劉恒 楊鵬

摘 要：向家壩升船機對接鎖定機構(gòu)采用的是摩擦鎖定式方案，具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)件受力明確、檢修維護方便等特點，是我國升船機設(shè)計中的獨創(chuàng)技術(shù)。本文重點介紹向家壩升船機對接鎖定機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點、運行機理和調(diào)試方法。

關(guān)鍵詞：升船機;對接鎖定;運行機理;調(diào)試方法

中圖分類號：U642? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0125-03

升船機是一個集合土建、機械、鋼結(jié)構(gòu)、液壓、電氣等多個專業(yè)的龐大系統(tǒng)工程。向家壩升船機是我國首套自主設(shè)計、建造的齒輪齒條爬升、螺母柱保安式升船機，其對接鎖定機構(gòu)采用的是摩擦夾緊式結(jié)構(gòu)，利用安裝在船廂上的油缸，向裝設(shè)于塔柱上的導(dǎo)軌施加正壓力，利用油缸與導(dǎo)軌之間的豎向靜摩擦力，達到將船廂豎向鎖定的目的，其控制技術(shù)要點是可靠保壓和均勻泄壓。本文作者針對向家壩升船機對接鎖定機構(gòu)布置及構(gòu)造特點，對其調(diào)試方法和使用機理進行介紹，為升船機運行管理人員提供借鑒。

1對接鎖定裝置構(gòu)造及特點

向家壩升船機對接鎖定機構(gòu)最終采用摩擦鎖定式方案，對接鎖定裝置共4套，對稱布置在船廂主縱梁的外側(cè)，每個塔柱結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)墻壁上的兩條牛腿形成一個凹槽，對接鎖定裝置位于凹槽內(nèi)，船廂升降時鎖定裝置沿牛腿上的軌道運行。船廂與上、下閘首對接期間，鎖定裝置為船廂提供豎向支承，承受對接過程中船廂的豎向不平衡載荷。

鎖定裝置由撐緊油缸、支承油缸、液氣彈簧油缸、框架結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向裝置等組成，見圖1。

撐緊油缸用于使機構(gòu)獲得對軌道的壓緊力及豎向靜摩擦力，采用活塞桿支承、缸體移動的型式。3對撐緊油缸相向裝設(shè)在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，其活塞桿通過支座與框架結(jié)構(gòu)的中部箱形梁連接，缸體以間隙配合裝設(shè)在套筒內(nèi)，可在套筒內(nèi)移動，套筒則與框架結(jié)構(gòu)焊接成一體。缸體端部裝設(shè)有球面支承的壓塊，壓塊上鑲嵌了具有高摩擦系數(shù)、高抗壓強度的特制摩擦片。撐緊油缸的無桿腔充油、加壓后，缸體推出，摩擦片壓緊導(dǎo)軌踏面;有桿腔充油、加壓后，缸體縮回到套筒內(nèi)，脫離與摩擦軌道的接觸。

支承油缸用于向框架及撐緊油缸傳遞船廂的豎向附加載荷，2套支承油缸裝在框架結(jié)構(gòu)下方，每套油缸組均包括2只單作用活塞油缸和一節(jié)連接套管，2只油缸的活塞桿分別通過關(guān)節(jié)軸承與框架結(jié)構(gòu)及船廂結(jié)構(gòu)連接，油缸缸體的尾蓋則分別與套管的兩端連接。在船廂升降期間和對接鎖定過程中，上、下油缸的活塞均處于上極限位置，活塞與端蓋處于頂緊狀態(tài)，以便于系統(tǒng)的控制和調(diào)整。

在框架的上下兩端各裝設(shè)2套縱導(dǎo)向輪和2套橫導(dǎo)向輪，縱向?qū)л啿捎妙A(yù)緊機械彈簧支承，橫向?qū)л啿捎脛傂灾С小M向?qū)л喭ㄟ^液氣彈簧油缸壓緊于橫向?qū)к?，液氣彈簧油缸位于船廂主縱梁內(nèi)，其兩端分別通過關(guān)節(jié)軸承與框架結(jié)構(gòu)和船廂結(jié)構(gòu)連接。

