重庆大唐国际彭水水电开发有限公司 彭水县 409600
摘要：对升船机承船厢4套上锁定装置进行技术改造，将上锁定装置投退方式由原来人力推动改造为远程自动控制。通过加装液压系统、电气控制系统，以满足升船机上锁定装置远程控制投退的目的。
关键词：升船机上锁定 自动控制 技术改造
一、概述
彭水水电站位于重庆市彭水县境内的乌江上，是乌江干流水电开发的第十级电站。彭水水电站以发电为主，兼顾航运、防洪及其它综合利用。电站由混凝土重力坝、右岸地下电站、左岸通航建筑物等组成。通航建筑物规模为500t级，主要由上游引航道、船闸、中间渠道（含渡槽）、垂直升船机和下游引航道组成。
升船机承船厢上锁定装置是升船机的重要组成部分。当船厢需在上锁定位置锁定时，将锁定梁推出，船厢重量通过锁定梁传递给塔柱。由于人力操作上锁定装置存在速度慢、作业风险高的问题，结合承船厢上锁定装置的现状，对承船厢4套上锁定装置实施改造。
二、升船机承船厢上锁定装置结构介绍
1上锁定装置安装位置
船厢上锁定装置装设在塔柱内墙壁271.1m高程的砼牛腿上。当船厢需在上锁定位置锁定时，由人力将锁定梁推出，船厢重量通过锁定梁传递给塔柱。装设位置距机室横向中心线21.5m，共4套，对称设置。船厢上锁定载荷为4×3000kN。
2上锁定装置设备组成
上锁定装置由锁定梁、调整板、埋件、液压千斤顶及电动液压泵站等组成。锁定梁为工字形梁，梁高0.82m；液压千斤顶每套2只，每只起重量为2000kN；2只千斤顶由1台电动液压泵站操作，同步顶升。锁定梁下部设有行走轮，千斤顶和调整板。液压泵站放置在上锁定平台。
三、承船厢上锁定装置技术改造
1承船厢上锁定改造主要内容
1.1四套锁定装置每套增设2只可快速连接的液压驱动缸，使锁定梁可由液压泵站驱动自动完成推出、收回动作；
1.2每套锁定装置新增2套液压千斤顶，在锁定梁推出后，开启液压千斤顶，将锁定梁顶起，直至锁定梁承压面与船厢的上锁定结构承压面接触。
1.3每套增设跨越平衡重井的活动栈桥，以及必要的栏杆、爬梯，使检修操作人员可以安全便捷的到达高程271.62m的锁定装置检修平台。
1.4每套锁定装置增加相应的动力柜和控制柜，增设远程操作系统设备。
2上锁定装置改造新增设备
每套上锁定装置改造新增设备包括：驱动液压缸总成（包括油缸、支架、万向轴承座、连接杆、支铰环、插头)、超高压油泵站、液压千斤顶、相应埋件、行程检测和指示装置、行程限位装置、缸旁阀组、液压管路系统、动力电源、电控系统、栏杆、爬梯等。
3承船厢上锁定装置运行和操作方式
3.1 升船机正常运行工况
在船厢尚处于低位时（船厢主纵梁顶面低于上锁定平台高程271.62m），将锁定梁由液压驱动缸收回，并将液压缸持住锁定，确保船厢在上下运行的全过程中，锁定梁始终处于收回位置。
3.2 升船机度汛工况
在度汛开始前，将船厢驶至高位，确保船厢的4只上锁定结构的承压面全部高于高程272.9m，船厢就位后，主提升机的安全制动装置上闸，将船厢持住；将4套锁定梁推出，开启液压千斤顶，使其将锁定梁顶起，直至锁定梁承压面与船厢的上锁定结构承压面接触，将液压千斤顶保压持住，油压保持在50MPa。
当船厢室及平衡重井进水并淹没平衡重块后，平衡重将失重约1/3，失重将由安全制动器持住，锁定梁及液压千斤顶仅作为一种附加保护措施。
3.3 升船机检修工况
在需要对船厢结构、船厢设备或平衡重系统组件进行检修时，首先将船厢驶至高位，平衡重在低位进行锁定，船厢处于自由悬挂状态。
若不需放空船厢水体对船厢设备进行检修时，主提升机的安全制动装置上闸，将船厢持住，将4套锁定梁推出，脱开驱动油缸活塞杆吊头与锁定梁驱动插头；利用液压千斤顶及支承垫板将锁定梁顶起，直至锁定梁承压面与船厢的上锁定结构承压面接触，并将支撑执板塞实，将液压千斤顶泄压，锁定梁由支承垫板进行支承，在此种状态下，船厢及水体重量仍将由重力平衡重钢丝绳及转矩提升绳承受，锁定梁仅作为一种附加保护措施。
若不需放空船厢水体对主提升机及安全制动装置进行检修时，步骤与流程基本同于4.1，安全制动装置不上闸，锁定梁承受主提升机提升力的载荷。
