水口升船機對接系統設備改造和試驗研究

林宗霖

摘 要：水口升船機對接系統涉及多學科、多專業的技術集成，采用自動控制技術實現承船廂與上、下游擋水門精準對位自動對接。簡要介紹了對接系統設備的改造，通過對接系統設備的試驗研究，驗證了設備的性能，滿足設計要求。

關鍵詞：升船機；承船廂；擋水門；對接系統

中圖分類號：U642 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.103

水口升船機是全平衡垂直升船機，承船廂運行水深2.5 m，2005年建成投入試通航，升船機承船廂與閘首（上、下游）擋水門對接系統是升船機正常運行的關鍵，通過精準對位對接原理分析、試驗和研究設定對接參數。對接系統原理為：主提升控制承船廂升降，與閘首擋水門精準對位，裝設在閘首擋水門上對接裝置，承擔閘首與承船廂的對接，對接系統使承船廂和引航道鉸接成一體，實現船舶進出承船廂的功能。對接系統設備經過十幾年的運行，密封老化，液壓閥件磨損，電氣元件老化和對接密封框漏水等需要改造。

1 對接系統設備

對接系統設備有承船廂、閘首擋水門、對接密封框、拉緊及鎖錠機構、液壓泵站、現地PLC子站和檢測系統、充（泄）水裝置。

1.1 承船廂

承船廂設有廂端臥倒門、防撞梁、撐緊機構、液壓泵站、承船廂PLC子站及檢測系統。承船廂液壓泵站的功能為控制撐緊機構推出、退回，升降防撞梁和啟閉臥倒門。承船廂兩端部安裝4個帶孔的耳板，用于對接鎖錠穿銷和拉緊。

1.2 閘首擋水門

要保證承船廂水深與閘首航道水位平齊，就要對閘首擋水門進行精確調節。按照擋水門底檻水深在（2.5±0.03）m范圍內調節，控制承船廂升降行程，實現與閘首擋水門精準對位，保證后續操作對接執行機構安全、準確。

1.3 對接裝置

閘首擋水門上對接裝置有鎖錠和拉緊機構、對接密封框、閘首臥倒門、充（泄）水裝置。

1.3.1 鎖錠和拉緊機構

當升船機運行使承船廂與閘首擋水門精準對位后，執行對接控制流程，即鎖錠裝置穿銷→撐緊機構推出并撐緊→拉緊機構預拉緊→對接密封框推出→拉緊機構再拉緊→充間隙水→開啟閘首臥倒門→開啟承船廂臥倒門（同步降防撞梁）。鎖錠和拉緊機構是對接時的定位和傳力部件，拉緊到位后，承船廂與擋水門為鉸接狀態，兩扇臥倒門全開后，承船廂與引航道連通，船舶即可進出承船廂。

1.3.2 對接密封框

為確保對接時承船廂不會漏水，對接密封框設有“W”形和“Ω”形雙重橡皮水封。首道密封橡皮設計為“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，設計為“Ω”形斷面。每個“U”形框架由6個托輥支承，密封框伸縮由11套液壓缸操作，以確保對接密封壓力足夠。為保證兩道密封框伸縮自如和間隔均勻，在6套液壓缸兩側設有12套伸縮式導向套，對接密封橡皮防護板用于對接時保護密封橡皮免受過往船舶撐篙損壞。

1.3.3 充（泄）水裝置

充（泄）水裝置的功能為調整承船廂水深，充、排對接間隙水。

2 對接系統設備改造

對接系統設備改造包括閘首擋水門上液壓泵站、對接密封框11套液壓缸、雙重密封件、現地PLC子站、檢測系統（含水位計）、鎖錠油缸、充（泄）水裝置。設備改造后，按試驗方案試驗。

3 對接系統試驗

對接系統試驗包括承船廂與閘首擋水門精準對位試驗、承船廂液壓系統試驗、對接裝置試驗和密封框雙重水封試驗。

3.1 承船廂與閘首擋水門精準對位試驗

承船廂升降運行前，調整閘首擋水門位置，保持門上臥倒門底檻水深2.5 m，作為承船廂運行精準停位基準值。承船廂沿程設置4個位置校驗開關，對承船廂運行位置偏差校正。閘首擋水門上設有5個光電對射開關，分別是停止精調位、位置校驗位、準確停位、越位和超限保護，用于控制精準對位。

3.1.1 承船廂沿程位置開關行程校驗試驗

記錄沿程4只行程開關發信時的承船廂行程，作為承船廂實際位置校驗值。經多次試驗，最終確定要設置的參數值為：上行校驗值為42.37 m、35.32 m、28.26 m、21.34 m，下行校驗值為42.38 m、35.31 m、28.26 m、21.35 m。

3.1.2 承船廂精準對位試驗

用4 m/min、6 m/min、8 m/min和12 m/min的不同速度，上游擋水門位置62.63 m，下游擋水門位置8.22 m，承船廂水深2.5 m。試驗時，偶爾發生承船廂下行對位不準確。分析發現，承船廂側鋼絲繩震蕩隨著懸掛長度增加而加劇，導致下游精準對位偶爾失敗，需重新精準對位。

3.2 承船廂液壓系統試驗

承船廂液壓泵站經多次開關臥倒門，升降防撞梁，撐緊推出、退回試驗，最終設定參數值（壓力單位為“bar”）——上游側為開臥倒門壓力左57、右55，用時51 s；關臥倒門壓力左121、右118，用時54 s；升防撞梁壓力左98、右97，用時37 s；降防撞梁壓力左51、右53，用時36 s；撐緊推出壓力左87、右86，用時41 s；撐緊退回壓力左82、右81，用時68 s。下游側為開臥倒門壓力左56、右57，用時52 s；關臥倒門左119、右117，用時48 s；升防撞梁壓力左98、右99，用時38 s；降防撞梁壓力左52、右53，用時36 s；撐緊推出壓力左87、右88，用時39 s；撐緊退回壓力左80、右81，用時59 s。

3.3 對接裝置試驗

對接裝置包括鎖錠進退，拉緊，對接密封框推出、退回，開關臥倒門和充（泄）水裝置。經多次試驗，最終設定參數值（壓力單位為“bar”）——上游側為鎖錠推出壓力50，用時11 s；預拉緊壓力90，用時2 s；密封框推出壓力150，用時13 s；再拉緊壓力110，用時3 s；開臥倒門壓力70，用時53 s；關臥倒門壓力200，用時54 s。下游側為鎖錠推出壓力50，用時13 s；預拉緊壓力70，用時1 s；密封框推出壓力86，用時10 s；再拉緊壓力75，用時1 s；開臥倒門壓力80，用時56 s；關臥倒門壓力200，用時57 s。

3.4 密封框雙重水封試驗

承船廂與閘首擋水門對接后密封框推出，間隙水充至2.5 m，以對接密封框11套液壓缸作為測點。對“W”形橡皮水封和“Ω”形橡皮水封進行壓縮量試驗。經多次試驗，首道“W”形橡皮水封偶爾有滲水，二道“Ω”形橡皮水封未發現滲水，驗證改造后設備性能符合設計要求。

4 結束語

水口升船機對接系統涉及多學科、多專業技術集成。經本次改造，設備自動化控制水平大幅提高，試驗獲得對接系統最優的參數數據。數據表明，升船機與閘首都能精準對位。改造后，對接系統工作原理正確，性能穩定，各種裝置動作用時少、可靠性高。通過改造和試驗，獲得了豐富的第一手數據，其實踐經驗可供國內外同類升船機借鑒。

〔編輯：劉曉芳〕