情况下，船闸传感器主要有噪音计、压力机、摄像头、在线油液检测仪、电流表、应变片等。

在线压力、输入电压、流体温度以及测试粘度等是在线油液检测仪常见的工作参数，检测仪的选择需要考虑到船闸使用的液压启闭机是何种类型，例如，便携式油液污染检测仪便是较为常见的油液检测仪。

目前，压力传感器基本实现了小型化，可以快速准确的测量数据，比如，测量动态压力，可以实现信号转换、多点巡回、远距离传输、适时处理、计算机连接等。

溫度传感器是指可以感受温度，将感受到的温度进行信号转换的传感器。现阶段，温度传感器有着品种繁多的特点，选择温度传感器需要结合船闸机电设备所处的工作环境。

应变片的功能在于进行闸门背拉杆受力状态的测量，结合闸门以及背拉杆的受力特点进行应变片的选择。

4.远程故障诊断专家系统，判断故障类型

利用远程故障诊断专家系统，进行船闸机电设备故障的诊断。对机电设备进行故障判断，需要首先提取故障设备的信息，这是判断故障的基础。

图2为船闸机电设备故障诊断专家系统。

如图所示，故障诊断的流程如下：收集故障设备的症状，根据症状表现，寻找病因，推断设备可能存在的问题，从而给出应对方案。也就是故障发生——故障描述——故障推理——故障判断——系统方案——故障解除。根据故障诊断系统，收集故障信号，不同的故障信号对应着不同的故障类型、故障原因、应对方案等，远程专家诊断系统，相较于人工现场排查，不仅更加地方便，而且十分快捷，故障诊断的速度、准确率都有了不错的保证。

5.结束语

综上所述，船闸机电设备控制着船闸的开口操作，影响着船舶的通行效率。一旦船闸机电出现故障，势必要影响到正常的传播通行。因此，我们必须做好船闸机电故障的排除工作。传统的故障诊断，采取人工现场排查的方式，不仅耗费大量的人力，还会花费大量的时间。远程诊断系统的上线，则可以很好地处理船闸机电设备故障，完成对故障设备信息的收集、诊断和处理等，结合不同的故障类型，给出应对方案，对于船闸设备的安全运行以及设备维护都有着积极的作用。