研究自動化監(jiān)控系統(tǒng)在橡膠壩安全運行中應(yīng)用

1、研究自動化監(jiān)控系統(tǒng)在橡膠壩安全運行中應(yīng)用摘要橡膠壩是一種采用新型高分子合成材料的壩體，根 據(jù)現(xiàn)場實際情況確定壩體的尺寸，然后將其錨固進入河床持 力層，與河床形成封閉的整體。在需要擋水的時候就像壩體 內(nèi)注入一定量的水將其充脹，形成一個擋水壩，無需擋水時 可以將壩體中的水放空，恢復(fù)原河道的過水?dāng)嗝?。由于這個 獨有的特點，使得橡膠壩在城市供水、園林美化、防洪以及 灌溉等方面有著極為廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞橡膠壩；安全運行；自動化監(jiān)控系統(tǒng)中圖分類號tv644文獻標(biāo)識碼a文章編號1674-6708(2013) 84-0135-02在絕大多數(shù)的橡膠壩運行過程中都存在著橡膠壩體與 混凝土壩體摩擦的現(xiàn)象，這是由于橡

2、膠壩在水流的作用下會 產(chǎn)生一定幅度的位移，與壩體也會產(chǎn)生一些碰撞，這就必然 導(dǎo)致混凝土表面與橡膠壩的表面都會出現(xiàn)一定的磨損，隨著 時間的推移橡膠壩體存在著磨破的危險導(dǎo)致其在充水之后 起不到擋水的作用。所以橡膠壩在運行的時候首先要考慮的 就是水流沖擊下橡膠壩體的磨損情況。1橡膠壩日常運行管理1) 橡膠壩體在充脹使用前要對壩體內(nèi)的清潔情況進行 檢查，尤其是對砂、石等破壞性較大的雜質(zhì)進行清除，以免 造成橡膠壩體在急速的水流沖擊之下與混凝土壩體發(fā)生劇 烈的摩擦而導(dǎo)致橡膠壩體破損漏水；2）壩袋底部與混凝土壩體基礎(chǔ)底板的摩擦破壞同樣不容忽視，尤其是橡膠壩袋塌落范圍之內(nèi)的下游混凝土底板以 及側(cè)面墻體，這就要

3、求在混凝土施工的時候一定要保證混凝 土底板和側(cè)墻的平整和光滑，混凝土的澆筑要保證一次性成 型。在日常維護的時候也要對這部分接觸面給予充分的重 視，對被水流沖擊而粗糙的混凝土地面和側(cè)面進行拋光處 理；3）橡膠壩體是一種柔性結(jié)構(gòu)的材料，在水流的沖刷之 下自身會產(chǎn)生或輕微或劇烈的顫動，這就會造成壩體表面不 同程度的磨損，當(dāng)壩袋被水沖擊之時恰巧遇到上下游水位與 壩頂溢流水深處于不利組合的狀態(tài)之下，這種顫動會非常的 劇烈，磨損情況也會非常嚴(yán)重，因此在日常的運行時我們也 要注意觀察和記錄壩袋振動的幅度以及頻率與壩高、上下游 水位以及壩頂溢流水深等因素之間的關(guān)系，通過各因素的調(diào) 節(jié)來減少壩袋由于自身振動而發(fā)

4、生的磨損；4）制作合適的水帽以減少壩袋的磨損，水帽在制作的 過程中要盡量制作成圓弧形狀，壩體的進水口以及排水口用 法蘭與水帽帽體連接牢固。另外水帽在安裝的過程中應(yīng)在確 保水量滿足要求的情況下盡量降低高度，因為過高的水帽高 度會加劇過水泥沙、淤物等對帽體遮蓋部分壩袋的撞擊，甚 至有可能導(dǎo)致壩袋的撕裂；5）在寒冷時節(jié)，由于水體結(jié)冰膨脹會增大橡膠壩的壓 力，因此在水體結(jié)冰的時候應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M行人工或者是機械 的破冰以減輕壩袋的壓力。除此以外還可以采用循環(huán)破冰技 術(shù)，將水面下高于0*的水抽到結(jié)冰的層面，將表面的冰層 融化；6）在運行的過程中堅決杜絕壩體超高以及超壓的狀態(tài) 下運行，因為超髙或者是超壓的狀態(tài)

