1. 南水北調(diào)中線干線工程概述

        南水北調(diào)中線工程是從長江最大支流漢江中上游丹江口水庫調(diào)水，輸水總干渠在丹江口水庫東岸河南省南陽市淅川縣九重鎮(zhèn)丹陽村境內(nèi)的工程渠首引水，經(jīng)長江流域與淮河流域的分水嶺河南方城埡口穿江淮分水嶺，沿華北平原中西部邊緣開挖渠道，在河南滎陽孤柏嘴處通過隧道穿過黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北上，自流到北京市頤和園團(tuán)城湖的輸水工程。

 

2. 啟閉機(jī)械液壓啟閉機(jī)原理

        南水北調(diào)中線總干渠不管是渡槽還是隧道倒虹建筑物，都是通過閘門來調(diào)節(jié)總干渠流量、流速、水位等，其中閘門最常用的操作機(jī)械就是液壓啟閉機(jī)，其制造廠家主要有 ：中船重工中南裝備有限公司、西安武進(jìn)液壓啟閉機(jī)有限公司、常州液壓設(shè)備廠有限公司、邵陽維克液壓股份有限公司等。液壓啟閉機(jī)一般由液壓系統(tǒng)和液壓缸組成 . 在液壓系統(tǒng)的控制下，液壓缸內(nèi)的活塞體沿內(nèi)壁做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連接在活塞上的連桿和閘門做直線運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到開啟、關(guān)閉孔口上的閘門。

 

3. 啟閉機(jī)液壓油特性及要求

        液壓油在液壓啟閉機(jī)中起著至關(guān)重要的作用，而液壓油油溫過高或過低會(huì)出現(xiàn)以下情況 ：

        （1）低溫會(huì)使液壓油粘度變大，粘度過高，油泵的自吸能力下降，液壓系統(tǒng)壓力損失增大，功率損失增大。一般認(rèn)為，當(dāng)粘度≥ 1000mm 2 /s 時(shí)，液壓系統(tǒng)不能正常工作，粘度≥ 2000mm 2 /s 時(shí)，液壓系統(tǒng)不能正常起動(dòng)。（2）低溫會(huì)使液壓油中水份凝固，凝固水附著在液壓閥零件、濾油器等的表面上，可能導(dǎo)致液壓閥件卡死，濾油器堵塞，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。（3）低溫會(huì)使液壓系統(tǒng)里的橡膠密封材料收縮、硬化等，降低密封性能甚至導(dǎo)致密封失效。（4）低溫會(huì)使液壓油自身收縮，特別是封閉容腔里的液壓油收縮，使壓力下降甚至產(chǎn)生負(fù)壓。為此，液壓啟閉機(jī)會(huì)設(shè)置油箱溫度控制器，當(dāng)油箱油溫過低時(shí)，溫度控制器下令給加熱器將油箱油溫加熱到設(shè)備正常工作的溫度，使設(shè)備能夠發(fā)揮最大工作效率，保證了設(shè)備正常運(yùn)行。

 

4. 啟閉機(jī)溫控設(shè)計(jì)及改造

4.1 最初的溫控設(shè)計(jì)

        南水北調(diào)中線方城段 25 臺(tái)液壓啟閉機(jī)均為西安武進(jìn)液壓設(shè)備股份有限公司制造，溫度控制器采用了 ：

        （1）老式的 WSS型雙金屬溫度計(jì)控制器測量油箱溫度，其主要用于加熱控制器的啟停及溫度過高時(shí)跳閘保護(hù)。（2）在油箱側(cè)面安裝溫度傳感器，而溫度傳感器上不顯示讀數(shù)，直接用于PLC 采集，從而用于溫度指令的下發(fā)、控制。（3）在油箱油位計(jì)上裝有設(shè)備水銀式的溫度計(jì)，用于校核、觀測環(huán)境溫度。其中 WSS-481雙金屬溫度計(jì)包括桿狀溫度計(jì)，圓形溫度計(jì)和圓形指針式溫度計(jì)，這類溫度計(jì)的感溫頭內(nèi)裝有雙金屬的感溫筒，利用雙金屬的不同變形帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn)，反映油液溫度。一般情況下，溫度計(jì)感溫頭設(shè)置在油泵吸油口附近。這種設(shè)計(jì)思路及采用的 WS※ 型雙金屬溫度計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中存在著如下問題 ：液壓啟閉機(jī)油箱上從不同的地方取點(diǎn)導(dǎo)致溫度計(jì)上的數(shù)值與觸摸屏的相差較大，油箱在加熱時(shí)會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)警等問題。

