王心沁 李相宜 王禮侖 余燦

摘 ?要：不同船閘的閘閥門位置檢測裝置與其所處水位、流量、航道條件等環(huán)境因素有直接關聯(lián)，對船閘運行的相關控制工藝有著重要影響。通過對淮安船閘、邵伯船閘和三峽船閘所處環(huán)境條件、過閘情況以及閘閥門位置檢測裝置等主要設備與運行工藝技術(shù)應用情況對比分析，討論并優(yōu)化適用于三峽船閘的閘閥門位置檢測對應的開度儀、行程開關以及合攏對中和錯位檢測傳感器及其結(jié)構(gòu)布置形式，為船閘閘閥門位置檢測裝置更新?lián)Q代選型研究拓寬思路，提供一定的參考。

關鍵詞：三峽船閘;閘閥門;位置檢測裝置

中圖分類號：U641 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）28-0180-03

Abstract： The valve position detection devices of different locks are directly related to the environmental factors such as water level， discharge， channel conditions and so on， which have an important influence on the related control technology of lock operation. Through the comparative analysis of the application of main equipment and operation technology， such as the environmental conditions of Huaian lock， Shaobo lock and Three Gorges Shiplock， as well as the position detection device of lock valve， etc.， this paper discusses and optimizes the corresponding opening instrument， stroke switch， closing centralization and dislocation detection sensor and its structural arrangement suitable for the position detection of the lock valve of the Three Gorges Shiplock. The purpose of this paper is to broaden the horizon and provide some reference for the research on the replacement and selection of lock valve position detection device.

Keywords： Three Gorges Shiplock; lock valve; position detection device

引言

近年來，隨著長江經(jīng)濟帶的日益發(fā)展，長江航運隨之平穩(wěn)快速壯大起來，而三峽船閘擔任著長江航運至關重要的一環(huán)。船閘設備安全是船閘對船舶通航穩(wěn)定運行的重要保障，本論文選擇三座環(huán)境因素迥然不同的船閘，以位置檢測裝置等主要船閘設備與運行工藝技術(shù)應用情況為切入點，仔細分析船閘在不同環(huán)境條件下所采用的控制方式異同。

1 三峽船閘閘閥門位置檢測裝置現(xiàn)狀分析

三峽船閘自2007年5月1日正式通航以來，船閘設備已超負荷運行十余年。其間雖已間接更換并優(yōu)化改進部分設備設施，但船閘整體技術(shù)和設備年限均已不滿足要求，亟待更新設備及相關技術(shù)。因此對其他船閘的專業(yè)設備及技術(shù)，特別是主要閘閥門門體位姿檢測裝置進行比選研究，優(yōu)化三峽船閘現(xiàn)有設備狀況、保證設備安全可靠高效運行并最大限度挖掘通航潛力已成為當務之急。

1.1 三峽船閘閘閥門開度儀現(xiàn)狀

目前船閘大部分所使用的是內(nèi)置式開度儀，直接參與同步運行控制，其優(yōu)點在于造型美觀，適用于油液環(huán)境。但自使用以來，三峽船閘內(nèi)置式開度儀所面臨的問題主要有：（1）維修十分不便，需要拆解人字門推拉桿尾端;（2）維修耗時過長，開度儀維修由于維修模式的特殊性，基本維修時長長達兩小時以上，嚴重影響船閘通航效率;（3）內(nèi)置式開度儀由于型號老舊、無備件，損壞后更換困難，不適應現(xiàn)代運行控制需求。三峽船閘閘閥門開度儀急需更新?lián)Q代。

1.2 三峽船閘人字閘門合攏及錯位檢測現(xiàn)狀

三峽船閘的合攏檢測裝置使用了電子式接近開關，合攏信號直接參與系統(tǒng)運行控制，是運行工藝中閉鎖條件之一?，F(xiàn)行的合攏開關、激光測距技術(shù)實施人字門閘門“對中”狀態(tài)檢測主要存在的不足是合攏狀態(tài)檢測手段單一，運行人員不能及時、有效監(jiān)測人字門合攏狀態(tài)，特別是通過合攏開關檢測閘門“對中”狀態(tài)是一種事后保護措施，不利于運行人員事前主動監(jiān)測，提前采取相應對策。目前合攏接近開關面臨如下問題：（1）合攏信號容易因為閘室充泄水時產(chǎn)生的水頭差對人字門沖擊而丟失，從而直接影響閘室充泄水過程;（2）合攏開關安裝在人字門上，因長時間承受光照、雨水等自然因素侵蝕，其支架及接近開關均出現(xiàn)嚴重銹蝕。三峽船閘錯位檢測裝置目前處于試驗階段，尚未投入運行。

2 其他船閘閘閥門位置檢測裝置現(xiàn)狀分析

2.1 淮安船閘概況

淮安船閘的控制系統(tǒng)相對獨立，每線船閘PLC設備均不同。與三峽船閘的集中控制系統(tǒng)不同，其每個控制系統(tǒng)均單獨控制一線船閘。但其管理部門對PLC相關設備和技術(shù)有其內(nèi)部統(tǒng)一的標準，其設備更換周期保證在十年以內(nèi)，更換過程中均按照統(tǒng)一標準實施以保證設備的互換性。

