(大唐四川發(fā)電有限公司,成都,610091)
近年來,國內(nèi)大型水電站的通航建筑物,越來越多的設(shè)計為升船機設(shè)備過船形式。鋼絲繩卷揚全平衡垂直提升型式,是國內(nèi)建造數(shù)量最多的一種升船機,它技術(shù)門檻低,性價比高,操作維護較簡單,如水口電站升船機。但是這種升船機在以下3種檢修工況時需要先把船廂和平衡重全部鎖定。
(1)需鋼絲繩卸載,檢修主提升機(卷筒軸承、減速器、滑輪組軸承等)或調(diào)節(jié)平衡重花籃螺栓;
(2)需放空船廂水,檢修船廂門(更換止水橡皮或支鉸軸承)或?qū)Υ瑤Y(jié)構(gòu)重新涂裝;
(3)間隙密封機構(gòu)、夾、頂緊機構(gòu)、船廂液壓和電器設(shè)備等的檢修工作,不需放空船廂水,也不需鋼絲繩卸載。
下文以亭子口升船機為例,具體說明鋼絲繩卷揚全平衡垂直提升型式升船機的鎖定工況與方式,及目前鎖定方式的優(yōu)缺點。
升船機運轉(zhuǎn)時,鎖定架置于船廂和平衡重運行路徑旁側(cè),當需要檢修鎖定船廂/平衡重組時,以人力推出鎖定裝置,置于船廂/平衡重組下方。船廂在上鎖定位時,平衡重在下鎖定位;船廂在下鎖定位時,平衡重在上鎖定位。鎖定時,各組千斤頂由各自的電動液壓泵站操作,同步頂升,將船廂和平衡重的重量轉(zhuǎn)移到各自的鎖定裝置,部分或全部卸掉鋼絲繩載荷,方便升船機設(shè)備的檢修工作。鎖定裝置由鎖定梁、調(diào)整板、埋件、液壓千斤頂及電動液壓泵站等組成。鎖定梁下部設(shè)有行走輪,千斤頂和調(diào)整板設(shè)在鎖定梁上部或下部,活動液壓油泵站放置在上鎖定平臺上。鎖定裝置和升船機的布置如圖1所示。
特別說明一點,圖中“2-平衡重上鎖定裝置”布置在各個平衡重井孔口兩側(cè),平衡重塊由框架梁限位和固定在一起,鎖定時上鎖定裝置作用在框架梁上,因此從剖面圖上看,好象其布置在平衡重井孔口。平衡重下鎖定作用在平衡重塊上。
主機處于上閘制動狀態(tài)。頂升4組船廂下鎖定至與船廂主縱梁接觸;對稱、同步頂升4組重力平衡重組Ⅰ上鎖定直至重力平衡繩完全卸載,再對稱、同步頂升另外4組重力平衡重組Ⅱ直至重力平衡繩完全卸載;對稱、同步頂升4組轉(zhuǎn)矩平衡重組上鎖定直至轉(zhuǎn)矩平衡繩完全卸載,再對稱、同步頂升另外4組轉(zhuǎn)矩平衡重直至轉(zhuǎn)矩平衡繩完全卸載;同步頂升4組船廂下鎖定直至提升鋼絲繩完全卸載(檢修主機時),或同步頂升4組船廂下鎖定直至提升鋼絲繩完全卸載后泄空船廂水(檢修船廂門時)。如圖2所示。
(1-船廂;2-平衡重上鎖定裝置;3-船廂上鎖定裝置;4-平衡重;5-平衡重下鎖定裝置;6-船廂下鎖定裝置)
(1-平衡重上鎖定裝置;2-平衡重;3-船廂;4-船廂下鎖定裝置)
主機處于上閘制動狀態(tài)。頂升4組船廂上鎖定至與船廂外側(cè)牛腿接觸;頂升全部平衡重下鎖定至與平衡重塊底部接觸;泄掉約1900t船廂水,對稱、同步頂升4組重力平衡重組Ⅰ下鎖定直至重力平衡繩完全卸載;再泄掉約1700t船廂水,對稱、同步頂升另外4組重力平衡重組Ⅱ下鎖定直至重力平衡繩完全卸載;泄空剩余船廂水,同步頂升4組船廂上鎖定直至提升繩完全卸載;頂升8組轉(zhuǎn)矩平衡重下鎖定,直至轉(zhuǎn)矩平衡繩完全卸載。如圖3所示:
(1-船廂;2-船廂上鎖定裝置;3-平衡重;4-平衡重下鎖定裝置)
這種常規(guī)鎖定方案,在檢修鎖定時需投入大量人力,鎖定耗時長,使得升船機雖有先進的電控系統(tǒng),對于鎖定卻無用武之地。以亭子口為例,共有16孔平衡重井,每個鎖定裝置需2人,這就需要32人,船廂鎖定需8人,共需40人。這種常規(guī)的鎖定方式已落后升船機整體技術(shù)發(fā)展水平。為提升升船機的整體運行效率和安全性,本文以亭子口水利樞紐升船機為例,探索通過改造升船機鎖定結(jié)構(gòu),利用升船機先進的控制系統(tǒng)并修訂完善操作程序,設(shè)定新的升船機鎖定方式。
