苏北运河船闸机电系统远程故障诊断关键技术探究颜廷雪

苏北运河船闸机电系统远程故障诊断关键技术探究颜廷雪

颜廷雪

（京杭运河江苏省船闸应急保障中心223002）

摘要：船闸机电系统是船闸运行中的重要组成部分，机电系统一但出现故障将导致船闸阀门、机电设备等停止工作，影响船闸正常通航运行。本文中专门探讨船闸机电系统中的各种常见故障类型与相关内容，并专门提出了针对船闸机电系统的远程故障诊断关键技术，围绕该诊断技术的系统结构、技术应用内容进行了有效探究，提高船闸机电系统的远程即时修复能力水平。

关键词：船闸机电系统；远程故障诊断关键技术；系统结构；技术应用；修复

苏北运河全长404公里，共有10个梯级28道船闸，点多面广、跨度大，因为通货量大，船闸基本处于常年24小时高效运行，机电设备使用率较高，船闸机电系统故障也时常发生，因此快速高效的解决船闸机电系统故障显得非常重要。运用船闸机电系统的远程故障诊断关键技术系统，针对船闸机电系统结构中的不同故障位置、不同故障情况进行监测点选点、传感器选择与布置以及最终故障诊断甚至是故障预判。争取做到第一时间全方位、精细化船闸机电系统，有效提升船闸机电的故障的整体诊断水平。

一、关于船闸机电系统

船闸机电系统主要包括：供配电系统、PLC控制系统、液压启闭泵站、阀闸门油缸以及照明、广播、通信等系统，涉及多种专业技术领域及模块内容。为了灵活应对这一复杂的船闸机电系统，快速分析解决故障，必须在该系统中融入智能化技术内容，例如可结合智能化远程故障诊断维护技术有效提高船闸机电系统的综合管理效能，客观讲，目前国内对于船闸机电系统的研究相对偏少，其中某些学者专门针对船闸中的启闭机远程故障诊断技术进行研究，并在研究中总结得出了液压启闭机故障的具体诊断方法，设计了专门的启闭机故障预警设备、故障诊断功能设备、故障诊断技术模型等等。同时另外有学者还专门开发了船闸机电系统的专业化故障诊断系统，结合船闸机电系统的综合复杂功能内容有效优化其故障诊断效果。而在海外，针对船闸机电系统的远程故障诊断技术已经出现并付诸实践应用。相比之下我国在该方面上整体发展缓慢，还未对远程故障诊断技术体系进行细致科学的分析研究。所以说，对船闸机电系统的远程故障诊断关键技术研究与应用还依然任重而道远[1]。

二、船闸机电系统的常见故障类型解读

船闸机电设备属于船闸故障的多发区，该系统中的3个主要区域“门、机、电”均为故障高发区域。如果按照故障的严重程度进行划分还可划分为停机类故障、非停机类故障以及紧急故障。首先是闸阀门故障，该故障主要发生于船闸机电设备的阀门输水位置，以阀门故障为例，它的故障表现为阀门在关闭时会出现异样响声和抖动，且会出现阀门关闭不到位的情况。另外一点就是提门和落门过程中也会出现由油缸压力过大所导致的爬行跳动故障。

启闭机区域是船闸机电系统容易出现故障的另一区域，例如液压启闭机故障。阀门在发生提阀故障时，阀门本身会出现自动脱落、无法自锁的情况，此时阀门的开闭速度会有所减缓甚至出现开闭过慢情况。另外活塞密封件与杆腔密封件均出现损坏问题。

最后看配电及动力回路、PLC变频器位置故障，这两处位置容易出现动力回路以及PLC变频器的接触器、断路器一次性异常发热故障，同时伴有异常响动。而PLC硬件故障则一般为通讯网络损坏，另外像动力回路的光电通讯电缆、光电转换器、光纤等等也会出现直接损坏或跳转等故障。

