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摘 要：船闸是通航建筑物中的重要设施，它的可靠性及运行效率将会直接影响航运安全和运输效率。本文结合京杭运河长沟船闸运行特点，通过调整船闸PLC控制程序，对开闸过程进行优化，实现京杭运河非调水期快速开关闸门，提高船闸运行效率同时降低能源消耗。
关键词：船闸;PLC;高效节能
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）07-0100-02
京杭运河是《全国内河航道与港口布局计划》确定的“两横一纵两网十八线”高等级航道规划中唯一纵向高等级航道，也是山东省内河航道总体规划“一干多支”格局的核心，黄河以南部分规划为Ⅱ级标准航道。长沟船闸作为京杭运河济宁北航段的Ⅱ级标准船闸，它的投入使用对加快我国内河水运主通道建设、促进水资源综合利用、加强能源水运通道建设以及增加沿线地区劳动就业和发展旅游业意义重大。船闸作为一种通航建筑物， 其高效运行将对社会经济发展起到极大促进作用。
1船闸标准工艺流程及其特点
1.1 船闸标准工艺流程
船闸运行标准工艺流程：船舶上行时，首先关闭上游闸门及阀门，提下游阀门对闸室进行泄水平压后，开下游闸门，落下游阀门，船舶进入闸室后，关下游闸门，提上游阀门对闸室进行充水平压后，打开上游闸门，落上游阀门，船舶出闸后关闭上游闸门。船舶下行时，首先关闭下游闸门及阀门，提上游阀门对闸室进行充水平压后，开上游闸门，落上游阀门，船舶进入闸室后，关上游闸门，提下游阀门对闸室进行泄水平压后，开下游闸门，落下游阀门，船舶出闸后关下游闸门。
1.2 船闸标准工艺流程特点
在船闸上下游存在水位差的情况下，这种标准作业流程能有效保证船舶过闸安全，确保船闸运行稳定，减少过闸用水量。在上下游没有水位差的情况仍采用这一作业流程不利于提高船舶过闸效率，限制了船闸通过能力，易造成运输旺季航道拥堵，船舶大量滞留，削弱了水运的竞争优势，同时与节能减排保护自然环境的发展理念相违背。因此深入研究船闸通过能力，提高水运对市场经济的适应能力势在必行。
2 任城船闸运行特点
长沟船闸与南水北调东线工程的第十一级抽水泵站长沟泵站相对应，是一座标准Ⅱ级船闸，设计通过能力2200万吨/年，单日过闸闸次15次以上，全年有效通航天数345天。泵站非调水期占全年60%左右，船闸上下游近8个月时间无水位差。因而长沟船闸有进一步提高通过能力的迫切需求及独特优势。
3结合PLC控制系统，简化开闸流程
3.1 闸门开启必要条件
在船闸标准开闸流程中，疏水阀门“开到位信号”及闸门内外“水平信号”作为闸门打开的必要条件，二者缺一不可。疏水阀门的作用是对闸室充水或泄水来平衡闸门内外水位，上下游无水位差的情况下，闸门内外“水平信号”自然满足，疏水阀门开与不开没有实际意义。闸门关闭条件则不受阀门状态影响。
3.2 简化流程设计思路
在上位机系统中由人工确认一个信号来代替疏水阀门“开到位信号”发送到PLC控制系統，系统接收到这一信号后经过逻辑运算“误认为”阀门已开启到位，闸门开启条件得到满足。该信号之所以要人工确认一是为避免闸门内外存在水位差的情况下误操作，直接开启闸门，二是没有人工确认的情况下不影响按照标准流程开闸门。
4 快速开闸的社会经济效益
4.1开闸效率提升
任城船闸标准开闸流程中提阀用时t1：3′10″，开闸用时t2：3′50″，自落阀用时t3：1′30″，关闸用时t4：3′40″。
标准流程开闸用时：
T1=2（t1+t2+t3+t4）
=2（3′10″+3′50″+1′30″+3′40″）
=12′10′′
快速开闸用时：
T1=2（t2+t4）
=2（3′50″+3′40″）
=7′30′′
快速开闸比标准流程开闸提升效率：
=（T1-T2）/T1
=（12′10′′-7′30″）/12′10′′
=38.36%
4.2 社会经济效益
液压系统主电机功率P：15Kw
单次开闸节省电能：
W1=4P·t1
=4×15×3′10″
=2.83Kw·h
每天按15闸次，全年非调水期8个月
全年节省电能：
W2=15×8×30×W1
=5×8×30×2.83
=10188Kw·h
全年减少二氧化碳排放10188千克，减少二氧化硫排放306千克，节约用水40.7吨。
5 结语
优化船闸运行过程，不仅使船闸通过能力得到有效提高，为船舶的入闸移泊节省大量时间，提高企业服务形象，为国家经济建设做出贡献，同时实现了节能减排，绿色发展的环保理念。
参考文献：
[1]黄海鸥，张玮，李骁春. 基于排队理论的京杭运河船闸通过能力研究[J]. 武汉理工大学学报， 2009年， 33（3）： 1-2.
[2]吴澎.京杭运河长沟船闸工程初步设计第一册设计说明书、主要设备与材料[M].2010.1-50.
