升船机的选型

升船机的选型1下游引航道水位变率水利水电工程兴建升船机的难点之一是电站下游水位变率大引起升船机下游引航道水位变率大，致使承船厢与下闸首不下水型式升船机或下游下水型式升船机对接时难以控制厢内水深，造成厢内水深超深或欠深，直接影响升船机正常安全运行。电站的下游水位取决于下泄流量、下游相邻电站库水位及两电站间河道距离、河道截面与河流坡降等诸因素，但短时间对接时间下游水位的变幅，由于下游相邻电站库水位变化缓慢及其它因素变化很小，则主要取决于下泄流量变化。下泄流量由泄洪流量与发电流量组成，泄洪流量变化是根据电站水库调度需要通过闸门开度变化实现的，而闸门开度变化可由电厂事先“通知”升船机中控室，此后一段时间升船机应停止运行。而发电流量变化取决于电力系统调峰需要，升船机设计能适应发电流量变化引起下游水位变率，否则，也可避开下游水位变率大的时段使升船机停止运行。下游引航道水位随着下游水位的涨落而滞后涨落，两者水位变率有一确定关系。岩滩升船机下游引航道水位变率部分实测资料表明在未泄洪条件下，1015MIN时段，水位变幅为5080CM；在未泄洪条件下，也测出在8MIN时段，水位变幅达100CM正值表示水位上涨，负值表示水位消落。双向运行，通过1艘设计船舶，承船厢与下闸首或下游对接时间分别约为14MIN与10MIN；双向运行，通过4艘小型船舶小于设计船舶，承船厢与下闸首或下游对接时间分别约为20MIN与16MIN。2下水与微调承船厢与下闸首或下游对接时如何适应下游引航道水位变化，使厢内水深控制在设计水深范围内，两种型式升船机采取方法不一样，不下水型式升船机采取的方法是增大厢内水深允差和调整下闸首工作闸门的位置。下水型式升船机采用的方法是下水与船厢高度位置微调。岩滩升船机承船厢厢内额定水深18M，允差01M，其采取的微调方式1A类微调。承船厢与下游对接，卧倒门开启，船舶进出厢，当厢内水深达到20M或16M时，应对承船厢进行上升或下降微调；2B类微调。关闭卧倒门前，当厢内水深大于19M或小于17M时，应对承船厢进行上升或下降微调。不论进行A类或B类微调，微调后厢内水深均应控制在18M5CM；如需要，A类微调可进行多次，每次升降行程均为20CM，B类微调只进行1次，升降行程均为不定值，不论A类或B类微调，均由PLC控制自动进行。微调速度为583103M/S，微调加速度001M/S2。当下游引航道水位变率达1012CM/MIN，通过微调，可使厢内水深控制在18CM5CM。3夹紧装置与顶紧装置承船厢设置夹紧装置目的是当承船厢与上闸首、下闸首或下游对接过程使其不产生宏观位移，从而减少密封框止水橡胶磨损及船舶进出厢时承船厢振动。对于船厢下水型式升船机，由于承船厢与下游对接不设密封框，也就没有密封框止水橡胶，更谈不上磨损；承船厢在水中与下游对接，每根悬挂钢丝承受拉力约14KN，其伸长量约14MM，当船舶进出厢时，承船厢振幅小，频率低，故承船厢与下游对接时，夹紧装置可处于松开状态而不动作。承船厢设置顶紧装置目的是传递承船厢与上闸首、下闸首或下游对接过程产生的水平力。对于船厢下水型式升船机，承船厢与下游对接过程所受水平力为零或很小，事故工况下，船舶进厢撞击上游端卧倒门时，其撞击能量转化为承船厢向上游方向移动过程中克服水体阻力所作的功和承船厢上游端面与船厢池内壁之间水体压力能，不会危及承船厢结构与设备安全。因此，承船厢与下游对接时顶紧装置可处于退回状态而不动作。4对接过程可靠性分析现以执行元件数量和总动作次数等于执行元件数量与每个执行元件动作次数乘积两项指标粗浅分析承船厢与下闸首或下游对接过程可靠性。船厢下水型式升船机承船厢与下游对接过程，经分析，夹紧装置与顶紧装置均可不投入，只需启闭承船厢下端卧倒门，对接过程执行元件数量为2件，总动作次数为4次。船厢不下水型式升船机承船厢与下闸首对接过程，需进行夹紧装置夹紧与松开、顶紧装置顶紧与退回、密封框推出与收回、间隙的充水与泄水、承船厢下游端卧倒门及下闸首工作闸门上卧倒门的启闭，对接过程执行元件数量为36件，总动作次数为72次数量与次数根据岩滩升船机承船厢与上闸首对接过程确定。