多節(jié)浮箱式檢修閘門(mén)防滲自動(dòng)控制裝置研究

（灌南河道管理局 宿遷 223800 淮河工程集團(tuán)有限公司宿遷分公司 宿遷 223800嶂山閘管理局 宿遷 223800 宿遷水利樞紐管理局 宿遷 223800）

1 研究背景

檢修閘門(mén)是指供工作閘或水工建筑物的某一部位或設(shè)備需要檢修時(shí)用以臨時(shí)擋水的閘門(mén)。每年汛前，水閘管理單位需要放下檢修閘門(mén)擋水防滲，以進(jìn)行工作閘門(mén)檢查、試車(chē)和維修等，工作閘橋上設(shè)置鋼制軌道，便于移動(dòng)檢修工作閘門(mén)。目前，檢修閘門(mén)防滲主要采用的措施有：（1）水泥檁條裹棉胎堵較嚴(yán)重的缺口；（2）采用水泥檁條壓不透水彩條布；（3）在檢修閘門(mén)前刷粉煤灰，用水流吸粉煤灰小顆粒堵漏；（4）采用潛水員潛水用膠棉或焊接堵漏。采用以上方法存在一些問(wèn)題：前期準(zhǔn)備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，實(shí)施過(guò)程中需要大量人力、物力；堵漏效果不明顯；粉煤灰對(duì)水體有較大污染，不可重復(fù)利用；采用潛水員堵漏安全性差，操作十分復(fù)雜，費(fèi)用較高。筆者在從事大型水閘運(yùn)行、管理和維護(hù)過(guò)程中，長(zhǎng)期致力于水閘工程機(jī)械化、現(xiàn)代化和智能化發(fā)展，根據(jù)水閘工程管理需要，尤其是閘門(mén)常規(guī)檢查、維修和養(yǎng)護(hù)干地條件的需要，研究發(fā)明多節(jié)浮箱式檢修閘門(mén)防滲自動(dòng)控制裝置，以供讀者探討。

2 研究?jī)?nèi)容和方案

2.1 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)背景提出的工程需要和現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)不足，提出產(chǎn)品研究方向：應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)給多層帷幕充水加壓，使一體式防滲帷幕立體鋪展在檢修閘門(mén)前，解決檢修閘門(mén)滲水、射水問(wèn)題，要求該產(chǎn)品可多次使用，便于回收，自動(dòng)化程度高，最終研究小組結(jié)合工程需要，研究設(shè)計(jì)出一種多節(jié)浮箱式檢修閘門(mén)防滲自動(dòng)控制裝置。

2.2 研究方案

多節(jié)浮箱式檢修閘門(mén)防滲自動(dòng)控制裝置包括防滲帷幕自動(dòng)裝置和多功能軌道吊車(chē)（如圖1）。防滲帷幕自動(dòng)裝置包括防滲帷幕和防滲帷幕架，防滲帷幕有若干層，通過(guò)卷軸固定在防滲帷幕架內(nèi)，卷軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制防滲帷幕的卷曲或舒展；防滲帷幕的底端依次設(shè)有充水裝置、超聲波水下測(cè)距儀、投入式液位計(jì)、開(kāi)度儀和放水閥門(mén)，充水裝置用于對(duì)防滲帷幕層間充水，放水閥門(mén)用于防滲帷幕層間放水；超聲波水下測(cè)距儀用于檢測(cè)防滲帷幕底部與閘室底板的距離；開(kāi)度儀和投入式液位計(jì)分別測(cè)量計(jì)算防滲帷幕下降長(zhǎng)度和防滲帷幕內(nèi)水高；多功能軌道吊車(chē)包括門(mén)機(jī)架、起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)在多功能軌道吊車(chē)的底部，門(mén)機(jī)架用于固定起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)用于拉動(dòng)防滲帷幕自動(dòng)裝置，行走機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)在多功能軌道吊車(chē)的底部，用于驅(qū)動(dòng)多功能軌道吊車(chē)和轉(zhuǎn)換其軌道。

3 裝置的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

防滲帷幕架由多功能軌道吊車(chē)放在檢修閘門(mén)正上方工作橋橋面上，也可以用多功能軌道吊車(chē)吊在檢修閘門(mén)正上方，利用防滲帷幕架上電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷軸旋轉(zhuǎn)收放防滲帷幕，采用PLC控制系統(tǒng)控制設(shè)置參數(shù)或手動(dòng)操作方式使防滲帷幕完全鋪展在檢修閘門(mén)前有效擋水防滲。另外，多功能軌道吊車(chē)可以通過(guò)非軌道道路從水閘倉(cāng)庫(kù)中吊出防水帷幕自動(dòng)裝置。

