丹江口升船機(jī)廠內(nèi)預(yù)拼裝及機(jī)電聯(lián)調(diào)

江 健 煒

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概述

丹江口大壩加高是南水北調(diào)中線水源工程的重要組成項(xiàng)目之一，為開發(fā)治理漢江的關(guān)鍵工程。大壩由兩岸土石壩、混凝土壩、升船機(jī)、電站等組成，其中通航建筑物采用一級(jí)垂直升船機(jī)加一級(jí)斜面升船機(jī)方案，兩者之間通過中間渠道銜接。升船機(jī)布置在樞紐右岸，由上游導(dǎo)航浮堤、垂直升船機(jī)、中間渠道、斜面升船機(jī)和下游引航道等組成，升船機(jī)的過船規(guī)模為300 t 級(jí)。

2 升船機(jī)的廠內(nèi)預(yù)拼裝

2.1 斜面升船機(jī)的廠內(nèi)預(yù)拼裝

2.1.1 斜面升船機(jī)的總體技術(shù)準(zhǔn)備

斜面升船機(jī)的提升絞車由2套卷揚(yáng)機(jī)和導(dǎo)向滑輪組組成(圖1)，卷揚(yáng)機(jī)布置在駝峰右側(cè)的機(jī)房?jī)?nèi)，包括2套卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)、1套惰輪裝置和1套安全制動(dòng)系統(tǒng)以及4根鋼絲繩，2套卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的開式大齒輪之間通過惰輪連接，形成機(jī)械同步。卷揚(yáng)機(jī)的4根鋼絲繩經(jīng)過布置在駝峰的轉(zhuǎn)向滑輪組后與斜架車連接，驅(qū)動(dòng)斜架車在斜坡道軌上運(yùn)行。斜架車通過駝峰時(shí)，斜架車的運(yùn)行由布置在駝峰頂部的摩擦驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的鋼絲繩則由收繩轉(zhuǎn)為放繩。卷揚(yáng)機(jī)和摩擦驅(qū)動(dòng)裝置各由2臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，均采用交流變頻調(diào)速。每個(gè)卷筒上設(shè)置2根鋼絲繩，其一端纏繞并固定在卷筒上，另一端通過導(dǎo)向滑輪變向后以錐套與斜架車底部的均衡油缸相連。鋼絲繩采用涂油器潤(rùn)滑。每臺(tái)減速器內(nèi)的軸承、齒輪副由一臺(tái)稀油潤(rùn)滑泵站強(qiáng)制潤(rùn)滑，卷筒、滑輪及惰輪的軸承座由1臺(tái)干油潤(rùn)滑站集中潤(rùn)滑。

2.1.2 斜面升船機(jī)的預(yù)拼裝準(zhǔn)備工作

圖1 斜面升船機(jī)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)示意圖

卷揚(yáng)機(jī)按照卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備布置圖預(yù)埋了基礎(chǔ)埋件，將各機(jī)構(gòu)支座預(yù)組裝并進(jìn)行了初步調(diào)整。檢測(cè)兩卷筒中心距、兩卷筒水平及高差、各齒輪副嚙合精度符合要求。在組裝工作制動(dòng)器前，對(duì)電機(jī)與減速器輸入軸的同軸度、制動(dòng)盤跳動(dòng)進(jìn)行了檢測(cè)，在組裝工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器后對(duì)制動(dòng)器與制動(dòng)盤間隙進(jìn)行了調(diào)整和檢測(cè)。由于廠內(nèi)預(yù)拼裝各機(jī)構(gòu)的高度無法確定，減速機(jī)稀油潤(rùn)滑站以軟管與減速器進(jìn)行連接，待工地安裝時(shí)配無縫鋼管。安全制動(dòng)系統(tǒng)液壓裝置管路初布置、酸洗、吹干、最終布置。布管后進(jìn)行了壓力為20.5 MPa的耐壓試驗(yàn)。

