水口電站升船機主提升設備制動器液壓系統改造

王功明，沈燕萍，滕 楷，石守津

（1.福建水口發電集團有限公司，福建 福州350000；2.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州310014）

0 引言

水口水電站2×500 t級濕運全平衡鋼絲繩卷揚提升式垂直升船機，是我國第一座自行設計、制造、施工和安裝的全平衡式垂直升船機，于2003年4月經調試和內部試通航成功，2003年11月通過竣工驗收，2005年4月正式對外試通航。水口升船機主提升設備的制動裝置是確保升船機安全運行的核心設備，其設有2種制動器，①設在電動機軸上的工作制動器，共8對；②設在主提升卷筒及可控卷筒上的安全制動器，共112對。在上、下游兩組吊點處各設1套制動系統液壓站分別控制上、下游工作制動器及安全制動器。

主要作用：①用于正常停機制動，在主機減速運行接近零速時，工作制動器上閘，主機停機延時數秒后，安全制動器上閘。②用于事故制動，當升船機發生機電設備故障時，使船廂在0.2 m/s的額定運行速度下平穩的停下來。

1 改造目的

降低船廂調平難度，將主提升卷筒安全制動器與可控卷筒安全制動器控制閥組分開設置，船廂調平時，可控卷筒安全制動器松閘，使船廂受力處于靜定狀態，便于調平。

提高升船機安全運行，工作制動器承擔了升船機的正常運行停機制動和事故緊急制動任務，根據國內已建升船機制動器的應用實踐，選用制動性能優異的制動器及優化事故制動液壓回路，以提高事故制動時的平穩性和減少制動距離。

更新液壓系統元器件，選用國際知名品牌產品，提高液壓系統的靈敏度，減少液壓系統泄漏。

2 事故制動系統

本次改造設計的事故制動分為3種情況：

第1種情況：機械設備故障，判斷依據為船廂水平度偏差值超過10 cm（設定值可調），制動過程為：工作制動器分級上閘到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制動器延時后正常上閘到位。

第2種情況：供電系統掉電，包括3臺以上主機掉電和3臺以上主機掉電及制動系統掉電（UPS供電）2種情況，制動過程為：工作制動器分級上閘到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制動器延時后正常上閘到位。

第3種情況：整機完全失電（包括UPS），此時工作制動器及主提升卷筒安全制動器同時分級上閘。

本次改造設計的事故制動主要仍由工作制動器實施，由于主提升卷筒安全制動器與可控卷筒安全制動器的液壓控制閥組已分開，每個液壓控制閥組控制的安全制動器數量已大大減少，因此，在整機完全掉電的極端事故工況下，液壓控制閥組的設計使主提升卷筒安全制動器也將參與事故制動。可控卷筒安全制動器則不參與事故制動。

3 事故制動二級上閘控制回路

鑒于事故制動時的二級制動并非是全壓上閘，此時，制動器的摩擦片與制動盤之間呈動態摩擦狀態，使工作制動器達到預設定的制動力矩后實現減速停機。此前的液壓系統中，分級上閘控制回路選用了常規溢流閥與比例溢流閥并聯方案，并在比例溢流閥前串聯1只節流閥，在第1、2種情況的事故分級上閘時（機械故障或系統掉電），工作制動器先分級上閘至預設定的制動力矩，停機后通過比例溢流閥使控制壓力逐漸降至零，工作制動器完全上閘。第3種情況，當整機失電（包括UPS）時，比例溢流閥因無控制電壓而失效，工作制動器與主提升安全制動器先分級上閘至預設定的制動力矩，再通過與比例溢流閥串聯的節流閥將控制壓力減為零后完全上閘。

結合水口升船機的現場調試情況，對該控制回路的功能進行了仔細分析和研究，認為該控制回路中設置的比例溢流閥與常規溢流閥的功能并無實質性差異，因此，最終取消了比例溢流閥，在分級上閘控制回路中采用了并聯2只溢流閥、1只節流閥的方案。

4 制動系統聯調結果

上、下游2套制動器液壓系統總成、工作制動器、液壓管路等安裝完成，電氣控制程序根據本次改造要求更新完成后，先進行了耐壓試驗和單機調試，最后進行聯調，主要對事故制動分二級上閘回路進行試驗，試驗目標為主提升設備制動平穩無沖擊、制動距離短。

現場按全平衡和最大偏載條件，對主提升設備在不同運行速度工況下分別進行了事故制動二級上閘試驗，結果見表1。

表1 主提升設備事故制動二級上閘試驗結果匯總表

5 結語

從本次調試試驗結果看，工作制動器二級制動壓力設定為4.5 MPa，降壓時間調定到3.8 s，在全平衡和上行最大偏載、下行最大偏載3種工況下，主提升設備升降運行速度≥6 m/min時，二級調壓制動沖擊很小，當主提升設備升降運行速度≥10 m/min時，二級調壓制動均無明顯沖擊，主提升設備在最大偏載條件下全速升降運行時，二級調壓制動的最大制動距離僅35 cm，較改造前的70 cm大有改觀，且制動平穩性效果更好，試驗的各項技術指標達到設計要求，能滿足安全運行條件，說明本次更新改造后的設備性能優異，改造工作取得了圓滿成果。