一种船闸浮式检修门装置的制作方法

本实用新型涉及船闸维修领域，具体涉及一种船闸浮式检修门装置。

背景技术：

大型通航船闸在进行停航检修时，都会进行停航关闸，并排空闸室内积水再进行施工作业，通常在作业中由于上、下游检修挡水设施的漏水，造成上、下游库段和输水廊道不断来水，对船闸工作闸门检修和廊道水工结构的破损修补造成困难，需要进行挡水排水形成局部干区进行检修。传统的土石围堰，其施工耗费大量人力和时间，现场施工环境较差，且或多或少对水体造成污染，不满足船闸快速检修和环保施工的要求。

船闸浮式检修门是一种挡水设施，主要用于隔断闸室与下游引航道水体，以便于闸室内排干水，为船闸闸室检修项目的实施提供作业面，适用于船闸闸室检修，但现行的浮式检修门舱室设置粗犷，只设置沉浮舱室，不利于进行检修门的姿态调整，且采用人工进行阀门的开关，稍有不当操作就会导致浮式检修门装置倾覆，如果能精准控制船闸浮式检修门的姿态和沉浮则可以大幅提高浮式检修门的可操作性，使得其易于使用，且安全可行。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种船闸浮式检修门装置，通过一种合理的水舱设置，使得检修门沉浮时中心稳重可靠，且设有利于姿态调节的水舱，并对整个沉浮作业和姿态调整都实现自动控制，可以对浮式检修门装置进行精准的调节，避免检修门发生倾覆。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种船闸浮式检修门装置，包含浮式检修门及其控制装置，浮式检修门为箱式闸门，浮式检修门中间设有中央水舱，中央水舱两边设有边水舱和调节水舱，在中央水舱下方设有总水管，总水管贯穿整个检修门下部并与中央水舱贯通连接，边水舱和调节水舱通过底部供水管与中央水舱贯通连接，浮式检修门一侧设有与总水管连接的排水管和排水泵，在各贯通管道上设有电动阀门，在浮式检修门上设有固定连接的姿态感应装置，控制装置通过与其连接的电动阀门和倾角传感器控制浮式检修门的沉浮和姿态，控制装置置于浮式检修门上的控制柜中。

上述的边水舱和调节水舱结构为：在中央水舱两侧设有第一边水舱和第二边水舱，在第一边水舱的上下分别设有第一调节水舱和第二调节水舱，在第二边水舱的上下分别设有第三调节水舱和第四调节水舱，第一边水舱和中央水舱通过上下平行布置的第一供水管和第二供水管贯通连接，第二边水舱和中央水舱通过上下平行布置的第三供水管和第四供水管贯通连接，第一调节管、第二调节管、第三调节管和第四调节管分别将第一调节水舱至第四调节水舱与第一供水管至第四供水管连接。

上述的控制装置结构为：在总水管的总进水口一侧设置有总供水阀和总进水流量计，在总水管的排水一侧设有总排水阀和总排水流量计，在第一供水管至第四供水管上靠近中央水舱端分别设有一号流量计、二号流量计、三号流量计和四号流量计，在第二供水管上靠近第一边水舱端设置有五号电动调节阀，在第三供水管上靠近第一边水舱端设置有六号电动调节阀，第一调节管至第四调节管上设有控制第一调节水舱至第四调节水舱供水量的一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀和四号电动调节阀，控制装置与总水管、第一供水管至第四供水管、第一调节管至第四调节管上的所有阀门和流量计电连接，排水泵与控制装置电连接。

上述的一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀、五号电动调节阀和六号电动调节阀通过控制装置调节阀门的开合度，从而调整各水舱的充、排水流量，对门体姿态进行自动纠正。

上述的姿态感应装置为两轴倾角传感器，两轴倾角传感器固定在浮式检修门上方正中，两轴倾角传感器在初次安装时需将浮式检修门置于水平地面上，进行水平调平后将两轴倾角传感器固定并进行水平校验，通过两轴倾角传感器可以感知浮式检修门水平面上两轴方向上的姿态，进而对舱室的流量进行调节。