若需放空船厢水体对平衡重系统或船厢结构进行检修时，步骤与流程基本同4.1，船厢水体放空后，钢丝绳上的载荷变小（减少的为水体重量），钢丝会有弹性收缩，船厢会继续向上“爬升”一小段距离，待船厢位置稳定后，再进行锁定梁的顶升，顶升过程可能需要液压顶升油缸与支承垫板配合接力顶升。
4上锁定装置电气控制方式
升船机上锁定装置每套布置2台液压缸，共8台，由4套液压泵站按“一泵两机”方式驱动和控制。每套液压泵站均配置一套电控设备对该泵站及其驱动的启闭机进行控制和操作。每套电控设备均设有1台动力柜和1台控制柜。
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4.1 上锁定装置控制方式
承船厢上锁定装置控制系统采用集中控制、现地单机控制和检修调试单步手动控制三种控制方式操作，三种控制方式相互联锁。每个泵站的电气监控系统具有完善的启闭机运行状态实时监测、故障报警显示功能，并通过光纤与上位机通信，实现远程集中控制和远程数据采集与运行管理。
集中控制、现地单机控制和检修调试三种方式下系统均能完成船厢上锁定控制，并实时显示和传递信息，且在每种方式下均能完成全行程锁定、解锁过程，锁定装置可以停在任意位置。前两种方式下，控制系统接受指令后，控制泵站建压、加载、到位卸载、停机自动完成，只有在检修和调试阶段采用第三种方式运行，泵站电机启动建压、控制系统接受指令后，控制泵站加载和到位卸载、停机分步完成。
4.2操作控制功能
（1）锁定块推出、缩回控制
系统接收到锁定进指令后，空载启动液压泵电动机组，延时锁定进电磁阀通电，压力油进入两支油缸有杆腔，无杆腔油液流回油箱，到位后卸载停机。
系统接收到解锁指令后，空载启动液压泵电动机组，延时关闸电磁阀通电，压力油进入油缸缸旁阀块打开液控单向阀，油缸下腔压力油经节流阀和换向阀流回上腔，油缸上腔不足油液经单向阀从油箱自动补油。到位后卸载停机。
（2）锁定油缸异步“寸动”控制
锁定装置左右油缸位置偏差超过5cm时，“锁定异步”灯亮，锁定动作被强行停止。进行人为调整。钥匙开关打到“左侧寸动”档或“右侧寸动”档，启动左右机房液压油泵，点动“锁定”或“解锁”按钮，此时系统接收到油缸寸动指令，以一侧为基准，另一侧液压泵站实行寸动。空载启动液压泵电动机组，延时“锁定”或“解锁”电磁阀通电。进行调整，当油缸位差调整到正常范围（<5cm）时，松开“下降”或“上升”按钮，调整结束，停液压油泵，转入正常工况。
（3）千斤顶的起升与下降控制
系统接收到锁定进指令后，空载启动液压泵电动机组，延时锁定进电磁阀通电，压力油进入两支油缸有杆腔，无杆腔油液流回油箱，到位后卸载停机。
系统接收到解锁指令后，空载启动液压泵电动机组，延时关闸电磁阀通电，压力油进入油缸缸旁阀块打开液控单向阀，油缸下腔压力油经节流阀和换向阀流回上腔，油缸上腔不足油液经单向阀从油箱自动补油。到位后卸载停机。
4.3系统故障检测和保护功能
（1）锁定运行故障保护
系统具有完备的运行状态检测，如锁定到位、解锁到位等位置检测开关，系统还配置有油缸开度仪，实现行程检测和运行速度异常检测，并且系统具有锁定停止操作、紧急停机操作功能。
（2）液压系统故障检测
液压系统油位、油压、温度在操作面板上数字显示。液压系统装有超压报警、失压报警、油温过高、油温过低、油位过高、油位过低、滤油器堵塞等检测接点。PLC根据报警信号进行相应的处理，达到保护目的。
四、结束语
彭水电站升船机上锁定通过技术改造，实现了上锁定装置远方及现地自动控制功能，解决了以往需要人工投退存在的速度慢、风险高的问题。改造后设备动作可靠、稳定，确保升船机承船厢在不利工况下上锁定能迅速推出，降低了设备运行风险。
论文作者:戴兵
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/22
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