劉峰 姚明明

摘 要：活動(dòng)橋是一種橋跨結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的橋梁，其啟、閉操作比較迅速、容易，對(duì)河道造成的障礙最小。為滿足河道及陸地上的交通，活動(dòng)橋需頻繁開(kāi)啟、關(guān)閉，因此活動(dòng)橋的穩(wěn)定、可靠性直接影響通行效率。本文結(jié)合向家壩升船機(jī)活動(dòng)橋設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了活動(dòng)橋的基本結(jié)構(gòu)及控制方式，并以活動(dòng)橋行程穩(wěn)定性這方面進(jìn)行分析，探索活動(dòng)橋控制系統(tǒng)中影響活動(dòng)橋行程穩(wěn)定性的主要因素。

關(guān)鍵詞：升船機(jī);活動(dòng)橋;傳感器

中圖分類(lèi)號(hào)：U642? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）09-0086-02

向家壩水電站是金沙江梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的最后一個(gè)梯級(jí)，位于四川省與云南省交界處的金沙江下游河段。

向家壩水電站通航建筑物布置在樞紐左岸，采用全平衡齒輪爬升螺母柱保安式一級(jí)垂直升船機(jī)。升船機(jī)由上游引航道、上閘首、船廂室段、下閘首和下游引航道幾部分組成，全長(zhǎng)約1530米。

1活動(dòng)橋的布置及組成

1.1活動(dòng)橋的布置

活動(dòng)橋布置在上閘首事故檢修閘門(mén)后、上閘首航槽頂部384.00 m高程平臺(tái)上，用于連接上閘首航槽兩側(cè)的交通。

1.2活動(dòng)橋的組成

活動(dòng)橋主要由活動(dòng)橋、固定橋、活動(dòng)橋鎖定裝置、活動(dòng)橋啟閉油缸及泵站、活動(dòng)橋及固定橋埋件、活動(dòng)道閘裝置等設(shè)備組成?；顒?dòng)橋采用單臂仰開(kāi)式，升船機(jī)在上游高水位過(guò)船時(shí)，活動(dòng)橋繞一端的支鉸轉(zhuǎn)動(dòng)向上開(kāi)啟，以保證通航凈空要求，平時(shí)活動(dòng)橋處于關(guān)閉狀態(tài)，橋面高程與壩面齊平，車(chē)輛、行人可通過(guò)?；顒?dòng)橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2活動(dòng)橋的控制

2.1液壓裝置

活動(dòng)橋的啟、閉由一套液壓裝置驅(qū)動(dòng)。液壓裝置包括液壓驅(qū)動(dòng)裝置及液壓鎖定裝置。液壓驅(qū)動(dòng)裝置組成包括：二套液壓缸總成及支鉸軸承、支座、相應(yīng)埋件、 行程檢測(cè)和指示裝置、行程限位裝置，一套液壓泵站、液壓管路系統(tǒng)。液壓驅(qū)動(dòng)裝置安裝在活動(dòng)橋左側(cè)下部，液壓泵站安裝在機(jī)房?jī)?nèi)。液壓驅(qū)動(dòng)裝置總體布置形式為雙作用點(diǎn)，缸體兩端球面支承，單作用液壓缸。液壓鎖定裝置安裝在鎖定支座側(cè)面，同液壓驅(qū)動(dòng)裝置共用一套泵站。

2.2電氣控制設(shè)備

活動(dòng)橋液壓裝置通過(guò)一套電氣控制設(shè)備控制，電氣控制設(shè)備主要組成包括：一套羅克韋爾PLC控制器、觸摸屏、電源模塊、通訊模塊、格雷碼轉(zhuǎn)換SSI模塊等?；顒?dòng)橋的控制方式可分為集控、現(xiàn)地和檢修三種模式，三種模式可由控制柜上把手切換。觸摸屏可實(shí)時(shí)顯示活動(dòng)橋各項(xiàng)參數(shù)，以及檢修模式下單電磁閥控制。

