CN111501713B - 多级船闸输水阀门的切除保护系统及其切除操作方法 - Google Patents

Abstract

一种多级船闸输水阀门的切除保护系统及其切除操作方法，包括集中控制系统、现地电气控制系统和现地液压控制系统，现地液压控制系统包括隔离球阀，切除保护系统还包括行程开关，行程开关用于检测隔离球阀的行程位置，行程开关分别与现地电气控制系统和关阀继电器电连接，关阀继电器与现地电气控制系统电连接。船闸不需要停航，提高了输水阀门检修时的船舶过闸数量，相对的提高了船闸通过能力，确保船闸水工建筑及机械设备的安全运行。

Description

多级船闸输水阀门的切除保护系统及其切除操作方法

技术领域

本发明属于船闸控制系统领域，特别涉及一种多级船闸输水阀门的切除保护系统及其切除操作方法。

背景技术

输水阀门受到船闸输水廊道的水力冲击、异物卡阻磨损、江水腐蚀、空化声震等外界因素影响，以及长期运行产生的磨损，使得输水阀门止水以及吊杆会受到不同程度的损坏，因此需要对输水阀门进行定期检修。输水阀门的安装示意图如图3所示，其中平板检修阀（中国专利文献CN208844512U有公开）是利用安装在门叶四周的连续水封与孔口四周的闸门槽配合形成连续密封面，进而起到止水效果的阀门。

输水阀门为船闸输水系统的工作阀门，在连续多级船闸中多采用方向弧形门，简称反弧门；船闸输水系统中，各个工作阀门的启闭是由启闭机来完成的，启闭机大致分为机械启闭机和液压启闭机，目前常用的是液压启闭机，液压启闭机的控制方式在中国专利CN1707033A中有公开。

目前，多级连续船闸运行时，一般采用逐级过闸的方式，各闸首闸、阀门按照既定程序运行，若其中某一闸首因设备故障等原因无法运行，则会导致整线船闸停航。而多级船闸输水阀门数量较多，若采用停航检修的方式，则会导致检修工期增加、停航时间增加。因此输水阀门隔离检修的技术措施，直接影响到船闸运行效率和安全。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的多级船闸输水阀门的切除保护系统及其切除操作方法，船闸不需要停航，提高了输水阀门检修时的船舶过闸数量，相对的提高了船闸通过能力；缩短了因输水阀门检修时船舶在导航墙、靠船墩以及锚地待闸的时间，降低了船舶因长时间待闸所产生的运输成本，提高了长江航运经济效益；对于出现故障的输水阀门启闭机可随时进行检修，避免设备故障缺陷严重化，提高了设备检修时间的机动性，确保船闸水工建筑及机械设备的安全运行。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种多级船闸输水阀门的切除保护系统，包括集中控制系统、现地电气控制系统和现地液压控制系统，现地液压控制系统包括隔离球阀，集中控制系统包括集控单元、操作员站、数据和通讯服务器，集中控制系统与现地电气控制系统通过通讯连接，现地电气控制系统与现地液压控制系统电连接；集中控制系统用于实现集中控制状态下，远程切除待检修输水阀门，使待检修输水阀门不参与程序自动控制运行；切除保护系统还包括行程开关，行程开关用于检测隔离球阀的行程位置，行程开关分别与现地电气控制系统和关阀继电器电连接，关阀继电器与现地电气控制系统电连接；行程开关用于检测隔离球阀的行程位置，并将阀门切除指令传至现地电气控制系统。

优选的方案中，所述的现地电气控制系统与行程指示灯电连接，行程指示灯用于显示隔离球阀位置状态。

优选的方案中，所述的现地电气控制系统为现地PLC控制系统，现地PLC控制系统用于采集包括现地液压控制系统中的阀门开度、位置、水位检测数据和相邻闸首闭锁信息，现地PLC控制系统能够直接输入操作指令，控制包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀。

优选的方案中，所述的现地液压控制系统包括油箱总成、液压泵-电机总成、控制阀组总成、管道总成和油缸总成，用于实现包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀的开关动作。

