CN112609660B - 一种水力式升船机及其承船厢安全解锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力式升船机及其承船厢安全解锁方法，该方法按以下进行：水力式升船系统解锁过程中，保持卷筒两侧受力平衡，调节均衡油缸的油压。本发明的方法解锁步骤清晰，卷筒两侧独立操作，非常简便；整个解锁过程安全平稳，同步轴扭矩很小，始终在安全控制范围内。

Description

一种水力式升船机及其承船厢安全解锁方法

技术领域

本发明涉及一种安全解锁方法，具体是一种水力式升船机承船厢安全解锁方法，还涉及该水力式升船机，属于工程运行控制领域。

背景技术

水力式升船机是我国具有自主知识产权的一种新型升船机，利用水能作为提升动力和安全保障措施，通过输水管道对竖井充水或泄水，驱动平衡重的升降从而带动承船厢升降运行，可以自动适应船厢漏水等极限事故，安全性高。

水力式升船机原理巧妙，结构简单，只需要向竖井充水或泄水即可驱动承船厢上升或下降，不需要传统升船机的电机、变速箱等机电设备，平衡重侧能够根据船厢侧重量变化随时调整平衡重淹没深度以适应其重量变化，时刻保持两侧受力平衡，因此，水力式升船机承船厢适合入水对接，这大大简化了承船厢下游对接流程，提高了运行效率，在承船厢出入水过程中，不需要任何附加动力荷载，这是传统电力驱动式升船机无法比拟的，也是水力式升船机的突出优点，对于下游水位变幅较大的山区河流通航，水力式升船机具有十分广阔的应用前景。

水力式升船机承船厢解锁方式，没有相关的经验可供参考，现场操作时：先向竖井充水，待平衡重全部浮起时，退出四个锁定轴销，使平衡重完成解锁，然后将竖井中的水泄出，并使平衡重随水下行而拉起船厢脱离锁定平台以实现承船厢解锁。但由于船厢结构较柔，而且各吊点钢丝绳长度并非完全相同，无法实现所有吊点同步起吊，造成钢丝绳受力不同，对卷筒的拉力也不同，致使同步轴产生很大的扭矩，因此，按此方法进行解锁时，现场监测到同步轴的扭矩很大，远远超出了安全控制指标，存在同步轴因扭矩增大而被损坏的安全风险。

因此，必须研究出一种安全、合理的水力式升船机承船厢解锁方法，为升船机安全运行提供技术支撑。

发明内容

本发明针对现有技术中水力式升船机承船厢解锁方法存在的安全隐患，提出一种水力式升船机承船厢安全解锁方法，实现水力式升船机承船厢的安全解锁。

本发明通过下列技术方案实现上述目的：

一种水力式升船机承船厢安全解锁方法，按以下进行：

水力式升船系统解锁过程中，保持卷筒两侧受力平衡，调节均衡油缸的油压：

P₂=（P₁A₁+F₁-F₂）/A₂；

其中：P₁为调平油缸的油压，A₁为调平油缸有杆腔的面积；F₁为承船厢侧钢丝绳的重力；A₂为均衡油缸有杆腔的面积；F₂为平衡重侧钢丝绳的重力。

一种水力式升船机承船厢安全解锁方法，包括如下步骤：

步骤（1）在承船厢和平衡重锁定、卷筒两侧钢丝绳松弛状态下，将所有卷筒的制动器上闸；

步骤（2）向竖井充水，直至平衡重在水体浮力作用下浮起，退回所有平衡重的锁定轴销，使平衡重解锁；

步骤（3）同步收缩承船厢上所有吊点处的调平油缸，拉动承船厢向上移动，直至承船厢完全脱离锁定平台；

步骤（4）利用承船厢上所有吊点处的调平油缸，对承船厢进行调平，使承船厢达到水平状态，且所有调平油缸的油压一致，即每个吊点的拉力一致，根据调平油缸油压及钢丝绳的重力计算承船厢侧钢丝绳作用于卷筒的拉力；

步骤（5）通过竖井泄水驱动平衡重缓慢向下运动，逐渐增大平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力，根据均衡油缸油压计算平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力，当平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力与承船厢侧钢丝绳对卷筒的拉力相等时停止泄水，此时卷筒两侧钢丝绳拉力相等；

步骤（6）制动器松闸，卷筒恢复自由状态，船厢实现安全解锁，卷筒两侧受力平衡，卷筒不会发生同步转动或相对扭转，同步轴仅出现很小的扭矩。

实施上述方法的水力式升船机，包括水力式升船机卷筒，水力式升船机卷筒设于升船机塔柱顶部的主机房平台，钢丝绳缠绕在所述卷筒上，船厢侧钢丝绳一端与承船厢侧的调平油缸相连，调平油缸与承船厢相连，平衡重侧钢丝绳经过平衡重上的动滑轮与平衡重侧的均衡油缸相连，均衡油缸的缸体固定，平衡重与动滑轮相连，平衡重受竖井内水体的浮力和平衡重侧钢丝绳拉力共同作用。

