柴麗莎 廣州市流溪河灌區(qū)管理中心

目前，水庫、水閘等水利工程閘門普遍采用液壓啟閉及自動化控制。液壓啟閉機由液壓系統(tǒng)和液壓缸組成，液壓缸連接閘門，液壓系統(tǒng)控制液壓缸內(nèi)的活塞桿帶動閘門做上下運動，以開啟和關(guān)閉閘門。液壓啟閉機具有相對靈活，既可上拉也可下推，控制精準，運行平穩(wěn)等優(yōu)點，且方便實現(xiàn)智能化控制。近年來隨著水利信息化的快速發(fā)展，自動控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，可實現(xiàn)在控制室集中操控閘門，大大提高了工作效率、操作精準程度，節(jié)省了人力成本，保障了人員安全。但由于液壓啟閉機及自動控制系統(tǒng)構(gòu)成較復雜、專業(yè)性較強、技術(shù)難度大，要做好其維護和管理，及時發(fā)現(xiàn)解決出現(xiàn)的故障，保障設(shè)備正常運行使用，對閘門運行管理和維護人員提出了更高的要求。

1.工程概況

李溪攔河閘壩位于流溪河中下游，是一座以灌溉、供水為主，兼具發(fā)電、改善水環(huán)境等功能的水利樞紐工程。工程規(guī)模屬大（2）型水閘，工程等級為Ⅱ等，主要建筑物水閘、消能防沖設(shè)施為2 級建筑物，設(shè)計洪水采用50年一遇標準，洪峰流量2270m/s，校核洪水采用100年一遇標準，洪峰流量2560m/s。

李溪攔河閘壩于2013年完成加固改造，采用開敞式寬頂堰結(jié)構(gòu)，提升式平板鋼閘門及液壓啟閉機控制。共設(shè)置19孔閘門，水閘總寬276.5m，閘孔凈寬225.5m。

液壓啟閉機由每孔工作閘閘門配置1套2×250kN/2×160kN液壓啟閉機，兩套液壓缸懸掛在孔口兩側(cè)閘墩上。19孔閘門共設(shè)置6套液壓泵站，幾孔閘門共用一個液壓泵站。液壓泵站設(shè)備和現(xiàn)地控制設(shè)備布置在水閘邊控制室內(nèi)，液壓管路敷設(shè)在油管溝內(nèi)，每個液壓泵站配置一備一用兩套電動機和液壓泵。閘門啟閉運行時設(shè)有同步控制系統(tǒng)，閘門左右不同步時自動進行糾偏，保證閘門的同步運行。開度位移傳感器采用進口內(nèi)置恒力彈簧傳感器，以檢測行程。

閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)分為現(xiàn)地控制和集中控制兩部分。在中控室建立集中監(jiān)控系統(tǒng)，正常運行時，管理人員使用集中控制系統(tǒng)對閘門進行控制，集中自動控制出故障時，轉(zhuǎn)換為現(xiàn)地手動控制系統(tǒng)的控制，從而保證了自動控制系統(tǒng)的高可靠性。

現(xiàn)地控制系統(tǒng)由水閘工作長廊上的閘門現(xiàn)地控制箱及液壓設(shè)備室的閘門電氣控制柜等組成。每套液壓啟閉泵站設(shè)置一套電氣控制柜，作為閘門控制的操作機構(gòu)，內(nèi)部布置PLC模塊，采集液壓設(shè)備各油路電磁閥、壓力監(jiān)測儀表、閘門開度位移傳感器等信號，接受集中控制系統(tǒng)的指令，控制啟閉電機開停及各油路電磁閥的啟閉。柜內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)現(xiàn)地控制及遠程控制的切換。接受遠程控制系統(tǒng)的指令，判斷設(shè)備運行條件，符合要求后系統(tǒng)自動將確定需要動作數(shù)量及啟閉閘門到規(guī)定的開度。在閘門工作長廊內(nèi)各閘門組設(shè)置現(xiàn)地控制箱，布置小型PLC、常規(guī)按鈕，通過光纜連接至閘門電氣控制柜，設(shè)備調(diào)試或檢修時，實現(xiàn)在水閘工作長廊上控制啟閉閘門。閘門電氣控制柜與閘門現(xiàn)地控制箱之間控制相互轉(zhuǎn)換，互為聯(lián)鎖。