优选的方案中，上述的姿态感应装置包含与浮式检修门外壳固定连接的激光测距仪，激光测距仪的测距头正对水面方向，通过激光测距仪可以测量浮式检修门水平上距离水面的距离，并送入控制装置，控制装置经过计算判断门体的姿态。

优选的方案中，上述的第一供水管还与第一边水舱贯通连接，在第一供水管上靠近第一边水舱端设置有一号边水舱阀，可以起增大管道流量作用，一号边水舱阀为开关阀，可起到增大流量或者备用作用；

上述的第四供水管还与第二边水舱贯通连接，在第四供水管上靠近第一边水舱端设置有二号边水舱阀，可以起增大管道流量作用，二号边水舱阀为开关阀，可起到增大流量或者备用作用。

上述控制装置采用单片机或者plc。

一种使用上述装置的沉浮自动控制方法，控制的具体步骤为：

步骤一：将浮式检修门使用拖轮拖带至门槽后就位，给控制装置通电；

步骤二：浮式检修门进行下沉操作，控制装置控制总供水阀打开，水从总水管的总进水口进入中央水舱，控制装置通过总进水流量计采集的进水流量计算进入中央水舱的供水体积直至中央水舱注满水，进入步骤三；

步骤三：控制装置控制五号电动调节阀和六号电动调节阀按照设定的流量至开启相应的开合度，中央水舱通过第一供水管至第四供水管向第一边水舱和第二边水舱注水，同时控制装置采集姿态感应装置收集的左右两侧倾角数值，并根据倾角数值调整五号电动调节阀和六号电动调节阀的开合度，同时采集一号流量计至四号流量计的流量数据，使左右两侧注水量和注水速度平衡，直至第一边水舱和第二边水舱注满水，整个过程中水仍然从总进水口进入中央水舱以补充损失；

步骤四：控制装置控制五号电动调节阀和六号电动调节阀关闭，控制一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀和四号电动调节阀按照设定的流量开启相应的开合度，中央水舱向第一调节水舱至第四调节水舱内注水，同时控制装置采集姿态感应装置收集的左右和上下方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀至四号电动调节阀的开合度来调整进水流量，使装置达到平衡稳定，当一号流量计至四号流量计无流量变化时，浮式检修门落到底部，此时关闭一号电动调节阀至四号电动调节阀；

步骤五：当浮式检修门需要上浮时，控制装置控制总供水阀关闭，完全打开一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀，打开总排水阀，开启排水泵向外排水，当总排水流量计不再有流量数据时，第一调节水舱至第四调节水舱和中央水舱内水排完，停止排水泵，关闭总排水阀，按照设定的开合度打开五号电动调节阀和六号电动调节阀，第一边水舱和第二边水舱内水向中央水舱注入，采集姿态感应装置收集同一水平面上两个边水舱之间的倾角数据，然后控制五号电动调节阀和六号电动调节阀之间开合度匹配关系，使装置平衡，当二号流量计和三号流量计不再感应到有流量时，说明水位已平，此时将五号电动调节阀和六号电动调节阀完全打开，开启总排水阀，启动排水泵，往外排水，当总排水流量计不再有流量时，排水完成时，停止排水泵，关闭总排水阀，排水完成，浮式检修门上浮完成，关五号电动调节阀、以及六号电动调节阀，使阀门回到初始状态。

优选的方案中，上述步骤四的具体过程为：控制装置控制五号电动调节阀和六号电动调节阀关闭，控制一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀和四号电动调节阀按照设定的流量开启相应的开合度，中央水舱向第一调节水舱至第四调节水舱内注水，同时控制装置采集姿态感应装置收集的左右和上下方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀至四号电动调节阀的开合度来调整进水流量，使装置达到平衡稳定，同时根据一号流量计至四号流量计采集数据计算浮式检修门内注水体积并换算成装置的水下深度，当达到设定的深度后关闭一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀和四号电动调节阀，此过程中水仍然从总进水口进入中央水舱以补充损失；