进一步地，承船厢两侧提升系统对称，沿承船厢长度方向，承船厢两侧设有多个吊点。

进一步地，塔柱顶部布置多个所述卷筒与所述吊点对应，形成左右两排卷筒，相邻所述卷筒间通过同步轴连接，保证各卷筒同步转动，当相邻所述卷筒受力不同时，同步轴产生扭矩抵抗不同的受力。

进一步地，竖井中设有锁定轴销。

进一步地，每个所述卷筒均配置制动器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明的方法解锁步骤清晰，卷筒两侧独立操作，非常简便；

（2）本发明的整个解锁过程安全平稳，同步轴扭矩很小，始终在安全控制范围内。

附图说明

图1为水力式升船机锁定状态时沿竖井中心横剖面图；

图2为卷筒和同步轴布置图；

图3为水力式升船机沿平衡重中心水平剖面图；

图4为水力式升船机锁定状态时沿竖井中心纵剖面图；

图5为水力式升船机锁定状态时沿船厢中心纵剖面图；

图6为水力式升船机解锁后沿竖井中心横剖面图；

其中：1-卷筒，2-船厢侧钢丝绳，3-调平油缸，4-承船厢，5-平衡重侧钢丝绳，6-平衡重，7-动滑轮，8-均衡油缸，9-竖井，10-水体，11-同步轴，12-锁定轴销，13-锁定平台，14-制动器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本申请实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“上”、“下”、“左”、“右”、“横”以及“竖”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

为更加清晰地描述本发明的具体实施过程，下面结合附图给出实施例并对本发明进行具体描述。

如图1所示，本实施例的水力式升船机，水力式升船机卷筒1布置在升船机塔柱顶部的主机房平台，钢丝绳缠绕在卷筒1上，船厢侧钢丝绳2一端与承船厢侧的调平油缸3相连，调平油缸3再与承船厢4相连，平衡重侧钢丝绳5经过平衡重6上的动滑轮7与平衡重侧的均衡油缸8相连，均衡油缸8的缸体固定，平衡重6与动滑轮7相连，平衡重6受竖井9内水体10的浮力和平衡重侧钢丝绳5拉力共同作用。

承船厢4两侧提升系统布置完全对称，沿承船厢4长度方向，承船厢4两侧布置多个吊点，相应地，塔柱顶部布置多个卷筒1与之对应，如图2所示，卷筒1左右两排，相邻卷筒1间用同步轴11连接，保证各卷筒同步转动，当相邻卷筒受力不同时，同步轴11会产生扭矩以抵抗这种不同的受力。

在水力式升船机输水系统抽干检查的时候，竖井9内没有水体10，平衡重6不再受到浮力作用，为保证承船厢4及提升机构安全，在输水系统抽干前，将平衡重6升至竖井9顶部的锁定位，用四周对称布置的四个锁定轴销11锁定平衡重6，承船厢4则下放至船池内锁定平台13锁定，此时，平衡重6和承船厢4均被锁定，卷筒1两侧的钢丝绳均处于松弛状态。每个卷筒均配置制动器14，以控制卷筒转动。

图3为升船机沿平衡重中心水平剖面图，图4为升船机锁定状态时沿竖井中心纵剖面图，图5为升船机锁定状态时沿船厢中心纵剖面图，图6为升船机解锁后沿竖井中心横剖面图。

本实施例的水力式升船机承船厢安全解锁方法，通过以下步骤实现承船厢4安全解锁：

（1）在承船厢4和平衡重6锁定、卷筒1两侧钢丝绳松弛状态下，将所有卷筒1的制动器13上闸；

（2）向竖井9充水，直至平衡重6在水体10浮力作用下浮起，解除所有平衡重6的锁定轴销12，使平衡重6解锁；

（3）同步收缩承船厢4上所有吊点处的调平油缸3，拉动承船厢4向上移动，直至承船厢4完全脱离锁定平台13；

（4）利用承船厢4上所有吊点处的调平油缸3，对承船厢4进行调平，使承船厢4达到水平状态，且所有调平油缸3的油压一致，即每个吊点的拉力一致，根据调平油缸3油压及船厢侧钢丝绳2的重力计算承船厢侧钢丝绳2对卷筒1的拉力；

