水口升船機(jī)對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備改造和試驗(yàn)研究

林宗霖

摘 要：水口升船機(jī)對(duì)接系統(tǒng)涉及多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的技術(shù)集成，采用自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)承船廂與上、下游擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位自動(dòng)對(duì)接。簡(jiǎn)要介紹了對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備的改造，通過(guò)對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了設(shè)備的性能，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：升船機(jī)；承船廂；擋水門(mén)；對(duì)接系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.103

水口升船機(jī)是全平衡垂直升船機(jī)，承船廂運(yùn)行水深2.5 m，2005年建成投入試通航，升船機(jī)承船廂與閘首（上、下游）擋水門(mén)對(duì)接系統(tǒng)是升船機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，通過(guò)精準(zhǔn)對(duì)位對(duì)接原理分析、試驗(yàn)和研究設(shè)定對(duì)接參數(shù)。對(duì)接系統(tǒng)原理為：主提升控制承船廂升降，與閘首擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位，裝設(shè)在閘首擋水門(mén)上對(duì)接裝置，承擔(dān)閘首與承船廂的對(duì)接，對(duì)接系統(tǒng)使承船廂和引航道鉸接成一體，實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出承船廂的功能。對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)過(guò)十幾年的運(yùn)行，密封老化，液壓閥件磨損，電氣元件老化和對(duì)接密封框漏水等需要改造。

1 對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備

對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備有承船廂、閘首擋水門(mén)、對(duì)接密封框、拉緊及鎖錠機(jī)構(gòu)、液壓泵站、現(xiàn)地PLC子站和檢測(cè)系統(tǒng)、充（泄）水裝置。

1.1 承船廂

承船廂設(shè)有廂端臥倒門(mén)、防撞梁、撐緊機(jī)構(gòu)、液壓泵站、承船廂PLC子站及檢測(cè)系統(tǒng)。承船廂液壓泵站的功能為控制撐緊機(jī)構(gòu)推出、退回，升降防撞梁和啟閉臥倒門(mén)。承船廂兩端部安裝4個(gè)帶孔的耳板，用于對(duì)接鎖錠穿銷(xiāo)和拉緊。

1.2 閘首擋水門(mén)

要保證承船廂水深與閘首航道水位平齊，就要對(duì)閘首擋水門(mén)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。按照擋水門(mén)底檻水深在（2.5±0.03）m范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，控制承船廂升降行程，實(shí)現(xiàn)與閘首擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位，保證后續(xù)操作對(duì)接執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全、準(zhǔn)確。

1.3 對(duì)接裝置

閘首擋水門(mén)上對(duì)接裝置有鎖錠和拉緊機(jī)構(gòu)、對(duì)接密封框、閘首臥倒門(mén)、充（泄）水裝置。

1.3.1 鎖錠和拉緊機(jī)構(gòu)

當(dāng)升船機(jī)運(yùn)行使承船廂與閘首擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位后，執(zhí)行對(duì)接控制流程，即鎖錠裝置穿銷(xiāo)→撐緊機(jī)構(gòu)推出并撐緊→拉緊機(jī)構(gòu)預(yù)拉緊→對(duì)接密封框推出→拉緊機(jī)構(gòu)再拉緊→充間隙水→開(kāi)啟閘首臥倒門(mén)→開(kāi)啟承船廂臥倒門(mén)（同步降防撞梁）。鎖錠和拉緊機(jī)構(gòu)是對(duì)接時(shí)的定位和傳力部件，拉緊到位后，承船廂與擋水門(mén)為鉸接狀態(tài)，兩扇臥倒門(mén)全開(kāi)后，承船廂與引航道連通，船舶即可進(jìn)出承船廂。

1.3.2 對(duì)接密封框

為確保對(duì)接時(shí)承船廂不會(huì)漏水，對(duì)接密封框設(shè)有“W”形和“Ω”形雙重橡皮水封。首道密封橡皮設(shè)計(jì)為“W”形斷面，由兩件“U”形框架支承。二道密封橡皮安裝在前端的“U”形框架上，設(shè)計(jì)為“Ω”形斷面。每個(gè)“U”形框架由6個(gè)托輥支承，密封框伸縮由11套液壓缸操作，以確保對(duì)接密封壓力足夠。為保證兩道密封框伸縮自如和間隔均勻，在6套液壓缸兩側(cè)設(shè)有12套伸縮式導(dǎo)向套，對(duì)接密封橡皮防護(hù)板用于對(duì)接時(shí)保護(hù)密封橡皮免受過(guò)往船舶撐篙損壞。

1.3.3 充（泄）水裝置

充（泄）水裝置的功能為調(diào)整承船廂水深，充、排對(duì)接間隙水。

2 對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備改造

對(duì)接系統(tǒng)設(shè)備改造包括閘首擋水門(mén)上液壓泵站、對(duì)接密封框11套液壓缸、雙重密封件、現(xiàn)地PLC子站、檢測(cè)系統(tǒng)（含水位計(jì)）、鎖錠油缸、充（泄）水裝置。設(shè)備改造后，按試驗(yàn)方案試驗(yàn)。

3 對(duì)接系統(tǒng)試驗(yàn)

對(duì)接系統(tǒng)試驗(yàn)包括承船廂與閘首擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位試驗(yàn)、承船廂液壓系統(tǒng)試驗(yàn)、對(duì)接裝置試驗(yàn)和密封框雙重水封試驗(yàn)。

3.1 承船廂與閘首擋水門(mén)精準(zhǔn)對(duì)位試驗(yàn)

