特制磁致伸縮式位移傳感器在水利工程上的應用

1 工程概況

南京市三汊河河口閘工程采用 “雙孔護鏡門” 設計方案， 大閘門疊加溢流小門的結構形式為世界首創。 其主要功能是非汛期關閘蓄水， 抬高外秦淮河武定門至三汊河入長江口段水位， 改善城市河道景觀， 并通過提高水環境容量， 改善外秦淮河水質， 汛期則閘門全開放水不影響河道行洪。 工程于 2004 年 8 月 5 日開工興建， 2006年 5 月通過竣工驗收。

2 位移傳感器改造背景

三汊河河口閘工程非汛期由液壓小閘門控制水位， 小閘門是門頂過流的運行工況， 其位移傳感器的工作環境比較特殊， 原先選用的拉繩式傳感器因經常受水面雜物纏繞及撞擊， 損壞率較高， 在 05 年 10 月～06 年 5 月的工程試運行期間， 12 只傳感器基本都損壞一遍， 不僅維修成本較高， 維修周期長， 而且影響了小閘門的自動化控制， 與這座新型水閘的現代化控制要求差距較大。 為此， 管理單位決定對小閘門位移傳感器進行改造。

3 設備選用

三汊河河口閘工程原先使用的是外置拉線式位移傳感器 ， 傳感器測量鋼絲固定在門頂， 并隨門體一直延伸到水下， 鋼絲一直承受水流沖擊， 其上容易纏繞水草并受漂浮物沖擊， 稍不注意鋼絲就回收不了或直接被扯斷， 日常維護工作量大且損壞率高。 針對這種情況， 管理單位協同工程原設計單位對市場上現有的位移傳感器進行了比選， 發現市場現有產品仍不能完全達到理想的改造目的， 為此， 管理單位進一步與經銷商 （或生產廠家） 聯系， 邀請他們現場察看傳感器的使用環境， 要求針對實際情況研制合適的產品， 最終確定了使用磁致伸縮式位移傳感器。 該型號位移傳感器比原先的外置拉線式位移傳感器有如下幾方面顯著改進：

① 變原先的測量鋼絲為測量桿。 測量桿直徑為 10mm， 大大增加了抗雜物纏繞及受撞擊損壞的能力；

②采用特制大磁環。 本方案采用的特制大磁環較好地解決了此種位移傳感器適應小門門體變形及位移的能力 （常規直徑 10mm 測量桿的配套磁環內徑只有 13mm， 很容易因為振動和水流沖擊而產生摩擦碰撞， 進而影響傳感器使用壽命，而本次選用的配套磁環內徑為 38mm， 保證測量桿四周和磁環的間隙至少可達到 14mm，這樣就有效防止了因受門體振動或位移而產生的傳感器測量桿和磁環之間的接觸摩擦， 真正實現了非接觸式測量，極大地提高了傳感器的的使用壽命）；

③提高了設備防水等級。 廠家采用了一種全注模式電纜密封方式 （保密技術）。 確保傳感器在水下 150 米能夠長期穩定工作而不會進水及受潮， 設備防護等級達到最高標準的 IP69K， 且可在水下永久工作。

④保證了設備使用壽命。 供應商以書面形式保證傳感器可在室外大落差水流沖擊的環境下長期使用。

4、磁致伸縮位移傳感器介紹

該系列傳感器作為外置式位移傳感器在三汊河河口閘工程上的使用還是第一次， 其安裝方式主要是油缸內置式， 采用 M18*1.5 螺紋安裝。 多應用于軍工 （潛艇）、 航空航天、 鋼鐵、 盾構機等非常惡劣的環境中， 在國內水利行業作為內置開度傳感器也成功地應用到了數個項目中， 主要用在水電站的水下液壓抓梁、 船閘人字門啟閉機、 上翻板門的水下鎖定油缸等的行程控制。

5 、應用效果

三汊河河口閘工程位移傳感器于 2008 年 3月改造完畢， 歷經三個多月時間運行， 目前使用情況良好， 未發現任何質量問題， 有效地保證了水閘的自動化控制運行， 達到了理想的改造目的。