江苏省周山河船闸管理所 江苏泰州 225300
摘要：本文主要分析了船闸闸、阀门启闭机的设计工作，根据船闸闸、阀门启闭机的设计要求，提出针对性的改进措施，促进我国水运交通更好的发展。
关键词：船闸闸、阀门启闭机；设计工作；改进措施
一、船闸工程的概况
社会经济发展的基础产业是交通运输行业，对比其他运输方式，水运交通方式具有运量大、能源消耗少，碳排放低等较多的优势，因此在我国综合运输体系中，水运交通始终占据重要的位置。当前我国地区内河航运发展情况较好，十三五期间，我国建设了很多高等级航道和大型船闸设施。
船闸工程的主要设备包括：船闸闸、阀门门体，闸、阀门启闭机等，保障船闸运行时的稳定性，启闭机设备性能直接关系到船闸安全运行和通航效率。本文分析了船闸闸、阀门启闭机设计和改进工作，保障船闸工程的质量和安全运行。
江苏省周山河船闸位于江苏省泰州市西南部，于2012年8月1日建成通航。周山河船闸距离口岸船闸（长江口门）约19km，船闸基本尺度：160×18×3.5米（闸室有效长度×闸室有效宽度×门槛水深），年设计通过量为1713万吨。船闸输水系统采用短廊道集中排水结合三角闸门门缝输水，闸室为钢筋混凝土坞式结构，闸门型式为钢质三角门，阀门为钢质平板门，闸、阀门启闭机均采用直推式液压启闭机。上游最低通航水位为1.22米，最高通航水位为4.32米。下游最低通航水位为0.52米，最高通航水位为2.82米（高程为1985国家高程点）。周山河船闸与引江河水利枢纽相毗邻，主要负责长江口门与江苏省泰州市新通扬运河航段的船舶通行任务。
二、船闸闸、阀门启闭机的设计与改进分析
（一）总体布置
船闸闸、阀门启闭机主要是利用直推式液压机型，通常是在闸首边墩空箱内部布置闸门启闭机，在闸首机房平台内部布置闸门启闭机。闸门启闭机和闸门启闭机利用一台泵站控制系统。在闸首机房中分别安装四台泵站。布置控制室和机房以及泵站的过程中，以闸首作为中心线，对称性的布置。【1】
（二）油缸设计
保障启闭机油缸和导向套的密封性，直接关系到油缸密封效果。当前主要是利用球面轴承连接油缸头部和门体，此外利用万向铰接设置中间固定支座，可以促进油缸多向摆动。当前船闸闸、阀门启闭机中具备行程检测装置，行程检测装置中设置可自由拆装电子仓的磁致伸缩位移传感器，在更换工作中，无需对于油缸进行撤油，从而提高了维护工作的便利性。
（三）设计液压系统
针对闸门启闭机液压控制系统，主要是发挥PLC的控制作用，从而实现无级变速的效果。同时将位移传感器安装在闸门油缸中，用于检测油缸活塞杆的运行状态，同时可以利用PLC控制油泵排油量，同步控制两扇闸门。阀门启闭机在运行过程中，主要是利用PLC控制电比例泵，实现变速运行状态，根据输水系统灌水和泄水的要求，开启阀门变速。关闭阀门之后，利用差动回路方式，自重下落阀门。将位移传感器安装在阀门油缸中，可以有效观测阀门的水下运行状态，同时在实际工作中利用PLC实现油泵排油量控制工作，同步提升两扇阀门。【2】
可以利用位移传感器（简称：开度仪）和限位开关组合工作，启闭机运行过程中可以随时监测闸、阀门开度情况，闸、阀门到位之后将触发限位开关并发出停机信号。因为冬季环境温度比较低，会增大油液粘稠度，导致油液流动性下降，无法保障启闭机正常工作。为了避免发生上述问题，技术人员可以将温度控制传感器设置在系统内部，一方面可以发挥出传感器的作用，另一方面可以发挥出温度继电器的作用，温度控制传感器主要是用热敏感金属材料制作，在不同的温度下会产生不同的膨胀和收缩，在这一过程中会改变自身电阻值，可以转化为电信号，向控制器反应模拟量，实时调整油缸压力，这样在冬季低温环境下，也可以提供充足的油压，保证启闭机正常运行。
