关于中小型水闸远程控制安全措施的探讨
摘要
关键词
中小型;水闸远程控制;安全措施;探讨
正文
引言
中小型水闸承担着防洪排涝、调流引水等重要责任,为了加快中小型水闸安全远程控制目标的实现,需要根据水闸实际运行情况对存在的安全风险进行分析总结,制定适合的安全控制措施,避免安全问题影响水闸的正常运行。同时,水利部门要结合安全生产标准化、水利工程精细化管理目标,做好中小型水闸日常运行管理工作,尽量避免出现安全事故。
1中小型灌区水闸病险
1.1 防洪和挡潮能力薄弱
防洪和挡潮是水闸设施的核心功能,可以有效预防洪涝灾害,但由于早期中小型灌区工程普遍存在建设规模小、建设标准低和水文资料缺失的局限性,水闸整体质量较差,并未达到现行防洪和挡潮技术标准,在提闸过水等步骤中偶尔会出现河水倒灌问题。在工程投运使用期间,现场环境与水闸运行条件均发生了明显改变,水闸老化程度持续加剧,并出现周边局部区域不均匀沉降和过度沉降问题,这同样会削弱水闸排涝泄流能力,达不到防洪和挡潮的实际要求,需要着手开展水闸除险加固作业。
1.2 闸室稳定性差
包括中小型灌区在内的各类型水利工程都存在现场水文地质条件复杂的特征,受水流冲刷、水流侵蚀、上部荷载承重和地质活动等多方面因素影响,工程投运使用期间普遍会出现构筑物区域性下沉和水闸闸体不均匀沉降现象,由此引发闸室抗浮和抗滑安全系数波动、闸基被破坏、消能防护设施失效等连锁问题,很难通过常规手段预防,需要在中小型灌区投运期间定期开展水闸除险加固施工活动,从而使闸室恢复稳定性能,减轻闸室受损程度。如果中小型灌区工程未设置配套消能防冲设施,或运行管理工作开展不到位,则会进一步削弱闸室的稳定性,严重时还会在闸基连接段出现渗流破坏、流土、管涌和掏空等质量通病 。
1.3 结构老化破损
中小型灌区工程现场环境较复杂,水闸设施在使用期间持续受外部环境侵蚀,投运使用一定年限后会出现老化现象,使用年限越长,水闸老化程度越严重,具体表现为混凝土结构脱落、开裂和碳化等质量通病。以混凝土碳化问题为例,启闭机大梁部位的碳化程度较低,普遍碳化深度为 7 ~ 8 mm,闸墩与上游翼墙部位碳化深度为 11 ~ 16 mm,排架部位碳化程度最严重,碳化深度普遍超过 20 mm。
2中小型水闸远程控制安全措施的具体措施
2.1 传感器双重保护
中小型水闸闸门中的上限位传感器、下限位传感器应作为独立的系统,并且上限位传感器和下限位传感器信号应区别设置,并将信号设置为容许工作限制,远程控制过程中只要发送上限位开关信号指令,系统会直接连锁切断下降动作,下降过程中发送下限位开关信号指令,系统直接切断上升动作,执行信号指令,能够避免传感器无法按照信号指令运行的问题。
2.2 闸门卡阻保护
中小型水闸闸门在运行的过程中,会按照远程控制系统设定扫描周期对闸门开度值进行扫描,完成扫描后将开度值与上周期开度值进行比较,从而得出开度值之间的数值差。如果连续三个扫描周期开度值与设定值比较小,说明闸门存在异物卡阻的情况,系统会自动对闸门进行锁停,并进行警报通知工作人员进行故障检查,使闸门能够正常运行。闸门卡阻保护设计过程中如果投入和控制选项,可以根据实际情况选择,如果闸门传感器出现紧急故障,需要快速关闭水闸,工作人员可以选择退出选项,解除卡阻保护功能,使水闸能够及时停止运行。
2.3 闸位信号断线检测机制
