兴隆枢纽泄水闸静磁栅闸门开度行程检测装置运行与维护

周浩+彭翔鹏+姜晓曦

摘 要：静磁栅闸门开度行程检测装置是武汉静磁栅机电制造有限公司静磁栅直线绝对编码器系列产品的品种之一，属数字化直线绝对位移传感器。该行程检测装置由静磁栅尺、测量杆、导向套管和安装座构成，测量杆对应在导向套内伸缩移动，静磁栅尺上感应到闸门开度信号。此方案已应用于湖北省汉江兴隆水利枢纽兴隆泄水闸56孔泄水闸门。

关键词：兴隆泄水闸 行程检测 运维

中图分类号：TK73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0066-04

汉江兴隆水利枢纽位于汉江下游湖北省潜江、天门市境内，上距丹江口枢纽378.3 km，下距河口273.7 km，泄水闸是兴隆水利枢纽三大主体建筑物之一，主要功能是调节水库水位和汛期宣泄汉江洪水，保障枢纽灌溉、航运及发电功能的正常发挥，结合两岸滩地过流段其设计过流标准为本河段最大入库流量1.94万 m3/s；枢纽设计洪水位和校核洪水位均为41.75 m（黄海高程，下同），正常蓄水位为36.20 m。泄水闸共设置有56孔泄水闸门，112根油缸两两一组分别套栓住56孔弧形门，为闸门启闭的机械传动机构。静磁栅闸门开度行程检测装置的核心部件就安装在缸体侧部。该行程检测装置由静磁栅尺、测量杆、导向套管和安装座构成，整套行程检测装置材料都选用工业级不锈钢制作。为防止不锈钢与油缸长时间接触而发生电化学腐蚀，在与油缸接触的安装座上装有橡胶垫。静磁栅尺长1 485 mm，固定安装在导向套上，电缆由后部引出，导向套及测量杆利用安装座分别安装在油缸缸体和前铰上，随着油缸伸缩运动，测量杆也对应在导向套内伸缩移动，静磁栅尺上感应到闸门开度信号。按照水利工程惯例，当液压启闭机活塞杆完全伸出闸门关闭时，开度为“0”毫米，活塞杆完全缩进闸门全开时，开度为最大。投入运行4年以来，由于风吹日晒、雨水侵袭，该系统安装的薄弱性凸显出来，为提高整个系统的可靠性、安全性，对整套系统进行局部改进是相当有必要的。

1 静磁栅闸门开度行程检测装置安装示意图

（1）机械部件安装示意图如图1、图2、图3所示。

（2）电气部分安装示意图如图4、图5、图6所示。

2 静磁栅闸门开度行程检测装置运行管理

静磁栅闸门开度行程检测装置接入启闭机闸门控制系统中，在启闭机房电气控制柜中安装有连接闸门开度行程检测装置的接线端子。控制柜内的直流电源模块DCP3提供静磁栅系统24 V工业级直流电，静磁栅闸门开度行程检测装置的室外电缆经过控制柜端子排，把传感器模拟量信号输入SSI绝对编码器模块，转化为数字量信号输出传输至PLC控制模块，从而实现自动检测、控制功能（如图7所示）。

（1）兴隆枢纽泄水闸静磁栅闸门开度行程检测装置在正常工作时，控制柜触摸屏初始值，根据弧形门运行工况偏移冗余的需要，一般设置为“10”左右。如图7所示，控制柜内DCP3直流模块给静磁栅系统供24 V工业级直流电。

（2）当静磁栅系統正常工作时，SSI绝对编码器模块在显示上应出现CH0/CH1“Run”字样，同时触摸屏A/B缸实际值应该是“10”左右。

（3）当静磁栅系统出现故障报警时，SSI绝对编码器模块在显示上应出现CHO/CH1“I/O”字样，并伴随CHO/CH1指示闪烁，同时触摸屏A/B缸实际值变为“0”。

