刘珂

摘 要：检测装置是实现电气控制的基础，在机械自动化领域具有广泛的应用。沙沱升船机是集成机械、电气和液压系统为一体的大型交通工程，检测装置类别较多，功能各异。检测装置采集数据参数的准确性和状态信息和可靠性，直接影响到沙沱升船机运行安全和稳定。本文全面介绍了沙沱升船机检测装置的配置情况，为同类型升船机检测系统设计提供参考。

关键词：沙沱升船机;检测装置;检测系统

1 沙沱升船机

乌江沙沱升船机由上游引航道、过坝渠道（上闸首）、本体段、下闸首、下游引航道等建筑物组成，型式为全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机。船舶过坝时，依次通过上（下）游引航道、上（下）闸首进入由80根钢丝绳悬吊的承船厢内，通过设于承重塔柱顶部机房内的主提升机驱动，使之沿承重塔柱导轨垂直升降运行，运送船只过坝。最大提升高度75.38m，通航规模为500吨级，设计年过坝能力210万吨。

2 检测装置应用原理

沙沱升船机在运行过程中，检测设备实时采集数据参数和状态信息，反馈到现地级控制子站。计算机监控系统对采集数据参数进行分析和比对，实时作出评价，择优对系统进行控制。同时，计算机监控系统也能通过状态信息及时发现、处理和预防各种可能出现的故障，保证沙沱升船机安全和稳定运行。

3 检测装置类别

沙沱升船机运行检测装置有下列几种：水位测量、水深测量、行程测量、位置测量、开度测量、船厢静态调平检测、船厢动态水平检测、船舶探测装置和船厢减速停位检测、监护检测等。

3.1 水位测量

沙沱水电站库容是日调节水库，上下游水位变幅较大，变化率较高。为精确测量沙沱升船机上、下游引航道水位，沙沱升船机配置有水位测量装置。在上（下）闸首检修门和上（下）闸首外设置水位计井，分别安装1套投入式压力水深仪、1套吹气式水深仪。测量得到的参数分别上送沙沱升船机上闸首现地控制子站和下闸首现地控制子站，作为承船厢与闸首对接的停位目标参数。

3.2 水深测量

沙沱升船机承船厢设计水深为2.5m，设置有水深测量装置，確保厢内水深范围在2.5m±0.1m的范围内。在承船厢的左、右两侧的上、中、下位置各布置1个连通管，在连通管内装设压力式水深仪，测量承船厢6点的水深值，分别与6点平均值比较来判断船厢的水平状态和船厢的挠度。测量参数上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

为了监测承船厢与闸首对接时间隙水深，在承船厢上、下游端厢头各布置两个开口于厢头间隙的连通管，管口平面略低于船厢底平面，在各连通管内安装压力式水深仪。测量信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.3 船厢行程、速度、加速度测量

在主机四个卷筒轴上各装设1个绝对型轴角编码器，用于检测承船厢行程。承船厢的速度和加速度，由编码器在单位时间内输出的步数，经PLC计算处理而得到。测量信号上送沙沱升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.4 船厢减速、停位检测

为了保证承船厢每次上行或下行时都能适时减速，并使承船厢内标准水位线与上游或下游水平面准确对齐停位，分别在承船厢上、下游厢头四角各设置1套光电反射式承船厢减速、停位检测装置。每套检测装置包括4个测量开关，分别用来检测承船厢的正常减速点、事故减速点、正常停位点及超行程紧急停机点。测量信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

另外，在每套检测装置分别对应的上游钢渡槽下游端及下闸首工作大门的上游端各装设1套水面指示装置，分别用来指示上、下游水位。水面指示装置由水位连通管、浮子、测绳、滑轮、平衡重、护管及水位标志板组成。水位标志板与浮子水位线始终处于同一水平面，这样，水位标志板即可分别准确指示上、下游水位。水位标志板的另一作用是，通过一定的测量方式，使测量开关通过水位标志板时，测量开关输出电信号，供PLC处理。在上、下闸首工作门特定位置分别另外安装1套固定标志板，用于承船厢超行程紧急停机点的检测及找点停位检测。当用于承船厢超行程紧急停机点检测的测量开关通过固定标志板而输出电脉冲或开关量信号时，说明承船厢发生了超行程运行。

