船閘機電系統遠程故障診斷關鍵技術的應用研究

劉培杰 劉錕 孫亮

【關鍵詞】船閘 機電系統 故障診斷

船閘是船舶得以順利通過的重要保障，其中機電系統直接決定著船閘的正常開啟，因此，船閘機電系統起到十分關鍵的作用。由于船閘機電系統有著一定的復雜性，包含供配電系統、液壓系統、自動控制系統、閘閥門、通信、廣播、照明等系統，由于系統數量眾多，其故障類型也是多種多樣的，設計多個專業內容。因此，必須保證船閘機電系統維護人員的專業水平，結合互聯網系統，實現對機電系統的遠程故障診斷工作、遠程維護工作，這是當前需要重點關注的內容。

1.船閘機電系統常見故障

從以往的船閘機電系統故障案例來看，容易出現機電設備故障的區域為“門”、“機”、“電”。根據系統故障帶來問題的嚴重度，可以分為緊急故障、停機故障、非停機故障等。詳見表一二三。

從表中可以看出，故障出現之后，主要采取現場進行人工排查的方式，也就是都是故障出現之后，才進行相應的處理，尋找故障原因，導致無法及時修復故障，進而給船閘的正常運行帶來不利影響。

2.船閘機電遠程故障診斷系統

構建船閘機電遠程故障診斷系統，實現對機電設備的遠程控制，主要結構包括：監控診斷服務器、傳感器、數據采集和處理、網絡接口以及通信協議接口等設備。其中監控診斷服務器是核心控制單元，實現對數據采集和處理系統、網絡和通信協議接口的控制工作，完成信息存儲、在線顯示狀態信息以及智能診斷和異常報警等工作內容。詳見，圖一。

3.船閘機電遠程故障診斷關鍵技術

3.1 選擇和布置機電監測點

根據船閘機電設備容易出現的三大故障區域，也就是“門、機、電”，按照“門、機、電”的類別，設置監測點。

首先，閘門。閘門是船閘機電系統的重要組成部分，對閘門進行機電監測時，可以選擇閘門背拉桿作為監測點。原因在于，通過閘門的背拉桿，可以很好地了解到閘門目前的受力情況，方便我們進行監控。閘門背拉桿可以分為預應力和非預應力拉桿。閘門在開始工作之前，非預應力背拉桿是不存在初始應力。對于預應力背拉桿，則是通過閘門制造和安裝環節中，施加應力，從而讓閘門門體繃緊。

其次，閥門。對于閥門的監測，可以利用閥門信號作為監測數據，比如，換向閥中閥芯的到位信號。

再次，啟閉機。液壓缸是液壓啟閉機的核心部件，液壓缸的狀態參數可以直觀地反映當前啟閉機的運作狀態。因此，可以將液壓缸作為監測點。

最后，電氣系統。電氣系統監測點可以根據電氣系統故障類型進行選擇，常見的電氣系統故障類型有緊急故障、停機故障、非停機故障，緊急故障例如出現通訊故障，通訊信號中斷;閉鎖信號出現丟失的情況;停機故障例如電機無法啟動、電機過流等問題;非停機故障例如通訊故障、傳感器故障等。根據故障類型選擇監測點，比如，配電房的攝像頭，便是進行人員監測以及突發情況監測的設備。

3.2 選擇和配置傳感器

傳感器對于狀態信息采集起到十分關鍵的作用。對于傳感器的選擇和配置，需要結合監測設備的不同信號類型進行選擇。一般情況下，船閘傳感器主要有噪音計、壓力機、攝像頭、在線油液檢測儀、電流表、應變片等。

在線壓力、輸入電壓、流體溫度以及測試粘度等是在線油液檢測儀常見的工作參數，檢測儀的選擇需要考慮到船閘使用的液壓啟閉機是何種類型，例如，便攜式油液污染檢測儀便是較為常見的油液檢測儀。

目前，壓力傳感器基本實現了小型化，可以快速準確的測量數據，比如，測量動態壓力，可以實現信號轉換、多點巡回、遠距離傳輸、適時處理、計算機連接等。

溫度傳感器是指可以感受溫度，將感受到的溫度進行信號轉換的傳感器。現階段，溫度傳感器有著品種繁多的特點，選擇溫度傳感器需要結合船閘機電設備所處的工作環境。

應變片的功能在于進行閘門背拉桿受力狀態的測量，結合閘門以及背拉桿的受力特點進行應變片的選擇。

4.遠程故障診斷專家系統，判斷故障類型

利用遠程故障診斷專家系統，進行船閘機電設備故障的診斷。對機電設備進行故障判斷，需要首先提取故障設備的信息，這是判斷故障的基礎。

如圖所示，故障診斷的流程如下：收集故障設備的癥狀，根據癥狀表現，尋找病因，推斷設備可能存在的問題，從而給出應對方案。也就是故障發生——故障描述——故障推理——故障判斷——系統方案——故障解除。根據故障診斷系統，收集故障信號，不同的故障信號對應著不同的故障類型、故障原因、應對方案等，遠程專家診斷系統，相較于人工現場排查，不僅更加地方便，而且十分快捷，故障診斷的速度、準確率都有了不錯的保證。

5.結束語

綜上所述，船閘機電設備控制著船閘的開口操作，影響著船舶的通行效率。一旦船閘機電出現故障，勢必要影響到正常的傳播通行。因此，我們必須做好船閘機電故障的排除工作。傳統的故障診斷，采取人工現場排查的方式，不僅耗費大量的人力，還會花費大量的時間。遠程診斷系統的上線，則可以很好地處理船閘機電設備故障，完成對故障設備信息的收集、診斷和處理等，結合不同的故障類型，給出應對方案，對于船閘設備的安全運行以及設備維護都有著積極的作用。