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

1、研究自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在橡膠壩安全運(yùn)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(chǎng)實(shí)際情況確定壩體的尺寸，然后將其錨固進(jìn)入河床持 力層，與河床形成封閉的整體。在需要擋水的時(shí)候就像壩體 內(nèi)注入一定量的水將其充脹，形成一個(gè)擋水壩，無(wú)需擋水時(shí) 可以將壩體中的水放空，恢復(fù)原河道的過(guò)水?dāng)嗝妗Ｓ捎谶@個(gè) 獨(dú)有的特點(diǎn)，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(yùn)行；自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中圖分類號(hào)tv644文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào)1674-6708(2013) 84-0135-02在絕大多數(shù)的橡膠壩運(yùn)行過(guò)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(huì) 產(chǎn)生一定幅度的位移，與壩體也會(huì)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(huì)出現(xiàn)一定的磨損，隨著 時(shí)間的推移橡膠壩體存在著磨破的危險(xiǎn)導(dǎo)致其在充水之后 起不到擋水的作用。所以橡膠壩在運(yùn)行的時(shí)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(yùn)行管理1) 橡膠壩體在充脹使用前要對(duì)壩體內(nèi)的清潔情況進(jìn)行 檢查，尤其是對(duì)砂、石等破壞性較大的雜質(zhì)進(jìn)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(shí)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(hù)的時(shí)候也要對(duì)這部分接觸面給予充分的重 視，對(duì)被水流沖擊而粗糙的混凝土地面和側(cè)面進(jìn)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(huì)產(chǎn)生或輕微或劇烈的顫動(dòng)，這就會(huì)造成壩體表面不 同程度的磨損，當(dāng)壩袋被水沖擊之時(shí)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(dòng)會(huì)非常的 劇烈，磨損情況也會(huì)非常嚴(yán)重，因此在日常的運(yùn)行時(shí)我們也 要注意觀察和記錄壩袋振動(dòng)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(guò)各因素的調(diào) 節(jié)來(lái)減少壩袋由于自身振動(dòng)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(guò)程中要盡量制作成圓弧形狀，壩體的進(jìn)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(guò)程中應(yīng)在確 保水量滿足要求的情況下盡量降低高度，因?yàn)檫^(guò)高的水帽高 度會(huì)加劇過(guò)水泥沙、淤物等對(duì)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(shí)節(jié)，由于水體結(jié)冰膨脹會(huì)增大橡膠壩的壓 力，因此在水體結(jié)冰的時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行人工或者是機(jī)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(yùn)行的過(guò)程中堅(jiān)決杜絕壩體超高以及超壓的狀態(tài) 下運(yùn)行，因?yàn)槌{或者是超壓的狀態(tài)

5、下，橡膠壩體的應(yīng)力結(jié) 構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，使用壽命也會(huì)大幅度的縮減。2自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的具體應(yīng)用措施自動(dòng)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(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制以及現(xiàn)場(chǎng)總線 等高端技術(shù)對(duì)橡膠壩進(jìn)行自動(dòng)地監(jiān)控，有效的保證水利工程 的安全運(yùn)行管理以及汛期的安全度汛工作，同時(shí)對(duì)于橡膠壩 日常運(yùn)營(yíng)時(shí)的現(xiàn)代化管理水平以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(gè)部分組成，兩個(gè)主要系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì) 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(gè)部分

6、組成，當(dāng) 前國(guó)內(nèi)橡膠壩的現(xiàn)地測(cè)控系統(tǒng)主要采用西門子s7-300系列 的plc平臺(tái)所開發(fā)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以plc為核心平臺(tái)對(duì)分布 在壩體的各個(gè)傳感器所采集的信號(hào)進(jìn)行集中處理，以此來(lái)完 成對(duì)上下游水位以及閥門室的滲漏排水泵水位的監(jiān)測(cè)，同時(shí) 也對(duì)各個(gè)閥門運(yùn)行時(shí)的角度、壩袋內(nèi)的壓力、壩體的高度以 及其他的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2.2監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述閥門和泵的控制主要由現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制、限位保護(hù)、 相序保護(hù)以及過(guò)載保護(hù)等方式實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)控制是現(xiàn)場(chǎng)的操作 人員通過(guò)對(duì)切換開關(guān)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)人工與自動(dòng)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(jí)部

7、門 進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。遠(yuǎn)程控制需要在自動(dòng)控制的前提之下進(jìn)行，控制系統(tǒng)中 的各級(jí)用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元(plc),閥 門會(huì)根據(jù)指令自動(dòng)的開啟或者是關(guān)閉，水泵也會(huì)自動(dòng)進(jìn)行壩 袋內(nèi)水位的調(diào)節(jié)，這種控制方式由各級(jí)用戶所擁有的權(quán)限而 決定。限位控制是對(duì)壩體運(yùn)行的一個(gè)重要保證，在壩體內(nèi)設(shè)置開啟和關(guān)閉運(yùn)行范圍的開關(guān)，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)超出這個(gè)范 時(shí)，限位控制開關(guān)就會(huì)自動(dòng)通知測(cè)控單元，開啟或者切斷電 源，避免系統(tǒng)超出正常的運(yùn)行范圍。相序保護(hù)是在啟閉裝置內(nèi)安裝相序保護(hù)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(yùn)行。過(guò)載保護(hù)是在啟閉裝置內(nèi)安裝過(guò)載繼電裝飾，以電機(jī)功 率為依據(jù)進(jìn)行不同設(shè)置，當(dāng)有電機(jī)過(guò)

8、載或者是故障的時(shí)候， 繼電器將自動(dòng)切斷該電機(jī)的供電，以防止電機(jī)被燒毀。2. 3數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的檢測(cè)應(yīng)該包含上游水位、壩袋壓力、電機(jī)動(dòng)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(shí)時(shí)控 制。2.4充排水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包含充水泵、排水泵、轉(zhuǎn)起動(dòng)器、電 氣控制裝置以及水位監(jiān)測(cè)設(shè)備等等，同時(shí)壩袋的高度以及壩 袋內(nèi)的壓力都要在該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有所體現(xiàn)，這樣能夠通過(guò)充 排水狀況的監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)體統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.5監(jiān)控流程的設(shè)計(jì)監(jiān)控流程的設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)回路的pid控制算法的實(shí)現(xiàn)和比值控制系統(tǒng)和串級(jí)控制 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。3結(jié)論橡膠壩的安全運(yùn)行關(guān)系到一個(gè)城市能否安全度過(guò)汛