3活動(dòng)橋的控制流程

活動(dòng)橋的左右油缸上各安裝一套拉線式行程傳感器，集控或現(xiàn)地發(fā)啟/閉橋令，液壓油泵啟動(dòng)，相應(yīng)電磁閥動(dòng)作，活動(dòng)橋開(kāi)啟或關(guān)閉。在活動(dòng)橋動(dòng)作過(guò)程中，PLC實(shí)時(shí)采集左、右油缸傳感器行程值，當(dāng)左右油缸行程偏差大于5mm時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)比例電磁閥調(diào)整左側(cè)油缸流量，以實(shí)現(xiàn)控制其速度，從而達(dá)到與右側(cè)油缸同步的目的。

4 活動(dòng)橋行程問(wèn)題概述

4.1問(wèn)題概述

活動(dòng)橋行程準(zhǔn)確及穩(wěn)定性直接影響到活動(dòng)橋安全穩(wěn)定運(yùn)行，但由于硬件質(zhì)量、外部環(huán)境、軟件可靠性等因素影響，活動(dòng)橋運(yùn)行過(guò)程中行程出現(xiàn)偏差導(dǎo)致無(wú)法正常運(yùn)行。

活動(dòng)橋在全開(kāi)狀態(tài)下，由于自身重力及大風(fēng)等因素影響，長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟狀態(tài)下活動(dòng)橋會(huì)有下滑現(xiàn)象，當(dāng)活動(dòng)橋下滑至穿銷(xiāo)孔壓住鎖定銷(xiāo)軸時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致鎖定銷(xiāo)軸無(wú)法退出，因此在控制系統(tǒng)中設(shè)置了預(yù)提程序，其預(yù)提行程區(qū)間為-30 mm至30 mm?；顒?dòng)橋全開(kāi)到位正常鎖定的穿銷(xiāo)區(qū)間為-10 mm到18 mm。當(dāng)集控發(fā)落橋令時(shí)，若活動(dòng)橋下滑，未處于全開(kāi)到位穿銷(xiāo)區(qū)間，但處于預(yù)提區(qū)間，則啟動(dòng)預(yù)提程序，將活動(dòng)橋起升至穿銷(xiāo)區(qū)間。

2019年12月2日，調(diào)控室集控發(fā)落橋令后，制系統(tǒng)未執(zhí)行預(yù)提流程，故障信息顯示鎖定解鎖超時(shí)故障。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)控制柜觸摸屏顯示活動(dòng)橋綜合行程值為18 mm，而活動(dòng)橋銷(xiāo)孔一側(cè)已壓住銷(xiāo)軸，活動(dòng)橋鎖定銷(xiāo)軸無(wú)法退出。

4.2問(wèn)題分析

活動(dòng)橋油缸行程傳感器反應(yīng)的活動(dòng)橋行程值是正常穿銷(xiāo)區(qū)間，未達(dá)到預(yù)提條件，而活動(dòng)橋的實(shí)際位置已下滑，且銷(xiāo)孔已壓住銷(xiāo)軸，活動(dòng)橋的實(shí)際位置已不處于正常穿銷(xiāo)區(qū)間，需執(zhí)行預(yù)提程序。故可判斷，行程傳感器反應(yīng)的位置與活動(dòng)橋?qū)嶋H位置出現(xiàn)偏差，傳感器不能準(zhǔn)確反應(yīng)活動(dòng)橋位置。查詢服務(wù)器數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)活動(dòng)橋全關(guān)時(shí)行程有變小趨勢(shì)。

分析活動(dòng)橋行程變小的可能原因：①傳感器的鋼絲繩固定不牢，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)松脫，導(dǎo)致行程縮短;②傳感器接線出現(xiàn)虛接、松動(dòng)等導(dǎo)致信號(hào)間歇性丟失;③SSI模塊故障，導(dǎo)致讀取數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;④傳感器本體故障。

