刍议船闸闸门存在开度误差问题及解决措施

【摘 要】闸门在频繁运行中时常会出现全关不到位和错位现象，为实现船闸准确和可靠的运行，必须找出闸门开度误差的原因，以便及时予以纠正。本文笔者主要分析了某船闸闸门开度存在的误差问题，结合近年来的工作实践经验，提出了相应的解决措施，仅供参考。

【关键词】船闸；闸门；误差；措施

引言

近年来，随着交通基础设施建设力度的加大，我省内河航运事业的蓬勃发展，加之京杭运河上二线、三线及其他航道上船闸相继开工建设。，内河航运事业发展前景广阔。而一些船闸由于在频繁的运行过程中，渐渐出现闸门全关不到位和错位的现象，这就大大降低了船闸的使用寿命，因此，为了确保船闸的准备可靠的运行，就需要找出船闸闸门开度出现误差的原因，及时的进行纠正处理。下文笔者就船闸闸门存在开度误差问题进行了分析研究，并提出相应的解决措施。

1 概述

1.1 船闸闸门特性

某船闸为人字门，闸门门体尺寸为13.1m×7.338m×0.9m，闸门顶底梁设置顶底枢，中缝和侧缝止水均为刚止水，闸门底梁设置 P 型止水橡皮进行止水。闸门关闭时的门扇轴线与闸眉横向轴线夹角为22.5°，闸门门座通过绞轴与液压启闭机活塞杆连接，闸门最大开度为2.93m。上下游水位差为6m。

1.2 闸门电气制动化特性

闸门开度测量采用ZSL- 2主全控制收绳式传感器，集数字与机械控制信号为一体，由绝对值型编码器、测量轮、测绳、贮绳轮、限位开关组件、凸轮组件、恒力弹簧组件等组成。当闸门发生位移变化时，使恒力弹簧组转动，收进或放出测绳，测绳带动编码器旋转，发生角位移变化，角位移转动量通过电缆传输给当前闸门的开度并实施控制。同时也带动凸轮组件旋转，当凸轮旋转至设定的上下限控制点时，凸轮触动限位开关动作，切断启闭机油泵电源。

自动化（PLC）系统提供输入模块和用单机芯片实现与闸门开度传感器的输入接口，实现串行数据与 PLC 数值量输入模块连接的输出接口。即是通过采集现场人字门的位置信息，输入中央处理器 CPU 处理，然后输出至开度仪数值显示屏。当数值达到程序设定上下限0～2.93时，切断启闭机电源。需要说明的是，PLC切断电源时间超前于机械限位开关动作时间。

1.3 闸门开度误差状况

闸门在频繁运行中时常会出现全关不到位和错位现象，全关不到位两闸门之间就存在着间隙。该间隙逐步发展到50mm甚至更大，虽经手动控制全关后再进行调整，但间隙依然存在。闸门间隙过大，中缝将漏水。靠水压力将人字门关闭，当一扇门全关到位，另一扇门不到位时，通过水压力关闭时，便形成了闸门错位。

闸门在拱轴线上全关时，顶底枢是不承受拱推力的，而人字门之间存在间隙，顶底枢将承受着瞬时递增的水压力作用下的拱推力，同时水压力还拉动着启闭机活塞杆向前位移，这样对顶底枢及液压启闭机使用寿命都有一定的影响，因此人字门开度误差控制非常重要。

为实现船闸准确和可靠的运行，必须找出闸门开度误差的原因，以便及时予以纠正。

2 闸门开度误差原因分析

2.1 测量绳形成的误差

（1）钢丝绳热胀冷缩误差测量绳为Ф0.5mm的钢丝绳，易热胀冷缩，夏秋两季随着温度的升高，钢丝绳闸门开度测量段在室外易伸长，大于PLC采集的2.93m全开度值，因此PLC采集的闸门信息位置并不是闸门的实际位置，从而产生了开度误差，闸门的频繁运行导致了开度的累积误差。

（2）贮绳轮形成的误差

贮绳轮是和编码器连接的，闸门开度上下限初始设定值是根据编码器转动量与钢丝绳均在贮绳轮绳槽内来设定的。闸门实际运行过程中，由于油缸的角度旋转与闸门运行轨迹误差，致使测量钢丝绳脱离绳槽，出现钢丝绳层间错落叠压，因此钢丝绳闸门开度测量段长度增大，闸门频繁运行时造成了累积误差。

2.2 人字闸门不同步形成的误差

该船闸液压系统通过调节流量阀来控制船闸运行的快慢。随着液压系统频繁运行和振动，液压阀处液体流量发生变化，导致两侧闸门不同步。当一侧闸门提前到达全关位置时，另一侧闸门刚止水将碰撞该闸门形成错位，因此导致滞后闸门的开度误差。

2.3 水压力带来的误差

当闸门不能运行全关位置时，依靠水压力和底止水橡皮的压缩性，将闸门全关到位。此时PLC控制的开度仪显示屏数值是固定的，不会随着闸门的位移而发生变化的，从而导致闸门实际位置与PLC采集的闸门信息位置误差。

2.4 机械限位开关动作形成的误差由于测量绳闸门的不同步，和水压力形成闸门的开度误差，也带动了凸轮组件旋转的误差。当闸门没有到达全关位置时，凸轮旋转至设定的下限控制点，触动限位开关动作而导致误差。在自动化控制操作闸门运行时，上述闸门开度误差影响因素给操作和维护人员带来不必要的麻烦，必须及时加以纠正。

3 闸门开度误差纠正措施

3.1 用不锈钢钢带代替钢丝绳

不锈钢钢带薄而宽，受温度变化的影响较小，解决了钢丝绳因热胀冷缩形成的误差。

3.2 用一个钢带轮槽代替贮绳轮多个绳槽

闸门运行时钢带收进和放出均在一个轮槽内，避免了钢丝绳因脱离绳槽而形成的层间错落叠压导致的误差。

3.3 自动化数值量精度到毫米

编码器转动量以及PLC采集信息输出的数值量单位原设计时均为厘米，现均改为毫米，从而提高了闸门开度测量的精确度。

3.4 闸门同步控制

调整液压系统流量阀、保证闸门同步的同时，在PLC程序设计中将两侧闸门离全关位置 30cm处设定等待程序。即一侧闸门提前到达该处，必须停下来等待另一侧闸门到达30cm后，两侧闸门再同步关闭，从而实现了闸门的同步全关。

4 结束语

闸门开度误差控制是船闸运行控制重要指标之一，通过采取对该船闸开度误差的纠偏措施，现已达到了较好的运行效果。随着科技的创新和发展，船闸闸门开度控制还要进一步改造和完善，以确保闸门的安全运行。