上述的步骤五过程为：当浮式检修门需要上浮时，控制装置控制总供水阀关闭，然后按照设定的流量值打开一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀和四号电动调节阀，此时装置采集姿态感应装置收集同一水平面上四个方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀至四号电动调节阀的开合度来调整进水流量直至中央水舱以及第一调节水舱至第四调节水舱的水位平齐，然后打开总排水阀，开启排水泵向外排水，控制装置采集总排水流量计并计算排出的水体积，当第一调节水舱至第四调节水舱和中央水舱内的水排完时，停止排水泵，关闭总排水阀，关闭一号电动调节阀至四号电动调节阀，然后按照设定的开合度打开五号电动调节阀和六号电动调节阀，第一边水舱和第二边水舱的水涌入中央水舱，采集姿态感应装置收集同一水平面上两个边水舱之间的倾角数据，然后控制五号电动调节阀和六号电动调节阀之间开合度匹配关系，使装置平衡，当二号流量计和三号流量计不再感应到有流量时，说明水位已平，此时将五号电动调节阀和六号电动调节阀完全打开，开启总排水阀，启动排水泵，往外排水，当总排水流量计不再有流量时，排水完成时，停止排水泵，关闭总排水阀，排水完成，浮式检修门上浮完成，关闭一号电动调节阀、二号电动调节阀、三号电动调节阀、四号电动调节阀、五号电动调节阀、以及六号电动调节阀，使阀门回到初始状态；

在出现紧急情况或者故障时，可以控制浮式检修门悬停在特定深度，特定情况下上浮时，需要先将调节水舱内的水与边水舱和中央水舱进行混合，使水位平齐，再进行排水，避免因突然混合水体导致门体姿态变化。

本实用新型提供的一种船闸浮式检修门装置及沉浮自动控制方法，装置上设置有中央水舱、边水舱和调节水舱，各水舱通过舱室下的管路联通，中央水舱作为其他水舱的总供水仓，调节水舱可通过控制装置调节其内水位高低控制装置的浮沉和深度，并通过姿态感应装置感知装置的姿态，并通过调节各调节水阀的开合度来控制进入各调节水舱的流量和速度，来达到维持装置姿态平稳的目的，排水时通过排水泵进行排水使装置浮起，整个浮沉和姿态控制都通过控制装置自动完成，可以精确的控制装置的姿态和浮沉速度，表面人工调节的不准确使装置倾覆，安全性和自动化程度大幅提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为浮式检修门结构示意图；

图2为优选姿态感应装置方案中的结构示意图；

图3为浮式检修门的正视图；

图4为图3的a-a视图；

图5为图4的b-b视图；

图6为优选的管路结构图；

图7为浮式检修门管阀布置图；

图8为优选的浮式检修门管阀布置图；

图9为控制装置结构图。

图中：浮式检修门1、控制装置2、中央水舱3、总水管4、排水管5、排水泵6、姿态感应装置7、第一边水舱8、第二边水舱9、控制柜10、第一调节水舱11、第二调节水舱12、第三调节水舱13、第四调节水舱14、第一供水管15、第二供水管16、第三供水管17、第四供水管18、第一调节管19、第二调节管20、第三调节管21、第四调节管22、总进水口23、总供水阀24、总进水流量计25、总排水阀26、总排水流量计27、一号流量计28、一号流量计28、三号流量计30、四号流量计31、一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34、四号电动调节阀35、一号边水舱阀36、五号电动调节阀37、六号电动调节阀38、二号边水舱阀39。

具体实施方式

如图1至4中所示，一种船闸浮式检修门装置，包含浮式检修门1及其控制装置2，浮式检修门1为箱式闸门，浮式检修门1中间设有中央水舱3，中央水舱3两边设有边水舱和调节水舱，在中央水舱3下方设有总水管4，总水管4贯穿整个检修门下部并与中央水舱3贯通连接，边水舱和调节水舱通过底部供水管与中央水舱3贯通连接，浮式检修门1一侧设有与总水管4连接的排水管5和排水泵6，在各贯通管道上设有电动阀门，在浮式检修门1上方正中设置有固定连接的姿态感应装置7，控制装置2通过与其连接的电动阀门和倾角传感器7控制浮式检修门1的沉浮和姿态，控制装置2置于浮式检修门1上的控制柜10中。

