佘立子，杜 滿，盧昊天，望 昊，朱小龍

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002）

引言

三峽船閘為雙向五級船閘，最大工作總水頭113 m，單級最高工作水頭45.2 m[1]。三峽船閘通過布置在24個反弧門井的反向弧形門控制輸水廊道的通斷來實(shí)現(xiàn)各級閘室以及與上下游間的水位控制。反弧門系統(tǒng)通過間接檢測的方式實(shí)現(xiàn)門葉開關(guān)終位置信號的檢測。因此，反弧門限位裝置對于船閘運(yùn)行控制具有十分重要的意義。

1 現(xiàn)狀

現(xiàn)有的反弧門位置檢測裝置由固定在油缸活塞桿吊頭的感應(yīng)板觸發(fā)安裝在導(dǎo)軌處的限位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)間接控制。由于感應(yīng)板均為鍍鋅碳鋼材質(zhì)，反弧門井內(nèi)常年環(huán)境潮濕，且閘室高水位時，反弧門關(guān)終限位開關(guān)與下滑位限位開關(guān)均沒在水中，碳鋼材質(zhì)感應(yīng)板必然會產(chǎn)生銹蝕。由于高水頭船閘反弧門在輸水末期吊桿會產(chǎn)生震動，因而會造成安裝在吊頭的感應(yīng)板感應(yīng)限位開關(guān)信號不穩(wěn)定。反弧門限位傳感器主要作用是將反弧門的位置信號傳給PLC綜合處理，現(xiàn)有感應(yīng)方式下，反弧門關(guān)終及下滑位信號發(fā)訊時在反弧門吊桿完全伸出狀態(tài)，處于反弧門井中部，檢修人員更換關(guān)終及下滑位限位開關(guān)十分不便。

2 研究目的

通過改變限位開關(guān)感應(yīng)形式，在降低吊桿擺動對限位信號感應(yīng)影響風(fēng)險(xiǎn)的同時，將反弧門關(guān)終與下滑位限位裝置整體移至水面上，方便運(yùn)行維護(hù)人員檢修與維護(hù)。

3 方案設(shè)計(jì)

用光電開關(guān)代替原距離感應(yīng)式限位開關(guān)，當(dāng)油缸活塞桿向下運(yùn)動至關(guān)終位時，固定在反弧門油缸吊桿缸頭處的撞環(huán)卡住固定在鋼絲繩上的擋塊，使鋼絲繩拉動收繩器下方遮光板隨反弧門活塞桿向下運(yùn)動至光電開關(guān)中間，觸發(fā)光電開關(guān)信號，使設(shè)備停機(jī)。光電式限位裝置設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

3.1 光電開關(guān)選型

根據(jù)船閘現(xiàn)場情況，所選擇的光電開關(guān)需滿足以下幾點(diǎn)要求：

1）根據(jù)設(shè)計(jì)，采用對射型光電開關(guān)且電壓為24 V DC。

2）由于反弧門井環(huán)境潮濕，光電開關(guān)IP等級要達(dá)到防潮以上。

3）為了方便安裝，光電開關(guān)體積要盡可能小巧。

綜合以上條件，選取了西克GSE6-P1112與倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115兩種光電開關(guān)。但目前三峽船閘的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最廣的是倍加福系列開關(guān)，為了方便采購，最終確定采用倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115。

3.2 撞環(huán)設(shè)計(jì)

撞環(huán)采用不銹鋼材質(zhì)，一端通過鋼扎帶固定在反弧門吊桿組吊頭，另一端由兩塊工裝拼接，鋼絲繩從中間穿過。撞環(huán)設(shè)計(jì)圖如下頁圖2、圖3所示。

3.3 擋塊與擋板設(shè)計(jì)

考慮到擋塊要穿過鋼絲繩，且固定在鋼絲繩上，因此采用標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼方管對切，將鋼絲繩從管中穿過后，由螺栓固定。擋塊設(shè)計(jì)圖如下頁圖4所示。

考慮到矩形擋板在反弧門井中可能會由于氣流的作用產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，影響信號觸發(fā)。因此，采用塑料小球來做擋板。

3.4 光電開關(guān)安裝支架設(shè)計(jì)

支架的主要作用為將收繩器與光電開關(guān)集成，并固定在上層檢修平臺上。選用兩根長為1.7 m的角鋼通過鋼扎帶在上層檢修平臺欄桿上固定，角鋼上部設(shè)計(jì)支架固定收繩器，下部兩層分別固定對射型光電開關(guān)，如圖5所示。

4 現(xiàn)場驗(yàn)證

4.1 現(xiàn)場接線

倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115為對射型三線制光電開關(guān)。發(fā)射端發(fā)射紅光至接收端，通過遮光板阻斷紅光的接收來實(shí)現(xiàn)信號通斷的控制。

根據(jù)船閘應(yīng)用實(shí)際，我們采用暗通來輸出信號，將光電開關(guān)接收端頂部旋鈕指針指向“D”，感應(yīng)距離調(diào)至最小。

具體接線為：由反弧門端子箱中取直流24V電源送至光電開關(guān)，光電開關(guān)接收器4根信號線送至反弧門井旁端子箱，由已敷設(shè)的電纜送至機(jī)房2號柜經(jīng)X1端子排，最后接入PLCDI模塊。

4.2 原理驗(yàn)證

根據(jù)設(shè)計(jì)，當(dāng)反弧門吊桿運(yùn)行接近下滑位時，撞環(huán)觸碰撞塊，帶動撞塊與小球繼續(xù)向下運(yùn)動，當(dāng)反弧門吊桿至下滑位時，小球擋住光電開關(guān)信號，PLCDI模塊常開點(diǎn)閉合。反弧門吊桿繼續(xù)向下運(yùn)動，離開下滑位，下滑位光電開關(guān)恢復(fù)，PLCDI模塊常開點(diǎn)斷開。反弧門吊桿運(yùn)行至關(guān)終位，小球擋住光電開關(guān)信號，PLCDI模塊常開點(diǎn)閉合。

支架安裝完畢，首先進(jìn)行關(guān)閥過程模擬：活塞桿向下運(yùn)動帶動下拉收繩器至下滑位與關(guān)終位，分別檢查小球是否能有效觸發(fā)信號。實(shí)驗(yàn)效果如圖7、圖8所示。

5 結(jié)語

模擬運(yùn)行中，光電開關(guān)信號觸發(fā)穩(wěn)定，且受鋼絲繩擺動影響小，原理性驗(yàn)證成功。與現(xiàn)行反弧門限位裝置相比，具有檢修維護(hù)方便、不受吊桿擺動影響的優(yōu)點(diǎn)。但本方案對于是否長期適用于三峽船閘運(yùn)行工況還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，光電開關(guān)支架的穩(wěn)固性有待進(jìn)一步研究。