集中控制系統(tǒng)布置在中控室內(nèi)?？刂浦鳈C通過以太網(wǎng)通信方式與PLC進行數(shù)據(jù)交換。運行管理人員通過控制系統(tǒng)查看閘門啟閉信息，發(fā)出閘門啟閉指令。啟閉指令發(fā)出后由閘門電氣控制柜的PLC根據(jù)控制邏輯，向液壓系統(tǒng)發(fā)出控制信號，液壓系統(tǒng)開始工作，達到閘門控制目的。

閘門控制系統(tǒng)實現(xiàn)功能有：自動監(jiān)測閘門開度及工況、自動采集閘門上下游水位、根據(jù)操作規(guī)程自動控制（遠程/手動兼容）閘門啟動、可設(shè)定開度或流量自動控制閘門啟閉、故障報警、記錄操作過程功能等。

2.常見故障

根據(jù)2019年、2020年兩年李溪攔河閘壩閘門啟閉系統(tǒng)故障統(tǒng)計分析，液壓啟閉機相對穩(wěn)定，故障發(fā)生率較低，主要問題有電磁閥損壞、油缸油管油箱滲油及閘門糾偏不夠同步，其中油缸油管油箱滲油是由密封件使用年限已久老化磨損造成，在2021年更換全部密封件后不再滲油。自動控制系統(tǒng)故障主要為雷擊引起的各類電子設(shè)備元件的損壞，如PLC模塊故障、通訊故障、閘門開度位移傳感器損壞等，2020年底該工程建筑物及設(shè)備開展防雷設(shè)施改造后近兩年未發(fā)生雷擊破壞。

所送檢標本有痰、血液、尿液、胸腔引流液、腹腔引流液、手術(shù)切口分泌液等。按照《臨床檢驗操作規(guī)程》中的操作方法進行菌株測定和藥敏試驗。

2.1 液壓啟閉機常見故障

（1）電磁閥等控制元件損壞。液壓啟閉機控制元件由各類閥組組成。單向閥、換向閥等方向控制閥控制液壓油的流向，減壓閥、順序閥等壓力控制閥調(diào)節(jié)控制油壓的壓力，節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥等流量控制閥控制液壓油的流量。任何一個元件故障液壓系統(tǒng)都不能正常工作。

（2）油缸、油管、油箱漏油滲油。這是液壓啟閉機普遍存在的問題，通常由于接口處密封圈老化磨損引起，漏油嚴重會造成液壓系統(tǒng)啟動時油壓不足，無法正常啟閉閘門。

（3）糾偏不同步。閘門的運行過程中，若閘門左右開度不一致，糾偏不及時，會造成閘門單邊卡死或閘門全關(guān)時漏水。該水閘為雙缸液壓啟閉機，采用自動糾偏方式，閘門左右開度差超出設(shè)定的控制值時，通過PLC發(fā)出指令調(diào)節(jié)左右電磁閥以達到同步。偶爾出現(xiàn)自動糾偏系統(tǒng)誤差導致閘底關(guān)閉不嚴漏水，不影響閘門安全運行，采用手動糾偏解決。

（4）系統(tǒng)油壓不足，流量偏小。油管或液壓元件內(nèi)的型砂、毛刺切屑等污染物在液壓油的沖擊下脫落，堵塞阻尼孔和濾油器，會造成壓力和速度不穩(wěn)定。

2.2 自動控制系統(tǒng)常見故障

（1）可編程控制器PLC故障?？删幊炭刂破鲗儆诰幊炭刂茊卧钦麄€自動控制系統(tǒng)的核心，完成 PLC的信號處理、邏輯運算、Profibus通訊、控制輸出等功能，PLC故障會導致自動控制系統(tǒng)癱瘓。

（2）通訊故障。監(jiān)控主機與控制柜通過光纜連接，通訊故障是閘門自動控制系統(tǒng)最常見的故障，會導致數(shù)據(jù)、指令、信號無法正常傳輸接收，通常由光纖收發(fā)器損壞、光纜接頭松動、供電異常等引起。

