三峽升船機知識簡介

1、三峽升船機知識簡介三峽升船機知識簡介20162016年年三峽升船機知識簡介提綱三峽升船機知識簡介提綱 一、升船機工程概況一、升船機工程概況 二、主要設計條件二、主要設計條件 三、總體布置三、總體布置 四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 一、三峽升船機工程概況一、三峽升船機工程概況 垂直升船機是三峽水利樞紐的永久通航設施之一，其主要作用是為客貨輪和特種船舶提供快速過壩通道，并與雙線五級船閘聯(lián)合運行，加大樞紐的航運通航能力和保障樞紐通航質量。 升船機布置在樞紐左岸，位于永久船閘右側、左岸7#、8#非溢流壩段之間。升船機工程由上游引航道、上閘首、船廂室段、下閘首和下游引航道等部分組成，

2、從上游口門至下游口門全線總長約5000m。 三峽升船機為齒輪齒條爬升式垂直升船機，其過船規(guī)模為3000t級，最大提升高度113m，上游通航水位變幅30m，下游通航水位變幅11.8m,下游水位變率+0.5m/h。具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位變幅大和下游水位變化速率快的特點，是目前世界上技術難度和規(guī)模最大的升船機。二、主要設計條件二、主要設計條件 2.1 2.1 通航條件通航條件 （1）航道等級 根據(jù)內河通航標準（GB50139-2004），長江三峽河段航道等級為級。 （2）設計船型船隊 單船（客貨輪設計載重不超過3000t）：84.5m17.2m2.65m(長寬吃水深) （備注：過升

3、船機船舶最大長度可達110m。） 船隊（貨駁單船設計載重量1500t）： 109.4m14.0m2.78m(長寬吃水深) （3）通航凈空：18m （4）進、出廂允許航速：0.5m/s 二、主要設計條件二、主要設計條件 （5）船廂有效尺寸 船廂有效水域尺寸：120m18m3.5m（長寬水深） （6）引航道口門區(qū)通航條件 在通航期內，引航道口門區(qū)及口門以外長500m、寬200m水域內的水面流速： 縱向流速：2.0m/s；橫向流速：0.3m/s；回流流速：0.4m/s 通航期內最大通航流量:Qmax= =56700m3/s （7）水位條件 上游最高通航水位：175.0m；上游最低通航水位：145.0

4、m 上游最大涌浪高：+0.50m 下游最高通航水位：73.8m； 下游最低通航水位：62.0m 下游最大水位變率：約+0.50m/h二、主要設計條件二、主要設計條件 2.2 2.2 運行時間運行時間 年平均工作天數(shù)：335天 日工作時間：22小時 平均日運轉次數(shù)：18次三、總體布置三、總體布置 3.13.1上游引航道上游引航道 升船機與船閘的上游引航道共用，處于上游隔流堤內，在汛期被隔流堤與河床主流隔開，成為獨立的人工航道。 引航道右側設130.6m長的支墩式浮式導航堤，浮堤與上閘首右邊墩相連接。上游距上閘首253m處設4個間距30m的靠船墩，靠船墩與升船機中心線呈25o夾角,最近端距升船機中

5、心線73m。 三、總體布置三、總體布置 3.2 3.2 上閘首上閘首 上閘首兼有擋水壩段及升船機閘首雙重功能，在正常運行工況下適應樞紐上游30m的水位變化。上閘首順水流方向總長130m，垂直水流方向總寬62m，其中航槽寬18m，航槽兩側邊墩擋水部分寬為22m，其后的寬度減小3m，為19m。 上閘首頂面高程185m，航槽底板頂面高程141m，按水流方向自上而下分別設有擋水門、輔助門和工作門。工作門槽設在航槽尾部，門槽長27.8m，寬4.8m；擋水門槽、輔助門槽長20.6m，寬4m。工作門由1扇高17m并帶有臥倒式過船小門的平板閘門和7節(jié)高3.75m的疊梁組成。 輔助門由1扇高度12.5m的平板門

