楊南昌

[摘? ? 要]在我國(guó)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(duì)水閘電氣設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)和全面開(kāi)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(shí)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(duì)水閘電氣設(shè)備在自動(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)]TM762 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]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(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，水利工程起到十分重要的作用，不僅關(guān)系到社會(huì)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(wú)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(guò)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(shí)要具有高新技術(shù)支持。為了使水閘電氣設(shè)備在自動(dòng)化系統(tǒng)中得到更好應(yīng)用，以下從其安裝控制、自動(dòng)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(duì)水閘內(nèi)啟閉機(jī)電的正向轉(zhuǎn)動(dòng)和反向轉(zhuǎn)動(dòng)以及結(jié)束環(huán)節(jié)實(shí)施控制。同時(shí)，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(guò)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(cè)。使用水閘電氣設(shè)備時(shí)，要求對(duì)水位信息進(jìn)行整體性測(cè)量并動(dòng)態(tài)性展現(xiàn)，確保工作人員基于參數(shù)信息動(dòng)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(dòng)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(guó)基本上采取卷?yè)P(yáng)啟閉的方式啟動(dòng)與關(guān)閉水閘，實(shí)現(xiàn)對(duì)水閘的控制，使用三相交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)水閘的啟動(dòng)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(shí)，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(jià)值是修復(fù)和監(jiān)測(cè)欠壓、斷電、短路、過(guò)載等處于非正常運(yùn)行狀態(tài)的情況，同時(shí)能夠?qū)λl站門開(kāi)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(kāi)啟的自動(dòng)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(kāi)關(guān)的控制

我國(guó)當(dāng)今在控制和使用水閘電氣設(shè)備期間，限位開(kāi)關(guān)的重要性不言而喻，開(kāi)關(guān)裝置的主要功能是確保水閘閘門在上升過(guò)程中，可最大限度地實(shí)現(xiàn)其安全性，或者閘門在下降時(shí)，可最大限度的實(shí)現(xiàn)其安全性，在最短時(shí)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(guó)水閘電氣設(shè)備限位開(kāi)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(kāi)關(guān)均具有不同的特點(diǎn)，所以在選擇時(shí)，要對(duì)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(dòng)化應(yīng)用

2.1 二合一精密行程開(kāi)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(dòng)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(shí)上下限互相影響，耗時(shí)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(guò)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(guò)采用長(zhǎng)絲桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，將開(kāi)關(guān)和機(jī)械行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行合并，從而形成二合一的精密行程開(kāi)關(guān)。這種新型的精密行程開(kāi)關(guān)具有高精度定位精，方便調(diào)節(jié)，復(fù)位行程短，兩級(jí)保護(hù)，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，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(cè)量水位時(shí)，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(cè)量結(jié)果，但是在使用過(guò)程中，也會(huì)存在較多的不便利。若使用措施不當(dāng)，或讀數(shù)不準(zhǔn)，會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)誤差，降低測(cè)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(shí)，既不可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性要求，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸要求。如今，這種測(cè)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(cè)量工作時(shí)，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(shí)利用信號(hào)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(dòng)，這是一種物理機(jī)理?；诖藟毫鞲衅?，可對(duì)其進(jìn)行再加工處理，得到“投入式液位變送器”，在被測(cè)量的液體中直接將其放入其中，其測(cè)量方法是十分便利的。

2.3 閘門開(kāi)度傳感器

在早期，模擬式水閘閘門開(kāi)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(duì)簡(jiǎn)單，其成本支出也很少，所以將其用來(lái)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(hào)也表現(xiàn)出一定的溫度漂移，只符合水利工程中閘門開(kāi)度測(cè)量提出的要求。因此，為了滿足更多需求人們開(kāi)始使用新型的數(shù)字閘門開(kāi)度傳感器，將此類型傳感器劃分為絕對(duì)編碼式和計(jì)數(shù)式兩種。