优选的方案中，所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，包括如下步骤：

S1：进行液压隔离，关闭输水阀门的隔离球阀，阻断输水阀门主油路，防止输水阀门开阀或关阀；

S2：进行电气隔离，隔离球阀关闭后触发行程开关，从而使得关阀继电器断电，防止输水阀门因自重而产生关阀动作；

S3：下放上游平板检修门；

S4：上游平板检修门下放完毕后，现场开启输水阀门开至18%~20%开度，短接2个关终信号后切除该输水阀门；

S5：下放下游平板检修门；

S6：下游平板检修门下放完毕后，对输水阀门工作区域进行抽水；

S7：抽水至停泵低水位时停止抽水，再对输水阀门进行检修；

S8：检修完成后，再将输水阀门开启至18%~20%开度（因为检修后的输水阀门开度会变动），短接2个关终信号后切除该输水阀门；

S9：核实输水阀门18%~20%开度，提下游平板检修门平压阀平压；

S10：现场投入输水阀门，并将该输水阀门关终后切除；

S11：提起下游平板检修门；

S12：提起上游平板检修门平压阀平压；

S13：提起上游平板检修门，操作完毕。

优选的方案中， S3步骤前，在切除输水阀门进行液压隔离和电气隔离过程中，首先在集中控制系统进行程序切除，保证整线船闸在集中控制运行方式下，待修输水阀门不参与程序控制运行；集中控制系统切除阀门后再由现地进行液压隔离和电气隔离，确保集中控制程序故障时不会出现输水阀门液压启闭机的任何动作，实现输水阀门程序切除后的硬保护。

优选的方案中，在集中控制系统进行程序切除后，现地液压控制系统主阀台区域输水阀门液压启闭机主油管设置有隔离球阀，球阀上安装有行程开关，关闭隔离球阀后，输水阀门液压启闭机主油路被切断，防止系统误动作；隔离球阀关闭后，其手柄触发行程开关，行程开关产生的电信号通过电气控制系统将关阀继电器断开，使得输水阀门锁定控制回路电磁阀无法得电，从而使得输水阀门液压启闭机在当前位置实现自锁，防止阀门出现因启闭机连通球阀开启后出现的阀门下滑；同时该电信号作为输入信号，通过现地PLC控制系统完成现地检修位操作方式下输水阀门液压启闭机的程序切除，实现了现地检修位操作方式下一步完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护、电气隔离保护，避免在现地操作时出现隔离保护步骤的遗漏。

优选的方案中，在步骤S3之前，在集中控制系统进行程序切除后，行程指示灯红色常亮，提示操作人员未做隔离保护；在现地关闭隔离球阀完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护和电气隔离保护之后，行程指示灯绿色常亮，提示操作人员已做隔离保护。

优选的方案中，在步骤S6中，若检修的是中隔墩侧输水阀门，应同时对另线船闸同级中隔墩侧泵房断电，停止例行动机；抽水至接近停泵低水位时，应专人现场监护深井泵是否自动停机，否则在深井泵运行电流急剧下降时立即操作停机。

本专利可达到以下有益效果：

1、通过采用在隔离球阀上安装行程开关，利用现地PLC控制系统实现对输水阀门进行现地切除、液压隔离保护和电气隔离保护同步完成，保证了输水阀门现地切除的优先级和硬保护，有效防止输水阀门在检修过程中进行任何动作，确保输水阀门及启闭机检修时的人员安全和设备安全。

2、通过现地控制柜上设置输水阀门液压启闭机切除保护指示灯，提示操作人员设备是否切除，确保输水阀门及启闭机在检修过程中处于绝对安全状态。

3、通过输水阀门液压启闭机程序切除及输水阀门隔离，实现输水阀门及其液压启闭机检修时本闸首单边输水，确保在检修期间，多级连续船闸不停航，减少船舶因输水阀门及启闭机检修产生的待闸时间，降低船舶因待闸产生的运输成本，从而提高船舶过闸数量，提高长江航运经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明输水阀门液压启闭机切除原理图；

图2为本发明输水阀门切除检修流程图;

图3为输水阀门隔离原理图；

图4为输水阀门液压启闭机液压控制原理图；

图5为现地液压控制系统电磁阀控制电气原理图。

具体实施方式

实施例1：

优选的方案如图1所示，一种多级船闸输水阀门的切除保护系统，包括集中控制系统、现地电气控制系统和现地液压控制系统，现地液压控制系统包括隔离球阀，切除保护系统还包括行程开关，行程开关用于检测隔离球阀的行程位置，行程开关分别与现地电气控制系统和关阀继电器电连接，关阀继电器与现地电气控制系统电连接。

