探讨接近开关在船闸闸门的应用及其故障应对措施

王姝雅

摘要：本文主要讨论电感式接近开关在船闸闸门中的应用以及导致误发讯所受的影响。概述了传感器、接近开关的定义及作用。分析电感式接近开关在船闸闸门中的作用，以及受温度等因素的影响。由此引发对预防接近开关故障发生的方法进行了探讨，总结了接近开关在提高船闸运行稳定性方面的重要性。

关键词：传感器；接近开关；船闸；闸门；故障预防

1. 引言

船闸作为重要通航设施，其运行稳定性直接影响到船舶过闸的效率和安全。近年来，接近开关作为一种传感器应用在船闸闸门中，为确保船闸闸门的稳定工作提供了技术支持。本文旨在研究接近开关在船闸闸门的应用，以及其对船舶过闸效率的影响。

2. 传感器与接近开关概述

2.1 传感器的定义及应用

传感器是一种能够将被测量物理量转换为可处理信号的装置，能够检测、测量和记录物理或化学现象，并将所得信息转换为便于处理和分析的信号。常见类型包括：热敏传感器、光敏传感器、压力传感器、湿度传感器等。传感器在各个领域得到了广泛应用，例如：航空航天、环境监测、工业自动化、智能交通等。

2.2接近开关的工作原理及分类

2.2.1电容式接近开关

电容式接近开关是基于电容效应工作的，当被测物体接近传感器表面时，会改变传感器与物体之间的电容值。电容式接近开关主要适用于检测金属和非金属物体，具有较高的灵敏度和良好的抗干扰性能。

2.2.2电感式接近开关

电感式接近开关是基于电磁感应原理工作的，主要有电感线圈、电容以及晶体管等电气元器件组成的振荡电路。当金属物体接近传感器时，会改变其线圈内的磁场，从而引起感应电流的变化。电感式接近开关主要适用于检测金属物体，具有较高的稳定性和可靠性，为本文主要讨论的接近开关类型。

2.2.3霍尔效应接近开关

霍尔效应接近开关是基于霍尔效应工作的，当磁性物体接近传感器时，会改变传感器内部的磁场分布，从而引起霍尔电压的变化。霍尔效应接近开关主要适用于检测磁性物体，具有较高的灵敏度和抗干扰性能。

3. 电感式接近开关在船闸闸门的应用

3.1 船闸的构成

    船闸一般由闸室、闸首和引航道三个部分组成。(1)闸室，是指由上、下闸首和两侧边墙所组成的空间，通过船闸的船舶可在此暂时停泊；(2)闸首，是指将闸室与上、下游引航道隔开的挡水建筑物，一般由侧墙和底板组成。在闸首内设有工作闸门、检修闸门、输水系统、阀门及启闭机械等设备。(3)引航道，它是指保证过闸船舶安全进出闸室交错避让和停靠用的一段航道。

3.2船闸的工作原理

    船闸是利用连通器的原理进行工作的。例如当有船需要经船闸从上游到下游时，打开进水阀门，使船闸内的水位上升至和上游的水位持平时打开上游的闸门，船进到闸室后，关闭上游的闸门，打开通向下游的出水阀门，放出闸门内多余的水是船闸内的水位和下游的水位持平，然后打开通向下游的闸门船就可以出闸。

3.3电感式接近开关在船闸闸门上的应用

接近开关在船闸闸门中的关键作用在于其能够检测闸门是否合拢，并实时传递信息至控制系统。这一功能的实现对于确保船舶过闸过程的安全和效率至关重要。下面从以下几个方面深入阐述接近开关在船闸闸门中的重要性。

（1）接近开关在闸门关闭过程中的监测

在闸门门头加入电感式接近开关作为闸门的合拢检测形成一种位置保护。在左右两侧人字门门体斜接柱处安装的支架上设置有电感式接近开关，其作用可以检测闸门金属撞块的位置是否到达感应区。

