浅谈船闸电气自动化控制设备改造与技术应用

黄建春

摘 要：现阶段，电气自动化设备在生产生活中扮演着重要角色，自动化设备的安全性和可靠性也尤为关键。船闸自动化控制设备改造和应用的过程中，应以船闸信息化建设为基础，采用先进的控制系统，以保障船闸的平稳运行。

关键词：船闸电气自动化控制;设备改造

近年来，我国电气自动化应用范围得到明显扩张，该阶段也取得了较为显著的应用效果，这一发展趋势也为自动化技术的创新进步创造了有利条件。船闸电气自动化控制设备既可优化船闸系统控制效果，又可以弥补人工操作中存在的各项不足，保障船闸设备的有序运行。

1船闸电气自动化控制设备改造概述

现如今，船闸工程电气自动化技术与电气自动化设备广泛应用于多个领域。船闸主要的作用是确保通航建筑物发挥自身作用，使船舶安全平稳地通过闸坝，减少资源的损失。电气自动化设备应用于船舶工程，与我国自主研究的闸坝自动化技术有机结合，能够充分发挥其作用优势。如在船闸工程中应用电气自动化设备，能够显著提高船闸自动化水平，为船舶安全通航打下基础。但是我国船闸自动化技术与发达国家相比依然存在着不小的差距。相关部门需不断创新我国船闸电气自动化设备，研发船闸控制工程技术。

2船闸电气自动化设备改造的发展

我国船闸电气自动化设备改造发展主要分为三个阶段，分别为设备终端改造阶段、设备更新阶段和技术升级阶段。以下笔者就从发展中经历的三个阶段入手，简要分析船闸电气自动化设备改造的发展进程。

2.1設备终端改造阶段

我国船闸电气自动化设备终端改造的过程中，自动化设备和船闸技术相对滞后，现有设备无法与我国船闸领域的发展相适应。为改变这一状况，我国也引进了诸多先进的船闸电气自动化设备，且加大了船闸自动化自主研发的力度。在相关领域研究人员的共同不懈努力下，我国已经初步研制出性能较为完善的专用行程开关及船闸自动跟踪同步控制装置。采取上述改造方法后，我国船闸运行更为安全，大大改善了船闸的运行环境，切实提高看船闸运行及工作的效率。

2.2设备更新阶段

设备更新的过程中，基于工业自动化技术的全面发展，我国尤其重视船闸电气自动化设备的改造和技术创新。船闸工程中应控制系统和传感系统，推动船闸电气自动化设备及相关技术的深入发展。另外，我国船闸运营单位学习和借鉴了国外先进设备，对设备自主研发投入大量的资源，研制出真正属于我国的船闸电控系统，从而全方位增强了船闸运行的安全性、稳定性和可靠性。而且在自主研发的过程中也可积累大量的实践经验。

2.3技术升级阶段

我国船闸电气自动化设备技术升级的过程中，电气自动化工程师利用自身积累的工作经验，在工业化技术改造中，将PLC技术与以太网有机结合，在多座船闸间协同利用传感装置、计算机控制系统、网络图像监控系统及广播系统升级改造技术，为船舶自动化技术的持续发展奠定坚实的基础。

3船闸电气自动化设备改造新技术

就船闸电气自动化设备改造新技术而言，本文将从船闸电气拖动及调速技术、控制技术、传感技术这三方面来进行详细说明，希望能够为更好的分析船闸电气自动化控制设备改造与技术应用提供一些参考。

3.1船闸电气拖动及调速技术

3.1.1机械启闭机有：

（1）螺杆式启闭机：是一种用螺纹杆直接作用，或者通过导向滑块、连接杆件及闸门门叶的相互作用对闸门进行启闭控制的装置。螺杆式启闭机既可以产生启门力，又可以结合螺杆的承载负荷能力产生一定强度的闭门力。通常情况下，螺杆式启闭机更加适用于中小型闸门。

（2）齿轮齿条式启闭机：通过电力驱动减速箱，依靠齿轮、轴承和后齿轮的相互联动作用，达到启闭闸门的目的。齿轮齿条式启闭机适用于横拉门。

（3）圆盘推杆启闭机：此类启闭机是对四连杆机械构造实行优化改造的成果。借助电动机与减速器的作用带动圆盘高速稳定旋转，控制闸门的启闭。圆盘推杆式启闭机具有适用范围广，安全稳定性强等优势。

（4）齿条推杆式启闭机：将由齿板与槽钢组成的齿条的一端铰接在闸门门叶的顶横梁上，使推杆与齿轮水平衔接，依靠齿轮的转动带动齿条匀速运转，达到控制闸门启闭的目的。

（5）钢丝卷扬机式启闭：此类型启闭机被广泛应用到船闸闸门启闭控制中。通过电力驱动使缠绕钢丝绳的减速齿轮持续稳定运转，依靠钢丝绳的收放控制闸门启闭。由于钢丝卷扬式启闭机的安全风险较高，已经逐步被其他类型启闭机所取代。

