楊南昌

[摘? ? 要]在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)中，水利工程占據(jù)的地位是不容忽視的，水利工程施工質(zhì)量直接影響著周圍人們的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。立足于技術(shù)角度對水閘電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)和全面開發(fā)，是當(dāng)前水電工程高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)性保障，更是促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展的有效途徑，同時在管理與維護(hù)水利工程運(yùn)行質(zhì)量，提高管理效率等，均具有積極意義。文章對水閘電氣設(shè)備在自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]水閘電氣;應(yīng)用;自動化控制系統(tǒng)

[中圖分類號]TM762 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–00–02

Application of Sluice Electrical Equipment in Automatic Control System

Yang Nan-chang

[Abstract]In China's economic development and construction， the position of water conservancy projects can not be ignored. The construction quality of water conservancy projects directly affects the life， health and property safety of people around. Based on the technical point of view， the research， design and comprehensive development of the automatic control system of sluice electrical equipment is not only the technical guarantee for the high-quality development of hydropower projects， but also an effective way to promote innovative development. At the same time， it is of positive significance in managing and maintaining the operation quality of water conservancy projects and improving management efficiency. This paper discusses the application of sluice electrical equipment in automatic control system.

[Keywords]sluice electrical; application; automatic control system

在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展過程中，水利工程起到十分重要的作用，不僅關(guān)系到社會建設(shè)更與人民的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。水利工程施工建設(shè)與投入使用管理階段，無不需要兼具技術(shù)性和實(shí)用性的水閘電氣設(shè)備控制系統(tǒng)全程參與。通過優(yōu)化配置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行情況監(jiān)督與管理水平提升。此外，在水利樞紐工程建筑系統(tǒng)中，水閘電氣設(shè)備是最為重要的組成部分，安裝期間要付出大量的資金，同時要具有高新技術(shù)支持。為了使水閘電氣設(shè)備在自動化系統(tǒng)中得到更好應(yīng)用，以下從其安裝控制、自動化應(yīng)用的方面進(jìn)行探討。

1 水閘電氣設(shè)備安裝的控制

1.1 水閘電氣設(shè)備控制的內(nèi)容

水閘電氣設(shè)備的主要工作是對水閘內(nèi)啟閉機(jī)電的正向轉(zhuǎn)動和反向轉(zhuǎn)動以及結(jié)束環(huán)節(jié)實(shí)施控制。同時，當(dāng)設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行階段，可高水平保護(hù)電機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)過載控制和短路保護(hù)能力強(qiáng)化，啟閉機(jī)電機(jī)的工作參數(shù)監(jiān)視與檢測。使用水閘電氣設(shè)備時，要求對水位信息進(jìn)行整體性測量并動態(tài)性展現(xiàn)，確保工作人員基于參數(shù)信息動態(tài)性調(diào)整工作進(jìn)度和管理措施。利用現(xiàn)代通信技術(shù)將獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的終端，監(jiān)督與控制閘門的啟動與關(guān)閉狀態(tài)。

1.2 水閘電氣設(shè)備的一、二次回路控制

當(dāng)前我國基本上采取卷揚(yáng)啟閉的方式啟動與關(guān)閉水閘，實(shí)現(xiàn)對水閘的控制，使用三相交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)對水閘的啟動和關(guān)閉。一次電氣回路在運(yùn)行期間控制閘門的上升、下降狀態(tài)時，基本上依靠電機(jī)反轉(zhuǎn)、正傳與停止運(yùn)行3種方式。二次電氣回路的主要作用價值是修復(fù)和監(jiān)測欠壓、斷電、短路、過載等處于非正常運(yùn)行狀態(tài)的情況，同時能夠?qū)λl站門開啟和關(guān)閉環(huán)節(jié)的上限和下限等作出整體化控制，以技術(shù)手段強(qiáng)化閘門關(guān)閉和開啟的自動化控制能力，保證控制水平處于較高狀態(tài)。

1.3 水閘電氣設(shè)備限位開關(guān)的控制

我國當(dāng)今在控制和使用水閘電氣設(shè)備期間，限位開關(guān)的重要性不言而喻，開關(guān)裝置的主要功能是確保水閘閘門在上升過程中，可最大限度地實(shí)現(xiàn)其安全性，或者閘門在下降時，可最大限度的實(shí)現(xiàn)其安全性，在最短時間內(nèi)作出控制，強(qiáng)制性的停止啟閉機(jī)工作狀態(tài)，保障水閘安全。我國水閘電氣設(shè)備限位開關(guān)形式有三種，分別為霍爾器件式、光電式、機(jī)械式，這三種限位開關(guān)均具有不同的特點(diǎn)，所以在選擇時，要對所處環(huán)境有所考量，提高其適應(yīng)性。

2 水閘電氣設(shè)備的自動化應(yīng)用

2.1 二合一精密行程開關(guān)