圖1 多節(jié)浮箱式檢修閘門(mén)防滲自動(dòng)控制裝置圖

多功能軌道吊車(chē)在非軌道路面移動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)橡膠轉(zhuǎn)輪行走，至水閘工作橋上。水閘工作橋上設(shè)有鋼制軌道，當(dāng)非軌道路面移動(dòng)到鋼制軌道時(shí)，控制油壓千斤頂上升，抬起多功能軌道吊車(chē)，抬起的高度使鋼制轉(zhuǎn)輪的高度稍高于軌道的高度，這時(shí)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸向鋼制軌道所在的方向旋轉(zhuǎn)180°，使鋼制轉(zhuǎn)輪全部放至鋼制軌道，然后加固式電動(dòng)機(jī)再驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，多功能軌道吊車(chē)在鋼制軌道上前進(jìn)或者后退。多功能軌道吊車(chē)行駛至檢修閘門(mén)上方，啟動(dòng)防水帷幕自動(dòng)裝置，或者將防滲帷幕自動(dòng)控制裝置放下檢修閘門(mén)正前方，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)卷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將防滲帷幕緩緩放入檢修閘門(mén)前水中，放入水下幾米后，超聲波水下測(cè)距儀自動(dòng)測(cè)量防滲帷幕底部至閘底板距離，同時(shí)開(kāi)度儀和投入式液位計(jì)分別測(cè)量計(jì)算出防滲帷幕入水深度和防滲帷幕內(nèi)水位。剛啟動(dòng)時(shí)，PLC自動(dòng)控制裝置開(kāi)始按程序工作，水下電磁閥門(mén)先是關(guān)閉狀態(tài)，干式潛水泵按程序要求啟動(dòng)開(kāi)始充水，當(dāng)防滲帷幕底部平放至閘底板上后，且防滲帷幕最外層充水水位達(dá)到設(shè)計(jì)高度，干式潛水泵自動(dòng)停止，防滲帷幕受內(nèi)部水壓作用，全部伸展在檢修閘門(mén)和閘墩上，整體充水加壓防滲帷幕有效的阻擋了檢修閘門(mén)的射水、滲水，期間自動(dòng)控制裝置持續(xù)監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)自動(dòng)充水，保持預(yù)設(shè)置壓力。維修養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束后，自動(dòng)控制裝置啟動(dòng)自動(dòng)關(guān)閉程序，電磁閥門(mén)快速放水，同時(shí)防滲帷幕自動(dòng)勻速回收，防滲帷幕加上高速風(fēng)扇迅速吹掉防滲帷幕外側(cè)水漬，整套系統(tǒng)回收后，再經(jīng)原路返回設(shè)備倉(cāng)庫(kù)中。

4 研究成果及效益

防滲帷幕采用三層不透水幕布，外層帷幕充水加壓，使靠近檢修閘門(mén)里層的帷幕緊貼住檢修閘門(mén)，兩側(cè)與閘墩接觸面擋住邊緣射水，有效解決檢修閘的U型面滲水和射水；防滲帷幕自動(dòng)控制裝置能自動(dòng)檢測(cè)水深、水壓及設(shè)備下降高度，模塊設(shè)計(jì)，PLC控制，自動(dòng)化程度高；多功能軌道吊車(chē)通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置可以在軌道及非軌道路面行駛，突破道路條件限制。該裝置已經(jīng)在多個(gè)水閘管理單位試運(yùn)行，操作方便，維修成本低，節(jié)約水閘維修養(yǎng)護(hù)成本，效果較好，推廣應(yīng)用前景較好。

5 發(fā)展趨勢(shì)及展望

綠水青山就是金山銀山，水閘工程正向園林化、風(fēng)景化和景觀化發(fā)展，以滿(mǎn)足人民對(duì)美好生活和需求，作為水閘工程中重要的、核心的機(jī)械設(shè)備及產(chǎn)品也向集成化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，高效性、穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品將得到進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展，以滿(mǎn)足水閘運(yùn)行管理維修等各方面需要■