3.5 船厢行程偏差及找点停位检测

在主机房平面相对于承船厢四角的地方装设四套承船厢行程检测机构，每一机构由相同的两个链轮、两个链轮支座、一根链条、一个配重以及两个轴角编码器组成。两个轴角编码器中，一个为绝对型，用于测量承船厢全行程和四角的行程偏差，以此判断承船厢的水平度;另一个为增量型，测量承船厢减速点检测开关B1经过上闸首工作门的P1（或下闸首工作大门上的P4）标志板后的行程，通过计算机监控系统与上游（或下游）水位测量值比较，确定承船厢适当的减速点。测量信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.6 船厢距主提升机房底板距离测量

沙沱升船机配置一套红外光电测距仪，用来测量承船厢至主机房层底面的距离，并与绝对型轴角编码器测量数值进行比较验证行程测量的准确度。测量信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.7 船厢水平检测

3.7.1 船厢静态调平检测

在承船厢四角及左右侧中部区域的承船厢外侧分别安装1套磁滞伸缩式位移传感器用于承船厢静态调平检测。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.7.2 船厢水平检测

设置一套连通管式水平检测装置，用于承船厢静态及动态水平检测。该装置由连通管、测井、水位标尺、压力传感器、阻尼阀、放水放气阀、排污阀等组成。将该装置以一定的方式水平安装在承船厢上，并向连通管内注入一定量的干净水。4个测井分别布置在承船厢的四个角，测井安装在甲板下部，在测井上分别设置有水位标尺及压力传感器，分别用于测井内水位指示及水位的测量与变送;阻尼阀防止连通管内水的振荡;放水放气阀可释放连通管内残存的气泡，也可调整连通管测井内的水位;放水阀可将连通管内的水全部放掉。

装置安装好进行测量前，首先测量出安装压力传感器的4个测点在承船厢处于水平状态时的相对水平偏差值，即标定出4个测点的水平安装偏差，该偏差在设备安装完毕后将固定不变。通过PLC对压力传感器的输出及4个测点的水平安装偏差进行处理、计算，得出承船厢的水平偏差。

3.8 开度测量

3.8.1 船厢门开度测量

每个船厢卧倒小门开度检测采用2套绝对型轴角编码器。测量信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.8.2 闸首工作大门开度测量

在闸首工作门启闭机上分别设置2套（左右油缸）内置式位移传感器测量液压启闭机油缸活塞杆的行程，计算油缸活塞杆行程和闸门实际开度。测量信号上送升船机计算机监控系统闸首现地控制子站。

3.8.3 闸首卧倒小门开度测量

闸首卧倒小门开度测量分别采用2套绝对型轴角编码器及钢丝绳自动收放装置。测量信号上送升船机计算机监控系统上闸首卧倒小门现地控制子站。

3.8.4 承船厢防撞梁行程测量

在承船厢防撞梁每一端所对应的承船厢甲板上设有用于钢丝绳定位、导向的转向滑轮组，采用绝对型轴角编码器及钢丝绳自动收放装置，测量承船厢防撞梁行程，测量信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9 位置测量

3.9.1 主提升机制动器位置及闸皮磨损检测

主提升机安全制动器每个制动单元上装设二套位置微动行程开关，每套包括松闸位置检测、上闸位置检测及闸皮磨损检测，检测信号送主提升机房现地控制子站，只有当所有制动器油缸均处于松闸位置时（“与”操作），主机房现地控制子站才能输出松闸信号。高速轴（电动机）的工作制动器的位置检测方式与安全制动器相同。检测信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.9.2 平衡重锁定装置位置检测

