張步溪，陳娟文，余 磊，陸乙君，王 俊，楊 勇，白東東，胡正松

（1.龍港市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 龍港 325802； 2.蒼南縣水利局，浙江 蒼南 325800；3.平湖市城市防洪工程管理所，浙江 平湖 314200；4.杭州定川信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310020；5.蒼南縣橋墩水庫管理處，浙江 蒼南 325800）

1 問題的提出

水閘是修建在河道和渠道上利用閘門控制流量和調(diào)節(jié)水位的低水頭水工建筑物。在水利工程中，水閘的應(yīng)用十分廣泛，多建于河道、 渠系、水庫、湖泊及濱海地區(qū)。閘門可以泄洪、攔洪、擋潮、排澇、灌溉、蓄水、以滿足上游取水或通航的需要。鑒于水閘對上下游導(dǎo)流的重要作用，要求其密封性極其高。目前，大型水閘主流應(yīng)用π型或雙P型橡膠作為止水密封條，材質(zhì)采用SF6574或SF6674。橡膠止水密封條作為閘門金屬結(jié)構(gòu)的易損件，在閘門啟閉過程中與閘門門槽的強烈摩擦極易造成止水密封條的翻轉(zhuǎn)或損壞[1]，致使閘門漏水及無法密封，甚至卡阻閘門，而更換橡膠昂貴的材料和維護費用，對管理單位較大的管理工作量和經(jīng)濟負擔，對民生、安全都形成難以挽回的損失。

較之以前，傳統(tǒng)閘門潤滑水采用潤滑劑與水混合均衡，再經(jīng)以人工或水泵將潤滑混合物向閘門澆灌為之潤滑，其潤滑效果不理想。且在閘門啟閉過程中，傳統(tǒng)閘門潤滑水系統(tǒng)基本與閘門啟閉控制系統(tǒng)分離，即要先啟動閘門潤滑水系統(tǒng)，完畢后，再行啟閉閘門，期間需要大量人工操作及運行時間，還需隨時觀察潤滑情況[2]，易產(chǎn)生故障，更有甚者，有些操作人員為避免麻煩，甚至不經(jīng)潤滑直接啟閉閘門。上述種種造成閘門啟閉操作工作量加大，工序復(fù)雜，運行時間長，經(jīng)濟費用高，運行效率低。本文針對閘門橡膠水封潤滑需求，以蒼南縣龍港鎮(zhèn)朱家站水閘為實例，設(shè)計了一套基于閘門啟閉控制的閘門潤滑水控制系統(tǒng)，充分結(jié)合閘門啟閉控制，達到閘門啟閉與潤滑一體化同步聯(lián)動控制，保障閘門啟閉前橡膠水封充分潤滑，并在提高閘門橡膠止水密封條使用壽命的同時保證水閘安全、高效、經(jīng)濟運行。

2 閘門潤滑水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

朱家站水閘位于浙江省溫州市蒼南縣龍港鎮(zhèn)橫陽支江至鰲江的出口處，主要發(fā)揮防洪、灌溉、蓄水和擋潮4大功能。其排澇泄洪閘規(guī)模為5孔，每孔凈寬10 m，總凈寬50 m，屬于大型水閘。

朱家站水閘閘門潤滑水系統(tǒng)主要由閘門啟閉LCU控制柜，儲水箱、電磁閥、截止閥、Y型過濾器、潤滑水管道組成。

儲水箱：生活水箱，由市政給水管網(wǎng)供水或自備水泵抽水閘上游清水。

電磁閥：控制閘門噴水管水流啟閉，由閘門啟閉LCU控制柜控制。

截止閥：為方便水管檢修維護。

Y型過濾器：保護電磁閥和噴水孔不會堵塞。

閘門潤滑水控制系統(tǒng)通過改造原有水閘啟閉LCU控制柜，加裝接觸器、延遲繼電器、中間繼電器等電子器件，當閘門需啟閉時，控制電磁閥提前在閘門橡膠水封處噴閘門潤滑水，噴射10 s，在工作閘門啟動前3 s，水流量達到橡膠水封充分潤滑后，再聯(lián)動閘門上升/下降，實現(xiàn)一體化聯(lián)動控制橡膠水封潤滑及閘門啟閉。