鎖定裝置中的油缸全部由設(shè)在船廂機房內(nèi)的液壓泵站控制。

2對接鎖定裝置運行機理

船廂升降過程中，撐緊油缸處于退回狀態(tài)，兩個油腔均閉鎖;上位支承油缸的活塞與油缸前端蓋頂死，下位支承油缸的活塞與油缸的尾部端蓋頂死，上位缸的無桿腔油路和下位缸的有桿腔油路分別設(shè)限壓閥;液氣彈簧油缸的無桿腔油路與液壓系統(tǒng)的蓄能器連接。

船廂與閘首對接時，鎖定機構(gòu)的撐緊油缸推出，并以一定的壓力壓緊摩擦軌道，隨后在整個對接期間撐緊油缸由高壓小流量泵和蓄能器聯(lián)合保壓。對接期間的船廂附加載荷通過摩擦副傳至塔柱。

船廂完成對接后，首先通過可逆水泵系統(tǒng)調(diào)節(jié)船廂水深，直至水深誤差小于允許值。在船廂門關(guān)閉、間隙水泄除、密封框退回后，鎖定機構(gòu)的支承油缸首先緩慢卸載（由比例溢流閥控制，溢流曲線可提前設(shè)定），直至上、下位支撐油缸承載腔的油壓消除，使殘留的船廂附加載荷平穩(wěn)轉(zhuǎn)移到船廂驅(qū)動機構(gòu)。然后退回撐緊油缸，使船廂解除對接狀態(tài)。最后由液壓系統(tǒng)重新向支承油缸的承載腔加壓直至設(shè)定壓力，鎖定機構(gòu)可隨船廂升降運行。

在對接期間，當船廂的附加載荷超出鎖定機構(gòu)的鎖定能力時，支承油缸將通過限壓閥卸載，隨之船廂高度位置將發(fā)生改變，當船廂的豎向位移使安全機構(gòu)螺紋副的間隙消除后，增加的附加載荷將通過安全機構(gòu)傳遞到螺母柱，可確保升船機安全。

3對接鎖定裝置調(diào)試方法

為實現(xiàn)對接鎖定機構(gòu)能夠達到各項功能，作為運行管理人員，需要定期對液壓系統(tǒng)所有的溢流閥、壓力繼電器進行檢查并重新標定，消除因溢流閥、繼電器發(fā)生漂移引起的安全隱患，并檢查各機構(gòu)動作情況，為升船機的穩(wěn)定運行提供安全保障。由于原設(shè)備相關(guān)執(zhí)行油缸已經(jīng)全部安裝完成，不具備空載調(diào)試的條件，基于此，很多溢流閥和繼電器檢查和標定有其特有的調(diào)試方法。

3.1支撐油缸溢流、減壓閥及超壓繼電器、失壓繼電器標定方法

開始調(diào)試前，全關(guān)支撐油缸有桿腔、無桿腔進油的球閥。將泵站控制方式設(shè)置為“檢修”方式，將溢流閥調(diào)整螺栓調(diào)整至最大位置，啟動泵站系統(tǒng)油泵電機，空載運行5s后，將系統(tǒng)壓力調(diào)整為5Mpa，換向閥得電，調(diào)整溢流閥至壓力表顯示為4MPa，調(diào)低溢流閥至壓力表顯示為0.8MPa，依次由松向緊調(diào)整失壓繼電器，同時觀察壓力繼電器發(fā)訊對應(yīng)的I/O點位，當發(fā)訊后，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定壓力繼電器的鎖緊螺母（見圖3、圖4）。

調(diào)高系統(tǒng)壓力為13Mpa，換向閥得電，調(diào)整溢流閥至壓力表顯示為10MPa，全松減壓閥，調(diào)低溢流閥至壓力表顯示為6.2MPa，依次由緊向松調(diào)整失壓繼電器，同時觀察壓力繼電器發(fā)訊對應(yīng)的I/O點位，當發(fā)訊后，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定壓力繼電器的鎖緊螺母。