（4）当SSI绝对编码器模块显示出现“I/O”字样，并有CHO/CH1指示全部跳跃闪烁，触摸屏A/B缸实际值也都为“0”，根据运行多年经验，同一弧门两套传感器一般不会同时出现报警，编码器模块显示出现CHO/CH1双路报警，则应优先排查24 V直流供电。

（5）当控制柜触摸屏A/B缸实际值随着闸门启闭出现跳跃性变化时，一般优先考虑传感器PDB板件本身损坏，需要更换传感器。

3 系统运行中存在的问题

（1）兴隆枢纽泄水闸静磁栅闸门开度行程检测装置在油缸行程数据采集、传输过程中，由于缸体传感器引出线接线盒长期暴露在潮湿环境中、雨水渗透进接线盒内导致数据、电源接线端子锈蚀、氧化，形成物理隔离。从而使得传感器的数据采集中断，启闭机电气柜PLC模块无法读取行程反馈数据，进而使得闸门启闭系统发出两缸异步报警，无法实现现地、远程自动开关闸门操控。

（2）之前的传感器引出线接线盒由于设计制造上的缺陷，进线孔的设计在盒子的上端，这样的结构在雨水大风的气象环境下，雨水顺着数据、电源线的外套软管，顺线流进传感器的PDB板件中。在通电状态下导致传感器PDB板件烧坏，从而使得传感器失灵、无法工作，也无法采集活塞杆行程反馈数据，进而使得闸门启闭系统发出两缸异步报警。

（3）早前静磁栅传感器引出线室外安装信号电缆偏长且未固定，长时间风吹日晒随意摆动造成电缆扭曲断裂，信号传输中断。

4 改造措施

基于兴隆水利枢纽泄水闸静磁栅闸门开度行程检测装置的接线盒已经投入使用4年有余，根据调查发现绝大多数接线盒接线板端子出现锈蚀、氧化的情况，我们考虑从新设计接线盒，从新安装、整体更换的方案完成系统改造升级。

该改进方案的主要工作内容为以下几点。

（1）从新设计128套出线口在下端的传感器引出线接线盒。

（2）把原有的接线盒全部拆掉，从新走线、新接线盒安装完毕后在盒盖与底座之间的接缝处涂上玻璃胶进行密封。

（3）由于出线路径的改变，又从下端口进入接线盒的数据、电源线的外套软管会在接线盒下侧形成U型弯曲，为了避免雨水进入套管滞留在U型弯曲内，在U型弯曲软管底端破开一个口子，保护线路方便排水。

5 改进完成后效果

改进前由于传感器引出线接线盒出口在上端，造成雨水渗透进盒内，使得接线端子排氧化、腐蚀。外加布线不合理，雨水顺着线路流进传感器的PDB板件中，造成板件损坏。如图8所示，第一，是改进后由于接线盒出口直接换在盒体下方，玻璃胶密封盒体接缝，避免了雨水侵扰，保持了盒内干燥。第二，是改进后的从新走线固定，盒体接口出线直接垂直扎带绑定向上引，避免了线缆摆动及雨水顺线流进PDB板件。第三，是改进后从下端口进入接线盒的数据、电源线的外套软管U型弯曲软管底端破开一个口子，保护线路方便排水。

6 结语

该系统接线盒改进方案已经实现，已用于湖北省汉江兴隆水利枢纽泄水闸，目前运行状况良好，通过接线盒的从新设计改造，提高了静磁栅闸门开度行程检测装置系统的运行稳定性，也避免了一些不必要的设备有形磨损，改造实施过程中的一些措施、方案、效果，推荐与各同类设备使用单位，但愿有一定借鉴意义。

参考文献

[1] 李粤.液压系统PLC控制[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2] 林硕.进水口快速闸门开度控制系统的分析与改进[J].工业b，2016（6）：167.

[3] 叶恺.磁栅尺的设计建模与应用研究[D].武汉：武汉理工大学，2013.