第一章　概述

第一节　启闭机电气系统的构成及特点

在水利水电工程中，将启闭水工建筑物中的闸门用的起重机械统称为启闭机。根据启闭机的机构特征将启闭机分为固定卷扬式启闭机、移动式启闭机、螺杆式启闭机和液压启闭机。其作用主要用于操作门叶的移动，达到开启、关闭孔口的目的。启闭机具有防洪、供水、发电、通航、排除漂浮物等功能。

启闭机电气又称为电力传动控制或电力拖动控制，它的基本目的是将电能转化为机械能，并通过对其控制完成生产工艺过程的要求。为了实现生产过程自动化的要求，启闭机电气不仅包括拖动闸门提升机构的电动机，而且还包含控制电动机的一整套控制系统，也就是说，电气控制系统是由各种传感与检测元件、信息处理元件和控制元件组成的自动控制系统。

一、启闭机电气系统的构成

启闭机根据水利工程的要求有不同的种类，结构形式千差万别，其控制系统也不同，但是归纳起来，同其他控制系统一样，启闭机电气电路可分为主要被控回路（即主回路）和控制回路。从电路上看，它们都有电源供给部分，也有自己的保护电路；为了能感受系统信息，有时还采用传感器及其他转换部件。为此，启闭机整个电气系统可以归纳为由供电与保护系统、传动与控制系统和照明与检测三部分构成。

1.供电与保护系统

供电与保护系统包括电源进线保护开关、总断路器和接触器等以及相应的操作及指示器件，如钥匙开关、启动停止按钮、紧急开关、指示灯等，并配以短路、过流、欠（失）压和相序保护。

2.传动与控制系统

传动与控制系统由启闭机各主要机构（如起升、平移、回转机构等）、辅助机构（如抓梁、葫芦及液压夹轨器等）的电力拖动与控制及相应的安全保护装置所组成，如控制柜（屏）、电阻器、制动器的电力驱动器件、操作器件（按钮、主令控制器等）。常见电气传动方式有直接启动、串电阻启制动、能耗制动调速、涡流调速、变频调速等。控制系统有常规继电接触器控制、可编程序控制器（PLC）控制、总线和网络控制等。

3.照明与检测

照明与检测由启闭机各部位照明、检修照明及荷重、行程、风速以及开度等检测组成，如荷重仪、高度限制器、风速仪及行程开关等。

启闭机电气安全保护和装置有缺相保护、错相保护、零位保护、短路保护、过流保护、漏电保护，另外，还有起重量限制器、高度限制器、行程开关、夹轨器与锚定装置、风速仪、缓冲器、制动器以及穿退销保护等电气设备。

二、启闭机电气系统的特点

启闭机是一类特殊的起重设备，因此其控制和普通起重机的控制有相似之处，但是，作为一种专门启闭水利工程闸门的专用起重设备（见图1－1）有它自己的特点：

（1）启闭机拖动的荷载变化大。下降时，闸门及其附件的重力足以克服摩擦阻力，载荷几乎为零；上升时，因意外原因，可能会出现卡阻，最大负荷往往大于额定负载，所以中等以上启闭机一般要求设置负荷指示和负荷限制器。

（2）启闭运动速度低。一般为1～2m/min，通常不超过5m/min，甚至为0.1m/min。

（3）工作级别低，但要求绝对可靠。除一些船闸以及泄洪用的闸门启闭较频繁外，有些闸门几个月才启闭一次。

（4）双吊点启闭机的运动要求同步。多数闸门，特别是大跨度闸门上具有两个吊点，所以这类闸门的启闭机具有两套额定容量相同的起升机构，为保证闸门的顺利启闭，就要求保证双吊点同步。

除此之外，根据水利工程的不同，启闭机的控制也有特殊的要求，比如带充水阀的闸门，要求开启充水阀后自动停机，待充水平压后再提升闸门；对于快速事故闸门，要求快速闭门，但并不需要快速启门，因此闸门要求具有两种运行速度。