水利枢纽泄洪闸门的控制方法与运行维护措施

尹化然

【摘  要】泄洪闸是水利枢纽工程中用来调控蓄水水位的工作闸门。论文结合工程背景，分析了泄洪闸门的主要控制方式与特点，并提出了针对性的运行维护措施。只有提高泄洪闸控制系统的可靠性和稳定性，才能确保水利枢纽的安全。

【关键词】水利枢纽工程;泄洪闸门;控制系统;运行维护

【Abstract】The flood discharge gate is a working gate used to regulate and control the water level in the water conservancy project. In this paper， combined with the engineering background， the paper analyzes the main control mode and characteristics of the flood discharge gate， and puts forward some targeted operation and maintenance measures. Only by improving the reliability and stability of the  flood discharge gate control system can the safety of the water conservancy project be ensured.

【Keywords】water conservancy project; flood discharge gate; control system; operation and maintenance

1 引言

建设水利枢纽工程，既是落实习总书记关于治水兴水重要论述的具体行动，对于缓解区域防洪压力、优化地区水资源配置、保障电力供应等也具有重要意义。可以说，兴建水利枢纽工程，不仅具有显著的经济效益，还有一定的社會效益。

水利枢纽是为了满足防治水灾、开发利用水资源等目的而修建在河流的适宜地段的水上建筑综合体，是水利工程体系中最重要的组成部分，发挥着防洪、供水、水力发电、航运等综合作用。水利枢纽一般由挡水建筑物、泄水建筑物、进水建筑物以及必要的水电站厂房、泄洪闸等专门性的建筑物或设施设备组成。其中，泄洪闸是用来调控蓄水水位的工作闸门，在确保均匀发电和航运通畅等方面也起着重要的作用。泄洪闸承受着流水的动、静压力，同时还需要在水中开启和关闭，工作条件恶劣，在汛期启闭频繁，可靠性和稳定性容易受到影响和变化。因此，如何对泄洪闸门进行高效控制，并做好运行维护是很有必要的。

本文结合泄洪闸门对控制系统的要求，分析了泄洪闸门的主要控制方式与特点，并提出了针对控制系统的运行维护措施。

2 项目背景概述

某小型水利枢纽工程，由发电厂、船闸、泄洪闸、溢流阀、工路桥等组成。其中，泄洪闸共20孔，采用弧形钢闸门，通过启闭机钢丝绳带动闸门升降，闸门启闭控制方式为手动单控和控制室集中控制。

为了减少该水利枢纽中泄洪闸门开启和闭合时水流流速剧变对所在建筑物造成的共振、空蚀、冲刷等的影响，同时提高控制的精度和稳定性，该泄洪闸控制系统需要具有以下特点：

①控制系统应该具有较广泛的适应性，不仅能保证闸门在正常状态下的工作，还要能够配合检修、调试等工作。

②控制系统应该具有较高的可靠性，一般情况下不能出现故障，出现故障时应该具有一定的自适应、自调整能力或者能够在线维护、自启动备份。

③控制系统应该具有较强的适配性，内部的软件或硬件模块应该采用标准化、通用化的标准设计和制造，易于更换。

④控制系统应该具有较便捷的通讯能力和较低的丢包率，上位机与下位机之间、下位机与各控制单元之间可靠通信并且及时进行数据传输。

3 泄洪闸门主要控制方式与特点

水利枢纽泄洪闸门控制系统主要通过四种控制方式实现对闸门的启闭控制：集中控制、现场单机控制、远程单机控制、通常控制。各种控制方式的特点如表1所示。

控制系统在正常工作状态下，选择PLC作为控制核心进行集中控制、现场单机控制或远程单机控制。当出现故障时，采用继电器作为控制核心进行通常控制。

本项目中，泄洪闸控制系统采用控制室集中控制和手动现场单机控制两种方式实现控制。该控制系统主要由闸门、电动机、前后水位监测传感器、开度传感器、启闭机升降停状态监测等分系统和元件组成，除了实现闸门的远程控制、自动升降停等功能外，能够保持闸门的开度控制精度在±1cm、保持上游水位波动范围在±5cm范围内，同时还具有系统故障自诊断功能。

本项目中，当泄洪闸采用控制室集中控制方式时，将现地控制柜上的操作模式转换开关打到现地控制，即可通过设定开度仪，使闸门自动开启/关闭到指定位置。在闸门运行过程中，现场操作员可通过开度仪和相应指示灯实时观测闸门运行状态。当闸门运行到指定高度时，闸门自动运行停止;当闸门出现越限、超载等故障时，闸门自动停止运行。当采用手动现场单机控制方式时，将现地控制柜上的操作模式转换开关打到手动控制，即可通过集中控制柜上的按钮开启、关闭和停止闸门[1]。

在控制系统运行过程中，为了实现全面、全方位的状态监测，必须对以下控制信号进行实时测量，具体如表2所示。

对于采集到的故障信号，一般根据严重程度划分为直接影响系统安全故障、严重故障、一般故障三类，由相关工作人员根据具体情况分析判别后，依据预案采取相应的处置措施。

4 泄洪闸门控制系统的主要组成及运行维护措施

水利枢纽泄洪闸门控制系统依据功能可以分为主控级设备及现地控制单元两部分[2]，在系统实际使用过程中，要重视对这两部分组成元件的运行维护与保养。具体来说，需要做好以下几方面的工作：

①制定运行维护保养方案并严格落实。针对控制系统的特点，制定有针对性地维护保养方案，规定每一个组成设备的保养项目和保养周期，并指定保养工作责任人，督促保养工作落到实处。同时，尤其应该注意对故障现象的观察，及时收集异常现象，并积极上报。

②做好日常检修与维护保养。要定期对设备进行清洁、保养和润滑，对电气设备进行检查测试，对机械设备的磨损情况做好测量，注意检查各种仪器仪表的显示精度，对电气线路做好绝缘测试，对测试数据进行连续观察并做好分析，争取从中找出规律性的变化。

③对于一些不利于操作的部位，如闸门锥铰加油装置在润滑时不易拆装，应该采取一些创造性的方法，如将注油孔与活动油管连接延长，以此来实现维护保养的目的。

5 结语

当前水利枢纽工程的迅速发展，对工程建设能力提出了更高的要求，同时需要不断提高泄洪闸门的控制方法和技术水平，确保闸门工作顺利。除了做好本文指出的各项措施之外，各级闸门和控制系统管理人员还应该不断提高规范化管理水平，不断提高检修维护水平，最大限度提高设备效能，确保水利枢纽的安全。

【参考文献】

【1】戴上安.水利枢纽泄洪闸门的控制[J].计算机与数字工程，2001，29（1）：1-6.

【2】金辉.三门峡水利枢纽泄洪闸门集中控制系统设计[J].水电厂自动化，2002（03）：74-77.