青草沙水库检修闸门自动化改造应用设计

科技资讯2017NO.04SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术104科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION1检修闸门概况青草沙水库作为我国最大的河口江心型水库，是上海重要的水源地之一，有效库容达4.35亿m3，设计最大日供水能力为719万t/d。取水泵闸泵段共有12扇检修闸门，每两扇闸门对应一台取水泵，分别处于各自机泵进水流道处（表1）。2问题的提出目前，在咸潮期间采用双吊点葫芦对检修闸门进行启闭。但在运行实践中发现以下问题：(1)起吊难度大：目前采用两台双吊点电动葫芦对12扇检修闸门进行起吊,由于双吊点与闸门采用卡扣连接，在对接过程中难度较高，时常出现由于葫芦卡扣的晃动导致连接失败，从而大大影响工作效率。(2)时间长度大：在起吊检修闸门前，需双吊点葫芦先对24块盖板进行起吊，由于盖板重量大且数量较多，因此平均起吊一扇检修闸门所需时间一般就长达35min，若遇到应急抢修等突发情况，不利于快速处置。(3)作业环境要求高：双吊点葫芦钢丝绳高度达10m，在启闭过程中遇降雨或风力气候环境时，将增加操作风险，同时由于中控室没有检修闸门远程监控系统，在恶劣气候时，值班人员无法进行现场操作，值班人员在上位机中无法实时掌握检修闸门信息并进行紧急操作。(4)检修难度大且不利于应急响应：两台双吊点葫芦使用时共用一根行程轨道，分别对应两段各12台检修闸门，一旦其中1台双吊点设备损坏（双吊点葫芦设备安装位置在长江口，咸度极高易腐蚀设备），将导致对应的检修闸门全部无法启闭，可能存在较大的供水隐患。因此，基于以上4点，需要为取水泵闸检修闸门设计出一种既能够高效率、安全的启闭方式，又能够使数扇检修闸门同时进行启闭、在现场和上位机都能够远程对闸门开关状态、启闭开度、报警警示等参数进行监控，从而确保水库的供水安全。DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.04.104青草沙水库检修闸门自动化改造应用设计李国俊许盛奚培荣(上海城投原水有限公司青草沙水库管理分公司上海201204)摘要：近年来随着科技水平的不断提高，水务行业中越来越多的生产设备具备了自动化控制以及远程监控的功能，这不仅大大提高了设备运行效率，同时也达到节能减排、减少人力成本、降低发生人身安全事故的概率。该文主要阐述将检修闸门启闭方式改造为暗杆螺杆机以及PLC远程控制系统，从而设计出一套既能就地进行控制闸门启闭、开度、报警检测，同时在上位机亦具备远程检测、控制、急停的方案，从而确保即使在恶劣天气、少人值守的情况下，仍然能保持较高的设备运行效率、保证供水安全。关键词：检修闸门螺杆机自动化中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1672-3791(2017)02(a)-0104-03设备名称闸门型式闸门尺寸闸门重量闸门数量取水泵闸检修闸门平面滑动直升门3.5m×6.35m×0.725m9T12闸门启闭方式优点缺点卷扬机启闭方式在容量以及扬程方面适用性较大且结构简单、便于维护由于其是柔性钢丝绳提供拉力,因此需自重关闭闸门液压启闭方式(1)可提供启门力,又可提供闭压力(2)油缸结构相对简单、电传动与电气控制结合便于实现自动化(1)维护难度大(2)造价高(3)对消防、通风防潮等有严格要求、器件的加工精度要求高并存在油品泄漏的隐患暗杆螺杆启闭机方式(1)结构简单便于操作、且易实现手动/自动化控制(2)造价低廉(1)启闭时间较长(2)需加设各种限位保证螺杆不会因误操作而发生变形等事故表1闸门特性表2方案比选科技资讯2017NO.04SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION工业技术105科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION3改造设备方案分析目前主流闸门启闭的方式主要包括：固定卷扬机启闭、螺杆机启闭、液压启闭3种方式，其拥有各自的优缺点（表2）。对比以上3种改造方案，根据使用习惯与设备可靠性，决定采用暗杆螺杆机的改造方案。虽然螺杆机启闭机技术较早，但其结构简单、价格低廉、对加工精度要求相对较低、维护容易、工作稳定等重要特点，较为适合检修闸门的工况。另外，螺杆机也能兼顾远程控制，从而实现自动化的同时也能现地手动操作，从而实现双保险。由于启闭机使用频率并不高，对倡导的节能减排来说，影响甚微。4工艺设计由于检修闸门安装于上游取水主泵前，亦属于重要生产设备，需确保其正常、高效启闭。在改造设计中，尤其需注意由于检修闸门流道内一般处于无水状态，而检修闸门外部的水位随潮位持续变化，此时检修闸门所需启闭力与其闸门内外水位差成正比，因此需对具体启闭机驱动力进行核算。4.1启闭力计算闸门重量为G=9t，闸门宽度b=4m、闸门高度h1=6.35m，最大潮位h2=8.5m，为考虑启闭力及电机功率在启闭闸