水口升船机对接系统设备改造和试验研究

林宗霖

摘 要：水口升船机对接系统涉及多学科、多专业的技术集成，采用自动控制技术实现承船厢与上、下游挡水门精准对位自动对接。简要介绍了对接系统设备的改造，通过对接系统设备的试验研究，验证了设备的性能，满足设计要求。

关键词：升船机；承船厢；挡水门；对接系统

中图分类号：U642 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.103

水口升船机是全平衡垂直升船机，承船厢运行水深2.5 m，2005年建成投入试通航，升船机承船厢与闸首（上、下游）挡水门对接系统是升船机正常运行的关键，通过精准对位对接原理分析、试验和研究设定对接参数。对接系统原理为：主提升控制承船厢升降，与闸首挡水门精准对位，装设在闸首挡水门上对接装置，承担闸首与承船厢的对接，对接系统使承船厢和引航道铰接成一体，实现船舶进出承船厢的功能。对接系统设备经过十几年的运行，密封老化，液压阀件磨损，电气元件老化和对接密封框漏水等需要改造。

1 对接系统设备

对接系统设备有承船厢、闸首挡水门、对接密封框、拉紧及锁锭机构、液压泵站、现地PLC子站和检测系统、充（泄）水装置。

1.1 承船厢

承船厢设有厢端卧倒门、防撞梁、撑紧机构、液压泵站、承船厢PLC子站及检测系统。承船厢液压泵站的功能为控制撑紧机构推出、退回，升降防撞梁和启闭卧倒门。承船厢两端部安装4个带孔的耳板，用于对接锁锭穿销和拉紧。

1.2 闸首挡水门

要保证承船厢水深与闸首航道水位平齐，就要对闸首挡水门进行精确调节。按照挡水门底槛水深在（2.5±0.03）m范围内调节，控制承船厢升降行程，实现与闸首挡水门精准对位，保证后续操作对接执行机构安全、准确。

1.3 对接装置

闸首挡水门上对接装置有锁锭和拉紧机构、对接密封框、闸首卧倒门、充（泄）水装置。

1.3.1 锁锭和拉紧机构

当升船机运行使承船厢与闸首挡水门精准对位后，执行对接控制流程，即锁锭装置穿销→撑紧机构推出并撑紧→拉紧机构预拉紧→对接密封框推出→拉紧机构再拉紧→充间隙水→开启闸首卧倒门→开启承船厢卧倒门（同步降防撞梁）。锁锭和拉紧机构是对接时的定位和传力部件，拉紧到位后，承船厢与挡水门为铰接状态，两扇卧倒门全开后，承船厢与引航道连通，船舶即可进出承船厢。

1.3.2 对接密封框

为确保对接时承船厢不会漏水，对接密封框设有“W”形和“Ω”形双重橡皮水封。首道密封橡皮设计为“W”形断面，由两件“U”形框架支承。二道密封橡皮安装在前端的“U”形框架上，设计为“Ω”形断面。每个“U”形框架由6个托辊支承，密封框伸缩由11套液压缸操作，以确保对接密封压力足够。为保证两道密封框伸缩自如和间隔均匀，在6套液压缸两侧设有12套伸缩式导向套，对接密封橡皮防护板用于对接时保护密封橡皮免受过往船舶撑篙损坏。

1.3.3 充（泄）水装置

充（泄）水装置的功能为调整承船厢水深，充、排对接间隙水。

2 对接系统设备改造

对接系统设备改造包括闸首挡水门上液压泵站、对接密封框11套液压缸、双重密封件、现地PLC子站、检测系统（含水位计）、锁锭油缸、充（泄）水装置。设备改造后，按试验方案试验。

3 对接系统试验

对接系统试验包括承船厢与闸首挡水门精准对位试验、承船厢液压系统试验、对接装置试验和密封框双重水封试验。

3.1 承船厢与闸首挡水门精准对位试验

承船厢升降运行前，调整闸首挡水门位置，保持门上卧倒门底槛水深2.5 m，作为承船厢运行精准停位基准值。承船厢沿程设置4个位置校验开关，对承船厢运行位置偏差校正。闸首挡水门上设有5个光电对射开关，分别是停止精调位、位置校验位、准确停位、越位和超限保护，用于控制精准对位。

3.1.1 承船厢沿程位置开关行程校验试验

记录沿程4只行程开关发信时的承船厢行程，作为承船厢实际位置校验值。经多次试验，最终确定要设置的参数值为：上行校验值为42.37 m、35.32 m、28.26 m、21.34 m，下行校验值为42.38 m、35.31 m、28.26 m、21.35 m。

3.1.2 承船厢精准对位试验

用4 m/min、6 m/min、8 m/min和12 m/min的不同速度，上游挡水门位置62.63 m，下游挡水门位置8.22 m，承船厢水深2.5 m。试验时，偶尔发生承船厢下行对位不准确。分析发现，承船厢侧钢丝绳震荡随着悬挂长度增加而加剧，导致下游精准对位偶尔失败，需重新精准对位。

3.2 承船厢液压系统试验

承船厢液压泵站经多次开关卧倒门，升降防撞梁，撑紧推出、退回试验，最终设定参数值（压力单位为“bar”）——上游侧为开卧倒门压力左57、右55，用时51 s；关卧倒门压力左121、右118，用时54 s；升防撞梁压力左98、右97，用时37 s；降防撞梁压力左51、右53，用时36 s；撑紧推出压力左87、右86，用时41 s；撑紧退回压力左82、右81，用时68 s。下游侧为开卧倒门压力左56、右57，用时52 s；关卧倒门左119、右117，用时48 s；升防撞梁压力左98、右99，用时38 s；降防撞梁压力左52、右53，用时36 s；撑紧推出压力左87、右88，用时39 s；撑紧退回压力左80、右81，用时59 s。

3.3 对接装置试验

对接装置包括锁锭进退，拉紧，对接密封框推出、退回，开关卧倒门和充（泄）水装置。经多次试验，最终设定参数值（压力单位为“bar”）——上游侧为锁锭推出压力50，用时11 s；预拉紧压力90，用时2 s；密封框推出压力150，用时13 s；再拉紧压力110，用时3 s；开卧倒门压力70，用时53 s；关卧倒门压力200，用时54 s。下游侧为锁锭推出压力50，用时13 s；预拉紧压力70，用时1 s；密封框推出压力86，用时10 s；再拉紧压力75，用时1 s；开卧倒门压力80，用时56 s；关卧倒门压力200，用时57 s。

3.4 密封框双重水封试验

承船厢与闸首挡水门对接后密封框推出，间隙水充至2.5 m，以对接密封框11套液压缸作为测点。对“W”形橡皮水封和“Ω”形橡皮水封进行压缩量试验。经多次试验，首道“W”形橡皮水封偶尔有渗水，二道“Ω”形橡皮水封未发现渗水，验证改造后设备性能符合设计要求。

4 结束语

水口升船机对接系统涉及多学科、多专业技术集成。经本次改造，设备自动化控制水平大幅提高，试验获得对接系统最优的参数数据。数据表明，升船机与闸首都能精准对位。改造后，对接系统工作原理正确，性能稳定，各种装置动作用时少、可靠性高。通过改造和试验，获得了丰富的第一手数据，其实践经验可供国内外同类升船机借鉴。

〔编辑：刘晓芳〕