2.1.3 空載與單機(jī)調(diào)試

單個(gè)卷揚(yáng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行各三次，運(yùn)行過程中對(duì)電機(jī)三相電流、卷筒轉(zhuǎn)速、機(jī)電噪聲、軸承溫度、工作制動(dòng)盤端面跳動(dòng)、安全制動(dòng)盤端面跳動(dòng)、卷筒轉(zhuǎn)速、減速機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了檢測(cè)和記錄。檢測(cè)了稀油潤(rùn)滑站所有電氣保護(hù)信號(hào)接口，通過手動(dòng)模擬了各種故障對(duì)超溫、低溫、低壓、超壓等異常狀況的保護(hù)及報(bào)警功能可靠。在減速器不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，檢查了減速器潤(rùn)滑油嘴位置，供油通暢，壓力穩(wěn)定、正常(0.22 MPa)。制動(dòng)液壓泵電機(jī)手動(dòng)啟停控制、運(yùn)行顯示正常，模擬油泵故障、油位、油壓、油溫故障保護(hù)正常。

2.2 垂直升船機(jī)的廠內(nèi)預(yù)拼裝

2.2.1 垂直升船機(jī)的總體技術(shù)準(zhǔn)備

移動(dòng)式提升機(jī)主要由卷揚(yáng)提升機(jī)構(gòu)、橋架及行走臺(tái)車、電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)等組成(圖2)。四個(gè)卷揚(yáng)提升系統(tǒng)在橋架上分四個(gè)吊點(diǎn)區(qū)對(duì)稱布置。每個(gè)卷揚(yáng)提升系統(tǒng)由同軸布置的兩個(gè)卷筒、減速器、交流變頻電機(jī)及工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器等組成，減速器布置在兩只卷筒中間，卷筒軸端通過軸承支承在減速器的箱體上，卷筒軸與減速器輸出軸通過聯(lián)軸器連接。減速器的輸入軸位于其它軸系的下方，在第二級(jí)高速軸上設(shè)有換向錐形齒輪副，錐形齒輪副的另一根輸出軸沿減速器箱體的端面輸出，與同步軸系統(tǒng)的軸端連接。每臺(tái)減速器經(jīng)第二級(jí)高速軸齒輪副、聯(lián)軸器、同步軸軸承座等聯(lián)成一矩形封閉的同步系統(tǒng)。每個(gè)卷筒上纏繞并固定兩根鋼絲繩，兩根鋼絲繩繞過與船廂聯(lián)結(jié)的動(dòng)滑輪組后,經(jīng)導(dǎo)向滑輪與對(duì)側(cè)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)滑輪組串聯(lián)，另一端的鋼絲繩頭分別固定在對(duì)側(cè)的卷筒上。

圖2 垂直升船機(jī)主提升機(jī)構(gòu)示意圖

2.2.2 垂直升船機(jī)的預(yù)拼裝準(zhǔn)備工作

在廠內(nèi)移動(dòng)提升機(jī)指定的預(yù)拼裝區(qū)域鋪設(shè)工裝軌道(采用與產(chǎn)品軌道相同的QU120軌道)，在工裝軌道鋪設(shè)后，按照《水利啟閉機(jī)規(guī)范》(DL/T5019)的規(guī)定對(duì)工裝軌道進(jìn)行了檢查，檢查了跨距、跨距相對(duì)差、行走機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)位置的平面度。

2.2.3 各機(jī)構(gòu)的組裝與檢測(cè)

(1)對(duì)運(yùn)行臺(tái)車進(jìn)行了單個(gè)臺(tái)車的組裝和工況狀態(tài)下的檢測(cè)。檢查了車輪的水平偏斜、車輪同位差、車輪踏面至支座頂面的距離。將組裝好的運(yùn)行臺(tái)車吊裝入工裝軌道，待安裝尺寸檢測(cè)合格后進(jìn)行加固。

(2)鑒于移動(dòng)提升機(jī)整體尺寸大且整體重量均會(huì)超出拼裝現(xiàn)場(chǎng)起吊設(shè)備的能力而無法進(jìn)行整體吊裝，最終采取 “一側(cè)行走梁→各橫梁→另一側(cè)行走梁→各小梁”的吊裝順序進(jìn)行吊裝。

