水电厂闸门开度测量及控制系统改造

水电厂闸门开度测量及控制系统改造

谭志

（五凌电力有限公司白市水电厂贵州省天柱县556600）

摘要：水电厂中最主要的一个环节就是闸门的开启和关闭，所以闸门的开度测量对于整个水电厂的正常运转起着相当重要的作用。因为水电厂一般建立在大坝这种水利工程附近，大坝水库的容量一般都是每日调节，而且水位的变化幅度一般较小，可在洪水泛滥的时候闸门的开启、关闭异常频繁。闸门在使用过度后，其想要测量精准就会变得特别困难，导致日常操作难度加大，设备发生故障的频率也是逐渐增多。下文就闸门的开度测量及控制系统改造进行详细的阐述。

关键词：闸门开度；测量；开度传感器；目标

水电厂可以帮助调节水流的大小以及发电功率，而且除了自身的主要发电功能外，水电厂一般还具有防止洪水泛滥、养殖牲畜等多种综合功能。而现在存在的水电厂只有小部分会有开度设备，大部分水电厂还不存在比较精确的开度标准。鉴于水电厂的水闸闸门的开度对于运作具有重大意义，所以其测量和控制系统必须做到精准完美。

1闸门开度测量的介绍

1.1闸门的分类

现如今我国的水电厂所使用的闸门基本上是弧形闸门或者平板闸门。

（1）弧形闸门的构造正如名称所言，它的挡水门体是弧形的面。弧形闸门的支撑点是弧形面的圆心，在开启关闭闸门时闸门会绕着支撑臂于圆心旋转。

（2）平板闸门的构造比较简易，挡水面是板式平面。它的闸门是沿着垂直方向的轨道上下移动的。

1.2闸门开度测量的原理

根据闸门的工作方法可以知道，液压油缸活塞的推杆伸缩移动是闸门开度的根本。所以，想要测量闸门开度的大小可以通过测量油缸活塞的滑杆移动的距离大小来检测。而测量推杆移动的距离是将传感器安装在刻度尺上，并且在推杆上安装一个磁性环，每当推杆移动，在经过传感器时，传感器会检测到磁性环来自动合住。这样传感器的信息就会被信号采集线路采集并且传给微处理器。微处理器会将信号采集器传输的信息进一步加工处理，得出推杆移动的距离大小。由此就可以测量出闸门开度的精确信息。

2水电厂闸门存在的问题

现如今水电厂的闸门会因为使用环境恶劣、使用年限比较久，使用频繁而存在暴露出以下几点问题。

2.1测量不准确，误差大。

闸门开度在长时间频繁使用时，因为会受到电缆槽发出强电磁场的影响，信号的传输就容易产生不正确的或者不精确的检测信号。因此会影响到闸门开度的精准测量。

2.2闸门远方控制不合理

闸门在远处操控时，因为接收到的闸门开度信息与实际的闸门开度不匹配，闸门在关闭时经常会造成超调现象发生。比如在水位达到初始设置的上限或者下限时，远方控制室没有收到闸门所传达的停止或者开启的信息。

2.3恶劣天气增大其危险性

因为水电厂一般都建造在中大型河流上，所以在闸门开度测量不精确，从而影响到远程控制闸门开启和闭合时，就会对水电厂及上下游造成不可想象的后果。特别是在恶劣天气（雷暴天气）时，会使一切不稳定因素扩大，增大闸门开度测量和远程控制的难度。

2.4安装时没有设置闸门的上、下限位装置

在闸门的设计时虽说设计人员考虑到了闸门的限位装置，可实际的水电厂建设过程中有时可能并没有安装其装置，导致闸门没有保护性的装置，使得安全性降低，对于水电厂的功能造成影响。

3水电厂闸门开度测量及控制系统改造的目标

上述阐述的几个问题是水电厂的闸门开度测量和控制系统经常会出现的问题，所以水电厂的技术人员对其进行了详尽的专业分析以及讨论，并且从功能性和非功能性的角度来论证，得出其改造的方向以便解决各类现状问题，并且改善系统使其能达到新的的高度。