如图3中所示，上述的边水舱和调节水舱结构为：在中央水舱3两侧设有第一边水舱8和第二边水舱9，在第一边水舱8的上下分别设有第一调节水舱11和第二调节水舱12，在第二边水舱9的上下分别设有第三调节水舱13和第四调节水舱14，第一边水舱8和中央水舱3通过上下平行布置的第一供水管15和第二供水管16贯通连接，第二边水舱9和中央水舱3通过上下平行布置的第三供水管17和第四供水管18贯通连接，第一调节管19、第二调节管20、第三调节管21和第四调节管22分别将第一调节水舱11至第四调节水舱14与第一供水管15至第四供水管18连接。

如图5中所示，上述的控制装置2结构为：在总水管4的总进水口23一侧设置有总供水阀24和总进水流量计25，在总水管4的排水一侧设有总排水阀26和总排水流量计27，在第一供水管15至第四供水管18上靠近中央水舱3端分别设有一号流量计28、二号流量计29、三号流量计30和四号流量计31，在第二供水管16上靠近第一边水舱8端设置有五号电动调节阀37，在第三供水管17上靠近第一边水舱8端设置有六号电动调节阀38，第一调节管19至第四调节管22上设有控制第一调节水舱11至第四调节水舱14供水量的一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34和四号电动调节阀35，控制装置2与总水管4、第一供水管15至第四供水管18、第一调节管19至第四调节管22上的所有阀门和流量计电连接，排水泵6与控制装置2电连接。

上述的一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34、四号电动调节阀35、五号电动调节阀37和六号电动调节阀38可通过控制装置2调节阀门的开合度，从而调整各水舱的充水流量，对门体姿态进行自动纠正。

上述姿态感应装置7为市售的产品，例如sofo公司生产的ssa00xxh2型姿态感应装置。

如图1中所示，上述的姿态感应装置7为两轴倾角传感器，两轴倾角传感器固定在浮式检修门1上方正中，两轴倾角传感器在初次安装时需将浮式检修门1置于水平地面上，进行水平调平后将两轴倾角传感器固定并进行水平校验，通过两轴倾角传感器可以感知浮式检修门1水平面上两轴方向上的姿态，进而对舱室的流量进行调节。

如图2中优选的方案中所示，上述的姿态感应装置7包含激光测距仪，激光测距仪的测距头正对水面方向，通过激光测距仪可以测量浮式检修门1水平上四边距离水面的距离，并送入控制装置2，控制装置2经过计算判断门体的姿态。

优选的方案如图6中所示，上述的第一供水管15还与第一边水舱8贯通连接，在第一供水管15上靠近第一边水舱8端设置有一号边水舱阀36，可以起增大管道流量作用，一号边水舱阀36为开关阀，可起到增大流量或者备用作用；

上述的第四供水管18还与第二边水舱9贯通连接，在第四供水管18上靠近第一边水舱8端设置有二号边水舱阀39，可以起增大管道流量作用，二号边水舱阀39为开关阀，可起到增大流量或者备用作用。

上述控制装置2采用单片机或者plc，例如siemens公司生产的6es7214-1ag40-0xb0型s1200系列plc。

一种使用上述装置的沉浮自动控制方法，控制的具体步骤为：

步骤一：将浮式检修门1使用拖轮拖带至门槽后就位，给控制装置2通电；

步骤二：浮式检修门1进行下沉操作，控制装置2控制总供水阀24打开，水从总水管4的总进水口23进入中央水舱3，控制装置2通过总进水流量计25采集的进水流量计算进入中央水舱3的供水体积直至中央水舱3注满水，进入步骤三；

步骤三：控制装置2控制五号电动调节阀37和六号电动调节阀38按照设定的流量至开启相应的开合度，中央水舱3通过第一供水管15至第四供水管18向第一边水舱8和第二边水舱9注水，同时控制装置2采集姿态感应装置7收集的左右两侧倾角数值，并根据倾角数值调整五号电动调节阀37和六号电动调节阀38的开合度，同时采集一号流量计28至四号流量计31的流量数据，使左右两侧注水量和注水速度平衡，直至第一边水舱8和第二边水舱9注满水，整个过程中水仍然从总进水口23进入中央水舱3以补充损失；