由以上分析可知，两者对接过程执行元件数量与总动作次数差别是相当大的，两者对比，后者对接过程某一执行元件失效或动作过程出现故障的概率大得多，因此，很显然，前者对后者而言对接过程可靠性高得多。承船厢与下闸首或下游对接过程的可靠性是至关重要的，一旦某一执行元件失效或某一动作出现故障，此时出现大的水位变率会产生严重后果。5主机维修条件对于下水型式升船机，除了零力矩这点外，承船厢不论处于任何位置，卷筒上均有一载荷力矩，而相应于零力矩处的承船厢位置是难以确定的，因此，当升船机投入运行后需对同步轴系统和同步轴系统至低速减速器输出轴两者合称低速传动系统的零部件进行维修时需释放其内应力，但由于卷筒力矩存在，难以将其应力释放至较小数值至该数值可用专用工具进行拆装，这样就难以拆卸低速传动系统零部件，因此，较好方式是将承船厢与平衡重均卸载。另外，卷筒组件和滑轮组件的零部件需维修或更换，也需将承船厢与平衡重卸载。而船厢下水型式升船机较易做到对承船厢与平衡重卸载。对于船厢不下水升船机，实际上卷筒上也有一载荷力矩，有可能藉专用工具拆装低速传动系统零部件，但卷筒组件和滑轮组件的零部件需维修或更换，仍需将承船厢与平衡重卸载，而船厢不下水型式升船机，对承船厢与平衡重卸载是较难的。6承船厢漏水通常，承船厢漏水只可能出现在上、下游端卧倒门止水密封处，其原因，一是有木片等杂物卡住，二是止水橡胶局部损坏，少量漏水有很大隐蔽性，承船厢上工作人员难易察觉，厢内水位计短时间也难于反映，岩滩升船机调试过程也出现过未及时发现的漏水现象，厢内水深在24H下降20CM。船厢不下水型式升船机，在长时间停航状态下封航期，春节、国庆假期及升船机检修期等，如承船厢少量漏水，随着时间推移，失水量加大，到一定程度承船厢与平衡重组成系统会失去平衡产生严重后果。船厢下水型式升船机，即使承船厢厢内水漏空，承船厢与平衡重组成系统也不会失去平衡。从力平衡角度分析，船厢不下水升船机有着潜在不安全因素，而船厢下水升船机则是安全的。7两种型式升船机比选与适用范围综合上述观点可归纳为1船厢不下水型式升船机采用增大厢内水深允差方式适应下游水位变率，如出现适应不了的大水位变率，只能采用避开方式，而避开方式是一种停止升船机运行的消极方式，如1D内出现56次甚至更多次适应不了的水位变率，既影响过坝货运量，又降低升船机使用性能；如承船厢下降过程或对接过程出现适应不了的水位变率，需中断自动控制过程并进行人工干预，增加操作人员心理压力。船厢下水型式升船机主要通过微调适应大变率水位，即使出现1012CM/MIN水位变率，通过微调也能适应，微调按设定程序自动进行。显然，这两者技术水准是不一样的。2船厢下水型式升船机较易使承船厢与平衡重卸载，进行主机零部件维修，不下水型式升船机较难使承船厢与平衡重卸载，进行主机零部件维修。3船厢下水型式升船机与不下水型式升船机相比，其对接过程可靠性高。4长期停航状态下，不下水型式升船机承船厢少量漏水潜在着不安全因素，而下水型式升船机，即使厢内水漏空仍是安全的。此外，考虑到5为适应下游水位变化，船厢不下水型式升船机下闸首工作闸门需经常在高压状态下调整位置，致使止水材料磨损严重。6与船厢下水型式升船机相比为保证厢内最小通航水深，不下水型式升船机厢内额定水深应增大，从而引起承船厢卧倒门承受水压力加大与启闭机容量增大，承船厢结构承受内水压力增大及平衡重质量增大，相应工程量增大与投资增加。7船厢下水型式升船机主机零部件传递力矩或扭矩大，使得主机工程量与投资增大，主驱动电动机容量大，使得运行时电费增加。8船厢下水型式升船机承船厢出入水过程平稳，出入水过程厢内水面波动极小，岩滩升船机原型测试成果表明，出入水过程，厢内水面有的测点波高为零，测点最大波高小于20MM。鉴于上述分析，本人认为选择升船机型式主要原则是应能适应