 

4.2 改進(jìn)的溫控及選型

        為了提高測溫精度及解決上述問題，筆者組織中水三立自動(dòng)化股份有限公司、湖南邵陽維克液壓股份有限公司、黃河水利委員會(huì)黃河機(jī)械廠三家運(yùn)行維護(hù)單位單位針對西安武進(jìn)液壓啟閉機(jī)油溫自動(dòng)加熱系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了自動(dòng)加熱功能改造，采用新型的 TE100 電子式數(shù)顯溫度傳感器代替了原來的機(jī)械式溫度控制器，開關(guān)量與模擬量從同一測控點(diǎn)取值，并初步確定了油溫加熱功能時(shí)間保護(hù)參數(shù)，并在黃金河倒虹吸節(jié)

制閘進(jìn)行了試點(diǎn)安裝及測試工作。

 

        采用的電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100，包含一個(gè) PT100 探頭，數(shù)顯 LED 表顯示實(shí)時(shí)溫度，并可顯示設(shè)定菜單，可同時(shí)輸出模擬量和開關(guān)量，所有參數(shù)可通過菜單設(shè)定，主要特點(diǎn) ：

表頭可旋轉(zhuǎn) ；

        最大測量范圍 -50 ～ 150° C ；

        重復(fù)性好，重復(fù)精度可達(dá)到 0.5% ；

        數(shù)字 LED 顯示當(dāng)前測量值及開關(guān)狀態(tài) ；

        開關(guān)點(diǎn)、模擬量起始點(diǎn)、輸出功能、所有設(shè)定無需在現(xiàn)場完成；

        具有高可靠性，輸出可直接用于 PLC ；

        標(biāo)準(zhǔn) 4-20mmA+2 路報(bào)警輸出。

 

5.TE100 安裝調(diào)式

5.1 安全工作的準(zhǔn)備。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)，工作人員要將原

        來的機(jī)械式溫度控制器拆除，調(diào)試好后再安裝電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100，為了保證工作人員的安全，設(shè)備安裝前需要對啟閉機(jī)控制柜斷電，斷電后必須驗(yàn)電，確認(rèn)斷電后再施工。安裝前準(zhǔn)備好 0℃左右的冰水以及 50℃左右的熱水，容量分別約為 3L，目的是模擬現(xiàn)場油箱內(nèi)部高低溫，方便測試溫度控制器的高低溫報(bào)警點(diǎn)是否發(fā)訊正常。

 

5.2 安裝前調(diào)試。

        將設(shè)備原有溫度控制器以及 4-20mmA 傳感器從油箱外側(cè)和頂部拆除，在不安裝之前，必須將油箱拆除的螺紋孔口封住，防止飛塵進(jìn)入油箱，污染油箱內(nèi)部油液 ；還需要將原控制器以及 4-20mmA 傳感器電源線接頭在端子箱處一并拆除，并做好標(biāo)記，再將待安裝的電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 在不插入油箱內(nèi)部情況下，將電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 電源線以及開關(guān)點(diǎn)按照之前做好的標(biāo)記接入端子箱，通電測試，數(shù)據(jù)以及顯示正常后開始測試，將電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 放入事先準(zhǔn)備好的0℃冰水，檢查低溫點(diǎn)是否工作正常，再將溫度控制器放入 50℃的熱水中，檢查高溫點(diǎn)是否工作正常，測試正常后開始安裝。

 

5.3 控制器安裝。

        調(diào)試好后，斷開電源，將電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 探頭上的水分用抹布擦拭干凈，用 27mm 開口呆扳手將電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 安裝在原溫度控制器螺紋孔口內(nèi)，接通電源，電子數(shù)顯溫度傳感器 TE100 進(jìn)入工作運(yùn)狀態(tài)。

 

6. 實(shí)施后效果

        安裝調(diào)試完畢后，經(jīng)過 2 個(gè)月的試驗(yàn)及試運(yùn)行，改方法成功解決了啟閉機(jī)觸摸屏與溫濕控制器讀數(shù)相差較大，加熱時(shí)誤動(dòng)作及加熱功能時(shí)間保護(hù)參數(shù)缺失等問題。目前渠首分局已招標(biāo)，即將對所有的西安武進(jìn)液壓啟閉機(jī)進(jìn)行改造。