6、和8節(jié)高3.5m的疊梁組成，輔助門與工作門相距8m。升船機投運前由擋水門擋水，擋水門和輔助門共用一套門。 工作門和輔助門分別由布置在混凝土排架上的22500kN和21500kN單向橋機操作，2橋機共用軌道。 在上游側頂部位還設有橫跨航槽的鋼結構活動公路橋，橋面寬9m。三、總體布置三、總體布置三、總體布置三、總體布置 3.33.3船廂室段船廂室段 船廂室段是升船機船廂垂直升降的區(qū)域，由船廂的承重結構塔柱和頂部機房、船廂及機械設備、平衡重系統(tǒng)，以及電氣控制，通訊、消防等輔助部分組成。 （1）船廂。船廂布置在兩側塔柱和上、下閘首圍成的船廂室內，船廂驅動系統(tǒng)和安全機構布置在其兩側的四個側翼結構上，通過

7、驅動小齒輪沿齒條的運轉，實現(xiàn)船廂的垂直升降。 船廂為鋼結構，外形長132m，橫斷面外形寬23m、高10m，船廂結構、設備及廂內水體總重約15500t，由相同重量的平衡重完全平衡。 三、總體布置三、總體布置 （2）塔柱。升船機塔柱對稱布置在船廂室兩側，每側由墻-筒體-墻-筒體-墻組成，總長119m，總寬16m。塔柱與上、下閘首間距1m。 墻與筒體之間通過沿高程分布的縱向聯(lián)系梁實現(xiàn)縱向連接，為塔柱的開敞空間，兩側塔柱在頂部高程196m通過7根橫向聯(lián)系梁和2個平臺實現(xiàn)橫向連接。 每側塔柱有2個筒體，左右對稱布置。每個筒體長40.3m，寬16m，筒體壁厚1m，螺母柱部位和齒條部位的墻體局部加厚。筒體平

8、面上呈凹槽形，凹槽長19.1m、寬7m，對應船廂驅動室的4個側翼結構，齒條、電纜出線孔和電纜槽、疏散通道均布置在凹槽的內側墻上，螺母柱布置在螺母柱的凹槽內。螺母柱凹槽一側是平衡重筒體，另一側是電纜豎井。凹槽外側的筒體布置樓梯間、電梯井和電纜豎井。三、總體布置三、總體布置 根據(jù)功能的不同，高程84m的平臺為升船機下部的主要對外交通通道，同時兼顧平衡重安裝，船廂安裝和檢修的主要通道；高程185m的平臺為升船機與壩面的主要交通通道；高程175m、高程189m平臺為平衡重的安裝平臺；高程192.5m的為電纜層；其余平臺為塔柱內部交通。塔柱開敞區(qū)間的聯(lián)系梁與各層平臺對應連續(xù)布置。除平衡重的安裝檢修平臺外

9、，筒體中每隔14m布置一層平臺。 兩側塔柱除筒體凹槽外，其余部位布置8（組）2（側）平衡重井，共16組。 中控室平臺和觀光平臺布置在塔柱筒體凹槽的頂部，為梁板結構。每個平臺的主承載結構為2根橫向主梁，支承在凹槽頂部縱向墻的深聯(lián)系梁上。 （3）頂部機房。指塔柱高層196m以上的圍護結構，位于船廂室兩側塔柱結構頂部，主要布置有平衡重組的滑輪組、平衡重及檢修橋機等。三、總體布置三、總體布置 （4）平衡重系統(tǒng)。包括平衡重組、滑輪組、鋼絲繩和平衡鏈等設備。平衡重總重量與船廂總重相等，約為15500t。平衡重組共16組，每組16根鋼絲繩，即用256根鋼絲繩與船廂連接。 平衡鏈采用鏈板形式，12條平衡鏈的單