目前大部分的水閘電氣設(shè)備都是使用純機(jī)械結(jié)構(gòu)的主控制器，其傳動結(jié)構(gòu)為蝸輪蝸桿。而此種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)閘門時上下限互相影響，耗時又耗力，調(diào)節(jié)控制精度差;控制容易發(fā)生偏移，復(fù)位行程大等。為了解決機(jī)械結(jié)構(gòu)主控制器使用過程中產(chǎn)生的不足，目前相關(guān)部門研發(fā)了新型的控制器，即通過采用長絲桿傳動結(jié)構(gòu)，將開關(guān)和機(jī)械行程開關(guān)進(jìn)行合并，從而形成二合一的精密行程開關(guān)。這種新型的精密行程開關(guān)具有高精度定位精，方便調(diào)節(jié)，復(fù)位行程短，兩級保護(hù)，可靠性高，使用壽命長，安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用于水利工程中取代老式主令控制器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

2.2 水位傳感器和水位儀

在測量水位時，最為傳統(tǒng)的方式是使用水尺，這種設(shè)備具有較為精準(zhǔn)的測量結(jié)果，但是在使用過程中，也會存在較多的不便利。若使用措施不當(dāng)，或讀數(shù)不準(zhǔn)，會出現(xiàn)讀數(shù)誤差，降低測量結(jié)果準(zhǔn)確性。此外，其最為突出的缺陷在于數(shù)據(jù)信息傳輸時，既不可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時性要求，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸要求。如今，這種測量方法僅作為水位基準(zhǔn)進(jìn)行使用。當(dāng)前，在實(shí)施水位高度測量工作時，普遍選擇應(yīng)用水閘電氣設(shè)備，此類設(shè)備的組成分為水位顯示儀和水位傳感器兩種，同時利用信號傳輸線搭建其水位顯示儀和水位傳感器兩者之間的聯(lián)系。壓力式傳感器和超聲波傳感器兩種類型傳感器經(jīng)常性的被用作水閘水位管理，壓力式傳感器的主要作用，是以外力為基礎(chǔ)，促使半導(dǎo)體單晶硅阻值發(fā)生變動，這是一種物理機(jī)理?；诖藟毫鞲衅鳎蓪ζ溥M(jìn)行再加工處理，得到“投入式液位變送器”，在被測量的液體中直接將其放入其中，其測量方法是十分便利的。

2.3 閘門開度傳感器

在早期，模擬式水閘閘門開關(guān)傳感器制作選擇使用精密線繞奪權(quán)電位器，這種類型的傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單，其成本支出也很少，所以將其用來傳輸數(shù)據(jù)信息具有很低的成本支出。但是，這種傳感器在應(yīng)用期間，其電信號也表現(xiàn)出一定的溫度漂移，只符合水利工程中閘門開度測量提出的要求。因此，為了滿足更多需求人們開始使用新型的數(shù)字閘門開度傳感器，將此類型傳感器劃分為絕對編碼式和計(jì)數(shù)式兩種。

3 水閘電氣自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用可靠性測試

3.1 現(xiàn)場測試法

在水利工程施工現(xiàn)場貫徹落實(shí)現(xiàn)場測試法，其主要目的是測量電氣設(shè)備在運(yùn)行階段的可靠性和穩(wěn)定性，為數(shù)據(jù)測量和信息收集提供有效保證。完成數(shù)據(jù)測量后，要按照規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行記錄并處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一化存儲。現(xiàn)場測試法所包含的測試類型有停機(jī)測試、脫機(jī)測試和在線測試3種方式，待完成測試工作后，選擇使用數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行情況評價，綜合數(shù)據(jù)信息評定穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 實(shí)驗(yàn)室測試法

以實(shí)驗(yàn)室測試法實(shí)現(xiàn)水閘電氣設(shè)備測試，對實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境有著比較嚴(yán)格的規(guī)定，必須要達(dá)到實(shí)驗(yàn)測試的環(huán)境評價指標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)室測試法獲取的數(shù)據(jù)信息，具有比較低的準(zhǔn)確度，在數(shù)據(jù)收集期間也需要借助專業(yè)性數(shù)據(jù)分析軟件。相比較于現(xiàn)場測試法，實(shí)驗(yàn)室測試法還需要較多的資金投入，且實(shí)驗(yàn)條件要求苛刻，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室測試法僅是模擬現(xiàn)場測試，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不能完整地復(fù)刻實(shí)際客觀條件和環(huán)境因素，最終取得的測試數(shù)據(jù)存在偏差。

3.3 保證實(shí)驗(yàn)法

通常在水中電氣設(shè)備的實(shí)驗(yàn)中，保證實(shí)驗(yàn)法更多的是測試電氣自動化控制設(shè)備的有效性，必須要熟悉掌握實(shí)驗(yàn)操作的各項(xiàng)規(guī)定要求，同時要從實(shí)踐角度出發(fā)，將規(guī)定落實(shí)到實(shí)處，推動實(shí)現(xiàn)水閘電氣設(shè)備故障實(shí)驗(yàn)有序開展。由于水閘的電氣自動化控制設(shè)備的零部件較多，在使用過程中發(fā)生故障的概率較高且故障具有多樣性。因此，需要通過此種可靠性實(shí)驗(yàn)法來對設(shè)備作出改良。