[3]朱祥辉.关于船闸自动控制程序的优化设计[J].华东科技：学术版，2014年，000（001） ：1-2.
关键词：船闸;PLC;高效节能
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）07-0100-02
京杭运河是《全国内河航道与港口布局计划》确定的“两横一纵两网十八线”高等级航道规划中唯一纵向高等级航道，也是山东省内河航道总体规划“一干多支”格局的核心，黄河以南部分规划为Ⅱ级标准航道。长沟船闸作为京杭运河济宁北航段的Ⅱ级标准船闸，它的投入使用对加快我国内河水运主通道建设、促进水资源综合利用、加强能源水运通道建设以及增加沿线地区劳动就业和发展旅游业意义重大。船闸作为一种通航建筑物， 其高效运行将对社会经济发展起到极大促进作用。
1船闸标准工艺流程及其特点
1.1 船闸标准工艺流程
船闸运行标准工艺流程：船舶上行时，首先关闭上游闸门及阀门，提下游阀门对闸室进行泄水平压后，开下游闸门，落下游阀门，船舶进入闸室后，关下游闸门，提上游阀门对闸室进行充水平压后，打开上游闸门，落上游阀门，船舶出闸后关闭上游闸门。船舶下行时，首先关闭下游闸门及阀门，提上游阀门对闸室进行充水平压后，开上游闸门，落上游阀门，船舶进入闸室后，关上游闸门，提下游阀门对闸室进行泄水平压后，开下游闸门，落下游阀门，船舶出闸后关下游闸门。
1.2 船闸标准工艺流程特点
在船闸上下游存在水位差的情况下，这种标准作业流程能有效保证船舶过闸安全，确保船闸运行稳定，减少过闸用水量。在上下游没有水位差的情况仍采用这一作业流程不利于提高船舶过闸效率，限制了船闸通过能力，易造成运输旺季航道拥堵，船舶大量滞留，削弱了水运的竞争优势，同时与节能减排保护自然环境的发展理念相违背。因此深入研究船闸通过能力，提高水运对市场经济的适应能力势在必行。
2 任城船闸运行特点
长沟船闸与南水北调东线工程的第十一级抽水泵站长沟泵站相对应，是一座标准Ⅱ级船闸，设计通过能力2200万吨/年，单日过闸闸次15次以上，全年有效通航天数345天。泵站非调水期占全年60%左右，船闸上下游近8个月时间无水位差。因而长沟船闸有进一步提高通过能力的迫切需求及独特优势。
3结合PLC控制系统，简化开闸流程
3.1 闸门开启必要条件
在船闸标准开闸流程中，疏水阀门“开到位信号”及闸门内外“水平信号”作为闸门打开的必要条件，二者缺一不可。疏水阀门的作用是对闸室充水或泄水来平衡闸门内外水位，上下游无水位差的情况下，闸门内外“水平信号”自然满足，疏水阀门开与不开没有实际意义。闸门关闭条件则不受阀门状态影响。
3.2 简化流程设计思路
在上位机系统中由人工确认一个信号来代替疏水阀门“开到位信号”发送到PLC控制系統，系统接收到这一信号后经过逻辑运算“误认为”阀门已开启到位，闸门开启条件得到满足。该信号之所以要人工确认一是为避免闸门内外存在水位差的情况下误操作，直接开启闸门，二是没有人工确认的情况下不影响按照标准流程开闸门。
4 快速开闸的社会经济效益
4.1开闸效率提升
任城船闸标准开闸流程中提阀用时t1：3′10″，开闸用时t2：3′50″，自落阀用时t3：1′30″，关闸用时t4：3′40″。
标准流程开闸用时：
T1=2（t1+t2+t3+t4）
=2（3′10″+3′50″+1′30″+3′40″）
=12′10′′
快速开闸用时：
T1=2（t2+t4）
=2（3′50″+3′40″）
=7′30′′
快速开闸比标准流程开闸提升效率：
=（T1-T2）/T1
=（12′10′′-7′30″）/12′10′′
=38.36%
4.2 社会经济效益
液压系统主电机功率P：15Kw
单次开闸节省电能：
W1=4P·t1
=4×15×3′10″
=2.83Kw·h
每天按15闸次，全年非调水期8个月
全年节省电能：
W2=15×8×30×W1
=5×8×30×2.83
=10188Kw·h
全年减少二氧化碳排放10188千克，减少二氧化硫排放306千克，节约用水40.7吨。
5 结语
优化船闸运行过程，不仅使船闸通过能力得到有效提高，为船舶的入闸移泊节省大量时间，提高企业服务形象，为国家经济建设做出贡献，同时实现了节能减排，绿色发展的环保理念。
参考文献：
[1]黄海鸥，张玮，李骁春. 基于排队理论的京杭运河船闸通过能力研究[J]. 武汉理工大学学报， 2009年， 33（3）： 1-2.
[2]吴澎.京杭运河长沟船闸工程初步设计第一册设计说明书、主要设备与材料[M].2010.1-50.
[3]朱祥辉.关于船闸自动控制程序的优化设计[J].华东科技：学术版，2014年，000（001） ：1-2.