［摘 要］船閘設(shè)施是水運(yùn)系統(tǒng)中重要的組成部分，其日常維護(hù)與故障預(yù)防直接影響著航運(yùn)的效率和安全。文章介紹了船閘設(shè)施的重要性及其維護(hù)必要性，分析了船閘設(shè)施的常見維護(hù)方法，提出了相應(yīng)的故障預(yù)防策略，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

［關(guān)鍵詞］船閘設(shè)施；日常維護(hù)；故障預(yù)防；機(jī)械部件；電氣系統(tǒng)；防腐措施；操作培訓(xùn)；定期檢查

［中圖分類號］TM76 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）09–0101–03

1 船閘設(shè)施的重要性及其維護(hù)必要性

1.1 船閘設(shè)施的重要性

船閘是航運(yùn)通道上的重要控制設(shè)施，特別適用于那些水位變化顯著的河流和運(yùn)河，其確保了船舶能在不同水位線之間安全且高效的航行。船閘借助閘門的啟閉和水位的調(diào)整，讓船只能在不同水位間升降，跨越自然水位變化的限制，達(dá)成航道的暢通無阻和航運(yùn)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，楊林船閘是楊林塘航道與長江之間的航運(yùn)咽喉，按照三級船閘標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，最大設(shè)計通航船舶等級為1 000 t 級，主要由船閘主體、節(jié)制閘、上下游引航道、跨閘公路橋、配套房屋等部分組成，上、下游引航道長分別為2 074 m 和1 875 m。楊林船閘為三級船閘，設(shè)計最大船舶等級為1 000 t 級，船閘尺度為23 m×230 m×4 m，節(jié)制閘分3 孔，10+16+10 m，共36 m， 設(shè)計排澇流量為313 m3/s， 引水流量為383 m3/s。楊林船閘工程于2016 年1 月完工，2016 年2 月14 日投入試運(yùn)行。

船閘的配置直接關(guān)乎水上運(yùn)輸?shù)男始昂叫邪踩谋Ｕ稀４l的通行效率直接影響了整個航道系統(tǒng)的運(yùn)力，高效率的船閘能夠顯著縮短船舶排隊等候的時間，優(yōu)化航道使用效率，進(jìn)而促進(jìn)物資運(yùn)輸?shù)脑黾?。比如，京杭大運(yùn)河的眾多船閘建筑極大地增強(qiáng)了其航運(yùn)功能，進(jìn)而成為貫穿我國南北的關(guān)鍵物資輸送紐帶。船閘的安全運(yùn)行直接影響到船舶與所載貨物的安全。船只在通行時，船閘必須保障閘門運(yùn)行的穩(wěn)定性和水位變動的均衡性，避免發(fā)生意外情況。當(dāng)代船閘裝載了尖端的監(jiān)控與報警裝置，可迅速識別并處理可能出現(xiàn)的安全問題。

1.2 船閘設(shè)施維護(hù)的必要性

1.2.1 持續(xù)高強(qiáng)度工作對設(shè)施的影響

杭大運(yùn)河，船閘作為關(guān)鍵設(shè)施，全天候24 h 不停歇地服務(wù)于過往船舶，確保其航行暢通無阻。而長時間的極高壓力工作對船閘的各個部分造成了嚴(yán)峻考驗，經(jīng)常開關(guān)的機(jī)械構(gòu)件極易遭受磨損，如閘門的軸承和滑輪等，若這些部件未得到及時的檢驗與保養(yǎng)，它們原本的精確度和作用可能會逐漸喪失，進(jìn)而導(dǎo)致閘門的開啟與閉合出現(xiàn)故障，對船只的順暢航行造成不利影響。尤其在炎熱夏日，電氣系統(tǒng)在長時間高負(fù)荷工作狀態(tài)下，可能會因為溫度過高而導(dǎo)致短路或過熱，從而引發(fā)電氣設(shè)備故障。若船舶的電力設(shè)施出現(xiàn)故障，則會直接波及船閘的自動化管理和安全運(yùn)行，如在2019 年的某個夏日，位于京杭大運(yùn)河的一個重要船閘由于電氣設(shè)備過熱而被迫停止運(yùn)行，這一事件對所在區(qū)域的航運(yùn)業(yè)帶來了顯著的負(fù)面效應(yīng)。