除上述船闸机电系统常见故障外，像系统中的开度计、水位计、限位开关、二次控制回路等等位置也会出现各种异常故障，导致系统整体失效，造成安全风险隐患。针对上述故障问题，现有的解决方案只有一个，就是人工现场排查。人工现场排查方法主要通过观察、听、触摸以及简单测试来大致判断故障发生原因，客观讲其故障诊断结果可能会出现偏差不准确情况，诊断修复后可能依然存在故障遗患问题。所以本文希望为船闸机电系统引入远程故障诊断关键技术系统[2]。

三、船闸机电系统的远程故障诊断系统简述

船闸机电系统的远程故障诊断系统包括了监控诊断服务器、传感器、数据采集与处理系统、专属通信协议接口以及网络接入设备等等。这其中监控诊断服务器作为整个系统的主控单元存在，它主要负责对通信协议接口内容进行对接，另外还辅助负责数据采集与数据处理系统控制，可有效存储大量信息数据，显示各种状态信息内容。另外该远程诊断控制系统中还安装了异常报警与软件智能诊断模块，配合数据采集模块与数据处理模块实现对船闸机电系统所有设备的动态化监测，将所有采集到的设备故障数据进行精细化处理和存储。一般来说，要对系统中的数据信息采集点与采集频率进行设置，具体设置方法还要根据船闸机电系统的实际运营情况或者故障发生情况进行规范化调整与灵活设置。

四、船闸机电系统的远程故障诊断关键技术应用分析

在船闸机电系统的远程故障诊断关键技术应用要围绕系统设计规范要求来布局，大体来讲它就包括了船闸机电监测点的合理选择与布置、传感器的选择与布置两点。下文就将结合这两点展开分析，深入了解远程故障诊断系统的关键技术应用要点。

（一）对船闸机电系统中监测点的合理选择与有效布置

首先要合理选择船闸机电系统中的监测点并有效布置。按照上文所谈到的“门、电、机”3点进行不同的远程故障诊断技术内容选择。以船闸机电系统中的液压启闭机构件故障检查为例，它其中的液压缸属于系统中的核心部件，所以还要结合液压缸的各种工作状态参数对其启闭机故障状态进行合理判断。再看电气系统，电气系统所存在的故障均为非停机类故障，所以针对电气系统的远程故障诊断主要要首先判断它的电机是否处于未启动状态，结合紧急故障远程判断电气系统的闭锁信号丢失情况、集控通讯系统故障情况以及其它各种突发紧急情况等等，要做到因故障制宜进行针对性分析。

（二）对船闸机电系统中传感器的合理选择与有效布置

要结合系统监测点与设备信号类型进行传感器的合理选择与准确有效布置。一般情况下传感器可有布置于船闸机电系统各处，以在线油液检测仪为例，它就需要结合自身的有线压力、流体温度与输入电压等重要运行参数进行传感器布置。以船闸液压启闭机中的在线油液检测仪为例，由于该检测仪采用便携式设计，所以在传感器布置方面则相对简单。

另外，在传感器布置方面要结合远程故障诊断专家系统进行故障类型有效预判，在预判中提取故障内容并建立远程故障诊断专家方案模型如图1[3]。

图1船闸机电系统的远程故障诊断专家方案模型

总结：

总而言之，船闸机电系统的故障较多，需要结合本文所谈到的远程故障诊断系统相关技术与专家方案模型对其船闸设备进行全方位深入性分析，有效维护船闸的安全运行状态，提高其内部各个分支设备的整体运行效率。

参考文献：

[1]曹岚，石磊.船闸机电系统远程故障诊断关键技术研究[J].中国水运（下半月），2018，18（6）：69-70.

[2]余向阳，王希强.船闸机电应急保障系统[C].//中国航海学会2010年学术年会论文集.京杭运河苏北航务管理处，2010：226-230.

[3]余向阳，王希强.苏北运河船闸机电应急保障系统的设计[C].//江苏航海2010年第4期（总第85期）.2010.