(3)以橋架上平面的中準(zhǔn)線為基準(zhǔn)吊裝減速機(jī)支架，將各減速機(jī)支架調(diào)平后根據(jù)實(shí)際測(cè)量高度差對(duì)減速機(jī)支架進(jìn)行了修割處理。拆去減速機(jī)上蓋，吊裝上支架并進(jìn)行精確調(diào)整。檢測(cè)減速機(jī)低速軸中心至升船機(jī)縱向中心水平距離(偏差為±1 mm)、減速機(jī)縱向中心距升船機(jī)橫向中心水平距離(偏差為±1 mm)、單臺(tái)減速機(jī)結(jié)合面按照減速機(jī)制造廠所做出的基準(zhǔn)進(jìn)行精調(diào)找平。

(4)卷筒與卷筒軸根據(jù)加工過程中的記錄進(jìn)行選擇性裝配，并保證裝配過程的順利進(jìn)行。

(5)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與支架的連接。電機(jī)通過帶制動(dòng)盤的聯(lián)軸器與減速器輸入軸連接，在組裝工作制動(dòng)器前，對(duì)電機(jī)與減速器輸入軸的同軸度、制動(dòng)盤跳動(dòng)進(jìn)行了檢測(cè)，在組裝完工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器后對(duì)制動(dòng)器與制動(dòng)盤間隙進(jìn)行了調(diào)整和檢測(cè)。

(6)減速機(jī)稀油潤(rùn)滑站和安全制動(dòng)系統(tǒng)液壓裝置管路布置方法與斜面升船機(jī)相應(yīng)的管路布置方法相同。在減速器內(nèi)部進(jìn)行清理、檢查后，加注46#齒輪油，加油量經(jīng)油標(biāo)顯示滿足使用要求后進(jìn)行了減速機(jī)上蓋的回裝，對(duì)結(jié)合面、端蓋等部位進(jìn)行了密封處理(圖3)。

圖3 垂直升船機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)(其中1組，共4組)示意圖

(7)各同步軸的水平、直線度誤差檢測(cè)符合要求。

3 升船機(jī)的機(jī)電聯(lián)調(diào)

機(jī)電聯(lián)調(diào)的目的：升船機(jī)及其電力拖動(dòng)系統(tǒng)出廠前在工廠內(nèi)預(yù)裝并進(jìn)行了空載聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)升船機(jī)的機(jī)械設(shè)備和電力拖動(dòng)與控制設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝的正確合理性、設(shè)備性能及參數(shù)指標(biāo)的正確與完備性。

3.1 斜面升船機(jī)的機(jī)電聯(lián)調(diào)

3.1.1 卷揚(yáng)機(jī)的靜態(tài)檢查

(1)靜態(tài)檢查的目的。

通過檢查及測(cè)量，驗(yàn)證卷揚(yáng)機(jī)各主要零、部件的制造、裝配質(zhì)量及整體預(yù)裝質(zhì)量與設(shè)計(jì)圖樣的符合性、完整性，驗(yàn)證潤(rùn)滑系統(tǒng)、制動(dòng)器液壓系統(tǒng)位置和/或管路走向及配置的合理性等，為聯(lián)調(diào)試驗(yàn)提供條件。

(2)靜態(tài)檢查的項(xiàng)目。

卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備總體位置尺寸；卷筒裝置、減速器及安全制動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)電機(jī)、高速軸聯(lián)軸器、工作制動(dòng)器；干油潤(rùn)滑泵站；安全制動(dòng)系統(tǒng)泵站、減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)泵站。

3.1.2 卷揚(yáng)機(jī)的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)

