王心沁 李相宜 王礼仑 余灿

摘  要：不同船闸的闸阀门位置检测装置与其所处水位、流量、航道条件等环境因素有直接关联，对船闸运行的相关控制工艺有着重要影响。通过对淮安船闸、邵伯船闸和三峡船闸所处环境条件、过闸情况以及闸阀门位置检测装置等主要设备与运行工艺技术应用情况对比分析，讨论并优化适用于三峡船闸的闸阀门位置检测对应的开度仪、行程开关以及合拢对中和错位检测传感器及其结构布置形式，为船闸闸阀门位置检测装置更新换代选型研究拓宽思路，提供一定的参考。

关键词：三峡船闸;闸阀门;位置检测装置

中图分类号：U641         文献标志码：A       文章编号：2095-2945（2019）28-0180-03

Abstract： The valve position detection devices of different locks are directly related to the environmental factors such as water level， discharge， channel conditions and so on， which have an important influence on the related control technology of lock operation. Through the comparative analysis of the application of main equipment and operation technology， such as the environmental conditions of Huaian lock， Shaobo lock and Three Gorges Shiplock， as well as the position detection device of lock valve， etc.， this paper discusses and optimizes the corresponding opening instrument， stroke switch， closing centralization and dislocation detection sensor and its structural arrangement suitable for the position detection of the lock valve of the Three Gorges Shiplock. The purpose of this paper is to broaden the horizon and provide some reference for the research on the replacement and selection of lock valve position detection device.

Keywords： Three Gorges Shiplock; lock valve; position detection device

引言

近年来，随着长江经濟带的日益发展，长江航运随之平稳快速壮大起来，而三峡船闸担任着长江航运至关重要的一环。船闸设备安全是船闸对船舶通航稳定运行的重要保障，本论文选择三座环境因素迥然不同的船闸，以位置检测装置等主要船闸设备与运行工艺技术应用情况为切入点，仔细分析船闸在不同环境条件下所采用的控制方式异同。

1 三峡船闸闸阀门位置检测装置现状分析

三峡船闸自2007年5月1日正式通航以来，船闸设备已超负荷运行十余年。其间虽已间接更换并优化改进部分设备设施，但船闸整体技术和设备年限均已不满足要求，亟待更新设备及相关技术。因此对其他船闸的专业设备及技术，特别是主要闸阀门门体位姿检测装置进行比选研究，优化三峡船闸现有设备状况、保证设备安全可靠高效运行并最大限度挖掘通航潜力已成为当务之急。

1.1 三峡船闸闸阀门开度仪现状

目前船闸大部分所使用的是内置式开度仪，直接参与同步运行控制，其优点在于造型美观，适用于油液环境。但自使用以来，三峡船闸内置式开度仪所面临的问题主要有：（1）维修十分不便，需要拆解人字门推拉杆尾端;（2）维修耗时过长，开度仪维修由于维修模式的特殊性，基本维修时长长达两小时以上，严重影响船闸通航效率;（3）内置式开度仪由于型号老旧、无备件，损坏后更换困难，不适应现代运行控制需求。三峡船闸闸阀门开度仪急需更新换代。

1.2 三峡船闸人字闸门合拢及错位检测现状

三峡船闸的合拢检测装置使用了电子式接近开关，合拢信号直接参与系统运行控制，是运行工艺中闭锁条件之一。现行的合拢开关、激光测距技术实施人字门闸门“对中”状态检测主要存在的不足是合拢状态检测手段单一，运行人员不能及时、有效监测人字门合拢状态，特别是通过合拢开关检测闸门“对中”状态是一种事后保护措施，不利于运行人员事前主动监测，提前采取相应对策。目前合拢接近开关面临如下问题：（1）合拢信号容易因为闸室充泄水时产生的水头差对人字门冲击而丢失，从而直接影响闸室充泄水过程;（2）合拢开关安装在人字门上，因长时间承受光照、雨水等自然因素侵蚀，其支架及接近开关均出现严重锈蚀。三峡船闸错位检测装置目前处于试验阶段，尚未投入运行。