（3）傳感器故障。每臺啟閉機在閘門兩側(cè)油缸上各配有一套閘門開度位移傳感器，在顯示閘門開度的同時，及時為控制器提供閘門左右2個活塞桿運行高度和速度信號，使控制器隨時對兩活塞桿進行糾偏處理，保證其工作的同步狀態(tài)。閘門開度位移傳感器是自動控制重要的傳感器，較容易出現(xiàn)故障。

3.原因分析

根據(jù)工程多年運行管理經(jīng)驗，閘門液壓啟閉機及自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障的原因主要分為以下幾類。

3.1 設(shè)備的使用壽命有限或存在質(zhì)量缺陷

3.2 防雷不足，雷擊造成電子設(shè)備損壞

水利工程多處于空曠的野外或河岸水域，水工建筑物相對較高，雷擊災害事故發(fā)生相對頻繁，特別是位于強雷區(qū)的水利工程，機電設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備遭受雷擊損壞的風險尤為突出。感應(yīng)雷對液壓啟閉機及自動控制系統(tǒng)的各類電子設(shè)備元件有極大的破壞力，直擊雷可以直接擊中建構(gòu)筑物或擊中線路及電子設(shè)備造成損壞。若水利工程建構(gòu)筑物及各類電子設(shè)備防雷設(shè)施性能不滿足現(xiàn)有防雷規(guī)范要求，會導致雷擊破壞的概率大大增加，影響閘門的正常啟閉和水利工程的安全運行。據(jù)統(tǒng)計，李溪攔河壩通訊設(shè)備、電源開關(guān)、PLC、傳感器、啟動裝置等均發(fā)生過不同程度的雷擊破壞。

3.3 維護管理不到位，未能及時排除隱患

日常管理中對設(shè)備的檢查和保養(yǎng)不到位，對存在的隱患和小問題不能及時發(fā)現(xiàn)和解決，導致出現(xiàn)故障影響運行。在設(shè)備有故障時，由于管理人員專業(yè)能力不足，不熟悉液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)的工作原理和常見問題，不能及時分析故障原因，修復損壞設(shè)備 。

4.經(jīng)驗對策

4.1 完善和提升水利工程防雷能力，減少雷電災害引起的液壓啟閉及控制系統(tǒng)故障

（1）定期開展防雷檢測，掌握防雷性能。每年度委托具有專業(yè)雷電防護裝置檢測資質(zhì)的單位對水利工程防雷設(shè)施開展一次全面、詳細、規(guī)范的檢測，摸清工程防雷設(shè)施現(xiàn)狀情況，對于不符合規(guī)范要求的及時分析原因采取措施消除隱患。防雷檢測主要檢測防雷裝置是否有效可靠，接閃器、引下線、接地裝置等是否連通，接地系統(tǒng)的有效接地電阻是否在允許范圍，電源防雷系統(tǒng)、信息系統(tǒng)信號防雷系統(tǒng)的對地絕緣阻抗是否在允許范圍。

（2）開展防雷改造，保障防雷設(shè)施發(fā)揮實效。按照《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB50057-2010）》《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范（GB50343-2012）》等規(guī)范，根據(jù)水利工程地理位置，受雷擊密度頻率及重要性等，計算得出工程的防雷設(shè)防類別，按規(guī)范完善防直擊雷設(shè)施及雷電感應(yīng)防護裝置。在直擊雷防護方面，可針對接閃帶、接閃網(wǎng)格、防雷引下線、等電位連接、接地裝置布置進行優(yōu)化完善；在雷電電磁脈沖防護方面，室內(nèi)供電設(shè)備、控制設(shè)備、通信設(shè)備安裝適用的浪涌保護器，做好等電位連接、屏蔽等措施，從內(nèi)到位，從遠到近，從整體到細節(jié)，全方位為液壓啟閉機及自動控制系統(tǒng)設(shè)置雷電防御屏障。

4.2 加強對設(shè)備的檢查和維護，及時發(fā)現(xiàn)消除隱患問題，提高設(shè)備的可靠性、安全性，降低故障的發(fā)生率

（1）定期進行閘門啟閉試動，系統(tǒng)檢查液壓啟閉和控制系統(tǒng)。非汛期閘門的運行調(diào)度較少，應(yīng)在每年汛前組織一次閘門啟閉試動，所有閘門開啟至最大開度，以檢驗液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)能否正常工作，確保在汛期過洪時能迅速啟閉閘門。

