一起寄生电路导致船闸人字门频繁不能启闭的故障分析

艾志华AI Zhi-hua；张建平ZHANG Jian-ping

（江西省信江通航中心，鹰潭 335000）

1 船闸概况

船闸人字门由两扇门叶组成，门叶底部支承在底枢上，顶部支承在顶枢上。门叶通过在顶部的启闭机推拉杆的作用下，绕着通过顶、底枢中心的轴线转动，实现开、关门，运行安全，灵活可靠。人字闸门在挡水时，两扇门叶斜接柱处的支、枕垫块互相接触，门轴柱处的支垫块支承在埋设于闸首两边墩的枕垫块上，两扇门叶在平面上构成一个三铰拱，水压力靠设在门轴柱上的支、枕垫块传递给闸首两边的边墩。人字门由门叶、顶枢、底枢、支枕垫块、背拉杆、底止水等组成。如图1、图2 所示。

图1 人字门结构图

图2 船闸启闭系统模型图

信江八字嘴航电枢纽工程包含两座1000t 级别通航船闸和两座总装机容量12.6MW 的电站。船闸由闸首、闸室及引航道组成。上下游主导航墙沿船闸轴线方向投影长度为162m，为y=x/6 的直线。上下游停泊段长240m，靠船墩分布岸侧，共12 个靠船墩，间距20m，采用斜坡式护岸，边坡为1:3。船闸直线段总长为1047m。上、下游引航道底宽为55m。其中虎山嘴船闸等级为III 级，设计船型为1 顶2×1000t 级驳船队，船闸尺寸为180×23×4.5m，2021 年10月开始试通航运行。船闸位于信江下游河段，下距余干县城约12 公里，上距界牌航电枢纽约50 公里，船闸上游河段是国电黄金埠电厂，电煤年均通货量47.6 万吨，年设计通航能力为1508 万吨。

2 故障过程

2.1 故障简述

2023 年4 月16 日早晨8 点，八字嘴船闸通航所运行人员在巡视过程中发现虎山嘴船闸下闸首临岸侧的人字门不能开启，其它3 扇人字门均能正常动作。船闸维护人员8 点30 分到达现场，对电气和液压回路进行详细检查，发现人字门的电气回路信号都动作正常，油泵也动作正常，但是液压系统油压一直建不起来。人字门在操作时出现了类似摩托车降速再加油门的声音。其后再次操作，人字门动作又恢复正常，初步判断为液压回路的故障（溢流阀没有正确动作，导致系统油压被泄放）。4 月17 日该闸首的人字门又出现门不能启闭的故障；4 月18 日人字门自行恢复正常启闭，但该闸首的充水阀门不能启闭，检修人员对阀组进行拆卸检查并清洗，后充水阀门恢复正常运行，但运行2 小时后又出现人字门不能启闭现象。

2.2 故障处理过程

维护人员重点对电气控制回路进行排查。按照电气控制原理图，人字门启闭动作流程如图3 所示（以手动开启人字门为例）。

图3 手动开启人字门流程图

首先启动油泵，再开人字门。发现启动油泵时DT1 正常得电，但在开人字门时DT1 不能正常熄灭。（电磁阀DT1 电气控制原理图如图4 所示）

图4 电磁阀DT1 电气控制原理图

维护人员用万用表检查继电器3K1 的线圈、常开/常闭触点均正常。之后测量开人字门时的电磁阀DT1 线圈两端电压，发现启泵时电压为24V，开充水阀门时电压为12V，停人字门后电压为24V，停泵电压为0V。初步判断为继电器损坏，常闭点断开不彻底，经更换3K1 继电器后，人字门动作正常。4 月20 日，又出现充水阀门不能启闭现象，更换4K1 继电器后恢复正常。4 月30 日，人字门又不能启闭，技术人员检查到电磁阀的线路有点破皮，怀疑是线路串电，对线路进行绝缘包扎之后，人字门又恢复运行。5 月1 日人字门又不能启闭。