步骤四：控制装置2控制五号电动调节阀37和六号电动调节阀38关闭，控制一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34和四号电动调节阀35按照设定的流量开启相应的开合度，中央水舱3向第一调节水舱11至第四调节水舱14内注水，同时控制装置2采集姿态感应装置7收集的左右和上下方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀32至四号电动调节阀35的开合度来调整进水流量，使装置达到平衡稳定，当一号流量计28至四号流量计31无流量变化时，浮式检修门1落到底部，此时关闭一号电动调节阀32至四号电动调节阀35；

步骤五：当浮式检修门1需要上浮时，控制装置2控制总供水阀24关闭，完全打开一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34、四号电动调节阀35，打开总排水阀26，开启排水泵6向外排水，当总排水流量计27不再有流量数据时，第一调节水舱11至第四调节水舱和中央水舱3内水排完，停止排水泵6，关闭总排水阀26，按照设定的开合度打开五号电动调节阀37和六号电动调节阀38，第一边水舱8和第二边水舱9内水向中央水舱3注入，采集姿态感应装置7收集同一水平面上两个边水舱之间的倾角数据，然后控制五号电动调节阀37和六号电动调节阀38之间开合度匹配关系，使装置平衡，当二号流量计29和三号流量计30不再感应到有流量时，说明水位已平，此时将五号电动调节阀37和六号电动调节阀38完全打开，开启总排水阀26，启动排水泵6，往外排水，当总排水流量计27不再有流量时，排水完成时，停止排水泵6，关闭总排水阀26，排水完成，浮式检修门1上浮完成，关五号电动调节阀37、以及六号电动调节阀38，使阀门回到初始状态。

优选的方案中，上述步骤四的具体过程为：控制装置2控制五号电动调节阀37和六号电动调节阀38关闭，控制一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34和四号电动调节阀35按照设定的流量开启相应的开合度，中央水舱3向第一调节水舱11至第四调节水舱14内注水，同时控制装置2采集姿态感应装置7收集的左右和上下方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀32至四号电动调节阀35的开合度来调整进水流量，使装置达到平衡稳定，同时根据一号流量计28至四号流量计31采集数据计算浮式检修门1内注水体积并换算成装置的水下深度，当达到设定的深度后关闭一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34和四号电动调节阀35，此过程中水仍然从总进水口23进入中央水舱3以补充损失；

上述的步骤五过程为：当浮式检修门1需要上浮时，控制装置2控制总供水阀24关闭，然后按照设定的流量值打开一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34和四号电动调节阀35，此时装置采集姿态感应装置7收集同一水平面上四个方向的倾角数据，根据倾角数据调整一号电动调节阀32至四号电动调节阀35的开合度来调整进水流量直至中央水舱3以及第一调节水舱11至第四调节水舱14的水位平齐，然后打开总排水阀26，开启排水泵6向外排水，控制装置2采集总排水流量计27并计算排出的水体积，当第一调节水舱11至第四调节水舱14和中央水舱3内的水排完时，停止排水泵6，关闭总排水阀26，关闭一号电动调节阀32至四号电动调节阀35，然后按照设定的开合度打开五号电动调节阀37和六号电动调节阀38，第一边水舱8和第二边水舱9的水涌入中央水舱，采集姿态感应装置7收集同一水平面上两个边水舱之间的倾角数据，然后控制五号电动调节阀37和六号电动调节阀38之间开合度匹配关系，使装置平衡，当二号流量计29和三号流量计30不再感应到有流量时，说明水位已平，此时将五号电动调节阀37和六号电动调节阀38完全打开，开启总排水阀26，启动排水泵6，往外排水，当总排水流量计27不再有流量时，排水完成时，停止排水泵6，关闭总排水阀26，排水完成，浮式检修门1上浮完成，关闭一号电动调节阀32、二号电动调节阀33、三号电动调节阀34、四号电动调节阀35、五号电动调节阀37、以及六号电动调节阀38，使阀门回到初始状态；

在出现紧急情况或者故障时，可以控制浮式检修门1悬停在特定深度，特定情况下上浮时，需要先将调节水舱内的水与边水舱和中央水舱进行混合，使水位平齐，再进行排水，避免因突然混合水体导致门体姿态变化。

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