1.2.2 預(yù)防性維護(hù)的重要性

實施預(yù)先的保養(yǎng)工作是維持船閘設(shè)備長時間可靠、運(yùn)行無虞、穩(wěn)定性強(qiáng)的必要手段。與故障后的緊急修理相比，預(yù)防性保養(yǎng)注重在機(jī)器出現(xiàn)故障之前采取行動，通過周期性的審查、保養(yǎng)和更換易損組件，來防止可能出現(xiàn)的問題。通過對設(shè)施進(jìn)行提前保養(yǎng)，能有效減少出錯概率，進(jìn)而延長機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)期限，而按時對機(jī)械零件和電氣構(gòu)件進(jìn)行細(xì)致審查，便能迅速識別并解決磨損、松動、老化等隱患，防止小故障演變成重大事故。在三峽大壩的船閘系統(tǒng)中，實行了一套嚴(yán)格的預(yù)防性維護(hù)計劃，每月，工作人員會進(jìn)行1次細(xì)致的總檢查；每季度，則會針對關(guān)鍵部分進(jìn)行深度維護(hù)，這樣的措施有效地降低了設(shè)施出現(xiàn)問題的試概率。

2 船閘設(shè)施的常見維護(hù)方法

2.1 機(jī)械部件的檢查

長期在高壓環(huán)境下工作的船閘設(shè)備機(jī)械構(gòu)件，非常容易遭受磨損和出現(xiàn)故障，因此，定期對這些部件進(jìn)行細(xì)致審查，是保障其持續(xù)順暢運(yùn)行的根本措施。在我國，如三峽大壩、葛洲壩及京杭大運(yùn)河這類規(guī)模宏大的船閘設(shè)施，都嚴(yán)格執(zhí)行著周期性的查驗機(jī)制，審查范圍涵蓋了閘門的開啟閉合機(jī)械、滑輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌軌道及密封部件等，通常情況下，每月進(jìn)行1 次全方位的審查，每季度進(jìn)行1 次關(guān)鍵性的保養(yǎng)，而每年則進(jìn)行1 次徹底的修繕。例如，位于三峽的巨型水壩，其船用升降機(jī)每月由專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊進(jìn)行細(xì)致審查，涉及檢查軸承磨損、滑輪運(yùn)行是否順暢，以及導(dǎo)軌是否發(fā)生形變等情況；每3 個月周期，都會對設(shè)備的重要部分進(jìn)行深入的審查與保養(yǎng)，如更換已經(jīng)磨損的軸承、矯正扭曲的導(dǎo)軌等；進(jìn)行全面的大型維修，包含所有機(jī)械組成部分的分解、清洗、檢測及必要的替換，目的是確保設(shè)備運(yùn)行在最佳性能。

2.2 電氣系統(tǒng)的監(jiān)控和更新

2.2.1 電氣系統(tǒng)的常見問題

電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)控閘門的開啟與關(guān)閉，然而，長期運(yùn)行加之環(huán)境作用，電氣系統(tǒng)常發(fā)生諸多故障，如線路陳舊、接觸故障、過熱導(dǎo)致的短路等。例如，位于京杭大運(yùn)河上的某船閘，因電氣系統(tǒng)故障導(dǎo)致過熱，使得設(shè)備被迫停止運(yùn)行，這起事件對航線上的航運(yùn)產(chǎn)生了重大的負(fù)面影響。電氣系統(tǒng)的常見問題涉及的核心元素主要是控制系統(tǒng)的故障，如控制柜內(nèi)部的繼電器、接觸器等關(guān)鍵元件失效，會導(dǎo)致閘門無法正常運(yùn)行，所以在夏季雷雨頻發(fā)期，對電氣架構(gòu)進(jìn)行有效的防雷措施至關(guān)重要。

2.2.2 監(jiān)控和更新的方法

為了保障電力系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，必須實施有力的監(jiān)管與技術(shù)升級策略：①布署尖端監(jiān)控設(shè)備能對電力設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行即時監(jiān)控，迅速識別并解決可能出現(xiàn)的問題。在三峽大壩的船閘系統(tǒng)中，布署了智能監(jiān)控體系，其能即時追蹤監(jiān)測電力設(shè)施的溫度、電流和電壓等關(guān)鍵指標(biāo)，若檢測到任何偏差，該系統(tǒng)可自動發(fā)出警報并即刻執(zhí)行應(yīng)急響應(yīng)計劃。②定期對陳舊或損壞的電氣部件進(jìn)行替換，是確保設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。

