□吳志強（南水北調(diào)中線建管局河南直管建管局）

1.概述

目前國內(nèi)表孔弧門液壓啟閉機的行程檢測裝置的類型主要有：外置式鋼絲繩行程檢測裝置、內(nèi)置式鋼絲繩行程檢測裝置、靜磁柵行程檢測裝置（圖1）、線性位移行程檢測裝置、陶瓷桿配套的CPMS 行程檢測裝置。

圖1 靜磁柵行程檢測裝置結(jié)構(gòu)圖

南水北調(diào)表孔弧門液壓啟閉機活塞桿采用45 號鋼鍍鉻的行程檢測裝置,使用的檢測裝置有內(nèi)置式鋼絲繩行程檢測裝置和靜磁柵行程檢測裝置。根據(jù)大量工程中對行程檢測裝置的使用經(jīng)驗，行程檢測裝置是液壓啟閉機整體設(shè)備中關(guān)鍵部件，直接影響雙缸糾偏，使用頻率高，故障率相對較高。

2.兩種行程檢測裝置性能參數(shù)對比

內(nèi)置式鋼絲繩行程檢測裝置檢修維護困難；靜磁柵行程檢測裝置也為外置式，但剛度較好，檢測精度也較好，維護便利。以下對采用的內(nèi)置式鋼絲繩行程檢測裝置和靜磁柵行程檢測裝置的基本性能參數(shù)進行比較：

根據(jù)兩種產(chǎn)品的性能表，兩種產(chǎn)品基本性能都可以滿足工程的使用要求。

3.兩種行程檢測裝置安裝檢修維護的簡便性

內(nèi)置式傳感器采用一端固定在油缸上蓋，另一端固定在活塞桿尾部的安裝型式。這種安裝型式傳感器相對安全，但檢修維護時相對繁瑣。如深孔、進水口等安裝型式，必須將活塞桿縮回至油缸端部，再拆除油缸上蓋上的傳感器，進行維修和更換，同時會導(dǎo)致液壓油的泄漏。而尾部支鉸的表孔弧門等安裝型式，檢修更為麻煩。如產(chǎn)生鋼絲繩斷裂的情況，必須將油缸從閘門上拆下，拆除上端蓋后進行維修或更換；同時鋼絲繩斷裂后，如油缸進行啟閉動作，可能會拉毛或損傷油缸的缸體。南水北調(diào)河北段的某些項目，采用的內(nèi)置式鋼絲繩傳感器出現(xiàn)了較多的故障：一方面是傳感器檢修空間受限，另一方面當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)斷裂時，必須將油缸從閘門上拆下，而因活塞桿吊頭長期泡水，給檢修工作帶來了很大的麻煩。

靜磁柵行程檢測裝置通過抱箍的型式直接固定于油缸的缸體和下吊頭上（見圖2），并且不與液壓油直接接觸，在需要檢修維護的時候，可以在不影響油缸使用的情況下直接將其拆下，維護簡單而方便。根據(jù)大量的工程實例，靜磁柵行程檢測裝置在調(diào)試結(jié)束后故障率較低，在實際的使用過程中基本可以實現(xiàn)傳感器部分的免維護。

圖2 靜磁柵行程檢測裝置安裝型式示意圖

4.靜磁柵行程檢測裝置介紹

4.1 靜磁柵閘門開度儀功能描述

靜磁柵閘門開度儀應(yīng)用特有的靜磁柵直線絕對編碼技術(shù)，根據(jù)水利水電閘門開度測量的特點所研發(fā)的系列產(chǎn)品，屬數(shù)字化直線絕對位移傳感器。特別適用于船閘、航道、水庫等用于高精度、大量程閘門開度測量環(huán)境的使用。

靜磁柵位移檢測技術(shù)利用磁敏線性陣列縱向編碼方式，獲取毫米數(shù)量級的絕對檢測精度，懸浮無接觸，單邊有源，低功耗，因而，其傳感檢測單元，可以使用任何非磁性金屬材料（如鋁合金，銅，不銹鋼等）高度密封屏蔽，機械強度和適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，比起其它位移檢測技術(shù)，具有特別顯著的優(yōu)勢。