5、下，橡膠壩體的應(yīng)力結(jié) 構(gòu)會發(fā)生改變，使用壽命也會大幅度的縮減。2自動化監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用措施自動化監(jiān)控系統(tǒng)是目前水利工程普遍采用的一種監(jiān)控 手段，該手段是利用計算機、網(wǎng)絡(luò)、自動控制以及現(xiàn)場總線 等高端技術(shù)對橡膠壩進行自動地監(jiān)控，有效的保證水利工程 的安全運行管理以及汛期的安全度汛工作，同時對于橡膠壩 日常運營時的現(xiàn)代化管理水平以及相關(guān)的經(jīng)濟、社會效益都 有著極為重要的意義。2. 1監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解析現(xiàn)行使用的橡膠壩監(jiān)控系統(tǒng)主要是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以 及監(jiān)視控制系統(tǒng)兩個部分組成，兩個主要系統(tǒng)的合理化設(shè)計 能夠有效的提升監(jiān)控系統(tǒng)的整體性和高效性，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 主要由現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)和上位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)兩個部分

6、組成，當(dāng) 前國內(nèi)橡膠壩的現(xiàn)地測控系統(tǒng)主要采用西門子s7-300系列 的plc平臺所開發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以plc為核心平臺對分布 在壩體的各個傳感器所采集的信號進行集中處理，以此來完 成對上下游水位以及閥門室的滲漏排水泵水位的監(jiān)測，同時 也對各個閥門運行時的角度、壩袋內(nèi)的壓力、壩體的高度以 及其他的參數(shù)進行監(jiān)測。2.2監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計簡述閥門和泵的控制主要由現(xiàn)場控制、遠(yuǎn)程控制、限位保護、 相序保護以及過載保護等方式實現(xiàn)，現(xiàn)場控制是現(xiàn)場的操作 人員通過對切換開關(guān)的控制來實現(xiàn)人工與自動兩種控制方 式的轉(zhuǎn)換，人工控制需要操作人員按照規(guī)定的程序和方式開 啟或者關(guān)閉壩體的閘門和水泵，這種控制方式需要上級部

7、門 進行實時的監(jiān)控。遠(yuǎn)程控制需要在自動控制的前提之下進行，控制系統(tǒng)中 的各級用戶通過網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送至現(xiàn)場測控單元(plc),閥 門會根據(jù)指令自動的開啟或者是關(guān)閉，水泵也會自動進行壩 袋內(nèi)水位的調(diào)節(jié)，這種控制方式由各級用戶所擁有的權(quán)限而 決定。限位控制是對壩體運行的一個重要保證，在壩體內(nèi)設(shè)置開啟和關(guān)閉運行范圍的開關(guān)，當(dāng)運行狀態(tài)超出這個范 時，限位控制開關(guān)就會自動通知測控單元，開啟或者切斷電 源，避免系統(tǒng)超出正常的運行范圍。相序保護是在啟閉裝置內(nèi)安裝相序保護器，以避免系統(tǒng) 由于三相電源相序混亂而造成的系統(tǒng)非正常運行。過載保護是在啟閉裝置內(nèi)安裝過載繼電裝飾，以電機功 率為依據(jù)進行不同設(shè)置，當(dāng)有電機過

8、載或者是故障的時候， 繼電器將自動切斷該電機的供電，以防止電機被燒毀。2. 3數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)計數(shù)據(jù)的檢測應(yīng)該包含上游水位、壩袋壓力、電機動力、 閥門開啟角度、設(shè)備電源電壓以及電路電流等因素，將這些 因素都反映在plc觸摸控制屏上以方便操作人員的實時控 制。2.4充排水監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計充排水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包含充水泵、排水泵、轉(zhuǎn)起動器、電 氣控制裝置以及水位監(jiān)測設(shè)備等等，同時壩袋的高度以及壩 袋內(nèi)的壓力都要在該監(jiān)測系統(tǒng)中有所體現(xiàn)，這樣能夠通過充 排水狀況的監(jiān)測來實現(xiàn)整個體統(tǒng)的穩(wěn)定運行。2.5監(jiān)控流程的設(shè)計監(jiān)控流程的設(shè)計主要任務(wù)是合理的解決開關(guān)量邏輯控 制以及模擬量回路控制兩個難題，開關(guān)量邏輯控制決定著水 泵閥門的啟閉控制及其相關(guān)的聯(lián)鎖控制，擬量回路控制包括 各個回路的pid控制算法的實現(xiàn)和比值控制系統(tǒng)和串級控制 系統(tǒng)的實現(xiàn)。3結(jié)論橡膠壩的安全運行關(guān)系到一個城市能否安全度過汛