集中控制系统由集中控制单元（简称集控单元）、操作员站、数据及通讯服务器、工业电视监控系统等组成，按照连续多级船闸过闸工艺流程和全线闸门、阀门间的闭锁保护等条件，对现地控制站发布控制命令，完成船闸运行过程。同时实时采集各现地控制站设备运行情况并作出相应处理。所述的集中控制单元由PLC、图形操作面板、设备运行工况模拟屏、按钮、指示灯等组成。PLC是集中控制单元的核心设备，主要负责完成单线多级船闸连续作业的实时过程数据的采集、集中控制、操作等功能，同时负责与现地控制站之间的通信控制。所述的操作员站有两台且互为热备，除了完成集中控制单元的各项操作功能外，还负责实时过程数据的采集以及模拟画面监视、操作、变量处理、存档记录、监视画面、报表、图形的打印管理以及与数据及通信服务器的数据、文件交换等功能。

通过集中控制系统实现远程切除，使得集中控制状态下待检修输水阀门不参与程序自动控制运行，同时由现地PLC控制系统、光纤网络及数据通讯服务器将现地数据传至集中控制系统（通常为集控PLC系统），使集控操作人员清楚的了解现地设备状态，确保输水阀门远程切除的安全性、可靠性和便捷性。

如图3所示，输水廊道的平板检修门为平面滑动闸门，平板检修门的面板及止水在下游面，顶、侧止水为P型水封，底止水为刀型水封，正向支承为普通滑道，反向支承为弹簧钢片，单吊点用吊杆与液压启闭机相连。输水阀门为船闸输水系统的工作阀门，在连续多级船闸中多采用方向弧形门，简称反弧门；输水阀门由横梁全包式门体结构、悬臂式支铰轴、自润滑轴承和支铰座组成。如图4所示，液压启闭机由双作用油缸、支承架及检测装置等组成，通过吊杆与输水阀门连接，从而驱动输水阀门的开启和关闭。本技术方案中，在隔离球阀位置加装了行程开关，用于检测隔离球阀的行程位置。

进一步地，现地电气控制系统与行程指示灯电连接，行程指示灯用于显示隔离球阀位置状态。

进一步地，现地电气控制系统为冗余配置的现地PLC控制系统，现地PLC控制系统用于采集包括现地液压控制系统中的阀门开度、位置、水位检测数据和相邻闸首闭锁信息，现地PLC控制系统能够直接输入操作指令，控制包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀。

现地PLC控制系统包括外部传感器和执行元器件，能接受集中控制系统的程序控制指令，对现地设备进行操作和控制，并向集中控制系统返送现地控制系统的信息，在集中控制系统的监控下自动完成船闸的整体运行。

进一步地，现地液压控制系统包括油箱总成、液压泵-电机总成、控制阀组总成、管道总成和油缸总成，用于实现包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀的开关动作。用以实现船闸各个工作闸门的开门和关门，并设置有电动、手动应急回路，完成上述动作。

实施例2：

优选的方案中如图2所示，多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，包括如下步骤：

准备工作：

A、确认输水阀门检修需求，及时办理修理联系单。

B、施工单位办理输水阀门检修施工专项工作票。

C、施工单位进行平板检修门、吊杆转运，现场施工准备就绪。

D、施工单位填写输水阀门切除确认单申请栏，联系相关负责人签字许可后，运行管理人员在运行间隙切除该侧输水阀门，并向通航指挥中心报告。

每次切除输水阀门均应完成下操作：

参数设置，集控操作方式切除输水阀门；现场挂牌，注明切除原因、时间、执行人员；

S1：进行液压隔离，关闭输水阀门的隔离球阀，阻断输水阀门主油路，防止输水阀门开阀或关阀；

S2：进行电气隔离，隔离球阀关闭后触发行程开关，从而使得关阀继电器断电，防止输水阀门因自重而产生关阀动作；

S3：运行管理人员切除待修输水阀门后，及时通知施工单位领取输水阀门切除确认单。施工单位拿到切除确认单后方可开始下放上游平板检修门（运行主管、技术主管监控重点，一般在本闸首人字门开门时下放最后一节吊杆），约2小时下放完毕。