3 水閘電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用可靠性測(cè)試

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法

在水利工程施工現(xiàn)場(chǎng)貫徹落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法，其主要目的是測(cè)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(cè)量和信息收集提供有效保證。完成數(shù)據(jù)測(cè)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(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法所包含的測(cè)試類型有停機(jī)測(cè)試、脫機(jī)測(cè)試和在線測(cè)試3種方式，待完成測(cè)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(píng)價(jià)，綜合數(shù)據(jù)信息評(píng)定穩(wěn)定性和可靠性。

3.2 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法

以實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法實(shí)現(xiàn)水閘電氣設(shè)備測(cè)試，對(duì)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(cè)試的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(chǎng)測(cè)試法，實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)試法僅是模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(cè)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(cè)試電氣自動(dòng)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(shí)要從實(shí)踐角度出發(fā)，將規(guī)定落實(shí)到實(shí)處，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)水閘電氣設(shè)備故障實(shí)驗(yàn)有序開(kāi)展。由于水閘的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的零部件較多，在使用過(guò)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(guò)此種可靠性實(shí)驗(yàn)法來(lái)對(duì)設(shè)備作出改良。

4 提高水閘電氣自動(dòng)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(dòng)化控制設(shè)備元件

想要保證水閘電氣設(shè)備自動(dòng)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(zhǎng)元器件使用壽命。只有這樣，當(dāng)電氣設(shè)備自動(dòng)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(dòng)化控制的可靠性。

4.2 有效解決電磁波對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化控制的影響

在水利工程建設(shè)中，偶爾會(huì)發(fā)生電磁波會(huì)對(duì)電氣設(shè)備自動(dòng)化產(chǎn)生影響。即電磁波的干擾會(huì)讓水閘電氣設(shè)備自動(dòng)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(méi)有及時(shí)將此類問(wèn)題作出針對(duì)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(dòng)化控制能力強(qiáng)化。為了將此類問(wèn)題快速解決，并提升問(wèn)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(dòng)化運(yùn)行穩(wěn)定安全。當(dāng)前在解決電磁波干擾時(shí)，最常見(jiàn)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(huì)隨著使用時(shí)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(dòng)化控制無(wú)法正常進(jìn)行。水閘電氣設(shè)備的散熱性是一個(gè)需要高度重視的問(wèn)題，若散熱不及時(shí)或者散熱效果不佳可能會(huì)造成很嚴(yán)重的后果，水閘電氣設(shè)備隨著工作長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，電氣設(shè)備的運(yùn)行會(huì)形成大量的熱能。若是此時(shí)散熱功能出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)嚴(yán)重威脅到電氣設(shè)備的元件使用壽命，同時(shí)還會(huì)使電氣設(shè)備產(chǎn)生大量的無(wú)效功，產(chǎn)生超負(fù)荷運(yùn)作，最終導(dǎo)致電氣設(shè)備自動(dòng)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(guò)高時(shí)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(dòng)化控制的可靠性還會(huì)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(duì)水閘電氣設(shè)備造成的影響。隨著人們對(duì)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(wèn)題，對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化控制應(yīng)用

水利工程建筑是水利資源開(kāi)發(fā)重要手段，并且與我國(guó)的民生，社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)等重大問(wèn)題相掛鉤。水閘電氣設(shè)備自動(dòng)化控制對(duì)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(dòng)化控制也顯得非常重要。當(dāng)代社會(huì)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(lái)越先進(jìn)，基于此，在水閘電氣設(shè)備自動(dòng)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(lái)國(guó)內(nèi)和國(guó)際上在水閘電氣設(shè)備自動(dòng)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(dòng)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(yǔ)

水閘電氣設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用是現(xiàn)代水能開(kāi)發(fā)與利用的重要措施，水閘電氣設(shè)備自動(dòng)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(guò)程完全按照操作流程的進(jìn)行，同時(shí)為國(guó)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(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民安居樂(lè)業(yè)的宏偉目標(biāo)。

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