光电开关式反弧门限位装置在三峡船闸上的应用初探★

佘立子，杜 满，卢昊天，望 昊，朱小龙

（长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443002）

引言

三峡船闸为双向五级船闸，最大工作总水头113 m，单级最高工作水头45.2 m[1]。三峡船闸通过布置在24个反弧门井的反向弧形门控制输水廊道的通断来实现各级闸室以及与上下游间的水位控制。反弧门系统通过间接检测的方式实现门叶开关终位置信号的检测。因此，反弧门限位装置对于船闸运行控制具有十分重要的意义。

1 现状

现有的反弧门位置检测装置由固定在油缸活塞杆吊头的感应板触发安装在导轨处的限位开关来实现间接控制。由于感应板均为镀锌碳钢材质，反弧门井内常年环境潮湿，且闸室高水位时，反弧门关终限位开关与下滑位限位开关均没在水中，碳钢材质感应板必然会产生锈蚀。由于高水头船闸反弧门在输水末期吊杆会产生震动，因而会造成安装在吊头的感应板感应限位开关信号不稳定。反弧门限位传感器主要作用是将反弧门的位置信号传给PLC综合处理，现有感应方式下，反弧门关终及下滑位信号发讯时在反弧门吊杆完全伸出状态，处于反弧门井中部，检修人员更换关终及下滑位限位开关十分不便。

2 研究目的

通过改变限位开关感应形式，在降低吊杆摆动对限位信号感应影响风险的同时，将反弧门关终与下滑位限位装置整体移至水面上，方便运行维护人员检修与维护。

3 方案设计

用光电开关代替原距离感应式限位开关，当油缸活塞杆向下运动至关终位时，固定在反弧门油缸吊杆缸头处的撞环卡住固定在钢丝绳上的挡块，使钢丝绳拉动收绳器下方遮光板随反弧门活塞杆向下运动至光电开关中间，触发光电开关信号，使设备停机。光电式限位装置设计图如图1所示。

3.1 光电开关选型

根据船闸现场情况，所选择的光电开关需满足以下几点要求：

1）根据设计，采用对射型光电开关且电压为24 V DC。

2）由于反弧门井环境潮湿，光电开关IP等级要达到防潮以上。

3）为了方便安装，光电开关体积要尽可能小巧。

综合以上条件，选取了西克GSE6-P1112与倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115两种光电开关。但目前三峡船闸的实际应用中，应用最广的是倍加福系列开关，为了方便采购，最终确定采用倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115。

3.2 撞环设计

撞环采用不锈钢材质，一端通过钢扎带固定在反弧门吊杆组吊头，另一端由两块工装拼接，钢丝绳从中间穿过。撞环设计图如下页图2、图3所示。

3.3 挡块与挡板设计

考虑到挡块要穿过钢丝绳，且固定在钢丝绳上，因此采用标准不锈钢方管对切，将钢丝绳从管中穿过后，由螺栓固定。挡块设计图如下页图4所示。

考虑到矩形挡板在反弧门井中可能会由于气流的作用产生翻转，影响信号触发。因此，采用塑料小球来做挡板。

3.4 光电开关安装支架设计

支架的主要作用为将收绳器与光电开关集成，并固定在上层检修平台上。选用两根长为1.7 m的角钢通过钢扎带在上层检修平台栏杆上固定，角钢上部设计支架固定收绳器，下部两层分别固定对射型光电开关，如图5所示。

4 现场验证

4.1 现场接线

倍加福M100/MV100-RT/76a/103/115为对射型三线制光电开关。发射端发射红光至接收端，通过遮光板阻断红光的接收来实现信号通断的控制。

根据船闸应用实际，我们采用暗通来输出信号，将光电开关接收端顶部旋钮指针指向“D”，感应距离调至最小。

具体接线为：由反弧门端子箱中取直流24V电源送至光电开关，光电开关接收器4根信号线送至反弧门井旁端子箱，由已敷设的电缆送至机房2号柜经X1端子排，最后接入PLCDI模块。

4.2 原理验证

根据设计，当反弧门吊杆运行接近下滑位时，撞环触碰撞块，带动撞块与小球继续向下运动，当反弧门吊杆至下滑位时，小球挡住光电开关信号，PLCDI模块常开点闭合。反弧门吊杆继续向下运动，离开下滑位，下滑位光电开关恢复，PLCDI模块常开点断开。反弧门吊杆运行至关终位，小球挡住光电开关信号，PLCDI模块常开点闭合。

支架安装完毕，首先进行关阀过程模拟：活塞杆向下运动带动下拉收绳器至下滑位与关终位，分别检查小球是否能有效触发信号。实验效果如图7、图8所示。

5 结语

模拟运行中，光电开关信号触发稳定，且受钢丝绳摆动影响小，原理性验证成功。与现行反弧门限位装置相比，具有检修维护方便、不受吊杆摆动影响的优点。但本方案对于是否长期适用于三峡船闸运行工况还有待进一步验证，光电开关支架的稳固性有待进一步研究。