S4：施工单位联系运行单位申请配合动机，运行管理人员待运行间隙在现地投入在修输水阀门，并现地检修方式将该输水阀门开启至18%~20%开度，短接2个关终信号后切除该输水阀门。所述的关终是指输水阀门完全关闭，即关终信号是指阀门完全关闭时触发的信号。

S5：施工单位下放下游平板检修门，约2小时下放完毕（一般在下闸首人字门开门时下放最后一节吊杆）。

S6：运行单位接到施工单位通知后组织人员及时抽水，为施工单位提供白班无积水检修工作面。若检修是中隔墩侧输水阀门，应同时对另线船闸同级中隔墩侧泵房断电挂牌，停止例行动机。抽水人员观察抽水效果，发现异常或平板检修门漏水及时报告运行主管，运行主管及时通知施工单位核实漏水情况并处理。抽水至接近停泵低水位时，应专人现场监护深井泵是否自动停机，否则在深井泵运行电流急剧下降时立即操作停机。

S7：抽水至停泵低水位时停止抽水，再对输水阀门进行检修；施工单位完成输水阀门顶止水更换，侧止水检查换损，吊杆系缺陷检查处，输水阀门支臂焊缝裂纹、蚀损缺陷检查处理等施工内容。施工单位在检修过程中根据需要联系运行单位申请配合动机。

S8：施工单位通过监理验收后，检修完成后，再将输水阀门开启至18%~20%开度（因为检修后的输水阀门开度会变动），短接2个关终信号后切除该输水阀门；

S9：施工单位核实输水阀门18%~20%开度，提下游平板检修门平压阀平压（一般在下闸首人字门开门时进行）。

S10：施工单位联系运行主管申请配合动机，运行单位待运行间隙现场投入在修输水阀门，并现地检修操作方式将该输水阀门关终后切除。

S11：施工单位提起下游平板检修门，约2小时。

S12：施工单位提上游平板检修门平压阀平压（一般在本闸首人字门开门时进行）。

S13：施工单位提起上游平板检修门，约2小时。

检修施工完毕后，施工单位填写输水阀门投入确认单交运行单位。运行单位见到投入确认单后，及时在运行间隙投入该输水阀门，同时向通航指挥中心报告，并及时摘除另线中隔墩侧泵房停止动机标牌，恢复正常例行动机。

进一步地，S3步骤前，在切除输水阀门进行液压隔离和电气隔离过程中，首先在集中控制系统进行程序切除，保证整线船闸在集中控制运行方式下，待修输水阀门不参与程序控制运行；集中控制系统切除阀门后再由现地进行液压隔离和电气隔离，确保集中控制程序故障时不会出现输水阀门液压启闭机的任何动作，实现输水阀门程序切除后的硬保护。

进一步地，如图5所示，在集中控制系统进行程序切除后，现地液压控制系统主阀台区域输水阀门液压启闭机主油管设置有隔离球阀，球阀上安装有行程开关，关闭隔离球阀后，输水阀门液压启闭机主油路被切断，防止系统误动作；隔离球阀关闭后，其手柄触发行程开关，行程开关产生的电信号通过继电器控制系统将控制电磁铁DT15的继电器K23断开，使输水阀门液压启闭机在当前位置实现自锁，防止阀门出现因启闭机连通球阀开启后出现的阀门下滑；同时该电信号作为输入信号，通过现地PLC控制系统完成现地检修位操作方式下输水阀门的液压启闭机的程序切除，实现了现地检修位操作方式下一步完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护、电气隔离保护，避免在现地操作时出现隔离保护步骤的遗漏。

进一步地，在步骤S3之前，在集中控制系统进行程序切除后，现地控制柜上切除保护指示灯红色常亮，提示操作人员未做隔离保护；在现地关闭隔离球阀完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护和电气隔离保护之后，现地控制柜上切除保护指示灯绿色常亮，提示操作人员已做隔离保护。若集中控制系统未切除，现地隔离球阀关闭，切除保护指示灯也为红色。

Claims (6)

