崔紅雨 陳輝

摘 要：船閘是通航建筑物中的重要設(shè)施，它的可靠性及運行效率將會直接影響航運安全和運輸效率。本文結(jié)合京杭運河長溝船閘運行特點，通過調(diào)整船閘PLC控制程序，對開閘過程進行優(yōu)化，實現(xiàn)京杭運河非調(diào)水期快速開關(guān)閘門，提高船閘運行效率同時降低能源消耗。

關(guān)鍵詞：船閘;PLC;高效節(jié)能

中圖分類號：U641 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0100-02

京杭運河是《全國內(nèi)河航道與港口布局計劃》確定的“兩橫一縱兩網(wǎng)十八線”高等級航道規(guī)劃中唯一縱向高等級航道，也是山東省內(nèi)河航道總體規(guī)劃“一干多支”格局的核心，黃河以南部分規(guī)劃為Ⅱ級標準航道。長溝船閘作為京杭運河濟寧北航段的Ⅱ級標準船閘，它的投入使用對加快我國內(nèi)河水運主通道建設(shè)、促進水資源綜合利用、加強能源水運通道建設(shè)以及增加沿線地區(qū)勞動就業(yè)和發(fā)展旅游業(yè)意義重大。船閘作為一種通航建筑物， 其高效運行將對社會經(jīng)濟發(fā)展起到極大促進作用。

1船閘標準工藝流程及其特點

1.1 船閘標準工藝流程

船閘運行標準工藝流程：船舶上行時，首先關(guān)閉上游閘門及閥門，提下游閥門對閘室進行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶進入閘室后，關(guān)下游閘門，提上游閥門對閘室進行充水平壓后，打開上游閘門，落上游閥門，船舶出閘后關(guān)閉上游閘門。船舶下行時，首先關(guān)閉下游閘門及閥門，提上游閥門對閘室進行充水平壓后，開上游閘門，落上游閥門，船舶進入閘室后，關(guān)上游閘門，提下游閥門對閘室進行泄水平壓后，開下游閘門，落下游閥門，船舶出閘后關(guān)下游閘門。

1.2 船閘標準工藝流程特點

在船閘上下游存在水位差的情況下，這種標準作業(yè)流程能有效保證船舶過閘安全，確保船閘運行穩(wěn)定，減少過閘用水量。在上下游沒有水位差的情況仍采用這一作業(yè)流程不利于提高船舶過閘效率，限制了船閘通過能力，易造成運輸旺季航道擁堵，船舶大量滯留，削弱了水運的競爭優(yōu)勢，同時與節(jié)能減排保護自然環(huán)境的發(fā)展理念相違背。因此深入研究船閘通過能力，提高水運對市場經(jīng)濟的適應(yīng)能力勢在必行。

2 任城船閘運行特點

長溝船閘與南水北調(diào)東線工程的第十一級抽水泵站長溝泵站相對應(yīng)，是一座標準Ⅱ級船閘，設(shè)計通過能力2200萬噸/年，單日過閘閘次15次以上，全年有效通航天數(shù)345天。泵站非調(diào)水期占全年60%左右，船閘上下游近8個月時間無水位差。因而長溝船閘有進一步提高通過能力的迫切需求及獨特優(yōu)勢。

3結(jié)合PLC控制系統(tǒng)，簡化開閘流程

3.1 閘門開啟必要條件

在船閘標準開閘流程中，疏水閥門“開到位信號”及閘門內(nèi)外“水平信號”作為閘門打開的必要條件，二者缺一不可。疏水閥門的作用是對閘室充水或泄水來平衡閘門內(nèi)外水位，上下游無水位差的情況下，閘門內(nèi)外“水平信號”自然滿足，疏水閥門開與不開沒有實際意義。閘門關(guān)閉條件則不受閥門狀態(tài)影響。

3.2 簡化流程設(shè)計思路

在上位機系統(tǒng)中由人工確認一個信號來代替疏水閥門“開到位信號”發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)接收到這一信號后經(jīng)過邏輯運算“誤認為”閥門已開啟到位，閘門開啟條件得到滿足。該信號之所以要人工確認一是為避免閘門內(nèi)外存在水位差的情況下誤操作，直接開啟閘門，二是沒有人工確認的情況下不影響按照標準流程開閘門。

4 快速開閘的社會經(jīng)濟效益

4.1開閘效率提升

任城船閘標準開閘流程中提閥用時t1：3′10″，開閘用時t2：3′50″，自落閥用時t3：1′30″，關(guān)閘用時t4：3′40″。

標準流程開閘用時：

T1=2（t1+t2+t3+t4）

=2（3′10″+3′50″+1′30″+3′40″）

=12′10′′

快速開閘用時：

T1=2（t2+t4）

=2（3′50″+3′40″）

=7′30′′

快速開閘比標準流程開閘提升效率：

=（T1-T2）/T1

=（12′10′′-7′30″）/12′10′′

=38.36%

4.2 社會經(jīng)濟效益

液壓系統(tǒng)主電機功率P：15Kw

單次開閘節(jié)省電能：

W1=4P·t1

=4×15×3′10″

=2.83Kw·h

每天按15閘次，全年非調(diào)水期8個月

全年節(jié)省電能：

W2=15×8×30×W1

=5×8×30×2.83

=10188Kw·h

全年減少二氧化碳排放10188千克，減少二氧化硫排放306千克，節(jié)約用水40.7噸。

5 結(jié)語

優(yōu)化船閘運行過程，不僅使船閘通過能力得到有效提高，為船舶的入閘移泊節(jié)省大量時間，提高企業(yè)服務(wù)形象，為國家經(jīng)濟建設(shè)做出貢獻，同時實現(xiàn)了節(jié)能減排，綠色發(fā)展的環(huán)保理念。

參考文獻：

[1]黃海鷗，張瑋，李驍春. 基于排隊理論的京杭運河船閘通過能力研究[J]. 武漢理工大學學報， 2009年， 33（3）： 1-2.

[2]吳澎.京杭運河長溝船閘工程初步設(shè)計第一冊設(shè)計說明書、主要設(shè)備與材料[M].2010.1-50.

[3]朱祥輝.關(guān)于船閘自動控制程序的優(yōu)化設(shè)計[J].華東科技：學術(shù)版，2014年，000（001） ：1-2.