10、位長度重量與256根鋼絲繩的單位長度重量相等。平衡鏈與空心平衡重連接，與船廂之間通過焊接在船廂上的兩塊連接板連接。 三、總體布置三、總體布置 3.43.4下閘首下閘首 下閘首長37.15m，寬58.4m，檢修門在右側的門庫部位局部加寬4.8m，閘面高程84m。工作門以下的中間航槽寬18m，以上與船廂銜接，寬25.8m，航槽底板高程58m。 下閘首設有工作門和檢修門，工作門為一帶臥倒小門的下沉式平板門，檢修門由8節(jié)3.25m高的疊梁組成。 下閘首工作大門由27000kN液壓啟閉機操作。疊梁門由一臺2800kN的雙向橋機通過液壓自動抓脫梁操作。 三、總體布置三、總體布置 3.53.5下游引航道下游

11、引航道 下游引航道為下閘首以下航道?？傞L約4400m，分為2段。從口門至升船機與船閘引航道分叉部位約1800m，底寬180m，口門拓寬為200m，航道底面高程56.5m。分叉部分往上游至升船機下閘首約2600m，航道底寬80-90m，航道底面高程58m。 下游引航道的主導墻設于左側，長88m，墻頂高為75.5m，靠船建筑物設于下閘首下游約300m以外的左側，頂高75.5m,長100m。 四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.1 4.1船廂結構和設備總體布置船廂結構和設備總體布置 船廂布置在船廂室內，由鋼絲繩懸吊，沿塔柱上的齒條豎直升降。船廂采用盛水結構和承載結構合為一體的自承式

12、結構形式。船廂有效水域為120m18m3.5m，總長132m、標準段寬23m、高10.5m。船廂結構和標準水深的水體總重量約15500t，其中結構和設備重約6830t。根據(jù)功能要求，在船廂上布置了驅動機構、安全機構、縱導向及頂緊機構、橫導向機構、船廂對接鎖定機構、防撞機構、船廂門及啟閉機、間隙密封機構、充泄水系統(tǒng)、液壓泵站等機械設備和變壓器、開關柜和控制柜等電氣設備以及現(xiàn)地控制、消防、照明、暖通等設備。 PPT主要以船廂主體機械設備為重點，電氣設備和消防設施等不作為詳細介紹內容。 四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.2 4.2船廂結構船廂結構 船廂有效水域：120m18m3.

13、5m(長寬水深) 船廂外形尺寸：132m23m10m(長標準段寬高) 干舷高：0.8m；護舷厚：0.2m 船廂升降最大允許誤載水深：+0.1m 船廂對接時最大誤載水深：+0.6m 四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.3 4.3船廂驅動系統(tǒng)船廂驅動系統(tǒng) 4套驅動機構對稱布置在船廂兩側，由齒條及其埋件、小齒輪托架架構、可伸縮萬向聯(lián)軸器、機械傳動單元、同步軸系統(tǒng)以及向安全驅動機構傳遞動力的錐齒輪箱和傳動軸組成。每套驅動機構的小齒輪由兩組機械傳動單元驅動。每組傳動單元包括一臺交流變頻電機、一臺平衡軸減速器、一套工作制動器、一套安全制動器及相關的聯(lián)軸器等設備。四、船廂室主體設備及功能四

14、、船廂室主體設備及功能 4.4 4.4安全機構安全機構 4套安全機構對稱布置在船廂兩側，通過機械軸與驅動機構聯(lián)接。安全機構主要由旋轉短螺桿、上/下導向托架、支撐桿、支撐桿上/下支承座、上/下滑環(huán)軸承、小齒輪組件、萬向軸、轉向角齒輪箱、離合器以及螺母柱及其埋件等設備組。 升船機正常工作時，螺桿在螺母柱內空轉，其旋升速度與驅動機構齒輪的爬升速度同步，螺桿與螺母柱的螺紋副上、下均保持一定的間隙，避免船廂正常升降時螺紋副接觸。當船廂發(fā)生漏水或超載等事故是，驅動機構中的垂直液氣彈簧發(fā)出停機信號，驅動機構停止工作，“長螺母-短螺桿”安全機構螺紋副間隙隨之減小以至消失。借助螺母與螺桿的自鎖，由事故引發(fā)的承船

