船闸电气自动化设备技术创新探讨

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摘要：在电气自动化技术的不断发展下，人们的生活方式、生活水平都得到了极大的改善，同时也促进了社会经济的发展。我国通过学习国外先进的电气自动化技术，同时引进先进的电气设备，加上自主研究船闸自动化技术，使得我国船闸自动化水平得到了巨大的发展。该文探讨了电气自动化在船闸工程中的应用，技术改造与技术创新等主要几个部分。

关键词：船闸电气自动化；设备改造；技术创新

电气自动化的全称是电气工程及其自动化，属于电气工程当中的一个组成部分，当前已经广泛地应用到了各行各业中，如家电电路设计、工业生产，航海事业、航天事业等等。在电气自动化技术的发展下，人们的生活方式、生活水平都得到了极大的改善，同时也促进了社会经济的发展。

1船闸工程中电气自动化的应用

1.1船闸工程中电气自动化技术的应用现状

目前来说，船闸是应用最广的通航建筑物，它可以保证船舶的顺利航行。我国通过学习国外先进的电气自动化技术，同时引进先进的电气设备，加上自主研究船闸自动化技术，使得我国船闸自动化水平得到了巨大的发展。在船闸电气自动化的领域内，我国自主研制出了一些高性能开关、自动跟踪控制装置等等。我国的同步控制技术也实现了从继电器控制技术到PLC、计算机网络控制技术的飞跃，尤其是在葛洲坝船闸技术改造方面，取得了突出成绩，极大地提高了葛洲坝船闸的自动化水平。

1.2存在问题及解决策略

虽然我国船闸的控制技术不断发展，目前已经取得了极大的进步，但是我国的控制技术水平还是相当有限的，这阻碍了我国船闸工程电气自动化技术的进一步的发展。因此我们在学习外国先进的科学技术的同时，还要提高自主创新的能力，从而不断提高、发展我国船闸工程的控制技术。于此同时也必须要注意对船闸工程的其他方面，例如传感、检修、管理等技术的研究与改进，不断提高我国船闸工程的电气自动化水平。

2三轮技术改造与自动化特征

以葛洲坝船闸电气自动化设备改造升级工程为例，探讨船闸电气自动化设备改造与技术创新。2.1电气设备的整修、整改船闸电气自动化设备的技术改造与升级大致上经历了3个阶段：依次为争端改造阶段、设备更新阶段和系统技术升级阶段。船闸运行初期，并不十分顺利，而是经历了一段很长的时间，然后进入到较为顺利的过渡期。但是过渡期并不是设备维修的最好时期，电气设备的问题往往具有隐蔽性、分散性和延时性，并且该阶段电气设备的整改维修所涉及范围较广，反复次数多，时间长，整修整改也难以达到零缺陷的效果，因此该时期将提高电气设备的性能作为主要工作目标，暂停无法正常实现的控制功能开发和实现，通过系统的简化来提高设备的可靠性。

2.2船闸运行设备三轮改造及其自动化技术特征

2.2.1首次改造

首次改造于1983年开始，历时约10年。在这段时期，船闸运管单位在持续处置设备缺陷的同时，加大力度进行了一些列的电气设备技术改造，通过技术攻关、自行研制或者内外合作等方式取得了较大的突破，如开发应用高性能专用行程开关、研制活动桥控制系统及自动跟踪同步控制装置等等。在该轮改造中，将改善船闸运行状况、提高船闸运行期间的使用效率作为了重点，在确保电气设备基本控制功能的基础上，强化了其安全性、稳定性的改造，取得了可惜的成果。

2.2.2第二轮改造

从20世纪90年代开始，电气自动化设备改造快速发展，在15年的时间里，船闸电气自动化设备改造和技术创新在工业自动化控制技术的发展下获得了飞速的发展。在控制系统、传感系统等方面不断涌现出了新的科技产品，这为船闸电气自动化设备改造创造了良好的技术条件，同时船闸运管单位也大力发展自身优势，在新技术上不断探索与创新，实现了船闸电控系统上质的飞跃，安全性、可靠性与易维护性更加优越，也为行业发展中同类技术改革积累了经验。