中小型水闸运行过程中如果出现失灵的情况,闸位信号断线等问题,远程控制系统能够对信号断线问题进行计算,系统确定出现故障问题后,会发出停止闸门运行的指令,并发挥故障报警使工作人员立即排查安全故障。对闸位信号模拟量值判断过程中,如确定闸位值在正常范围内的,说明不存在故障问题,闸位值主要用于通道故障报警,终止闸门控制以及进行闸位信号断线检测。
2.4 运行超时保护
中小型水闸运行中应设计运行超时保护系统。水闸接收到开启、关闭指令后,对上限和下限传感器运行路线进行判断,根据开启、关闭速度计算出运行时间。运行超时保护启动后如果超出运行时间,关闭闸门,发出报警信号,减少限位传感器失灵的情况出现 。
3中小型水闸运行管理措施
3.1注重日常运管记录,建设规范化管理
对于水闸日常运行管理不仅要重视,还要注重建设一套规范化管理模式。日常运管过程中切实履行一套完整的规范程序。闸门启闭时,现场要布置操作规范、安全规程、应急操作流程和设备主要技术指标。水闸四周要布设安全警示标志,操作室内要布设水位流量关系曲线等上墙图标,便于操作和参考。严格遵循调度指令,严格把握操作闸门启闭的时间和尺度,以标准化操作完成每一次闸门启闭。运行管理中要有闸门操作运行值班记录、闸门运用工作记录、汛期值班记录、巡视检查记录、水闸日常、定期、专项检查三记录、年度维修养护方案与落实记录、水闸闸门和启闭机安全监测记录,要确保各项记录齐全、完整、准确,内容详实、签名真实有效等。
3.2健全法规制度标准体系,积极推进标准化管理
进一步完善水闸管理法规制度和标准体系,结合水闸运行管理实际,加快制修订《水闸安全鉴定管理办法》《水闸报废管理办法》《水闸安全监测设施管理办法》,强化水闸安全鉴定管理约束力的同时填补水闸退出机制空白,使得无法开展除险加固的病险水闸能顺利退出运行或及时降低运行风险。开展《水闸安全管理应急预案技术导则》《水闸技术管理规程》《水闸安全评价技术导则》《水闸控制运用计划编制导则》等制度标准制修订,使其能充分反映水利高质量发展方向及标准化管理要求,增强水闸运行管理的刚性约束,提高水闸管理单位技术管理能力。
3.3建立标准化运管制度,提高运行信息化水平
建立起标准化水闸运行管理制度的本质是将日常操作精细化、系统化和信息化,利用先进的自动化信息技术,采取标准化、数据化和程序化的方式,组织各单元精准、高效、协同和可持续的操作。一是要建立标准化的管理理念,建立全过程规范化管理程序 ;二是要明确标准化的工作要点,建立科学完善的操作体系,如制定统一格式的记录表格 ;三是建立“智慧水闸”系统,补齐信息化短板,充分利用当前的信息化设备提升河水闸管理水平,保证闸站管理工作各项目标任务落实到位 ;四是要强化标准化考核,对管理人员操作标准化水平掌握情况进行考核,不断提升人员队伍实操能力 ;五是确认水闸运行管理必要的保护和管理范围,配备足够的技术人才和运管经费。
结束语
随着现代信息技术水平的不断提升,人工智能、大数据等信息技术逐渐在各个领域中渗透,想要推进中小型水闸向着信息化、智能化的方向发展,必须强化中小型远程控制系统建设,实现对中小型水闸远程控制,并落实安全保护措施,减少中小型远程控制中存在安全隐患。
参考文献
[1] 葛海亮,邢述春,卢兴,等 . 关于中小型水闸远程控制安全措施的探讨 [J]. 四川水利,2022,43(6):128-130.
[2] 何立军 . 基于物联网技术的水闸自动化远程控制方法 [J].农业科技与信息,2022(18):88-91.
[3] 周忠育 . 瑞安环城河水系闸泵远程控制系统设计与实践[J]. 水电站机电技术,2022,45(8):104-106.
...