承船廂升降運(yùn)行前，調(diào)整閘首擋水門(mén)位置，保持門(mén)上臥倒門(mén)底檻水深2.5 m，作為承船廂運(yùn)行精準(zhǔn)停位基準(zhǔn)值。承船廂沿程設(shè)置4個(gè)位置校驗(yàn)開(kāi)關(guān)，對(duì)承船廂運(yùn)行位置偏差校正。閘首擋水門(mén)上設(shè)有5個(gè)光電對(duì)射開(kāi)關(guān)，分別是停止精調(diào)位、位置校驗(yàn)位、準(zhǔn)確停位、越位和超限保護(hù)，用于控制精準(zhǔn)對(duì)位。

3.1.1 承船廂沿程位置開(kāi)關(guān)行程校驗(yàn)試驗(yàn)

記錄沿程4只行程開(kāi)關(guān)發(fā)信時(shí)的承船廂行程，作為承船廂實(shí)際位置校驗(yàn)值。經(jīng)多次試驗(yàn)，最終確定要設(shè)置的參數(shù)值為：上行校驗(yàn)值為42.37 m、35.32 m、28.26 m、21.34 m，下行校驗(yàn)值為42.38 m、35.31 m、28.26 m、21.35 m。

3.1.2 承船廂精準(zhǔn)對(duì)位試驗(yàn)

用4 m/min、6 m/min、8 m/min和12 m/min的不同速度，上游擋水門(mén)位置62.63 m，下游擋水門(mén)位置8.22 m，承船廂水深2.5 m。試驗(yàn)時(shí)，偶爾發(fā)生承船廂下行對(duì)位不準(zhǔn)確。分析發(fā)現(xiàn)，承船廂側(cè)鋼絲繩震蕩隨著懸掛長(zhǎng)度增加而加劇，導(dǎo)致下游精準(zhǔn)對(duì)位偶爾失敗，需重新精準(zhǔn)對(duì)位。

3.2 承船廂液壓系統(tǒng)試驗(yàn)

承船廂液壓泵站經(jīng)多次開(kāi)關(guān)臥倒門(mén)，升降防撞梁，撐緊推出、退回試驗(yàn)，最終設(shè)定參數(shù)值（壓力單位為“bar”）——上游側(cè)為開(kāi)臥倒門(mén)壓力左57、右55，用時(shí)51 s；關(guān)臥倒門(mén)壓力左121、右118，用時(shí)54 s；升防撞梁壓力左98、右97，用時(shí)37 s；降防撞梁壓力左51、右53，用時(shí)36 s；撐緊推出壓力左87、右86，用時(shí)41 s；撐緊退回壓力左82、右81，用時(shí)68 s。下游側(cè)為開(kāi)臥倒門(mén)壓力左56、右57，用時(shí)52 s；關(guān)臥倒門(mén)左119、右117，用時(shí)48 s；升防撞梁壓力左98、右99，用時(shí)38 s；降防撞梁壓力左52、右53，用時(shí)36 s；撐緊推出壓力左87、右88，用時(shí)39 s；撐緊退回壓力左80、右81，用時(shí)59 s。

3.3 對(duì)接裝置試驗(yàn)

對(duì)接裝置包括鎖錠進(jìn)退，拉緊，對(duì)接密封框推出、退回，開(kāi)關(guān)臥倒門(mén)和充（泄）水裝置。經(jīng)多次試驗(yàn)，最終設(shè)定參數(shù)值（壓力單位為“bar”）——上游側(cè)為鎖錠推出壓力50，用時(shí)11 s；預(yù)拉緊壓力90，用時(shí)2 s；密封框推出壓力150，用時(shí)13 s；再拉緊壓力110，用時(shí)3 s；開(kāi)臥倒門(mén)壓力70，用時(shí)53 s；關(guān)臥倒門(mén)壓力200，用時(shí)54 s。下游側(cè)為鎖錠推出壓力50，用時(shí)13 s；預(yù)拉緊壓力70，用時(shí)1 s；密封框推出壓力86，用時(shí)10 s；再拉緊壓力75，用時(shí)1 s；開(kāi)臥倒門(mén)壓力80，用時(shí)56 s；關(guān)臥倒門(mén)壓力200，用時(shí)57 s。

3.4 密封框雙重水封試驗(yàn)

承船廂與閘首擋水門(mén)對(duì)接后密封框推出，間隙水充至2.5 m，以對(duì)接密封框11套液壓缸作為測(cè)點(diǎn)。對(duì)“W”形橡皮水封和“Ω”形橡皮水封進(jìn)行壓縮量試驗(yàn)。經(jīng)多次試驗(yàn)，首道“W”形橡皮水封偶爾有滲水，二道“Ω”形橡皮水封未發(fā)現(xiàn)滲水，驗(yàn)證改造后設(shè)備性能符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

水口升船機(jī)對(duì)接系統(tǒng)涉及多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)技術(shù)集成。經(jīng)本次改造，設(shè)備自動(dòng)化控制水平大幅提高，試驗(yàn)獲得對(duì)接系統(tǒng)最優(yōu)的參數(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，升船機(jī)與閘首都能精準(zhǔn)對(duì)位。改造后，對(duì)接系統(tǒng)工作原理正確，性能穩(wěn)定，各種裝置動(dòng)作用時(shí)少、可靠性高。通過(guò)改造和試驗(yàn)，獲得了豐富的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可供國(guó)內(nèi)外同類(lèi)升船機(jī)借鑒。

〔編輯：劉曉芳〕