2.3 防腐措施的應(yīng)用

2.3.1 防腐材料的選擇

長期泡在水中的船閘建筑容易遭受腐蝕的困擾，這種情況在海水或鹽分含量高的內(nèi)河水域尤為顯著，挑選適宜的防腐材質(zhì)是確保防護(hù)構(gòu)造安全的關(guān)鍵策略。常用的防止物質(zhì)腐敗的物質(zhì)包括涂層、耐蝕金屬，以及利用電化學(xué)原理進(jìn)行保護(hù)的設(shè)備等。在三峽大壩的船閘建造中，設(shè)計師和建設(shè)者們挑選了眾多尖端防腐蝕技術(shù)，如環(huán)氧樹脂涂層及抗腐蝕性能出色的合金鋼材質(zhì)，環(huán)氧樹脂涂層因其卓越的防水和抗化學(xué)腐蝕特性，能高效地守護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，防止水和化學(xué)物質(zhì)的侵害，而具備優(yōu)異抗氧化和耐磨特性的耐腐蝕合金鋼，是制作閘門與導(dǎo)軌等關(guān)鍵部件的理想選擇。

2.3.2 防腐工藝的實施

恰當(dāng)?shù)姆栏g技術(shù)同樣對于確保防腐蝕成果起著關(guān)鍵作用，防腐技術(shù)的實施涉及多個環(huán)節(jié)，如對物體表面的處理、施加保護(hù)涂層及進(jìn)行陰極保護(hù)等：①針對鋼結(jié)構(gòu)的外表實施噴砂作業(yè)，以此去除表面的銹跡和雜質(zhì)，從而提高后續(xù)涂層的黏合效果。②依次刷上多層防腐油漆，每層都需要經(jīng)過嚴(yán)格的固化處理和檢查，以保證油漆層的均一和完整。

2.4 操作人員的培訓(xùn)

船閘設(shè)備的順暢運(yùn)行，依賴于專業(yè)人員的熟練操控與細(xì)致保養(yǎng)，所以針對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)十分關(guān)鍵。培訓(xùn)涵蓋了設(shè)備的基礎(chǔ)理論、操作流程、故障診斷與解決及防腐蝕技巧等方面。新加入的員工在正式上船工作前，需接受為期3 個月的密集式訓(xùn)練，課程內(nèi)容涉及船閘設(shè)備的各個細(xì)節(jié)，培訓(xùn)結(jié)束之后，必須經(jīng)過一番嚴(yán)格考核，以保障每位操作人員均已掌握必需的技藝與學(xué)問。定期地對全體員工進(jìn)行再次教育和技能測評是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，每年組織一次全面性的教育課程，涵蓋新技術(shù)的使用、典型故障案例的研討等。

3 船閘設(shè)施的故障預(yù)防策略

3.1 預(yù)防性檢查和維護(hù)

3.1.1 預(yù)防性檢查的內(nèi)容

對船閘設(shè)施進(jìn)行預(yù)防性檢查涉及機(jī)械、電氣、液壓等多個子系統(tǒng)的徹底審查，旨在預(yù)先識別并排除隱患，防止設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)故障。在我國，諸如三峽大壩、葛洲壩之類的大型船閘均執(zhí)行了一套全面的預(yù)防性檢查體系。對機(jī)械體系進(jìn)行細(xì)致審查，涉及的項目包括門扇開合機(jī)制的損耗狀況、滾動部件的運(yùn)行狀況、滾輪與導(dǎo)軌的耗損程度及密封結(jié)構(gòu)的完整情況等，對電氣系統(tǒng)的檢查，涉及控制柜內(nèi)各元件運(yùn)行狀況、線路絕緣性能、電氣連接的穩(wěn)固性及防雷防潮設(shè)施的實效性等方面的全面審視。對液壓系統(tǒng)的審查涵蓋了液壓泵與液壓缸的運(yùn)行狀態(tài)、油質(zhì)的純凈度與壓力值及管道的封閉性等多個方面。例如，位于三峽的巨型水壩配備的船用升降機(jī)，每月的維護(hù)由技術(shù)人員承擔(dān)，他們會對涉及機(jī)械、電力和液體壓力3 大關(guān)鍵系統(tǒng)進(jìn)行徹底審查，并詳盡地記錄檢查的詳細(xì)情況，施行預(yù)先的檢驗措施，能夠即時辨識并料理機(jī)器在萌發(fā)階段的故障，保障船閘運(yùn)作的持續(xù)平穩(wěn)。