圖1為閘門潤滑水控制系統(tǒng)布置圖及結(jié)構(gòu)圖。

圖1 閘門潤滑水控制系統(tǒng)布置圖及結(jié)構(gòu)圖

3 閘門潤滑水管道系統(tǒng)

潤滑水管道采用主管—分支管—噴水管的3層結(jié)構(gòu)設(shè)計，管路管徑以漸進縮減方式明敷布設(shè)。潤滑水管道采用1根主管、5根分支管及5根噴水管的布置方式，所有管道用金屬支架固定在就近混凝土墻、柱上，主管道采用DN63PPR管，分支管道采用DN50PPR管，噴水管采用DN25PPR且每間距100 mm鉆孔5 mm。

閘門潤滑水管道系統(tǒng)采用獨立控制、互不干擾的方式設(shè)計。潤滑水主管道從水閘屋頂生活水箱敷設(shè)至閘門閘室，在閘室5孔閘門前端設(shè)置一DN63止回閥，連接至5孔閘門上并安裝法蘭連接至分支管，后端5根分支管和5根噴水管采用并聯(lián)管路敷設(shè)；分支管上按水流方向順序布置1個DN63止回閥、1個DN50Y型過濾器及1個DN50電磁閥，電磁閥后端連接漏孔式噴水管。

閘門噴水管以水平形式敷設(shè)在閘門上部，連接至閘門兩側(cè)及頂部π形橡膠水封上方500 mm左右處并朝向橡膠水封，通過閘門噴水管小孔對橡膠水封噴淋并全覆蓋噴射于閘門π形橡膠水封上，并沿墻壁流至閘門門槽、下端橡膠水封處及軌道，以使在工作閘門啟動前達到橡膠水封充分潤滑的要求，在閘門啟動過程中減小閘門上升/下降的動作摩擦。

控閘前的預(yù)潤滑時間雖然并不長，但操控人員在等待時感覺到很長，為了增加噴射距離及減少等待時間，閘門潤滑水管道采用管徑漸縮方式，且在必要時5孔閘門潤滑管道前增設(shè)DN63自吸增壓泵，增加潤滑水水流量及噴射壓力，通過提高水壓來增加單位時間內(nèi)注水量，以減少預(yù)潤滑過程時間。

潤滑水管道系統(tǒng)布設(shè)見圖2。

圖2 閘門潤滑水管道系統(tǒng)布設(shè)圖

4 閘門潤滑水控制系統(tǒng)

閘門潤滑水閘門系統(tǒng)控制作為閘門電氣啟閉控制系統(tǒng)的子系統(tǒng)，控制方式采用手動控制和自動控制2種，互為備用。手動控制即現(xiàn)地操作閘門啟閉LCU控制柜控制，自動控制即利用PLC邏輯控制器，利用開發(fā)的閘門遠程操控軟件遠程控制。可以是閘門自動控制系統(tǒng)的一部分，也可以是一個獨立的閘門潤滑控制系統(tǒng)，兩者相互不干擾、互不影響。

閘門潤滑水控制系統(tǒng)需通過可靠的控制電路來保證整個系統(tǒng)的安全。原有朱家站閘門啟閉控制系統(tǒng)由啟閉機閘室的閘門LCU控制柜控制，其主要由交流接觸器KM1（上升） 、KM2（下降）；按鈕SB2（上升）、SB1（停止）、SB3（下降），閘門限位開關(guān)、PLC遠程控制繼電器等組成，完成閘門上升/下降控。