（1）可以实现水电厂闸门的开度测量达到更加精确的程度。

（2）设计出一个远端控制系统，并且使用计算机技术达到远方监控目的。

（3）提高测量元件的自动化程度，使得开度测量全部实现智能化，避免人为失误造成的数据测量误差。

（4）提前处理好闸门的上、下限位装置，以便保证水电厂在工作期间的安全性和稳定性。

（5）设计好科学合理、符合水电厂现状的防雷装置，提高防雷装置的稳定性，使得其可以有效地保证闸门开度测控仪和计算机远方监控系统的稳定工作。

4开度测量及控制系统的改造

关于上面所提到的问题所在，需要从各方面上对开度测量及控制系统进行改造，以达到提高测量闸门开度精确性与合理远程造作控制等目标。

4.1传感器的选择

水电厂的闸门开度测量是需要传感器来完成其目标，所以传感器的好坏对于闸门开度的测量是非常重要的。现在市面上适用于水电厂闸门开度测量的传感器一般是两种，霍尔传感器以及干簧管传感器，两者对于闸门开度的测量都具有着自己的功能特点。下面就两个传感器的区别进行详细的介绍。

（1）价格方面

霍尔传感器的效应器一般价格比较低，可是必须要有价格很高的电源电路来进行工作供电，霍尔传感器的输出信号也并不是很强，也必须要购买放大电路来进行输出信号强度的提高。而干簧管传感器的价格就比较低廉了，所以对于大部分水电厂来说是比较容易入手的，而且并不需要其他的配件来与其进行配合工作，可以避免其他的干扰项，简化其使用难度。综合而言，霍尔传感器相比于干簧管传感器还是比较贵的，所以干簧管传感器还是比较适合大部分水电厂的。

（2）测量方面

由于霍尔传感器自身传输信号不是很强而且输出范围受到许多的干扰限制，而干簧管传感器的输出信号相比较霍尔传感器较强，其开关信号范围能够达到几纳伏甚至是千伏，所以干簧管传感器在测量方面也是要优于霍尔传感器的。

（3）环境方面

由于干簧管传感器自身外部是用玻璃材料进行封闭包装的，所以自身对于温度、湿度等环境的要求不是很高，一般工作温度适用于零下五十度到一百五十度之间，不需要其他附加配件的帮助、很昂贵的费用以及限制使用的附加条件。而霍尔传感器的工作范围是受到限制的，故干簧管传感器比霍尔传感器更加适用于水电厂闸门开度测量时的大多数情况。

4.2加强闸门操作时的电器保护

（1）控制器的选择

选择控制器时可以选择具有泡保护高电压、低电压、缺相、过电流与放堵塞等情况的施耐德软起动控制器。并且提前设置好保护的限度。

（2）线路回路的设置

闸门回路的电缆可以选择使用阻燃型双屏弊电缆，并且分开部署强弱点电缆。电流电压使用220伏特的直流操作电源与线包样式电源。

4.3远程控制的改造

（1）监管方面

通讯方面可以使用光纤、计算机与可编程的控制技术，再加上已有的机组计算机监测系统。

（2）控制方面

远处控制闸门的启动、停止等操作可以在闸门的上位机上面添加安装一个闸门控制画面与信息接受的子系统。

（3）显示方面

为了让工作操作人员在远处可以实时、简易的了解到闸门的工作状态，以便及时正确的进行闸门控制。可以在上位机的操作画面上增加呈现闸门开度的精确信息、闸门上下游的水位高度及水压强度等信息。

5结束语

我们国家属于多河流国家，水电厂的数量也位于世界前端。对于水电厂闸门开度测量与控制改造也在注重研究，目前这些技术已经在与国家发达技术相持平。增强了工作人员对于闸门开度测量精确度与远程控制性，提高了水电厂闸门的操作简易性与安全性。尽管这样，但是在现实工作控制上也不能保证达到百分之百的完美，还是存在一些或大或小的问题，这些也就需要我们对开度测量与远程控制技术不断地改进完善，这样才能使得我国水电厂的高速发展。

参考文献：

[1]曾辉，黄丽娟.水电站溢流坝闸门开度传感器及控制系统改造[J].江西电力，2017（4）.

[2]周凯.泄水闸弧形闸门开度检测及同步控制系统设计与实现[D].2015.

[3]黄雪花.水电站自动控制系统的改造设计[J].中国新技术新产品（17）.

[4]张哂昭，张宵晗.计算机监控系统在三门峡水电厂坝顶闸门控制中的设计与应用[J].水利水电工程设计，2017（2）.