江蘇省處于江淮平原的水網地帶, 境內河湖眾多、河網交錯, 京杭大運河貫穿其中, 成為水運的主航道, 這種獨特的自然條件為水運事業的發展提供了客觀條件。江蘇省的船閘眾多, 2002年底省屬船閘已達52座, 它們主要分布于干線航道上, 在航道運輸中發揮了重要作用。在我國經濟建設發展的帶動下, 水上運輸量也急劇增長, 使得許多船閘的設計能力遠遠不能再滿足其通過量。以蘇北大運河船閘的開啟量為例, 以前船閘的閘次每天保持在30多個閘次, 到現在每天增加了20多個閘次。水運量的增大加重了船閘的工作負擔, 使船閘運轉件、啟閉機、電器及鋼結構的損耗也隨之增大。前幾年, 由于船閘運轉件、啟閉機、電器及鋼結構總是出現故障, 給水上運輸造成了很大影響, 因此, 對全省的船閘運轉件、啟閉機、電器及鋼結構進行全面的技術改造非常必要, 江蘇省從20世紀90年代開始, 全面著手這項工作。
1 對閥門的改造
對閥門的技術改造主要有三個方面的內容: (1) 在材料上, 把所有的木質止水更換成標準定性橡膠水止水; (2) 把閥門主、側滾輪依據門體尺寸統一成兩個系列, 這樣有利于備件的準備, 其中主滾輪主要選用球墨鑄鐵、尼龍呂鐵青銅等材料, 而與之配合的軸的表面則用鍍烙或淬火處理; (3) 在閥門主軌道改造方面, 因為閥門主軌道在水中淹沒, 并且每天要運行50次左右, 磨損和腐蝕十分重要, 運行10g就會有5mm左右的磨損量, 到達10mm時就不能再繼續使用了, 以往在更換新軌道時必須開鑿混凝土, 拆除原有的軌道, 這樣的弊端是浪費時間和增加工人的勞動量和浪費資金, 因此在對主軌道的改造時, 把一塊可拆裝的鑲面板安裝在主航道上, 在遇到故障進行修理時, 只需更換鑲面板, 這樣大大節省了人力、物力和財力。
2 對人字閘門的技術改造
支撐、止水、運轉件和增設浮箱是人字閘改造技術的主要內容。早期的人字閘門一般是在門軸處安裝鋼質承壓條或間斷承壓塊來支撐, 而在斜接柱處一般都由木質支撐, 木質物品在此處應用有很大的弊端它容易腐爛和損壞, 抗硬度不夠, 容易變形, 在受到水壓力作用時閘門容易產生較大落拱, 這樣會使橫梁受力改變, 也會導致底止水間隙發生變化, 甚至會造成底橫梁腹板和底止水的撕裂, 江蘇泗陽的一號閘上就出現過這種情況。為了避免此類問題的產生, 可以在改造時把中縫木質支撐更換為可調式塊式鋼支撐, 可調式塊式鋼支撐具有安裝調整方便、支撐可靠、受力明確的優點, 但是它也有不足之處, 即不能兼做止水, 在支撐塊邊上安裝一條中縫止水橡皮可以彌補這個不足。
人字閘門的運轉件主要是由頂樞和底樞組成, 它們二者的損壞會使閘門的門頭下垂, 使閘門的支撐和止水功能受到影響。在底樞蘑菇頭帽磨損太嚴重的情況下, 門柱下部的支、枕墊塊之間在關門時發生擠卡, 在嚴重時甚至會導致支、枕墊塊的脫落, 這樣閘門就失去了支撐, 嚴重威脅著閘門的安全, 淮陰和泗陽的二號船閘上就發生過此類情況。頂樞和底樞的轉運件容易出現磨損主要有三個方面的因素:一是摩擦比壓過于強大;二是摩擦付的材料沒有足夠的耐磨性;三是摩擦付不具備良好的潤滑性。針對第一個問題, 采取的措施是加大頂、底樞摩擦付的尺寸;在閘門的水下部分幾檔橫梁的空擋處設置浮箱, 閘門余重在有水的狀態下要控制在20t左右, 這樣可以有效減少頂、底樞運轉件比壓, 實踐證明, 在增設浮箱后, 頂、底樞二者之間的摩擦付比降低到了原來的20%~30%間;解決摩擦付耐磨性差的問題的措施是, 首先要注重材料的選擇, 必須應用質優的材料, 其次還要處理好摩擦付材料的表面, 同時, 摩擦付的潤滑性也會在很大程度上影響它的磨損度, 因此, 還必須注意頂、底樞的潤滑劑的注入。這幾個措施從目前的使用情況來看, 效果很不錯。
3 對船閘電器的改造
3.1 在船閘中應用PLC
在整個船閘的控制系統中, PLC的輸入設備是操作臺各種操作按鈕水位計和閘閥門的限位開關, 而可控硅或接觸器、電磁閥、信號燈、程序運行顯示則是其輸出設備。PLC作為主控制機在船閘控制系統中的應用, 解決了繼電器控制中的一些弊端諸如觸點較易遭受磨損、可靠性不夠高、可用時間短、接線復雜、電壓變化范圍不夠大、不容易維修等。在1990年邵伯船閘控制系統開始使用PLC, 十幾年間, 除了開關和操作按鈕出現過問題之類, 系統本身沒有出現過故障。最近幾年, 對于一些比較重要的復線船閘的技術改造, 比較注重利用上位機管理技術組成可變性網絡集散系統, 這樣就實現了對復線船閘控制操作, 使PLC的運用得到進一步的提高。
3.2 在船閘中運用變頻調速器
在船閘閘門啟動時, 啟閉機交流電動機的電流會變成額定電流的5~7倍, 而變頻器的電流在啟動時是從零開始上升的。因此, 變頻器的使用可以避免電動機啟動時沖擊電流對三廂異步電機的不良影響, 也避免了閘門開關到位碰撞擋塊造成對閘門結構的不良影響。
4 實施管控一體化
管控一體化是一個集許多高新技術為一體的綜合系統, 其組成部分主要有計算機、工業控制網絡和通信, 它的發展方向是管理需求業務和控制。在當今的信息化高度發展的時代, 以前那種單獨控制或控制與管理互不干涉的情況已經被淘汰。把管控一體化的概念用于船閘是由蘇北航務管理處在2000年首先提出的, 并且在邵伯船閘首先實施。
5 結語
船閘的技術改造所涉及的學科很多, 技術含量也很高, 對船閘的技術改造絕非一朝一夕之事, 并且還會隨著科技的發展而不斷發展, 上面所談的認識并不能完全覆蓋船閘的技術改造工作, 因此有關人員仍需注意總結, 在工作中對其進行進一步的研究。
摘要：江蘇省特殊的地理位置決定了其境內水運很發達, 做好水運工程建設的任務在全省交通運輸中占有重要地位。本文介紹了本省船閘改造中對閥門、人字閘門和船閘電器的技術改造, 并且簡單闡述了管控一體化的實施。
關鍵詞：船閘,技術改造,水運
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