2.2.3第三轮改造

电气自动化设备第三轮改造开始于2010年，葛洲坝船闸计算机控制系统整体改造工程是其中最具代表性的工程，改造工程的目标在于实现3座船闸的统一控制管理。在船闸的改造工程中，借鉴20多年来的技术改造经验及科研成果，融合工业以太网技术、大规模PLC技术实现了3座船闸现场传感装置、计算机监控系统、图像监控以及广播系统的升级改造。正式投运后，葛洲坝船闸自动化控制水平明显超过了三峡船闸。通过升级改造，不仅实现了计算机监控系统在不间断运行性能上的突破，同时也实现了传感器技术的创新应用。

3主要技术创新及成果

在葛洲坝船闸电气自动化改造升级中，可将改造升级路线进行分类，大致分为4个方面：电气拖动及调速技术、传感器技术、控制技术与船闸控制。3.1船闸电气拖动及调速技术

3.1.1船闸人字门启闭机

1号船闸人字门控制系统采用的是滑差电机拖动，调速为调速，由于受到“超灌超泄”情况的影响，导致滑差电机往往处在零负载或者低负荷工况，以至于出现时空，无法稳定运行，造成安全隐患，为此在1997年将其进行改造升级，采用了双速鼠笼式电动机。2号与3号船闸人字门控制系统均采用的是双速鼠笼式电动机拖动，可实现变极调速，进而确保了电机输出转矩和四连杆启闭机机械特是相吻合的，但是在电气保护不完善、电机额定功率余度偏大的影响下，系统的安全性存在较大的隐患。为满足运行的需求，于2011年将3座船闸人字门电机进行了变频调速改造，改造后有效地消除了电机启动期间、电机变速过程中对机械设备造成的冲击，延长了设备的使用寿命；同时，经精确的过载保护整定改造使得电机功能偏大的威胁大大降低。

3.1.2活动桥启闭机

船闸活动桥采用的是滑差电机拖动，最初采用开环控制，在运行过程中发现其无法实现与电气的同步运行，因此对此加以改造，通过增加光电码盘式高度/高差检测装置、伺服电机，有效地改善了同步性，并实现了同步跟踪。此后，针对闭环跟踪调速系统做出了改造，通过旋转编码器与单片机技术的运用大大地提高了系统的可靠性、易维护性。同时，通过PLC技术与变频器的应用也显著地提升了系统的可靠性、可维修性。

3.2控制技术

船闸控制技术的发展、应用与演变都与工业计算机控制技术具有密切的关系，经历了继电器控制技术-晶体管集成电路控制-小规模PLC控制-大规模PLC控制-计算机网络技术的升级改造，在不断地改造升级中，系统的安全可靠性、可维修性、易维护性、人机交互性都得以实现，并不断地提升。

3.3传感技术

船闸电气自动化中传感器具有十分重要的作用，传感器性能好坏直接影响着自动控制的安全与稳定，以及船闸的运行效率。因此，一直以来针对船闸传感器的改进、升级与创新都做出了长期的探索。船闸所涉及的传感器有多种，包括了高度/开度、位置、压力、水位、温度等多种传感器。高度传感器的演变是由定制光电码盘到旋转编码器的，其传动装置是一种链轮链条传动机构，其优势在于结构简单，可靠性高。位置传感装置多用于户外环境，并且使全天候运行的，因此要成功运用该传感装置，保证其防护等级、防护装置的加工精度非常重要。同时，传感装置有无位置精调功能对传感器的使用与易维护性有巨大的影响。

3.4控制工艺流程

在计算机控制技术的飞速发展下，船闸控制工艺流程也朝着越发简单的方向发展，同时对各种精细化自动控制需求也提出了更高的要求，船闸运行在线监测系统、故障检测系统均逐渐得到丰富与完善。

4结语

在电气自动化技术的飞速发展下，船闸电气自动化设备的改造创新也不断得以实现，通过对船闸电气自动化设备改造审计路线进行分析，可将改造升级路线进行分类，大致分为电气拖动及调速技术、传感器技术、控制技术与船闸控制四个方面。在科技的进一步发展下，我国船闸电气设备自动化也将得到更好的提升。

作者:李桂华 单位:湖南省水运建设投资集团有限公司

参考文献:

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