向家壩升船機(jī)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)運(yùn)行機(jī)理和調(diào)試方法

劉恒 楊鵬

摘 要：向家壩升船機(jī)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)采用的是摩擦鎖定式方案，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)件受力明確、檢修維護(hù)方便等特點(diǎn)，是我國升船機(jī)設(shè)計(jì)中的獨(dú)創(chuàng)技術(shù)。本文重點(diǎn)介紹向家壩升船機(jī)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行機(jī)理和調(diào)試方法。

關(guān)鍵詞：升船機(jī);對(duì)接鎖定;運(yùn)行機(jī)理;調(diào)試方法

中圖分類號(hào)：U642? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）09-0125-03

升船機(jī)是一個(gè)集合土建、機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)、液壓、電氣等多個(gè)專業(yè)的龐大系統(tǒng)工程。向家壩升船機(jī)是我國首套自主設(shè)計(jì)、建造的齒輪齒條爬升、螺母柱保安式升船機(jī)，其對(duì)接鎖定機(jī)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(dá)到將船廂豎向鎖定的目的，其控制技術(shù)要點(diǎn)是可靠保壓和均勻泄壓。本文作者針對(duì)向家壩升船機(jī)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)布置及構(gòu)造特點(diǎn)，對(duì)其調(diào)試方法和使用機(jī)理進(jìn)行介紹，為升船機(jī)運(yùn)行管理人員提供借鑒。

1對(duì)接鎖定裝置構(gòu)造及特點(diǎn)

向家壩升船機(jī)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)最終采用摩擦鎖定式方案，對(duì)接鎖定裝置共4套，對(duì)稱布置在船廂主縱梁的外側(cè)，每個(gè)塔柱結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)墻壁上的兩條牛腿形成一個(gè)凹槽，對(duì)接鎖定裝置位于凹槽內(nèi)，船廂升降時(shí)鎖定裝置沿牛腿上的軌道運(yùn)行。船廂與上、下閘首對(duì)接期間，鎖定裝置為船廂提供豎向支承，承受對(duì)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(jī)構(gòu)獲得對(duì)軌道的壓緊力及豎向靜摩擦力，采用活塞桿支承、缸體移動(dòng)的型式。3對(duì)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(dòng)，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(qiáng)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(duì)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(jī)械彈簧支承，橫向?qū)л啿捎脛傂灾С?。橫向?qū)л喭ㄟ^液氣彈簧油缸壓緊于橫向?qū)к墸簹鈴椈捎透孜挥诖瑤骺v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(jī)房?jī)?nèi)的液壓泵站控制。

2對(duì)接鎖定裝置運(yùn)行機(jī)理

船廂升降過程中，撐緊油缸處于退回狀態(tài)，兩個(gè)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(duì)接時(shí)，鎖定機(jī)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(gè)對(duì)接期間撐緊油缸由高壓小流量泵和蓄能器聯(lián)合保壓。對(duì)接期間的船廂附加載荷通過摩擦副傳至塔柱。

船廂完成對(duì)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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)。然后退回?fù)尉o油缸，使船廂解除對(duì)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(jī)構(gòu)可隨船廂升降運(yùn)行。

在對(duì)接期間，當(dāng)船廂的附加載荷超出鎖定機(jī)構(gòu)的鎖定能力時(shí)，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(dāng)船廂的豎向位移使安全機(jī)構(gòu)螺紋副的間隙消除后，增加的附加載荷將通過安全機(jī)構(gòu)傳遞到螺母柱，可確保升船機(jī)安全。

3對(duì)接鎖定裝置調(diào)試方法

為實(shí)現(xiàn)對(duì)接鎖定機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到各項(xiàng)功能，作為運(yùn)行管理人員，需要定期對(duì)液壓系統(tǒng)所有的溢流閥、壓力繼電器進(jìn)行檢查并重新標(biāo)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(jī)構(gòu)動(dòng)作情況，為升船機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)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(biāo)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(biāo)定方法

開始調(diào)試前，全關(guān)支撐油缸有桿腔、無桿腔進(jìn)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(dòng)泵站系統(tǒng)油泵電機(jī)，空載運(yùn)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(shí)觀察壓力繼電器發(fā)訊對(duì)應(yīng)的I/O點(diǎn)位，當(dāng)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(shí)觀察壓力繼電器發(fā)訊對(duì)應(yīng)的I/O點(diǎn)位，當(dāng)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(biāo)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(duì)撐緊油缸有桿腔和無桿腔超壓、失壓繼電器進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)此，有兩種方案可以解決。第一種方案，暫時(shí)拆除換向閥后面的液控單向閥，進(jìn)行重新標(biāo)定，該方法需要準(zhǔn)備4套長(zhǎng)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(biāo)定的壓力繼電器一次接到臨近的其他壓力接口上進(jìn)行標(biāo)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(jìn)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(dòng)泵站系統(tǒng)油泵電機(jī)，空載運(yùn)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(shí)觀察壓力繼電器發(fā)訊對(duì)應(yīng)的I/O點(diǎn)位，當(dāng)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(biāo)定其他的超壓繼電器。

超壓繼電器標(biāo)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(shí)觀察壓力繼電器發(fā)訊對(duì)應(yīng)的I/O點(diǎn)位，當(dāng)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(biāo)定其他的超壓繼電器。

4結(jié)語

液壓傳動(dòng)控制依靠其體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、動(dòng)作靈敏、承載能力大、傳動(dòng)平穩(wěn)、自動(dòng)化控制程度高等獨(dú)特的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于升船機(jī)、船閘等工業(yè)領(lǐng)域。作為設(shè)備的運(yùn)行管理人員，定期對(duì)液壓控制設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)是確保設(shè)備長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行有效手段。在對(duì)液壓系統(tǒng)各個(gè)溢流閥、繼電器標(biāo)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(jìn)行標(biāo)定。在對(duì)機(jī)械式繼電器進(jìn)行調(diào)整過程中，提高標(biāo)定的準(zhǔn)確性，降低繼電器回差的影響，一般超壓繼電器從緊向松進(jìn)行調(diào)整，失壓繼電器從松向緊進(jìn)行調(diào)整。