（2）液壓油的維護。油液中顆粒污染物引起的污染磨損是引起液壓元件失效的主要原因，因此保持液壓油的潔凈對保證液壓系統(tǒng)正常運作至關(guān)重要。每年對油箱中液壓油做一次全面過濾。定期清洗濾油器濾芯，防止濾芯堵塞，若濾芯已損壞，必須及時進行更換。每年委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對液壓油的品質(zhì)進行取樣檢測，出具檢測報告，液壓油的取樣應(yīng)在系統(tǒng)正在運行或剛剛停止工作時進行。若液壓油品質(zhì)不符合要求，必須進行更換。

（3）對油管油缸的維護。油管油缸的維護是液壓啟閉機日常養(yǎng)護的重要內(nèi)容，每年汛前打開油管溝蓋板，檢查油管夾是否穩(wěn)固，油管的接口處、焊縫處、與閥組的連接處是否有漏油現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)油管夾松動或者油管漏油，應(yīng)及時進行調(diào)整、加固，確保設(shè)備正常工作。檢查油缸是否滲油漏油，油缸漏油由密封件的磨損老化引起，應(yīng)及時更換密封件。

4.3 做足應(yīng)對故障的各項措施，在故障出現(xiàn)時能快速處理問題和保障運行，提高應(yīng)急處置能力

（1）對于易損壞元件，儲備一定數(shù)量的備品備件，如濾油器濾芯、液壓缸密封圈、液壓閥組、PLC模塊、光纖收發(fā)器、開度位移傳感器、位置開關(guān)等，以便于發(fā)生故障迅速維修更換。備品備件與各類元件應(yīng)具有互換性，由相同的材料制成，采用相同的工藝標準。

（2）對于一些建設(shè)年限較長，液壓啟閉系統(tǒng)老舊，故障率高難以快速修復的水利工程，可配備移動式液壓啟閉機，移動式液壓啟閉機是將發(fā)電機和液壓裝置組合在一起的應(yīng)急設(shè)備，直接控制液壓油缸來啟閉閘門，為汛期安全行洪提供應(yīng)急保障。配備柴油發(fā)電機作為備用電源，在市電斷電時啟用備用電源保障電力供應(yīng)。

（3）制定應(yīng)急預案，明確液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)異常時的應(yīng)急處置方法，處理人員和職責；舉行應(yīng)急演練，模擬在液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障情況下，組織操作人員高效有序的以應(yīng)急方式啟閉閘門，迅速排查修復系統(tǒng)故障，提高工作人員操作熟練程度和問題處理能力。

4.4 建立健全制度規(guī)程，促進液壓系統(tǒng)管理的標準化、規(guī)范化，強化管理隊伍能力建設(shè)，加強運行管理人員培訓

（1）科學、規(guī)范、精細的管理和維護能有效降低液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)故障率，通過對設(shè)備的經(jīng)常養(yǎng)護和規(guī)范操作，延長元件的使用壽命。設(shè)備系統(tǒng)的操作、巡檢、養(yǎng)護、維修需要一套操作性強、適用性高的標準和規(guī)程，要根據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合各水利工程的實際情況，制定相應(yīng)的設(shè)備操作規(guī)程、巡查檢修制度、維修養(yǎng)護制度、檢查操作維修記錄表等，并確保各項標準執(zhí)行到位。

（2）管理水平的高低取決于人員的素質(zhì)，應(yīng)加強對管理運行人員的技術(shù)培訓，提高技能水平和履職能力。一線運行操作人員重在實操，應(yīng)持證上崗，具備閘門操作工等資質(zhì)，定期參加業(yè)務(wù)學習和培訓，熟練掌握液壓啟閉機及自動控制系統(tǒng)日常操作方法、常見故障識別處理、應(yīng)急操作辦法等。管理人員應(yīng)具有扎實的專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗和快速應(yīng)急處置能力，學習掌握水閘及啟閉機系統(tǒng)各類技術(shù)規(guī)程和工程特性，提升管理水平。

（3）建立液壓啟閉機和自動控制系統(tǒng)故障臺賬，詳細記錄故障表現(xiàn)、發(fā)生原因、處理措施等，定期對故障情況統(tǒng)計歸納，總結(jié)經(jīng)驗查找短板，為之后管理的改進和提升提供經(jīng)驗建議。