調(diào)高溢流閥至壓力表顯示為10MPa，調(diào)緊減壓閥至壓力表顯示8Mpa后停止，重復(fù)2次后，鎖定減壓閥的鎖緊螺母。

調(diào)低溢流閥至壓力表顯示為7MPa，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定溢流閥的鎖緊螺母。調(diào)低溢流閥至壓力表顯示為9MPa，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定溢流閥的鎖緊螺母。

3.2? 撐緊油缸有桿腔、無桿腔超壓繼電器和失壓繼電器標定方法

由撐緊油缸液壓控制示意圖2可以看到，邏輯控制換向閥與撐緊油缸之間設(shè)置有液控單向閥，導(dǎo)致無法通過原系統(tǒng)示意圖對撐緊油缸有桿腔和無桿腔超壓、失壓繼電器進行標定。對此，有兩種方案可以解決。第一種方案，暫時拆除換向閥后面的液控單向閥，進行重新標定，該方法需要準備4套長度合適的插裝閥緊固螺釘，用于拆除液控單向閥后的插裝閥的緊固;第二種方案將需要標定的壓力繼電器一次接到臨近的其他壓力接口上進行標定。下面就第一種方案為例說明調(diào)試方法（見圖2）。

拆除液控單向閥后，重新安裝固定好其他換向閥。開始調(diào)試前，全關(guān)撐緊油缸有桿腔、無桿腔進油的球閥。將泵站控制方式設(shè)置為“檢修”方式，將溢流閥調(diào)整螺栓調(diào)整至最大位置，啟動泵站系統(tǒng)油泵電機，空載運行5s后，將系統(tǒng)壓力調(diào)整為2Mpa，換向閥得電，將系統(tǒng)壓力調(diào)整為21MPa，調(diào)節(jié)溢流閥至系統(tǒng)壓力值壓力表顯示為17.9MPa，重復(fù)調(diào)整兩次后，鎖定溢流閥的鎖緊螺母。將壓力繼電器調(diào)整至最大位置后，緩慢調(diào)松壓力繼電器，同時觀察壓力繼電器發(fā)訊對應(yīng)的I/O點位，當發(fā)訊后，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定壓力繼電器的鎖緊螺母。同樣的方法，可以標定其他的超壓繼電器。

超壓繼電器標定完成之后，換向閥失電，將系統(tǒng)壓力調(diào)整為8Mpa，換向閥得電，調(diào)節(jié)溢流閥至壓力表壓力值顯示為2MPa，重復(fù)調(diào)整兩次后，鎖定溢流閥的鎖緊螺母。將壓力繼電器調(diào)整至最松位置后，緩慢調(diào)緊壓力繼電器，同時觀察壓力繼電器發(fā)訊對應(yīng)的I/O點位，當發(fā)訊后，立即停止調(diào)整，重復(fù)2次后，鎖定壓力繼電器PJ4的鎖緊螺母。同樣的方法，可以標定其他的超壓繼電器。

4結(jié)語

液壓傳動控制依靠其體積小、運動慣性小、動作靈敏、承載能力大、傳動平穩(wěn)、自動化控制程度高等獨特的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于升船機、船閘等工業(yè)領(lǐng)域。作為設(shè)備的運行管理人員，定期對液壓控制設(shè)備進行維護保養(yǎng)是確保設(shè)備長周期安全穩(wěn)定運行有效手段。在對液壓系統(tǒng)各個溢流閥、繼電器標定過程中，為提高效率，避免多次重復(fù)調(diào)整相關(guān)閥門，一般按照缸旁閥、邏輯控制閥、系統(tǒng)控制閥;先高壓、再低壓;先繼電器、再溢流閥的順序進行標定。在對機械式繼電器進行調(diào)整過程中，提高標定的準確性，降低繼電器回差的影響，一般超壓繼電器從緊向松進行調(diào)整，失壓繼電器從松向緊進行調(diào)整。