靜磁柵閘門開度儀屬外置式剛性結(jié)構(gòu)直接測量直線絕對編碼器，核心部件是進口線性霍爾傳感器和進口超大規(guī)模集成電路，它由靜磁柵尺和測量桿兩部分構(gòu)成。測量桿內(nèi)封裝連續(xù)位移“強磁性條形碼”，靜磁柵尺為“精密磁性條形碼攝取裝置”。靜磁柵尺長1230mm，由安裝座固定安裝在油缸上，電纜由后部引出；測量桿使用工業(yè)級不銹鋼方管定制，前部裝有萬向關(guān)節(jié)軸承，利用前安裝座與油缸活塞桿前部連接，通過安裝在油缸上的不銹鋼導(dǎo)向套管導(dǎo)向，工作時隨著油缸的伸縮運動，不銹鋼測量桿對應(yīng)在靜磁柵尺上做無接觸移動，靜磁柵尺上感應(yīng)到閘門開度信號，直接測量活塞桿絕對位移，測量精度為1mm，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單直觀，高度可靠。按照水利工程慣例，當(dāng)活塞桿完全伸出時，開度為“0”mm，活塞桿完全縮進時，開度為最大值。

靜磁柵閘門開度儀采用外置沿油缸安裝方式。不銹鋼測量桿前端通過自潤滑關(guān)節(jié)軸承與活塞桿前部吊頭連接，靜磁柵尺通過不銹鋼螺絲安裝在油缸前部的支座上，不銹鋼測量桿和靜磁柵尺之間保持3～5mm 的間隙。靜磁柵尺上的屏蔽電纜直接連接至電控柜，整套傳感器可以直接長期置于水下工作，電氣接口形式多樣。

配合靜磁柵線性位移傳感器共同工作的是閘門開度測控儀，它將傳感器位移信號顯示在面板上，同時還可進行多項設(shè)置，例如：閉門位置，最高開啟位置，最大同步偏差，下滑100mm保護點，下滑200mm 保護點，機械安裝“零”點等，所有相關(guān)動作點都有相應(yīng)繼電器觸點輸出。閘門開度測控儀還可由用戶指定選配信號遠傳輸出。

當(dāng)油缸伸縮運動時，吊頭連接裝置帶動不銹鋼磁柵源測量桿作1：1 的運動，靜磁柵尺傳感的是直接的直線位移信號，靜磁柵尺上的屏蔽電纜將信號傳送至電氣控制系統(tǒng)。萬一出現(xiàn)故障，僅需拆除靜磁柵尺安裝螺絲，拆卸信號電纜，即可將靜磁柵尺取下維修，非常方便。

靜磁柵閘門開度儀產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)簡單堅固直觀，是它可靠性得以顯著提高的重要基礎(chǔ)。靜磁柵閘門開度儀突出了剛性直接測量、精度較高的特點，適應(yīng)多種閘門形式，新建工程和改造工程均能配套，還可提供水下運行產(chǎn)品。其不銹鋼磁柵源測量桿強度高、移動磨阻小、一次成形，防冰凍、防水中漂浮腐蝕物能力強；其靜磁柵尺外殼堅固，體積小，結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮了防水、防振動、防撞擊、防腐蝕等機械可靠性因素，電路設(shè)計則充分考慮了防雷、防靜電、防干擾、防過流、防過壓、防反接等電氣可靠性因素，為水利水電工程閘門開度測量提供了又一種新的選擇。

4.2 靜磁柵閘門開度儀防水性能分析

閘門開度儀是水利水電工程閘門關(guān)鍵傳感控制設(shè)備之一，使用環(huán)境的工況條件各不相同。其中，傳感部件長期浸沒在水下，且頻繁受到河道中各類漂浮物撞擊纏繞，要算較為惡劣的工況條件，涉及的閘門門型有液壓啟閉機雙吊點表孔弧形閘門，液壓啟閉機深孔平板閘門和部分攔蓄通航節(jié)制閘門等。

傳統(tǒng)鋼絲繩外置式閘門開度儀使用范圍廣，價格低廉，用量大，遇到上述惡劣工況條件時也會采用修補性的解決方案。而后，鋼絲繩閘門開度儀也發(fā)展了內(nèi)置式結(jié)構(gòu)形式，原理上，適應(yīng)惡劣工況環(huán)境有了突出的進步，不過，內(nèi)置式開度儀一旦發(fā)生故障，維修比較困難，實際工程案例已給予證明。

靜磁柵外置式閘門開度儀為剛性結(jié)構(gòu)直線位移傳感器（也可方便地制作成弧線形式），采用數(shù)字化絕對編碼方式和良好的密封技術(shù)，多項成功應(yīng)用案例中有不少處于惡劣工況環(huán)境的水利水電工程，客戶普遍持正面反映。