平衡重锁定装置每侧每组锁定位置检测采用2只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.9.3 船厢卧倒小门位置检测

每个船厢卧倒小门位置检测采用4只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9.4 密封框位置检测

每个密封框位置检测采用12只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9.5 船厢顶紧机构退回到位及楔块下滑位置检测

船厢顶紧机构共4套，对称布置在船厢两侧。在每个楔块下滑报警位置安装2只接近开关，在非工作状态下，当楔块因系统泄露而产生的下滑量超过一定值即楔块下滑到下滑报警位置时，接近开关给出开关量报警信号。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9.6 船厢对接锁定装置位置检测

船厢对接锁定机构（撑紧摩擦式）对称布置在船厢两侧，共4套。每套对接锁定机构位置检测采用2只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9.7 船厢防撞梁位置检测

每个防撞梁位置检测采用8只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.9.8 船厢上、下锁定装置位置检测

船厢上锁定装置4套，当船厢需在上锁定位置锁定时，由人力将锁定梁推出，船厢重量通过锁定梁传递给塔柱;船厢下锁定装置4套，当船厢需在下锁定位置锁定时，由人力将锁定架推出，船厢重量通过锁定架传至底板。每套锁定装置位置檢测采用2只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.9.9 承船厢上、下极限位置检测

在承船厢上、下行极限位置各安装2只行程开关，用来检测承船厢的上、下行程极限位置。检测信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站，两只行程开关的常开点分别接入主提升子站PLC-DI采集板，常闭点以串联的方式接入主提升硬件主回路，确保主提升PLC故障时系统能正常停机制动。

3.9.10 闸首工作大门位置检测

在上（下）闸首工作门门槽上、下两极限位各装4只接近开关，在闸首工作门启闭机上设1只主令开关，检测工作门的开、关终位置。检测信号上送升船机计算机监控系统上（下）闸首现地控制子站。

3.9.11 闸首工作大门锁定装置位置检测

上（下）闸首工作大门锁定装置位置检测采用4只瞬时动作的接近开关（闸首工作大门高度位置可调，在不同高度位置锁定）。检测信号上送升船机计算机监控系统上（下）闸首现地控制子站。

3.9.12 闸首卧倒小门位置检测

上（下）闸首卧倒小门位置检测分别采用4只接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统闸首卧倒小门现地控制子站。

3.9.13 闸首卧倒小门锁定装置位置检测

上（下）闸首卧倒小门锁定装置位置检测分别采用4只瞬时动作的接近开关。检测信号上送升船机计算机监控系统闸首卧倒小门现地控制子站。

3.10 压力测量

每个密封框压力测量采用4只压力继电器。检测信号上送升船机计算机监控系统承船厢泵站现地控制子站。

3.11 监护检测装置

为了确保主提升机设备安全运行，设置同步轴扭矩检测装置4套，检测信号上送升船机计算机监控系统主提升机房现地控制子站。

3.12 船舶探测装置

为了监测船舶安全停位状态，确保卧倒门正常关闭，在上闸首、船厢、下闸首均设置船舶探测装置。采用红外光电开关（配套提供水位随动装置），作用范围20m。

4 常见故障处理

在升船机日常保养和维护时，要定期检查检测装置的工作状况，根据采集数据参数和状态信息异常状态，分级判断故障原因。检测装置发生松动和位移时，要及时加固和复位;采集参数异常时，首先检查外部环境条件，恢复正常工作条件，其次采用类比排除法，对比同机构上同功能检测装置工作状态，判断装置损坏与否，及时更换该部位检测装置。对于处理后的检测装置，要进行标定和调试，确保检测功能的正常。

5 结束语

沙沱升船机自2017年8月1日试运行以来，设备运行状况良好，检测装置采集数据参数的准确性和状态信息和可靠性，确保了沙沱升船机运行安全和稳定。

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