15、廂不平衡力通過支撐桿、旋轉螺桿傳至螺母柱，再經螺母柱傳到塔柱結構上，從而實現(xiàn)船廂的安全鎖定。四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.5 4.5船廂對接鎖定裝置船廂對接鎖定裝置 4套螺桿式鎖定機構裝設在4套安全機構旋轉螺桿的正上方，螺桿由可開、合的上下兩段鎖定塊構成，閉合后隨安全機構螺桿旋轉，張開后將船廂鎖定。 當船廂處于對接位置時，驅動機構小齒輪卸載，船廂轉由對接鎖定裝置進行豎向支承。當船廂對接過程完成后，鎖定機構通過頂緊彈簧將上下鎖定塊合成為一體，在安全機構的旋轉螺桿及中心軸的驅動下同步旋轉，并保持與螺母柱的螺牙間隙。四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.6 4

16、.6船廂橫導向機構船廂橫導向機構 4套橫導向機構對稱布置在船廂兩側，位于驅動機構正下方，以齒條作導軌。每套橫向機構由雙活塞桿導向油缸、支鉸架、導向架、彈性導輪組、彈性支承滑塊、吊桿、補償油缸和液壓站等組成。 橫導向機構的主要作用：一是在船廂升降過程中對其進行橫向導向，并承擔作用于船廂的橫向載荷，二是在地震工況下作為彈性支承傳遞船廂的橫向地震載荷。四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.7 4.7船廂縱導向機構與頂緊裝置船廂縱導向機構與頂緊裝置 船廂縱向導向裝置由縱向導向、頂緊、地震緩沖三部分構成?？v導向裝置的作用是使船廂在正常升降過程中避免發(fā)生縱向偏擺，正常情況下縱向載荷主要為作

17、用于船廂端面及廂內船只的縱向風壓；頂緊裝置用于將對接期間作用于船廂上的縱向載荷（主要包括船廂對接時密封框對船廂產生的推力、船廂與閘首之間的間隙水對船廂產生的縱向水壓、船只撞擊等）傳遞至塔柱；地震緩沖裝置是作為船廂系統(tǒng)和塔柱結構的彈性動力耦合構件，傳遞并減少塔柱和船廂之間的地震耦合力。 船廂縱向導向與頂緊裝置的主要功能，一是在船廂升降過程中對船廂實施縱向導向，二是在對接期間承擔并傳遞作用于船廂的縱向水壓力，三是在地震工況下向塔柱結構傳遞船廂與塔柱之間的耦合力。四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.8 4.8船廂門及其啟閉機船廂門及其啟閉機 船廂工作門采用下沉式反向弧形門，布置在船

18、廂兩端。設計水頭3.5米。 船廂工作門啟閉機系統(tǒng)由液壓油缸、驅動臂、扭矩管、滑動軸承等組成。 船廂門在擋水狀態(tài)和開啟狀態(tài)均由液壓鎖定機構鎖定。在船廂對接工況，船廂門由設置在廂頭邊柱空腔內的液壓啟閉機通過驅動臂及扭矩管進行開啟，使廂門臥倒在廂頭的門龕內，此時弧形船廂門的背板與船廂底鋪板平齊。 在廂頭兩側邊柱的空腔內各布置一套液壓鎖定機構和一套手動鎖定機構，液壓鎖定機構用于船廂門在全開、全關位置的鎖定，手動鎖定機構用于船廂門檢修工況下的鎖定。四、船廂室主體設備及功能四、船廂室主體設備及功能 4.9 4.9防撞裝置防撞裝置 防撞裝置布置在每扇船廂門的前方，用于阻擋失速的船只，避免船只撞損閘門造成事故。防撞裝置采用帶液壓緩沖的懸掛鋼絲繩式，主要由鋼絲繩、緩沖油缸、導向滑輪、鎖閂、帶有人行走道的鋼桁架及其起升油缸等組成。 正常工作時，張緊的鋼絲繩橫越船廂，一端由鎖閂固定在船廂的一側，另一端經過轉向滑輪后與緩沖油缸活塞桿相連。擋船狀態(tài)時，防撞鋼絲繩位于船廂正常水面以上550mm。過船狀態(tài)時，鋼桁架通過一端裝設有液壓操作的鋼絲繩夾頭帶起鋼絲