(1)聯(lián)調(diào)的主要內(nèi)容。

①檢查稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)。

本項(xiàng)目在潤(rùn)滑系統(tǒng)中潤(rùn)滑站與管路系統(tǒng)安裝完成的狀態(tài)下進(jìn)行。

檢測(cè)所有電氣保護(hù)信號(hào)接口聯(lián)接正確，超溫、低溫、超壓等異常狀況的保護(hù)及報(bào)警功能應(yīng)可靠。管路聯(lián)接可靠、無泄漏。泵(電機(jī))運(yùn)行正常，無異常噪音，油品正確。

②對(duì)減速器進(jìn)行供油試驗(yàn)(在減速器不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行)。

檢查油濾的情況，清除油濾上可能存在的污物。

檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警功能應(yīng)可靠，潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí)無振動(dòng)，泵(電機(jī))運(yùn)行正常。

③安全制動(dòng)系統(tǒng)(含液壓泵站)的檢測(cè)及試驗(yàn)。

進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，要求相應(yīng)的電氣和控制設(shè)備能投入運(yùn)行，運(yùn)行顯示和運(yùn)行保護(hù)正常。要求所有安全制動(dòng)器的松閘和上閘時(shí)間一致，動(dòng)作時(shí)間差不大于1 s。

(2)主電機(jī)控制試驗(yàn)。

接通動(dòng)力電源，將主電機(jī)的測(cè)速電機(jī)超速控制接點(diǎn)導(dǎo)通顯示電機(jī)超速后，主電機(jī)方能啟動(dòng)。

潤(rùn)滑站向減速器供油并發(fā)出允許主機(jī)工作指令后電機(jī)才能啟動(dòng)。

(3)整機(jī)空載試驗(yàn)。

檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速、卷筒轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流、液壓站等的運(yùn)行狀態(tài)、潤(rùn)滑站各部分的運(yùn)行狀態(tài)、各部分的噪音、軸承溫升、所有密封性能、系統(tǒng)的振動(dòng)和平穩(wěn)性。在斜架車模擬運(yùn)行至駝峰部位時(shí)檢驗(yàn)?zāi)Σ硫?qū)動(dòng)裝置工作的合理性。

3.2 垂直升船機(jī)的機(jī)電聯(lián)調(diào)

垂直升船機(jī)的聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。

(1)減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)、干稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)工作性能的驗(yàn)證。

(2)升船機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的空載運(yùn)行性能的驗(yàn)證。

(3)按五段運(yùn)行圖進(jìn)行整機(jī)的運(yùn)行，正、反向運(yùn)行各三次，驗(yàn)證系統(tǒng)的五階段速度圖運(yùn)行功能。

(4)模擬正常工作狀態(tài)和事故狀態(tài)下的制動(dòng)過程，檢驗(yàn)工作制動(dòng)器、安全制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過程中動(dòng)作是否協(xié)調(diào)，檢驗(yàn)安全制動(dòng)系統(tǒng)的工作性能。

(5)檢測(cè)全部安全制動(dòng)器和全部工作制動(dòng)器動(dòng)作的同步性。

(6)檢測(cè)在正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿薁顟B(tài)的過程中及各種事故工況下控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。

3.3 機(jī)電聯(lián)調(diào)的結(jié)果

升船機(jī)機(jī)械設(shè)備和電力拖動(dòng)與控制設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、設(shè)備性能及參數(shù)指標(biāo)正確、合理。

4 結(jié) 語

丹江口水電站升船機(jī)經(jīng)過廠內(nèi)預(yù)拼裝及機(jī)電聯(lián)調(diào)，已經(jīng)證明其性能穩(wěn)定可靠，總體滿足項(xiàng)目技術(shù)要求。丹江口升船機(jī)已在工地安裝、調(diào)試完成，于2013年4月通過工程驗(yàn)收和特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)，經(jīng)過“干運(yùn)”、“濕運(yùn)”兩種模式實(shí)船測(cè)試，運(yùn)行情況良好，2013年12月正式通船使用。

作者簡(jiǎn)介:

江健煒(1967-),男，四川夾江人，分廠技術(shù)副廠長(zhǎng)，工程師，從事水利水電工程機(jī)械制造及組裝工作.