3.1.2 維護(hù)記錄的管理

妥善管理維護(hù)記錄，是實施預(yù)防性維護(hù)策略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。詳盡而精確的維護(hù)日志，能助力技術(shù)人員掌握設(shè)備過往的運(yùn)行軌跡及保養(yǎng)狀況，對于剖析故障成因和提前規(guī)避潛在問題至關(guān)重要。在我國，針對船閘設(shè)施的維護(hù)記錄管理已成功實現(xiàn)了從傳統(tǒng)紙質(zhì)向電子化、信息化的轉(zhuǎn)變。例如，位于葛洲壩的水上交通控制設(shè)施已布署了一套全面的設(shè)備監(jiān)管體系，這套系統(tǒng)詳盡地追蹤并管理每一次的檢測和保養(yǎng)工作，涵蓋事項詳情、時間節(jié)點、問題診斷及解決策略，該系統(tǒng)能自動產(chǎn)出維護(hù)狀況匯報，提示技術(shù)人員需按期執(zhí)行預(yù)防性查驗與保養(yǎng)工作，通過管理維護(hù)記錄，可以跟蹤設(shè)備狀態(tài)的變遷，洞察潛在問題出現(xiàn)的規(guī)律與趨勢，確保設(shè)備的長期可靠運(yùn)行。

3.2 現(xiàn)代技術(shù)在故障預(yù)防中的應(yīng)用

3.2.1 傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)

在船閘設(shè)施中，利用先進(jìn)的傳感器和監(jiān)控體系，可以有效避免故障的發(fā)生，如利用傳感器，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行即時跟蹤，快速識別并提示可能出現(xiàn)的故障問題，利用先進(jìn)的監(jiān)控平臺，對采集器獲取的信息進(jìn)行深入加工與剖析，這為設(shè)備的提前維護(hù)提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐。在三峽大壩的船閘系統(tǒng)中，裝設(shè)了眾多傳感器，專門用于跟蹤閘門的開啟與關(guān)閉機(jī)制、軸承的運(yùn)行狀態(tài)，包括溫度、振動等指標(biāo)，以及對電氣部件的電流和電壓等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控。監(jiān)控設(shè)備能即時展現(xiàn)各項指標(biāo)的變動走勢，一旦指標(biāo)超出預(yù)設(shè)的安全界限，設(shè)備便會立刻發(fā)出警報，并自主啟動防護(hù)機(jī)制。此外，監(jiān)控設(shè)備能捕捉并保留往昔信息，在剖析和預(yù)先規(guī)避設(shè)備故障時，這些信息起著至關(guān)重要的作用。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析和故障預(yù)測

運(yùn)用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)處理和人工智能技術(shù)，對于船閘設(shè)施潛在的故障進(jìn)行提前預(yù)防和排查。分析監(jiān)控數(shù)據(jù)有助于揭示設(shè)備運(yùn)行中的異常模式，從而預(yù)先預(yù)報潛在故障，為預(yù)防維護(hù)提供堅實的科學(xué)支持。比如，位于京杭大運(yùn)河上的某船閘裝置，采用了大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對過往船閘的歷史作業(yè)數(shù)據(jù)實施了深入的剖析，利用先進(jìn)算法，平臺構(gòu)建了能夠預(yù)判設(shè)備故障發(fā)展態(tài)勢的預(yù)測系統(tǒng)，為技術(shù)人員提供精準(zhǔn)維護(hù)方案，利用數(shù)據(jù)分析工具，能夠優(yōu)化維護(hù)方案，從而提升設(shè)備的運(yùn)行效能和穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

船閘設(shè)施在中國航運(yùn)系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，其正常運(yùn)行直接影響到航運(yùn)的效率和安全。文章所提措施可以有效預(yù)防設(shè)備故障，延長設(shè)施使用壽命，提高運(yùn)行效率和安全性。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，船閘設(shè)施的維護(hù)和故障預(yù)防將更加智能化和科學(xué)化，為航運(yùn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效運(yùn)行提供更加堅實的保障。通過不斷完善和優(yōu)化維護(hù)策略，可以確保船閘設(shè)施在高強(qiáng)度運(yùn)行中始終保持最佳狀態(tài)，繼續(xù)為中國乃至全球的水運(yùn)系統(tǒng)作出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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