在液压启闭机系统运行过程中，不仅可以发挥出溢流阀的自动保护作用，还可以在液压系统中加设压力控制传感器，根据系统压力变化情况，保障控制效果。
在系统中利用压力控制传感器，不仅可以发挥出传感器的作用，同时可以发挥出压力继电器作用，这样可以达到双重保护的效果，同时还可以避免启闭机因过载运行造成密封圈等零部件损坏。如果系统压力比较大，利用压力控制传感器发出信号，同时断开继电器，即可停止系统运行并报故障。
系统中利用的双电比例泵必须根据设计要求合理选择规格型号，同时需要设定备用双电比例泵，设备运行过程中，如果一个泵发生故障，系统及时启用备用泵，确保船闸闸、阀门的安全运行，在电气控制阶段，可以灵活的交替切换工作，有效降低双电比例泵的故障发生率。【3】
有效封闭整体泵站，设置进油区和回油区，及时更换液压油和清理存在的杂质。利用不锈钢板焊接油箱箱体，在船闸闸、阀门油缸正常工作情况下，严格控制油箱液位，控制油液处于油箱中55%~85%范围内，如果油箱液位比较低，需要落实报警处理。柔性连接油泵和油管，利用弹性减震垫安装在电动机和设备基座下，这样可以大大减少振动和噪音等问题。
（四）设计船闸闸、阀门运行
在直推式液压机型和三角门运行过程中，根据输水系统灌水和泄水的要求，实现船闸闸、阀门启闭机实现变速运行方式。结合三角门运行情况，利用无级变速方式，满足整体工作要求。【4】
三、变速控制设计
船闸变速设计过程中遵守系统化和标准化的原则，采用液压控制系统，供油动力系统主要是利用两个齿轮泵来提供的。开启阀门之后，利用两个旁路节流阀控制阀门速度，满足闸室的输水需求，打开阀门之后，利用一对液压锁有效锁定油缸，避免发生下滑问题。自重关闭阀门轴，利用一个换向阀形成差动回路，连接单向阀和油缸形成补油回路，合理补充阀门油量，可以自动关闭阀门油缸，有效节省能量。在开启阀门之后，如果发生特殊情况需要关闭阀门，可以利用一泵供油，接通差动回路可以迅速关闭阀门。因为在油泵出油口部位设置溢流阀，可以实现过载保护作用。
在设计运行阶段难免会发生问题，利用齿轮泵作为动力供油系统，整体工作效率有待提升，此外流量和压力脉动较大，在启闭机控制系统运行阶段，利用可调节节流阀旁路，实现阀门两档速度，但是会产生较大的能量。工作压力发生变化时，可调节节流阀流量，影响到调速效果。在自动关阀门差动回路中，因为无法调节流量，不利于控制阀门关闭速度，在启闭阀门的过程中无法完全满足设计要求。在阀门启闭机控制系统运行过程中，可以利用恒定速度控制闸门启闭，在系统中利用双泵供油方式，虽然可以提高闸门运行速度，但是会严重冲击到闸门。在启闭闸门阶段将会产生较大的阻力，这主要是因为淹没水深和残余水位差，此外闸门运行速度也具有一定的影响。保障水深和残余水位差不变，闸门运行速度发生变化，也会随之改变闸门运行阻力矩峰值大小。利用恒定速度启闭阀门，需要合理增加启闭机启闭力度，这样才可以满足运行阻力峰值要求。虽然溢流阀可以保护油缸油路，但是如果出现船舶撞击，或者出现杂物阻塞，将会产生瞬时冲击力，虽然可以利用溢流阀溢流受压腔的油，但是因为没有油补，将会形成真空，无法回缩自护油缸活塞杆，因此损坏机构，船闸正常运行因此受到影响。【5】
为了避免发生上述问题，可以通过改变齿轮泵为可调式轴向柱塞泵，具有良好的变量动态特性，有利于提高整体工作效率，保障流量精度。还可以利用PLC控制和增加电机变频器等手段，在阀门启闭机控制系统中，提高阀门开启速度，在调速回路中设置调速阀，充分利用流量，减少流量损失，保障阀门调速准确性。
结束语
本文主要分析了船闸闸、阀门启闭机的设计和改进，实现无级变速运行，提高整体传动效率，保障船闸闸、阀门运行过程中的平稳性和可靠性。
参考文献：
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