4 提高水閘電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的方法

4.1 有原則的選用電氣自動化控制設(shè)備元件

想要保證水閘電氣設(shè)備自動化運(yùn)行具有穩(wěn)定性和可靠性，首先要正確判斷元件質(zhì)量，并作出合理的選擇，延長元器件使用壽命。只有這樣，當(dāng)電氣設(shè)備自動化運(yùn)行期間，才可以防止因?yàn)槟撤N故障而導(dǎo)致運(yùn)行癱瘓。工作人員在選擇元件期間，要全面分析元件散熱性能，只有散熱保持良好，才可以確保設(shè)備運(yùn)行保持良好的狀態(tài)，高散熱性能的元件，可以增加電氣設(shè)備自動化控制的可靠性。

4.2 有效解決電磁波對電氣設(shè)備自動化控制的影響

在水利工程建設(shè)中，偶爾會發(fā)生電磁波會對電氣設(shè)備自動化產(chǎn)生影響。即電磁波的干擾會讓水閘電氣設(shè)備自動化控制，降低圖像顯示準(zhǔn)確性，甚至?xí)?yán)重干擾圖像顯示，導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)缺乏完整性，影響設(shè)備運(yùn)行水平，增加計(jì)算結(jié)果失誤比例。若是沒有及時將此類問題作出針對性的糾正，將不能保證水閘電氣設(shè)備良好運(yùn)行，也難以實(shí)現(xiàn)其自動化控制能力強(qiáng)化。為了將此類問題快速解決，并提升問題處理質(zhì)量，首先要采用技術(shù)手段，維系水閘電氣設(shè)備不受電磁波干擾，實(shí)現(xiàn)其自動化運(yùn)行穩(wěn)定安全。當(dāng)前在解決電磁波干擾時，最常見的方法有有屏蔽法、接地法、抑制干擾法、交流穩(wěn)壓器以及隔離變壓器等。

4.3 加強(qiáng)和完善水閘電氣設(shè)備的氣候防護(hù)及散熱措施

電氣設(shè)備內(nèi)的零部件會隨著使用時間的推移慢慢被空氣中的水分子所腐蝕，從而導(dǎo)致水閘的電氣設(shè)備自動化控制無法正常進(jìn)行。水閘電氣設(shè)備的散熱性是一個需要高度重視的問題，若散熱不及時或者散熱效果不佳可能會造成很嚴(yán)重的后果，水閘電氣設(shè)備隨著工作長時間延長，電氣設(shè)備的運(yùn)行會形成大量的熱能。若是此時散熱功能出現(xiàn)問題，就會嚴(yán)重威脅到電氣設(shè)備的元件使用壽命，同時還會使電氣設(shè)備產(chǎn)生大量的無效功，產(chǎn)生超負(fù)荷運(yùn)作，最終導(dǎo)致電氣設(shè)備自動化控制出現(xiàn)故障。因此，要設(shè)定完善的電氣設(shè)備散熱措施，在氣溫過高時增加機(jī)械通風(fēng)扇等硬件或是其他方法。

4.4 提高電源供電質(zhì)量減少諧波分量

水閘電氣設(shè)備自動化控制的可靠性還會受到供電質(zhì)量的影響，其中主要是由于電源中的諧波分量對水閘電氣設(shè)備造成的影響。隨著人們對于現(xiàn)代化設(shè)備的要求不斷地提高，變頻器等設(shè)備逐漸成為電氣設(shè)備的工作元件之一，從而使電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)問題，對此需要加強(qiáng)電源諧波的處理工作，可以從提高水閘電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的電源供電質(zhì)量入手，從而使水閘電氣設(shè)備自動化控制的可靠性、安全性能夠進(jìn)一步得到提高。

5 加強(qiáng)水閘電氣設(shè)備自動化控制應(yīng)用

水利工程建筑是水利資源開發(fā)重要手段，并且與我國的民生，社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等重大問題相掛鉤。水閘電氣設(shè)備自動化控制對水利工程建設(shè)具有重要的作用，因此水閘電氣設(shè)備自動化控制也顯得非常重要。當(dāng)代社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在日新月異變得越來越先進(jìn)，基于此，在水閘電氣設(shè)備自動化控制中也應(yīng)添加一些新的科技元素，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新控制方法的目的。首先，可以結(jié)合近年來國內(nèi)和國際上在水閘電氣設(shè)備自動化控制上的成熟理論與先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行完善和優(yōu)化;其次，各相關(guān)部門必須加強(qiáng)水閘電氣設(shè)備自動化控制在理論上的研究，再進(jìn)一步將理論向?qū)嶋H進(jìn)發(fā)，促使其逐漸實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化控制。

6 結(jié)束語

水閘電氣設(shè)備自動化應(yīng)用是現(xiàn)代水能開發(fā)與利用的重要措施，水閘電氣設(shè)備自動化的安裝要以全面、合理、科學(xué)、有效地利用水資源為前提，在確保安裝全過程完全按照操作流程的進(jìn)行，同時為國家創(chuàng)新出更多的綠色環(huán)保的新能源，以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民安居樂業(yè)的宏偉目標(biāo)。

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