小型平板閘門手動鎖定裝置的優(yōu)化設(shè)計研究

高小婭，黃 超，王 俊，蔣元忠

（1.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；3.蒼南縣墩水庫管理處，溫州 蒼南 325806）

1 問題的提出

小型平板閘門是水利工程的重要組成部分，因啟閉靈活、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等優(yōu)點，廣泛使用于取水輸水、市政建設(shè)、給水排水、農(nóng)田灌溉等工程中，在調(diào)節(jié)水量、控制水位、輸水活水方面發(fā)揮著積極的作用。

為保證小型平板閘門啟閉過程中的安全運行，大多都需要安裝鎖定裝置，而目前大多數(shù)小型閘門多采用手動鎖定裝置，人工操作。隨著自動化和信息化水平的提高，無人值班、遠(yuǎn)程自動控制已成為水利工程運行管理的主流趨勢，實現(xiàn)閘門鎖定的遠(yuǎn)方自動投退與監(jiān)控是實現(xiàn)無人值班的重要途徑之一。傳統(tǒng)的手動操作技術(shù)與方法存在一定的安全隱患，并對設(shè)備的運行和管理造成諸多不便，尤其是遠(yuǎn)離水利樞紐中央控制室，分布較散的小型閘門。因此，很有必要對手動鎖定裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，既可以實現(xiàn)現(xiàn)地操作，又可以遠(yuǎn)程操作[1]。

2 手動鎖定裝置的問題分析

小型平板閘門機組正常備用時，一般為常開或常閉狀態(tài)。配套手動鎖定裝置，在對應(yīng)的閘門開啟或關(guān)閉時，需要人工操作才能將鎖定投入或退出（見圖1）。

圖1 手動鎖定裝置閘門槽內(nèi)側(cè)與鎖定外側(cè)圖

閘門開啟時，為避免啟閉設(shè)備中的鋼絲繩長時間受力，需要人工將閘門鎖定放在閘門兩側(cè)的門槽基座上，然后閘門下落[2]，鎖定投入時，閘門的重量幾乎全部通過鎖定傳遞至閘門兩側(cè)的混凝土基礎(chǔ)上。

閘門關(guān)閉時，需要先將閘門提升15 ~ 20 cm，然后靠人工手動將閘門兩側(cè)投入的鎖定退出，確認(rèn)鎖定退出成功后，再關(guān)閉閘門。

該類手動鎖定裝置無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和無人值守，操作不夠方便快捷，耗時較長，一方面增加值守人員勞動強度，并存在一定的危險性[3]。另一方面在實際使用中存在很多人為因素，不利于事故緊急處理，對機組及設(shè)備有安全隱患。

3 手動鎖定裝置的優(yōu)化設(shè)計

通過對手動鎖定裝置存在問題進(jìn)行分析，結(jié)合小型平板閘門的實際，在原有鎖定裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和自動化改造。

3.1 機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

優(yōu)化設(shè)計采用集成電動推桿，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動控制，由連接桿帶動鎖定塊作軸向移動，通過限位開關(guān)控制所需行程，操作簡單靈活，在電機對面加裝手動輪，在停電情況下也可手動操作移動鎖定塊，體積小，安裝方便。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計見圖2。優(yōu)化設(shè)計效果見圖3。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計圖

圖3 優(yōu)化設(shè)計效果圖

3.2 功能結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

（1）鎖定投入?？刂剖医o出信號提升閘門，在閘門提升到指定位置時接觸第一感應(yīng)器，感應(yīng)器傳感信號至PLC，同時閘門吊升停止，鎖定直推桿啟動，直推桿推動閘門鎖定塊前移，鎖定塊行程由直推桿上的限位桿調(diào)整，鎖定閘門。

（2）鎖定退出?？刂剖医o出信號，閘門提升15 ~ 20 cm接觸第二感應(yīng)器，（此時閘門鎖定塊不受外力影響），PLC發(fā)出信號，鎖定直推桿啟動并將鎖定塊拉回，直推桿退回末端并觸動限位器，PLC接收到信號并發(fā)送信號至閘門升降系統(tǒng)，閘門下降。

（3）特殊情況。在受停電影響時，也可實現(xiàn)閘門鎖定和解鎖過程，電動直推桿末端配有手輪安裝軸，停電時，將手輪安裝在直推桿末端，搖動手輪就能移動鎖定塊，手動輪為配套，電動控制時手輪必須拿下來方可使用。

整個鎖定遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)只需要控制室操作閘門的升降即可，閘門鎖定的投入和退出過程完全由閘門自身移動的位置來控制并完成全部過程，無須單獨設(shè)置控制操作系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

經(jīng)過機械部分與控制功能部分的優(yōu)化設(shè)計和自動化改造，理論上解決了小型平板閘門手動鎖定無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和無人值守的問題。大大減少設(shè)備運行維護(hù)的工作量，為實現(xiàn)小型平板閘門的遠(yuǎn)程自動化控制提供技術(shù)支持，為提高閘門運行的可靠性和運行人員工作的安全性提供一定的保障。