2.1.1 淮安船閘閘閥門開度儀現(xiàn)狀

淮安船閘閘門舊式內(nèi)置式開度儀因維修不方便，性能不穩(wěn)定而被逐漸淘汰，目前其開度儀主要采用外置式激光測距儀。三號閘采用外置式激光測距開度儀，實現(xiàn)人字閘門開度可視化。激光測距儀激光發(fā)射器位于現(xiàn)地機房內(nèi)部，受強光強熱等外界干擾因素極小，此外，由于激光開度儀激光接收標靶面面積合適，故而閘門的震動對信號檢測影響較小。綜上所述，激光開度儀工作性能穩(wěn)定，適用于淮安船閘。

2.1.2 淮安船閘人字閘門合攏及錯位檢測現(xiàn)狀

淮安船閘合攏檢測裝置位于人字閘門門縫兩側(cè)，是機械式行程開關。錯位檢測裝置位于人字閘門門縫兩側(cè)，一側(cè)為攝像裝置，另一側(cè)為標度尺，船閘運行管理人員在控制室通過觀察標尺與人字門之間的距離來粗略判斷人字閘門門體錯位情況。由于淮安船閘工作水頭較小，人字門錯位情況對船閘安全運行影響不大，因此船閘對人字閘門門體錯位無精確的具體數(shù)值要求。

2.2 邵伯船閘概況

邵伯船閘作為蘇北運河由南向北的第二道梯級控制樞紐，長年有10多個省市的船舶通過。船閘經(jīng)歷了多次技術(shù)改造，已采用船閘智能運行系統(tǒng)、船訊通等先進信息化技術(shù)，對船閘運行控制以及船舶過閘服務的全過程進行一體化管理，具有較高的科技水平。

2.2.1 邵伯船閘閘閥門開度儀現(xiàn)狀

由于邵伯船閘工作水頭較低，對閘閥門的運行工況要求沒有三峽船閘嚴格。閘門開度儀均采用激光式測距開度儀，其中一、二號閘與三號閘型號不同。開度儀不參與開關終閘門控制，但參與閘門變速以及報警控制。由于船閘閘閥門開關終狀態(tài)穩(wěn)定，邵伯船閘對激光式開度儀數(shù)據(jù)處理精度要求不高，數(shù)據(jù)浮動較大。

2.2.2 邵伯船閘人字閘門合攏及錯位檢測現(xiàn)狀

由于邵伯船閘一、二號閘門采用橫式推拉門，因此不存在門縫錯位和合攏對中問題。三號閘門采用三角門，其三角門門縫止水采用橡膠止水，即使門縫存在錯位仍能有效擋水，因而整個邵伯船閘未設置錯位和合攏檢測裝置。

3 三座船閘運行方式及閘閥門位置檢測裝置對比分析（見表1）

4 結(jié)束語

三峽船閘與蘇北運河上的淮安船閘、邵伯船閘主要運行性質(zhì)及運行環(huán)境的異同及相應的對管理模式及船閘設備的不同需求導致了船閘閘閥門位置檢測裝置應用情況的不同：

蘇北運河上船閘閘閥門機械式位置檢測裝置無法直接應用于三峽船閘且其精度無法滿足需求，錯位和合攏檢測裝置由于閘閥門使用情況不同也無法在三峽船閘直接應用。

淮安船閘及邵伯船閘閘閥門開度儀所采用的激光測距式開度儀，因其激光發(fā)射器位于現(xiàn)地機房內(nèi)部，受強光強熱等外界環(huán)境因素影響甚小;同時，其優(yōu)點激光接收標靶面面積適中，受閘門震動等干擾因素影響較小等可在一定程度上應用于三峽船閘。但是，現(xiàn)有的激光測距監(jiān)測閘門“對中”狀態(tài)檢測原理帶來裝置部分部位超出閘門結(jié)構(gòu)范圍，有被船舶撞擊的風險，需對其進行優(yōu)化改進后應用于三峽船閘。

淮安船閘和邵伯船閘對激光式開度儀數(shù)據(jù)處理精度要求不高，可經(jīng)過數(shù)據(jù)后處理后投入使用。

在現(xiàn)有船閘閘閥門位置檢測裝置相應傳感器使用情況分析基礎上綜合比選適用于三峽船閘運行需求的閘閥門位置檢測形式，為三峽船閘閘閥門位置檢測裝置的選型研究提供一定的參考。

參考文獻：

[1]JTJ308-2003.船閘閘閥門設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2003：24-25.

[2]王忠民，阮峻.船閘人字門合攏對位檢測裝置研究與應用[J].中國科技成果，2015（18）：61-63.

[3]王寧.淺述閘閥門開度處理和變速同步控制方法[A].中國航海學會船閘專業(yè)委員會2007年年會[C].2007.

[4]張永恩.船閘人字門的安全檢測技術(shù)與評估方法研究[D].浙江大學，2013.

[5]長江三峽通航管理局技術(shù)標準.Q/SXTH-106-SZ02-2008.三峽船閘檢修規(guī)程[S].