1.一种多级船闸输水阀门的切除保护系统，包括集中控制系统、现地电气控制系统和现地液压控制系统，切除保护系统还包括隔离球阀，隔离球阀与现地液压控制系统电连接，隔离球阀用于进行液压隔离；集中控制系统包括集控单元、操作员站、数据和通讯服务器，集中控制系统与现地电气控制系统通过通讯连接，现地电气控制系统与现地液压控制系统电连接；集中控制系统用于实现集中控制状态下，远程切除待检修输水阀门，使待检修输水阀门不参与程序自动控制运行；其特征在于：切除保护系统还包括行程开关，行程开关分别与现地电气控制系统和关阀继电器电连接，关阀继电器与现地电气控制系统电连接，关阀继电器用于进行电气隔离；行程开关用于检测隔离球阀的行程位置，并将阀门切除指令传至现地电气控制系统；

现地电气控制系统与行程指示灯电连接，行程指示灯用于显示隔离球阀位置状态；

现地电气控制系统为现地PLC控制系统，现地PLC控制系统用于采集包括现地液压控制系统中的阀门开度、位置、水位检测数据和相邻闸首闭锁信息；现地PLC控制系统能够直接输入操作指令，控制包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀；

现地液压控制系统包括油箱总成、液压泵-电机总成、控制阀组总成、管道总成和油缸总成，用于实现包括上游平板检修门、下游平板检修门、输水阀门和隔离球阀的开关动作。

2.根据权利要求1所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：进行液压隔离，关闭输水阀门的隔离球阀，阻断输水阀门主油路，防止输水阀门开阀或关阀；

S2：进行电气隔离，隔离球阀关闭后触发行程开关，从而使得关阀继电器断电，防止输水阀门因自重而产生关阀动作；

S3：下放上游平板检修门；

S4：上游平板检修门下放完毕后，现场开启输水阀门至18%~20%开度，短接2个关终信号后切除该输水阀门；

S5：下放下游平板检修门；

S6：下游平板检修门下放完毕后，对输水阀门工作区域进行抽水；

S7：抽水至停泵低水位时停止抽水，再对输水阀门进行检修；

S8：检修完成后，再将输水阀门开启至18%~20%开度，短接2个关终信号后切除该输水阀门；

S9：核实输水阀门18%~20%开度，提下游平板检修门平压阀平压；

S10：现场投入输水阀门，并将该输水阀门关终后切除；

S11：提起下游平板检修门；

S12：提起上游平板检修门平压阀平压；

S13：提起上游平板检修门，操作完毕。

3.根据权利要求2所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，其特征在于：S3步骤前，在切除输水阀门进行液压隔离和电气隔离过程中，首先在集中控制系统进行程序切除，保证整线船闸在集中控制运行方式下，待修输水阀门不参与程序控制运行；集中控制系统切除阀门后再由现地进行液压隔离和电气隔离，确保集中控制程序故障时不会出现输水阀门液压启闭机的任何动作，实现输水阀门程序切除后的硬保护。

4.根据权利要求3所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，其特征在于：在集中控制系统进行程序切除后，现地液压控制系统主阀台区域输水阀门液压启闭机主油管设置有隔离球阀，球阀上安装有行程开关，关闭隔离球阀后，输水阀门液压启闭机主油路被切断，防止系统误动作；隔离球阀关闭后，其手柄触发行程开关，行程开关产生的电信号通过电气控制系统将关阀继电器断开，使得输水阀门锁定控制回路电磁阀无法得电，从而使得输水阀门液压启闭机在当前位置实现自锁，防止阀门出现因启闭机连通球阀开启后出现的阀门下滑；同时该电信号作为输入信号，通过现地PLC控制系统完成现地检修位操作方式下输水阀门液压启闭机的程序切除，实现了现地检修位操作方式下一步完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护、电气隔离保护，避免在现地操作时出现隔离保护步骤的遗漏。

5.根据权利要求3所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，其特征在于：在步骤S3之前，在集中控制系统进行程序切除后，行程指示灯红色常亮，提示操作人员未做隔离保护；在现地关闭隔离球阀完成输水阀门液压启闭机程序切除、液压隔离保护和电气隔离保护之后，行程指示灯绿色常亮，提示操作人员已做隔离保护。

6.根据权利要求2所述的多级船闸输水阀门的切除保护系统的切除操作方法，其特征在于：在步骤S6中，若检修的是中隔墩侧输水阀门，应同时对另线船闸同级中隔墩侧泵房断电，停止例行动机；抽水至接近停泵低水位时，应专人现场监护深井泵是否自动停机，否则在深井泵运行电流急剧下降时立即操作停机。

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