閘門潤滑水控制系統(tǒng)在原閘門啟閉LCU控制柜基礎(chǔ)上，新增中間接觸器KM5、KM6、延遲繼電器KT1、KT2等電子器件，改造完閘門啟閉LCU控制柜接線見圖3。具體工作過程如下：按閘門上升（或下降）按鈕SB2（或SB3）時，KM5（或KM6）接觸器吸合，使KM5（或KM6）接觸器合上，潤滑水電磁閥開啟并啟動延遲接觸器KT1（或KT2）（一般為10 s，可按需設(shè)置），10 s后，使KT1（或KT2）接觸器合上，KM1（或KM2）接觸器吸合，閘門通電后上升（或下降）開始，潤滑水繼續(xù)噴射，按下SB1停止按鈕，直至閘門停止。

閘門啟閉控制系統(tǒng)與潤滑水控制系統(tǒng)電氣線路見圖3。

圖3 閘門啟閉控制系統(tǒng)與潤滑水控制系統(tǒng)電氣線路圖

5 潤滑水系統(tǒng)控制流程

閘門潤滑水控制系統(tǒng)潤滑水源使用管理所生活用水箱，能確保潤滑水的充足及潔凈；使用漸縮管徑的方式，逐級增加水流壓力，控制水流噴射狀態(tài)（水霧形式），提高潤滑面積及效率，減少預(yù)潤滑過程時間。在電磁閥前加裝結(jié)構(gòu)先進，阻力小，排污方便的Y型過濾器，將水中的異物、雜物提前清除，保護閥門及設(shè)備的正常使用。截止閥加裝在五孔閘門潤滑水管道前，未在維護期內(nèi)持續(xù)保持開啟狀態(tài)，在檢修維護期內(nèi)提高檢修維修效率。

閘門潤滑水控制系統(tǒng)與閘門啟閉控制系統(tǒng)聯(lián)動控制，以閘門啟閉LCU控制柜為始端，運行操作人員在遠程（或現(xiàn)地）按下一體化閘門上升（或下降）按鈕（同時也是潤滑水啟動按鈕）時，電磁閥開啟，通過示流信號器（只作信號檢測，不介入控制電路，作為故障檢測用），檢測到潤滑水流出，潤滑水噴射并持續(xù)10 s后， 閘門再行啟動上升（或下降），潤滑水則繼續(xù)噴射，閘門到達要求位置停止，潤滑水噴射隨即停止，流程結(jié)束。

潤滑水噴射預(yù)噴射時間應(yīng)根據(jù)閘門實際情況進行實踐驗證。本文根據(jù)朱家站水閘實際狀況，并經(jīng)實踐經(jīng)驗逐漸摸索調(diào)整，將預(yù)噴持續(xù)時間設(shè)定為10 s，可達到充分潤滑的效果。

當潤滑水控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時或示流信號器未檢測到潤滑水流出時，考慮到閘門啟閉的對防洪排澇的重要性，仍然按照本流程啟動閘門上升（或下降），但系統(tǒng)發(fā)生潤滑水故障報警信號，運維人員應(yīng)及時排除潤滑水控制系統(tǒng)故障，保證后續(xù)閘門運行安全。

閘門潤滑水控制流程見圖4。

圖4 閘門潤滑水控制過程框圖

6 結(jié) 語

朱家站水閘閘門潤滑水系統(tǒng)本著節(jié)省投資、結(jié)構(gòu)簡單、方便安裝的原則、實現(xiàn)閘門潤滑和升降一鍵聯(lián)動控制。系統(tǒng)的建立消除了人為干擾的因素，閘門的潤滑過程與閘門啟閉過程相結(jié)合，實現(xiàn)了一鍵化、聯(lián)動化、自動化，大大減少了橡膠水和閘門門槽的摩擦系統(tǒng)，延長了π型橡膠水封的使用壽命；使閘門啟動前必有潤滑，提高閘門運行的可靠性，節(jié)省水資源、減輕運維人員勞動強度。系統(tǒng)構(gòu)建后運行穩(wěn)定，可靠性好。該系統(tǒng)的應(yīng)用，對全國各大、中、小型閘門由人工潤滑操作方式改造為潤滑水自動控制提供了一個成功范例。