水利水电工程论文范文参考

　　水电站卷扬式闸门启闭机运行时，如果闸门上升到顶部极限还在运行，则会引起闸门拉弯变形、钢丝绳拉断以及水坝枢纽受损等重大事故，给水电站造成巨大的损失。因此，必须对闸门进行上下限位，确保闸门安全准确的停止。
　　摘要：为了保证水电站闸门安全可靠的运行，必须对闸门行程进行上下限位。传统的限位措施是在闸门控制系统中安装相应的机电限位装置，该措施单一但可靠性不足，更不能检测闸门开度。提出一种闸门越限防护的双重机制：将旋转限位开关及编码器相结合，有效地实现闸门开度检测与行程限制。

　　关键词：越限,防护,开度检测

　　1闸门越限防护必要性

　　目前，水电站闸门越限防护采用的是机械限位，即在卷扬式启闭机上安装相应的机电限位装置，这种方法虽然简单，但是单一的限位措施可靠性不足。本文提出了一种闸门越限防护的双重机制：将旋转限位开关及编码器限位相结合，有效地完成闸门开度的实时检测与行程限制。

　　2越限防护的机制

　　2.1基于旋转编码器的越限防护

　　（1）编码器的安装。

　　由于电机转速较快，而绝对式编码器的量程有限，所以编码器不能直接安装在电机的主轴上。但是，电机主轴输出的转速在经过减速箱传递到钢丝绳的卷筒时，转速就小很多。

　　将绝对式编码器安装在卷扬机的卷筒上，使编码器的主轴与卷筒同步转动。其优点有：1）编码器量程满足要求，编码器能发挥越限防护作用；2）卷筒转速低且转动平稳，可以避免由于高速震动使编码器损坏的事故；3）编码器拆卸方便，容易进行维护养。

　　（2）工作原理。

　　编码器的原理：编码器是用来测量角度、位置的传感器，依靠轴杆、齿轮、测量轮的控制，检测线性的位移。编码器将实际的机械参数值转换成电气信号，这些电气信号经PLC处理，形成控制系统所要求的参数。

　　越限防护原理：编码器与卷筒同轴连接，随着卷筒同步转动，卷筒每转动一定的角度，闸门就提升一段距离，编码器累加一定的脉冲数。因此，编码器的脉冲数就代表了闸门开启的开度值。把脉冲数传输给PLC处理，PLC依据程序作出闸门是否越限的判断，若闸门到达极限位置，则PLC控制驱动电机减速停止、液压抱闸制动器抱死，闸门被制动。其越限防护的原理图如图2所示。

　　（3）缺点与不足。

　　不管是绝对型编码器还是相对型编码器，在运行过程中都可能出现误码、拒动、丢失脉冲等故障。水电站闸门在升降过程中编码器如果发生类似故障，则PLC无法准确计算闸门开度，PLC也就无法及时驱动液压抱闸制动器动作制动闸门。此时，基于编码器的越限防护作用无法有效的实现。

　　2.2基于旋转限位开关的越限防护

　　以国电竹溪县大峡水电站为例，水电站采用的是意大利TER（特尔）的GF4C旋转限位开关，下面以此限位开关为例简述其在闸门越限防护中的工作原理。

　　（1）工作原理。

　　（2）缺点与不足。

　　比起编码器，旋转限位开关虽然能避免编码器故障等原因引起的越限防护失效，但也存在缺陷：1）限位开关灵敏度不足，闸门限位精度不高，限位开关进入限位区和跳出限位区闸门的开度不一致，两者之间有几厘米差距；2）限位开关不能检测闸门开度，不能实时的采集闸门位置等状态信息。

　　2.3越限防护的双重机制

　　基于编码器越限防护措施可靠性不足，而旋转限位开关能起到防护作用但不能实时采集闸门开度。鉴于以上缺陷，本文提出将旋转限位开关与编码器组合使用，完成闸门开度检测与越限防护。

　　（1）硬件的安装。

　　要发挥编码器和旋转限位开关在越限防护中的组合效果，其安装有两种方式。

　　方式一：异步安装，编码器和旋转限位开关安装在闸门启闭机的不同位置，分别发挥作用。这种方式旋转限位开关盒编码器没有统一的参考点，越限防护的组合效果不明显，而且结构分散，安装成本高。