（5）通过竖井9泄水驱动平衡重6缓慢向下运动，逐渐增大平衡重侧钢丝绳5对卷筒1的拉力，根据均衡油缸7油压计算平衡重侧钢丝绳5对卷筒1的拉力，当平衡重侧钢丝绳5对卷筒1的拉力与承船厢侧钢丝绳2对卷筒1的拉力相等时停止泄水，此时卷筒1两侧钢丝绳拉力相等；

（6）制动器14松闸，卷筒1恢复自由状态，承船厢4实现安全解锁，因卷筒两侧受力平衡，卷筒不会转动，同步轴仅出现很小的扭矩。

本实施例中，卷筒两侧受力及均衡油缸油压按以下步骤计算：

（1）承船厢侧钢丝绳对卷筒的拉力为P₁A₁+F₁，其中P₁为调平油缸的油压，A₁为调平油缸有杆腔的面积，F₁为承船厢侧钢丝绳的重力；

（2）平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力为P₂A₂+F₂，其中P₂为均衡油缸的油压，A₂为均衡油缸有杆腔的面积，F₂为平衡重侧钢丝绳的重力；

（3）卷筒两侧受力相等，需要满足P₁A₁+F₁= P₂A₂+F₂，其中P₁=3MPa、A₁=A₂=0.1m²、F₁=100kN、F₂=36kN，则均衡油缸的油压应通过竖井泄水调节至P₂=（P₁A₁+F₁-F₂）/A₂=3.64MPa。

本实施例承船厢解锁整个过程中，同步轴的最大扭矩均小于50kN.m，比不采用本实施例方法解锁同步轴扭矩减小了300kN.m以上，保障了升船机承船厢的安全解锁，为水力式升船机检修维护等管理提供重要科学依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水力式升船机承船厢安全解锁方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）在承船厢和平衡重锁定、卷筒两侧钢丝绳松弛状态下，将所有卷筒的制动器上闸；

步骤（2）向竖井充水，直至平衡重在水体浮力作用下浮起，退回所有平衡重的锁定轴销，使平衡重解锁；

步骤（3）同步收缩承船厢上所有吊点处的调平油缸，拉动承船厢向上移动，直至承船厢完全脱离锁定平台；

步骤（4）利用承船厢上所有吊点处的调平油缸，对承船厢进行调平，使承船厢达到水平状态，且所有调平油缸的油压一致，即每个吊点的拉力一致，根据调平油缸油压及钢丝绳的重力计算承船厢侧钢丝绳作用于卷筒的拉力；

步骤（5）通过竖井泄水驱动平衡重缓慢向下运动，逐渐增大平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力，根据均衡油缸油压计算平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力，当平衡重侧钢丝绳对卷筒的拉力与承船厢侧钢丝绳对卷筒的拉力相等时停止泄水，此时卷筒两侧钢丝绳拉力相等；

步骤（6）制动器松闸，卷筒恢复自由状态，船厢实现安全解锁，卷筒两侧受力平衡，卷筒不会发生同步转动或相对扭转，同步轴仅出现很小的扭矩。

2.根据权利要求1所述的水力式升船机承船厢安全解锁方法，其特征在于：按以下进行：

水力式升船系统解锁过程中，保持卷筒两侧受力平衡，调节均衡油缸的油压：

P₂=（P₁A₁+F₁-F₂）/A₂；

其中：P₁为调平油缸的油压，A₁为调平油缸有杆腔的面积；F₁为承船厢侧钢丝绳的重力；A₂为均衡油缸有杆腔的面积；F₂为平衡重侧钢丝绳的重力。

3.实施权利要求1或2方法的水力式升船机，其特征在于：包括水力式升船机卷筒，水力式升船机卷筒设于升船机塔柱顶部的主机房平台，钢丝绳缠绕在所述卷筒上，船厢侧钢丝绳一端与承船厢侧的调平油缸相连，调平油缸与承船厢相连，平衡重侧钢丝绳经过平衡重上的动滑轮与平衡重侧的均衡油缸相连，均衡油缸的缸体固定，平衡重与动滑轮相连，平衡重受竖井内水体的浮力和平衡重侧钢丝绳拉力共同作用。

4.根据权利要求3所述的水力式升船机，其特征在于：承船厢两侧提升系统对称，沿承船厢长度方向，承船厢两侧设有多个吊点。

5.根据权利要求4所述的水力式升船机，其特征在于：塔柱顶部布置多个所述卷筒与所述吊点对应，形成左右两排卷筒，相邻所述卷筒间通过同步轴连接，保证各卷筒同步转动，当相邻所述卷筒受力不同时，同步轴产生扭矩抵抗不同的受力。

6.根据权利要求4所述的水力式升船机，其特征在于：竖井中设有锁定轴销。

7.根据权利要求4所述的水力式升船机，其特征在于：每个所述卷筒均配置制动器。

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