解析电气自动化闸门在水电站中的运用

解析电气自动化闸门在水电站中的运用

王万山

身份证： 411522198708020912

【摘要】：现阶段自动化技术被应用于各个行业中，同时也取得了非常好的发展效果。电力能源是对社会生产、生活的稳定进行有着非常重要的作用，是社会经济能够稳定发展的重要保障，随着需求量的不断增加，为了降低传统火力发电在整个电能生产中占据的比例，水电站的建设数量正在不断增加，而电气自动化技术首先就被应用到了水电站的闸门中，同时也取得了非常好的应用效果，本文主要对电气自动化闸门在整个水电站运行中的应用进行详细的分析。

【关键词】：电气自动化；闸门；水电站；应用

1 引言

时代在不断的发展与进步，各种新型的技术也逐渐出现在我们眼前，并逐步应用到各个行业中，对行业的快速发展以及社会经济的提高来说，都有着非常重要的作用和意义。在当前阶段水电站建设事业的发展过程中，如何对自动化控制技术进行合理的利用，也是当前水电站的技术核心，自动化闸门的应用，能够打破传统模式下的技术弊端，同时也符合时代发展的技术潮流，对推动水电站建设事业的高速发展来说，有着非常重要的现实价值与意义。

2 电气自动化闸门结构设计

2.1 闸门梁系统设计

现阶段大多数的水电站电气自动化闸门的梁，大多采用的是多主横梁同层结构形式，除了底梁整个闸门上部梁的荷载，要将其均等分布，整个主梁的截面尺寸也要能够保持一致，这样不仅能够提高主梁的承载能力，也对闸门施工提供了巨大的便利。对于底梁而言，一般选择双腹板箱型作为核心结构，这样就能够对闸门底槛下游部分存在的偏角进行纠正，同时还能够减少主梁下部的悬伸长度，对底部主梁荷载的减小，有着非常明显的效果。

计算主梁荷载时，可以采用连续梁法、力矩法以及相邻间距和之半法，其中力矩法以及相邻间距和之半法使用较为频繁，但是需要注意的是，这两种方式在使用时，都没有考虑到纵梁对主梁产生的约束作用，只考虑了水压力可能对主梁带来的影响。当前阶段，由于构造需求，大多数闸门的主梁与纵梁之间的高度要尽可能的保持一致，这样就能够将其作为一个整体来进行超静定计算。通常情况下，主梁对于纵梁会有一个分隔的作用，从而导致纵梁的跨度始终较小，与纵梁比较而言，主梁的刚度也较小，这些注意点都是在对主梁闸门进行计算时，需要进行考虑的问题。在过去阶段，对闸门进行设计时，由于需要对连续梁的内力进行多次的超静定计算，所以计算过程是非常繁杂的。为了简化计算，提高计算结果的精确度，可以选择使用力矩法或者是相邻间距和之半法进行计算。但是这两种计算方式也存在着一定的弊端，会导致计算结果可能存在着较大的误差，如果将闸门分成多节来进行设计，虽然能够降低计算误差，但是整个设计与制造就会变得非常繁琐，会对闸门的整体性以及刚度带来巨大的影响，同时也会降低闸门的避振效果。

计算机技术的高速发展，使得工程计算逐渐趋向于软件化，通过计算机软件来对连续梁的内容进行计算，就变得非常的快速便捷，因此在科学技术快速发展的今天，连续梁计算法成为了最佳的选择。利用连续梁法进行计算时，为了保证最终荷载计算值的准确性，需要对闸门的传力特点进行分析，在此过程中，可以将纵向单位长度宽的面板作为主梁上的连续梁，这样可以使面板的受力情况与主梁的受力情况非常的接近。在此基础上，利用计算机软件，就能够实现对每个主梁支座反力的准确计算，将计算结果相加就是作用在整个主梁上的总荷载。