（6）滚珠丝杆启闭机：滚珠丝杆启闭机是一类极具代表性的船闸机械启闭机。通过变频器对滚珠丝杆的运动展开变频控制，达到控制闸门启闭运行速率的目的。滚珠丝杆启闭机具有调速方便，控制效果良好等优势。在推拉杆与闸门连接位置设置蝶形弹簧缓冲器，可以有效减轻负载突变产生的不利影响，降低缓冲力。

3.1.2液压启闭机

液压启闭机主要由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成，这四部分的具体情况如下：

①动力部分：液压泵，液压系统的动力元件，将动力机的机械能转化为液态油的液压能。

②执行部分：油缸，执行系统关键元件，将液压能转换为机械能。

③控制部分：压力控制阀、流量控制阀以及方向控制阀等。通过对液态油的流量、流速和压力的合理控制，满足液压传动系统的性能要求。

④辅助部分：辅助系统主要包括油箱、连接接头、滤油器和压力表等组件。辅助系统可以促使动力系统、执行系统与控制系统相互联动，实现循环往复作业。

3.1.3船闸液压启闭机控制要求及优化

液压启闭机具有系统化、标准化与通用化等基本特征，这也是液压启闭机属于船闸启闭机的主要原因。液压启闭机的传动系统与传统机械传动系统存在较大差异。在输出功率保持一致的前提条件下，液压启闭机的传动系统的体量更轻，惯性更小，平稳性更强，且安全系数更高。不仅有效解决了传统机械传动系统因加工装配误差出现的非规律性震动问题，还充分发挥了油液的系振作用，确保了闸门频繁转换的平稳性。液态油既可以作为一种动能转换介质，又可以作为机械表面润滑剂，减小摩擦力，延长设备使用寿命。相比机械式启闭机，液压启闭机对电机的控制更加灵便，自动化程度更高。电液联合应用可以充分发挥这两方面的优点，保障循环作业的安全性。

3.2控制技术

电气自动化设备与技术在船闸系统中的应用有着十分积极的现实意义，其中，控制技术的应用是最为核心的环节。若无法有效控制船闸，则会在很大程度上阻碍电气自动化作用的有效发挥[2]。船闸建筑规模较大，若想充分保证控制的效果，则需先解决技术难题。我国在控制技术研究创新的过程中，也极大地推动了船闸电气自动化技术的全面发展。

目前，基于计算机系统控制船闸运行状态较为普遍。船闸控制技术的发展主要分为五个阶段，分别为继电器控制技术，这一技术也是最为基础的控制技术;晶体集成电路，该技术与我国科技发展水平息息相关，晶体管是该阶段尤为重要的研发项目。接下来是小规模PLC控制阶段，这是PLC技术发展的初期取得一定研究成果后，所采用的控制技術。第四阶段是大规模PLC阶段，这一阶段是我国PLC技术发展相对成熟的阶段[3]。最后一个阶段是利用计算机网络系统严格控制船闸的运行状态，该技术也是现阶段最具先进性的控制技术，有利于保障系统安全、平稳运行，且维修尤为便捷，具有人机互动功能。

3.3传感技术

传感技术有利于维护船闸的稳定性，合理利用传感器能够提高船闸的运行效率。当前，传感技术现已处于相对成熟的发展阶段，传感器广泛应用于船闸的多个部位。利用传感器能够全面控制船闸的每个角落，实现船闸的全面控制，促使人员全方位了解每个位置的运行情况。我国船闸传感器和传感技术发展水平显著提高，传感器类型十分丰富，研究的类别也相对较多，如高度传感器、温度传感器、水位传感器和压力传感器。不同传感器的作用有所不同，所有的传感器都能够将信号顺利地传输至总控制系统之中，确保计算机系统可以全面掌握船闸的运行概况。

传感器设计相对简单。例如高度传感器设计初期，以定制光电码盘到旋转编码器。创新发展中，利用传动装置即可形成链轮链条传动机构，运行相对便捷，且维修相对便利，操作难度较小。需要注意的是，虽然设备结构简单，但是零部件的精密度较高。

结束语：

通过以上分析我们可以获知，电气自动化设备应用在船闸设备中，发挥着极为关键作用。船闸控制是实现电气自动化的基础。在设计传感的支持下，能够科学设计船闸线路，从而有效控制船闸，这也为电气自动化设备改造创新创造了有利条件。为此，在创新过程中，工作人员要及时了解控制技术、传感技术和控制工艺流程技术，并能够客观认识我国现阶段船闸电气设备改造中的各项不足，明确未来的改造方向和创新方向，以此更好的推进我国船舶事业的发展。

参考文献：

[1]邱留清.船闸电气自动化控制设备改造与技术应用探讨[J].中国科技投资，2019，000（032）：203-203.

[2]张浩.船闸电气自动化设备改造与技术创新讨论[J].轻松学电脑，2019，000（025）：P.1-1.

[3]蒋平.船闸电气自动化设备改造与技术创新研究[J].中国水运（上半月），2019，000（001）：24-25.

（南通市港航事业发展中心，江苏 南通 226000）