在闸门关闭过程中，到达关终停机后，闸门两斜接柱的承压条之间留有一定的门缝，另一闸首阀门开启进行闸室充、泄水，正常情况下，在程序设定的时间内，闸门门缝在水压作用下进一步缩小，当另一扇闸门上的的撞块进入检测范围，进而触发门头接近开关发出合拢信号，接近开关会将信息发送给控制系统。船闸运行系统检测到合拢信号，保持正常运行，继续充、泄水，最终完成一闸次完整运行的工艺流程；当闸门合拢状态不佳，将无法给出合拢的信号。此时，船闸运行流程则会触发合拢保护信号，进入合拢保护工艺。

（2）提高船闸的安全性和可靠性

接近开关对闸门合拢状态的监测，有助于确保船闸安全运行。首先，操作人员可以根据接近开关传递的信息及时了解闸门的关终状态，通过监测闸门的位置信息，接近开关可以确保船闸运行流程完整运行，在闸门关终停机后，当闸门关门时有异物卡阻或者门体错位严重时，另一闸首阀门开启进行闸室充、泄水，在运行程序设置的时间后，系统未能检测到合拢信号，将自动终止开阀运行，转为关阀运行直至阀门关终。确保闸门不会因为两侧水位差形成的反向水头被顶开，确保船闸的安全性。

此外，接近开关在预防和处理故障方面也具有重要作用。当接近开关未正常发出合拢信号，结合闸门的关终状态和门缝的错位情况，预判断合拢信号未发讯的具体原因。

3.2 受影响因素及解决方法

由于闸门门体上的环境，长期暴露在露天环境，接近开关处于高、低温、潮湿等外部环境中工作，会受到多种因素的影响。如温度、光照等；闸门动作的过程中，门体的震动也会给开关带来一定的影响；在船舶进出过程中，船方驾驶不当也会造成器件擦碰产生影响。

闸门运行需要精确的传感信号，再加上外部恶劣的环境，闸门的接近开关必须具备抗干扰、抗高温高压等良好性能以及高级别的防撞防护措施。由于闸门的特殊坏境，温度是一个主要的影响因素。高温或温度的变化可能导致门体的形变，从而导致接近开关的性能下降，影响其在船闸闸门中的应用。为了解决这一问题，可以采取以下措施：

（1） 定期或针对温度变化提前预防性调整参数设置

为确保接近开关在船闸闸门中的正常运行，需要定期对其进行性能测试和维护。性能测试可以检测接近开关的工作状态，如输出信号、响应时间等，以评估其在实际应用中的性能。若发现接近开关性能下降，应及时进行维修或更换。针对季节性温度变化，预先对其性能作出相应调整，调节响应时间或者是改变门缝参数，定期的维护工作可以包括清洁接近开关、检查连接线路、调整安装位置等，以确保其在船闸闸门中的稳定运行。通过相应手段措施，可以降低接近开关故障的风险，提高船闸运行的安全性和可靠性。

（2） 选择适用于高温或低温环境的接近开关

为了确保接近开关在高温或低温环境下的正常运行，可以选择具有良好抗温度性能的接近开关。这些接近开关通常采用特殊的材料和设计，以增强其在极端温度条件下的稳定性和可靠性。例如，可以选择采用高温或低温电缆的接近开关，以保证其在高温或低温环境下的信号传输不受影响。此外，应选择具有较宽工作温度范围的接近开关，以满足船闸闸门在不同环境条件下的应用需求。

（3） 在接近开关周围设置应对措施

在接近开关周围设置保温措施是减小温度变化对接近开关影响的有效方法。保温措施可以采用保温材料包裹接近开关，以降低其受到环境温度变化的影响。可以安装防护挡板对开关作防撞、防擦碰保护，有助于提高接近开关在船闸闸门中的稳定性和可靠性。

4. 总结

通过对接近开关在船闸闸门中的应用的分析，可以得出以下结论：接近开关在船闸闸门的应用对于确保船闸安全、稳定运行，和故障与处理判断具有重要意义。为了提高接近开关在船闸闸门中的应用效果，需要关注其受影响因素，并采取相应的解决措施。通过预防和减少故障的发生，确保接近开关在船闸闸门中的正常运行，进而确保船闸安全、稳定的运行。减少因故障产生而导致的闸次延误，相应确保了船闸的运行效率。

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