2 其他船闸闸阀门位置检测装置现状分析

2.1 淮安船闸概况

淮安船闸的控制系统相对独立，每线船闸PLC设备均不同。与三峡船闸的集中控制系统不同，其每个控制系统均单独控制一线船闸。但其管理部门对PLC相关设备和技术有其内部统一的标准，其设备更换周期保证在十年以内，更换过程中均按照统一标准实施以保证设备的互换性。

2.1.1 淮安船闸闸阀门开度仪现状

淮安船闸闸门旧式内置式开度仪因维修不方便，性能不稳定而被逐渐淘汰，目前其开度仪主要采用外置式激光测距仪。三号闸采用外置式激光测距开度仪，实现人字闸门开度可视化。激光测距仪激光发射器位于现地机房内部，受强光强热等外界干扰因素极小，此外，由于激光开度仪激光接收标靶面面积合适，故而闸门的震动对信号检测影响较小。综上所述，激光开度仪工作性能稳定，适用于淮安船闸。

2.1.2 淮安船闸人字闸门合拢及错位检测现状

淮安船闸合拢检测装置位于人字闸门门缝两侧，是机械式行程开关。错位检测装置位于人字闸门门缝两侧，一侧为摄像装置，另一侧为标度尺，船闸运行管理人员在控制室通过观察标尺与人字门之间的距离来粗略判断人字闸门门体错位情况。由于淮安船闸工作水头较小，人字门错位情况对船闸安全运行影响不大，因此船闸对人字闸门门体错位无精确的具体数值要求。

2.2 邵伯船闸概况

邵伯船闸作为苏北运河由南向北的第二道梯级控制枢纽，长年有10多个省市的船舶通过。船闸经历了多次技术改造，已采用船闸智能运行系统、船讯通等先进信息化技术，对船闸运行控制以及船舶过闸服务的全过程进行一体化管理，具有较高的科技水平。

2.2.1 邵伯船闸闸阀门开度仪现状

由于邵伯船闸工作水头较低，对闸阀门的运行工况要求没有三峡船闸严格。闸门开度仪均采用激光式测距开度仪，其中一、二号闸与三号闸型号不同。开度仪不参与开关终闸门控制，但参与闸门变速以及报警控制。由于船闸闸阀门开关终状态稳定，邵伯船闸对激光式开度仪数据处理精度要求不高，数据浮动较大。

2.2.2 邵伯船闸人字闸门合拢及错位检测现状

由于邵伯船闸一、二号闸门采用横式推拉门，因此不存在门缝错位和合拢对中问题。三号闸门采用三角门，其三角门门缝止水采用橡胶止水，即使门缝存在错位仍能有效挡水，因而整个邵伯船闸未设置错位和合拢检测装置。

3 三座船闸运行方式及闸阀门位置检测装置对比分析（见表1）

4 结束语

三峡船闸与苏北运河上的淮安船闸、邵伯船闸主要运行性质及运行环境的异同及相應的对管理模式及船闸设备的不同需求导致了船闸闸阀门位置检测装置应用情况的不同：

苏北运河上船闸闸阀门机械式位置检测装置无法直接应用于三峡船闸且其精度无法满足需求，错位和合拢检测装置由于闸阀门使用情况不同也无法在三峡船闸直接应用。

淮安船闸及邵伯船闸闸阀门开度仪所采用的激光测距式开度仪，因其激光发射器位于现地机房内部，受强光强热等外界环境因素影响甚小;同时，其优点激光接收标靶面面积适中，受闸门震动等干扰因素影响较小等可在一定程度上应用于三峡船闸。但是，现有的激光测距监测闸门“对中”状态检测原理带来装置部分部位超出闸门结构范围，有被船舶撞击的风险，需对其进行优化改进后应用于三峡船闸。

淮安船闸和邵伯船闸对激光式开度仪数据处理精度要求不高，可经过数据后处理后投入使用。

在现有船闸闸阀门位置检测装置相应传感器使用情况分析基础上综合比选适用于三峡船闸运行需求的闸阀门位置检测形式，为三峡船闸闸阀门位置检测装置的选型研究提供一定的参考。

参考文献：

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