高小婭，黃 超，王 俊，蔣元忠

（1.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.蒼南縣墩水庫管理處，溫州 蒼南 325806）

1 問題的提出

小型平板閘門是水利工程的重要組成部分，因啟閉靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用于取水輸水、市政建設(shè)、給水排水、農(nóng)田灌溉等工程中，在調(diào)節(jié)水量、控制水位、輸水活水方面發(fā)揮著積極的作用。

為保證小型平板閘門啟閉過程中的安全運(yùn)行，大多都需要安裝鎖定裝置，而目前大多數(shù)小型閘門多采用手動(dòng)鎖定裝置，人工操作。隨著自動(dòng)化和信息化水平的提高，無人值班、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制已成為水利工程運(yùn)行管理的主流趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)閘門鎖定的遠(yuǎn)方自動(dòng)投退與監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)無人值班的重要途徑之一。傳統(tǒng)的手動(dòng)操作技術(shù)與方法存在一定的安全隱患，并對(duì)設(shè)備的運(yùn)行和管理造成諸多不便，尤其是遠(yuǎn)離水利樞紐中央控制室，分布較散的小型閘門。因此，很有必要對(duì)手動(dòng)鎖定裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地操作，又可以遠(yuǎn)程操作[1]。

2 手動(dòng)鎖定裝置的問題分析

小型平板閘門機(jī)組正常備用時(shí)，一般為常開或常閉狀態(tài)。配套手動(dòng)鎖定裝置，在對(duì)應(yīng)的閘門開啟或關(guān)閉時(shí)，需要人工操作才能將鎖定投入或退出（見圖1）。

圖1 手動(dòng)鎖定裝置閘門槽內(nèi)側(cè)與鎖定外側(cè)圖

閘門開啟時(shí)，為避免啟閉設(shè)備中的鋼絲繩長(zhǎng)時(shí)間受力，需要人工將閘門鎖定放在閘門兩側(cè)的門槽基座上，然后閘門下落[2]，鎖定投入時(shí)，閘門的重量幾乎全部通過鎖定傳遞至閘門兩側(cè)的混凝土基礎(chǔ)上。

閘門關(guān)閉時(shí)，需要先將閘門提升15 ~ 20 cm，然后靠人工手動(dòng)將閘門兩側(cè)投入的鎖定退出，確認(rèn)鎖定退出成功后，再關(guān)閉閘門。

該類手動(dòng)鎖定裝置無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和無人值守，操作不夠方便快捷，耗時(shí)較長(zhǎng)，一方面增加值守人員勞動(dòng)強(qiáng)度，并存在一定的危險(xiǎn)性[3]。另一方面在實(shí)際使用中存在很多人為因素，不利于事故緊急處理，對(duì)機(jī)組及設(shè)備有安全隱患。

3 手動(dòng)鎖定裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過對(duì)手動(dòng)鎖定裝置存在問題進(jìn)行分析，結(jié)合小型平板閘門的實(shí)際，在原有鎖定裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和自動(dòng)化改造。

3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

優(yōu)化設(shè)計(jì)采用集成電動(dòng)推桿，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制，由連接桿帶動(dòng)鎖定塊作軸向移動(dòng)，通過限位開關(guān)控制所需行程，操作簡(jiǎn)單靈活，在電機(jī)對(duì)面加裝手動(dòng)輪，在停電情況下也可手動(dòng)操作移動(dòng)鎖定塊，體積小，安裝方便。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)見圖2。優(yōu)化設(shè)計(jì)效果見圖3。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)圖

圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)效果圖

3.2 功能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）鎖定投入?？刂剖医o出信號(hào)提升閘門，在閘門提升到指定位置時(shí)接觸第一感應(yīng)器，感應(yīng)器傳感信號(hào)至PLC，同時(shí)閘門吊升停止，鎖定直推桿啟動(dòng)，直推桿推動(dòng)閘門鎖定塊前移，鎖定塊行程由直推桿上的限位桿調(diào)整，鎖定閘門。

（2）鎖定退出?？刂剖医o出信號(hào)，閘門提升15 ~ 20 cm接觸第二感應(yīng)器，（此時(shí)閘門鎖定塊不受外力影響），PLC發(fā)出信號(hào)，鎖定直推桿啟動(dòng)并將鎖定塊拉回，直推桿退回末端并觸動(dòng)限位器，PLC接收到信號(hào)并發(fā)送信號(hào)至閘門升降系統(tǒng)，閘門下降。

（3）特殊情況。在受停電影響時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)閘門鎖定和解鎖過程，電動(dòng)直推桿末端配有手輪安裝軸，停電時(shí)，將手輪安裝在直推桿末端，搖動(dòng)手輪就能移動(dòng)鎖定塊，手動(dòng)輪為配套，電動(dòng)控制時(shí)手輪必須拿下來方可使用。

整個(gè)鎖定遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)只需要控制室操作閘門的升降即可，閘門鎖定的投入和退出過程完全由閘門自身移動(dòng)的位置來控制并完成全部過程，無須單獨(dú)設(shè)置控制操作系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過機(jī)械部分與控制功能部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)和自動(dòng)化改造，理論上解決了小型平板閘門手動(dòng)鎖定無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和無人值守的問題。大大減少設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的工作量，為實(shí)現(xiàn)小型平板閘門的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制提供技術(shù)支持，為提高閘門運(yùn)行的可靠性和運(yùn)行人員工作的安全性提供一定的保障。