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摘要：本文对某小型水利枢纽工程的闸门控制设计、控制系统功能要求、以及不同控制方式的探讨，重点阐述了闸门控制系统的稳定性、可靠性、自适应性和高效通信的重要性。同时对闸门控制系统的组成部分、监测信号和运维策略进行了详细说明，强调了常规检查、技术更新、员工培训和紧急预案的制定对提升工程安全和长效运行的关键作用。

关键词：水利水电工程；闸门；控制方法；运行维护策略

引言

随着水利水电工程技术的发展，高效稳定的闸门控制系统对于确保水资源合理利用和水工构筑物安全运行起着决定性作用。本文以某小型水利枢纽工程为例，探讨了闸门控制的方法与特点，及其对工程安全运行的影响。同时，本研究引入了先进控制技术和维护策略，对提高闸门运行效率和减少潜在风险具有指导意义。

一、项目背景概述

某小型水利枢纽工程，包含发电厂、船闸、泄洪闸、溢流阀、工路桥等关键组成部分。其中，泄洪闸的设计采用了弧形钢闸门，通过钢丝绳与启闭机相连，实现闸门的升降操作。在控制方式上，该闸门支持手动单控式和控制室集中式两种操作模式。为了降低闸门开闭过程中水流快速变化对建筑物可能产生的谐振、气蚀、腐蚀等不利影响，同时提高闸门控制系统的精确度和稳定性，泄洪闸的控制系统必须具备以下特点[1]：

（1）闸门控制系统须能够适应多变的工作环境，包括检修与调试等多样化应用场景。

（2）控制系统须具备卓越的稳定性与可靠性，原则上不出现电流故障。万一出现故障，应具备自我修复和调节的能力，或者支持在线维护与数据自动备份功能。

（3）为确保控制系统在各种条件下的稳定表现，其内部软硬件模块设计应遵循标准化、通用化原则，以便于快速更换与维护。

（4）控制系统应提供高效稳定的通信能力，降低数据丢包率。上位机与下位机之间，以及下位机与各控制单元之间，必须实现稳定可靠的数据传输与通信。

二、水利水电工程闸门的控制方法与特点

水利工程泄洪闸门控制系统实现的启闭控制方式主要有四种：集中控制、现场手动单机控制、远程单机控制、常规控制四种。表1显示了各种控制方式的特点。

在正常操作环境下，该泄洪闸门控制系统以可编程逻辑控制器（PLC）作为集成中心，既可在现场独立运作，也可通过远程方式进行控制。当系统出现故障时，继电器将作为核心控制单元，确保控制的连续性和稳定性。该系统采用双重控制策略，包括控制室的集中控制和现场的手动单机控制，以确保在各种情况下均能有效应对。

该控制系统的主要组成部分涵盖水闸门、执行驱动电机以及一系列用于监控的关键传感器，如前后水位传感器、闸门开度传感器和提升机状态传感器等。这些组件共同协作，使系统不仅支持远程控制和自动升降功能，更能将闸门开度的控制精度达到±1厘米，同时保持上游水位在±5厘米的范围内波动[2]。

此外，该系统还具备自诊断功能，能在系统出现异常时迅速识别和响应，从而提高系统的可靠性和稳定性。在控制室集中控制模式下，操作人员可以通过激活局部控制柜上的开关，实现泄洪闸门的自动开合至预设位置。同时，现场操作人员可以通过专用的操作仪表和指示灯实时监控闸门的状态，确保闸门在达到预设高度或遇到极限超载情况时能够自动停止运作。

在手动单机控制模式下，通过将本地控制柜切换至手动模式，操作人员可以使用中央控制柜上的按钮进行开门、关门和停止操作，以满足特定的控制需求。为了全面、实时地监控控制系统的运行状态，需要采集了一系列关键的控制信号进行分析。这些故障信号通常分为三类，与系统的正常运行直接相关（如表2所示）。根据故障信号的严重度，相关人员将采取相应的操作措施，确保系统的安全性和稳定运行。

三、水利水电工程闸门的运行维护策略

（一）常规检查与维护

水利水电工程闸门的安全运行离不开严格的常规检查与维护程序。维护工作的重点是确保闸门的结构完整性和运行机构的可靠性。常规检查通常包括视觉检测和定期测试。工作人员应根据检查手册仔细检查闸门各个部件，如闸板、导轨、封隔、运行机构和液压系统等，关注是否存在裂纹、变形、腐蚀、积垢和漏水等问题。同时，闸门的运行机构也需定期进行仿真启闭测试，确保其应急响应能力。

除视觉检测和运行测试外，还需对数据进行分析，评估闸门的运行趋势和潜在风险。数据分析可帮助制定预防性维护措施，避免因突发事件导致的闸门功能失效。此外，对特殊环境下的闸门，如遭受冰冻、沉积物积累或是海水腐蚀的区域，应加大检查频率和维护强度，采用专门的保护和清理措施，以确保其持续稳定运行。

（二）技术更新与改造

技术进步带来的新材料、新技术、新设备的应用，对于提高闸门的运行维护效率起到了关键作用。进行技术更新与改造，可以延长闸门设施的使用寿命，提升运行的安全性能。例如，采用高强度、耐腐蚀的新型合金材料替代传统材料，能够减少因环境影响引起的损耗和故障。而智能化的运行控制系统，如安装传感器和执行器，能够做到实时监测闸门的工作状态，并对数据进行分析，此类系统对于预测性维护和故障诊断极其有用。另外，改造工程必须考虑到现有闸门结构和运行机制的兼容性，合理设计升级方案，避免过度设计和资源浪费。技术改造也需遵循相应的标准和规范，保证改造后的闸门运行在安全的工作范围之内。同时，工作人员应接受相应的技术培训，确保他们能够熟练操作新的系统和设备，以保障闸门改造后的正常运行。

（三）应急预案与员工培训

水利水电工程闸门可能会遇到异常情况，包括极端天气、地震等自然灾害，以及设备故障等突发事件。因此，建立完善的应急预案对于保障闸门安全运行至关重要。应急预案包括灾害预警机制、紧急关停程序、灾后评估和恢复计划等。预案的制定应详尽且可操作，避免在危急时刻出现混乱，确保能够迅速有效地应对紧急情况。除了应急预案，对于员工的培训也是提升闸门运行安全的重要环节。员工不仅需要掌握日常的运行和维护知识，更应懂得怎样在紧急情况下正确应对。定期进行演习，模拟处理突发事件的流程，可以增强员工的实战能力和团队的协作精神。同时，员工应了解闸门所处环境的特殊性，如洪水发生频率、沉积物特性等，这有助于他们更好地进行闸门的维护工作，并在必要时作出迅速反应[3]。

四、结语

对于水利水电工程而言，一个先进且可靠的闸门控制系统及其配套的运行维护策略是确保工程长期安全和效率的关键。本文针对这一需求，提出了全面的分析和解决方案，包括集成新型材料的技术升级和员工的专业培训，从而确保闸门系统即时响应各种工作环境并减少运行风险。通过制定详细的常规检查程序、技术升级计划、以及应急响应预案，本文为如何保障和提升闸门系统的运行维护提供了丰富的理论依据和实践建议。

参考文献：

[1] 刘建国.水利水电工程闸门的控制方法与运行维护[J].数字农业与智能农机， 2022（22）：42-44.

[2] 努尔曼阿布拉.水利工程中闸门启闭机的运行管理研究[J].水电水利， 2022， 6（1）：132-134.DOI：10.12238/hwr.v6i1.4173.

[3] 梁军.水利水电工程闸门的控制方法与运行维护[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2022（4）：4.