以亭子口水利樞紐升船機為例,說明這種半平衡法鎖定原理和程序。
(1)船廂結(jié)構(gòu)+設(shè)備實際重量:約1950t;
(2)設(shè)計水深水體重:4300t;
(3)重力平衡重總重:3650t;
(4)轉(zhuǎn)矩平衡重總重:2600t;
(5)每組鋼絲繩的實際長度相對差:≤100mm。
改造重力平衡重、轉(zhuǎn)矩平衡重上鎖定梁,拆除液壓千斤頂,割除高度351mm的支架,這個支架是為了給千斤頂預(yù)留空間;船廂在低位、平衡重在高位鎖定,廢棄船平衡重上鎖定位千斤頂。
船廂位于下鎖定原設(shè)計高程,平衡重位于上鎖定原設(shè)計高程以下約250mm。
船廂下鎖定推至工作位,重力平衡重、轉(zhuǎn)矩平衡重上鎖定梁推至工作位。
原設(shè)計沒有考慮檢修時主提升電機不啟動工況下,制動器需多次短時間松閘和長時間松閘二種工況,為保證設(shè)備安全,制動器短時間松閘采用定時制動上閘,松閘時間根據(jù)要求應(yīng)可以調(diào)整,同時檢修工況與運行工況間應(yīng)進行聯(lián)鎖,防止二種工況下同時工作。
(1)點動主機提升船廂、下放平衡重,至平衡重安全梁與鎖定梁接觸后停止,主機處于制動器上閘狀態(tài);
(2)緩慢泄船廂水,分3次、每次泄約1200t(共泄掉3600t,尚余700t,此時船廂總重2550t~2650t,處于制動狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩平衡重總重2600t,兩側(cè)基本處于平衡狀態(tài))。在此過程中重力平衡重塊將逐漸、先后失重,轉(zhuǎn)矩平衡重處于懸吊狀態(tài);(注意:在每次泄水后檢查平衡繩的松弛程度,尤其是已知較長的鋼絲繩,發(fā)現(xiàn)鋼絲繩出現(xiàn)松弛后應(yīng)通過花籃螺栓將鋼絲繩張緊,避免鋼絲繩跳槽);在每次泄水后,將4套船廂下鎖定頂升至與船廂主縱梁接觸,并由墊板支承(注意:現(xiàn)有墊板數(shù)量不足,需要制作4組不少于350mm厚的墊板);
(3)點動主機提升船廂、下放平衡重,至8臺電機總出力達到400t時停機上閘;(注意:在此過程中繼續(xù)調(diào)緊過度松弛的鋼絲繩)將4套船廂下鎖定頂升至與船廂主縱梁接觸,并由墊板支承(此時,提升繩增加約400t張力);
(4)泄掉400t船廂水;繼續(xù)頂升船廂下鎖定至與船廂主縱梁接觸,并由墊板支承;
(5)點動主機提升船廂、下放平衡重,至8臺電機總出力達到300t時停機上閘;(注意:在此過程中繼續(xù)調(diào)緊過度松弛的鋼絲繩)將4套船廂下鎖定頂升至與船廂主縱梁接觸,并由墊板支承(此時,提升繩增加約300t張力);
(6)泄掉剩余的300t船廂水;繼續(xù)頂升船廂下鎖定至與船廂主縱梁接觸,并由墊板支承;
(7)制動器松閘(在終止鎖定操作前不再上閘)(注意:在此過程中系統(tǒng)可能會產(chǎn)生一定的沖擊);
(8)同步頂升4套船廂下鎖定,直至所有鋼絲繩卸載后,由墊板填實船廂下鎖定。
至此,船廂、平衡重鎖定工作完成?;謴痛瑤?、平衡重懸吊狀態(tài)的工作程序與之相反。
在實施解除程序前,空船廂和平衡重均處于鎖定狀態(tài),制動器處于上閘狀態(tài),鋼絲繩處于無載或小載荷狀態(tài)。在此條件下,實施解除鎖定程序。
船廂解除鎖定過程與鎖定程序相反,先頂升千斤頂,每個角撤走3塊墊塊高度約150mm,再同步下降船廂下鎖定裝置,待空船廂完全由鋼絲繩懸吊后。松開主提升制動器,向船廂內(nèi)充水,直到船廂落到船廂下鎖定支架上,此時船廂側(cè)重量約大于平衡重側(cè)重量。按上述程序直至船廂水深到2.5m。
經(jīng)過設(shè)計計算校驗,半平衡法鎖定方式比較科學,技術(shù)可行,安全可靠,可以在實際應(yīng)用中繼續(xù)探索研究,以期獲得升船機更優(yōu)的鎖定方式,減少人力和安全風險。