4.3問(wèn)題處理

4.3.1檢查傳感器鋼絲繩

活動(dòng)橋傳感器本體固定在油缸缸體上，鋼絲繩拉出后穿過(guò)活塞桿支桿，并使用卡扣固定。處理方法：松開(kāi)鋼絲繩卡扣，調(diào)整鋼絲繩拉出長(zhǎng)度，將左、右油缸行程值調(diào)整至25 mm左右，擰緊卡扣螺絲，并用記號(hào)筆在鋼絲卡扣處做好標(biāo)記。集控發(fā)落橋令，活動(dòng)橋預(yù)提后退鎖定，正常關(guān)閉。

處理結(jié)果：運(yùn)行一個(gè)月時(shí)間后，活動(dòng)橋又出現(xiàn)行程縮小趨勢(shì)，檢查鋼絲強(qiáng)卡扣處的標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩未出現(xiàn)滑脫。因此可排除卡扣松脫的故障因素。

4.3.2檢查傳感器接線

檢查傳感器端至SSI模塊端的接線，未發(fā)現(xiàn)有端子松動(dòng)。使用絕緣電阻表檢查信號(hào)電纜的線間及對(duì)地絕緣，絕緣阻值均正常，故可排除傳感器接線問(wèn)題。

4.3.3檢查SSI模塊

活動(dòng)橋油缸行程傳感器的編碼器輸出信號(hào)為格雷碼，格雷碼信號(hào)接入SSI模塊，SSI模塊將格雷碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼后通過(guò)控制網(wǎng)接入控制器CPU。若SSI模塊出現(xiàn)故障也可能會(huì)導(dǎo)致傳感器行程值出現(xiàn)偏差。

處理方法：檢查SSI模塊，外觀無(wú)明顯損壞。為排除SSI模塊內(nèi)部故障可能，更換SSI模塊。

處理結(jié)果：運(yùn)行一個(gè)月左右時(shí)間后，查詢服務(wù)器數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油缸行程值仍有變小的趨勢(shì)，因此可排除SSI模塊的問(wèn)題。

4.3.4檢查傳感器本體

若傳感器本身精度及可靠性不足，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中累積誤差增長(zhǎng)過(guò)快就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值不準(zhǔn)。而影響傳感器的精度及可靠性的因素有很多，傳感器本身的質(zhì)量、安裝精度、環(huán)境因素等。向家壩升船機(jī)活動(dòng)橋油缸所使用的傳感器可能本身的可靠性就不足，且傳感器屬于露天安裝，工作環(huán)境存在大量油、水，而防護(hù)等級(jí)不滿足當(dāng)前使用當(dāng)前環(huán)境。

處理方法：更換可靠性及防護(hù)等級(jí)更高的傳感器，經(jīng)多方對(duì)比，最終選擇了可靠性及防護(hù)等級(jí)更高的傳感器，其防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP67，滿足向家壩升船機(jī)活動(dòng)橋使用環(huán)境。

處理結(jié)果：運(yùn)行一段時(shí)間后查詢數(shù)據(jù)，油缸行程值未發(fā)生變化，活動(dòng)橋運(yùn)行穩(wěn)定。

5控制系統(tǒng)優(yōu)化

傳感器在安裝、調(diào)試、運(yùn)行等過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定的累積誤差，為消除誤差活動(dòng)橋控制程序中設(shè)置了誤差補(bǔ)償值，其所需的補(bǔ)償值也可能會(huì)發(fā)生變化，因此將程序內(nèi)的補(bǔ)償值設(shè)置為變量，并在觸摸屏上組態(tài)輸入框，可在管理員權(quán)限模式下修改。若長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后發(fā)生行程偏差，在計(jì)算出補(bǔ)償值后可直接在觸摸屏上輸入補(bǔ)償值，節(jié)省處理時(shí)間，提高工作效率。

6結(jié)語(yǔ)

向家壩升船機(jī)活動(dòng)橋目前運(yùn)行穩(wěn)定，但影響活動(dòng)橋穩(wěn)定運(yùn)行的因素很多，本文只是對(duì)活動(dòng)橋的行程穩(wěn)定性一方面進(jìn)行了分析，筆者結(jié)合自身的故障處理過(guò)程總結(jié)了一些方法。希望能對(duì)相關(guān)的行程問(wèn)題處理提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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