2 周之内同一故障反复出现，说明故障的原因还没有找到。最后维护人员决定对控制回路从头到尾逐一细致排查，最终发现控制回路0V 线路上有一个已取消作用的时间继电器线圈接线柱断线。（图5）

图5 故障点示意图

2.3 故障处理结果

技术员将该时间继电器取下，将直流回路的0V 接通，修复控制回路，至此人字门和充水阀门的启闭系统恢复正常运行，没有再出现类似故障。

3 故障危害及原因分析

3.1 事故危害

船闸电气系统的电路分别由一次拖动回路和二次控制回路组成。其故障的发生也存在区别。一次拖动回路线路简单明了，其故障较为明显，容易判别；二次控制回路线路较为复杂，引发的闸阀门运行故障五花八门，发生故障不易判别，最常见的故障是闸阀门运行明显缓慢，船闸人字门频繁不能正常的启闭，使船舶不能正常过闸，导致航道通畅受阻，造成社会影响，不利于流域内相关企业的经济发展。

3.2 原因分析

3.2.1 人的不当行为

该时间继电器KT3 因上次故障人为取消，技术人员仅断开了0V 接线（时间继电器未拆），未及时拆除继电器并修复电路，导致3K1 继电器存在寄生电路，使并列继电器电压不稳定，触点动作不可靠，是引发船闸人字门和充水阀门频繁不能启闭的根本原因。如图5，取消的时间继电器为KT3，KT3 线圈的0V 接线柱断线，导致向后并联的3K1、3K1'、4K1、4K1'的线圈0V 接触不良，线圈直流电压差不稳定，造成图1 中3K1、3K1'、4K1、4K1'的触点动作不稳定或不到位，电磁液压阀DT1 的电磁线圈电压不稳定，使阀芯动作不稳定或不可靠，继而导致船闸人字门和充水阀门频繁出现时而能启闭、时而不能启闭故障。

3.2.2 电气故障考虑不周全

电气回路设计时考虑不周全，断线之后没有出现任何电气故障和报警信息。

4 改进措施

①在电气控制回路增加监测报警装置，当回路电压严重低于24V 时进行指示灯报警。

②要求船闸维护人员加强对现场设备的详细检查，对电气端子进行周期性紧固，同时加强专业培训和学习。

③按故障消除按钮，若故障产生于非保持外力或误信号，短时间内报警会消除，然后由集控室转“单步”或“现地”操作人字门，完成本次程序后再转回“集中”方式。若过载信号保持，则应用“紧急开／关门”操作人字门反向动作，消除故障信号，再重复原操作。若反复几次在同一位置出现过载信号，说明门库有异物卡阻需要清除。

5 应急处置

①发生人字门体不能动作的故障时，首先查看油泵和相应的液压阀是否正确动作。

②若油泵和相应的液压阀都正确动作，再看油管上的手动球阀是否打开。

③检查电磁液压阀的电源是否稳定DC24V。

④若上述检查项均正常，则检查油质油品，以及对液压阀路是否堵塞进行进一步检查清洗等。

6 结语

人字门船闸常受外部因素影响而发生故障。对于因水下障碍和启闭机械等直观原因引起的故障，船闸养护人员可以第一时间排查和处理；对于供配电系统或者控制系统故障引起的闸阀门停摆，也常能按技术规程快速给予辨识和解决；而对于像继电器这类细小设备常会疏于保养，故障发生时也常常难以第一时间从此类小的设备零件上进行排查。这就要求养护人员认真落实船闸日巡查制度，改变设备巡查中能听不看，能看不动手的惰性思维，要善于从细小处发现问题，用万用表等检测设备进行检测，不能依靠主观进行判断，从而准确辨别细微差别，防患于未然，确保船闸安全畅通。

船闸管理的最终目的是为船民提供安全通畅优质服务。在运行管理过程中，一方面要制定相应的管理制度，填写设备异动单；另一方面强化人员的培训和应急预案演练。最终使船闸运维人员在日后类似事故处理中均能得心应手，确保船闸安全通畅运行。