2.2 闸门主支撑设计

随着科学技术的快速发展，在新技术出现的同时，各种新型的工程材料也随着出现，在水电站闸门的设计上，就应用了非常多的新型材料，其中典型的就是水工常用的关节轴承，该材料的出现，极大的方便了水电站闸门布置工作的开展。下面就以后置式带轮架线接触筒之轮为例来进行详细的分析：首先该轮系统中的主轮，采用的自润滑关节轴承，该轴承的应用能够在最大程度上使滚轮的线性接触能力得到保障，其次可以将偏心轴套作为主轮支座结构，这样能够在一定程度上克服传统偏心轴存在的密封偏心问题。在对主轮进行布设时，可以按照一定的等荷载原则来进行布置，并且要对材料的性能进行充分的利用，最后再使用计算机软件进行精确的荷载计算。

3 闸门在工程运行中的运用研究

3.1 闸门结构振动特性研究

在对闸门结构振动进行研究时，需要对刚度、质量、固有频率、阻尼数以及振型进行全面的分析，如果闸门的结构体型是确定的话，则整个闸门结构的固有频率也是确定的，这些特性是评判整个闸门结果、是否会出现剧烈振动的主要依据之一。所以在实际工程运行的过程中，工作人员要对闸门的振动情况进行实时的监控，尤其是一些较强烈的振动工况，要把详细的数据信息记录下来。

3.2 闸门水弹性振动研究

在闸门实际运行的过程中，由于其工作环境的影响，闸门结构在水动力的作用下，会出现一定程度的振动，此时就需要对闸门振动时的动位移、加速度以及动应力等进行精确的测量记录。除此之外，需要对不同开度和水位条件下闸门的振动特性进行验证，观察其是否一致并记录详细数据，通过数据比较，就能够找到导致闸门振动出现的主要原因，再结合具体情况，就能够制定相应的减振措施。

3.3 闸门水动力荷载研究

水电站的电气自动化闸门，在实际运行的过程中，可能会遇到强度非常大的振动，而水流荷载和闸门结构动力之间的不利组合，是造成强烈振动问题出现的主要原因。如果在不利组合的过程中出现共振问题的话，那么振动对整个闸门将会带来更加巨大的危害。因此，为了避免这种问题的出现，需要对可能导致共振出现的水动力荷载等外部因素进行深入的研究分析。

4 水电站自动化建设的展望

随着自动化技术的不断发展和完善，对水电站自动化技术的管理水平提出了更高的要求，随着水电站建设向着现代化的方向不断发展，在未来的发展中，自动化技术将应用在水电站建设的方方面面，从技术层面给现代化水电站建设事业的发展，提供了巨大的机遇。

4.1 水电站无人值班技术的推进

无人值班技术将成为水电站自动化技术能够高水平应用的重要标志，无人值班技术的实现，对自动化技术的专业程度有着非常高的要求，不仅需要对高性能的控制元件以及自动化的控制元件进行合理利用，还对无人值班技术的可靠性有着非常高的要求。在无人值班技术实现的过程中，除了需要自动化技术以外，还需要应用相关的智能化技术，例如智能化的回路控制系统以及智能传感器等，智能设备的使用能够在最大程度上，使各操作环节简单化。

4.2 数字化技术生产数据平台的构建

随着现代化水电站建设事业的不断推进，网络技术以及信息技术在水电站建设事业中的应用广度与深度越来越大，在监控系统、消防系统、生产管理系统以及分析系统中，都运用了非常多的智能设备。由于水电站运行中的数据信息非常多，整个数据量是非常庞大的，因此信息采集工作的质量差、速度慢，但是我们能够在智能设备应用的基础上，构建数字化技术生产数据平台，对一些数据处理软件进行合理利用，就能够使数据处理的能力进行进一步的强化。

5 结束语

总而言之，随着时代的进步和发展，现阶段的水电站建设已经实现了一定程度的电气自动化，水电站的管理水平也得到了大幅度的提升，这对水电站指导工作的有序进行，有着非常重要的现实意义。自动化闸门的合理运用，解决了水电站在泄洪、发电以及蓄水方面的许多难题，同时也产生了更大的社会效益与经济效益。

参考文献：

[1]刘书奇. 电气自动化闸门在水电站中的运用[J]. 科技创新导报, 2014(31):77.

[2]陈杰宏. 关于小水电站电气自动化应用问题的探究[J]. 水能经济, 2017(6):27-27.

[3]俞明媚. 关于水电站电气自动化应用问题的探究[J]. 科学技术创新, 2017(3):16-16.