◎ 墻　紅　許坤洋　貴州省烏江航道（通航）管理局

貴州省烏江思林升船機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)

◎ 墻紅許坤洋貴州省烏江航道（通航）管理局

貴州省烏江思林水電站通航建筑物為鋼絲繩卷揚(yáng)全平衡垂直升船機(jī)，為貴州省內(nèi)在建的第一個(gè)升船機(jī)項(xiàng)目。本文主要對貴州省烏江思林升船機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。

可控安全平衡重 盤式制動(dòng)器 液壓系統(tǒng)

1.概述

貴州省烏江思林升船機(jī)是貴州省內(nèi)在建的第一座大型升船機(jī)項(xiàng)目，采用的是鋼絲繩卷揚(yáng)全平衡型式，具備可適應(yīng)較高的水頭、船只過壩時(shí)間短、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、設(shè)備安裝制造難度小、機(jī)電和金屬結(jié)構(gòu)工程量小、電氣線路短、基本不耗水、安全系數(shù)高等特點(diǎn)。

鋼絲繩卷揚(yáng)全平衡式升船機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)是該類型升船機(jī)的重要設(shè)備，系統(tǒng)的運(yùn)行性能對升船機(jī)安全可靠的運(yùn)行有極其重要的影響，對制動(dòng)系統(tǒng)的合理選型、工作可靠性研究、設(shè)備定性都是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)問題。

2.制動(dòng)系統(tǒng)的工作特性

貴州省烏江思林升船機(jī)的承船廂通過若干鋼絲繩懸吊，重量有平衡重完全平衡，主提升機(jī)只需克服摩擦力和轉(zhuǎn)矩即可帶動(dòng)承船廂升降運(yùn)行。思林升船機(jī)的提升速度和下降速度均為12m/min，加速度為0.01m/s2，緊急制動(dòng)減速度為0.04m/s2，額定提升力為2060KN，承船廂額定誤載水深≤±15cm。

貴州省烏江思林升船機(jī)主提升系統(tǒng)卷筒上布置有8×5組制動(dòng)器，高速電機(jī)與高速減速器之間的聯(lián)軸器上設(shè)置4×1組制動(dòng)器，可控安全卷筒上布置了8×7組制動(dòng)器。制動(dòng)系統(tǒng)包括盤式制動(dòng)器、液壓泵站以及相關(guān)的檢測感應(yīng)器、電氣控制設(shè)備。

主提升系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)承船廂以0.01m/s2的加速度從0加速到0.02m/s后勻速上升或下降，到達(dá)經(jīng)過計(jì)算后的位置高程時(shí)，以0.01m/s2的減速度逐漸減速到指定位置，對接鎖定裝置鎖定，以確保承船廂廂內(nèi)的水面高程和過壩渠道或者下游引航道的水面高程基本一致。當(dāng)升船機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障，比如過載、系統(tǒng)掉電等事故工況時(shí)，主機(jī)需要緊急停機(jī)，升船機(jī)的緊急停機(jī)機(jī)制由駐車制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)施，安全制動(dòng)器輔助實(shí)施，對接鎖定裝置兼作沿程安全鎖定，保障承船廂設(shè)備以及所載船舶的安全。

3.制動(dòng)器的性能要求

現(xiàn)在常用的制動(dòng)器有鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器，而大型的提升起重設(shè)備基本都采用盤式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器的工作原理都是碟形彈簧上閘，液壓動(dòng)力松閘，液壓動(dòng)力由中心液壓泵站產(chǎn)生，但是由于結(jié)構(gòu)的差異，制造工藝的不同，從而導(dǎo)致性能的差異。根據(jù)升船機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)和使用條件，貴州省烏江思林升船機(jī)采用了吉?jiǎng)P恩集團(tuán)的STROMAG-SIME制動(dòng)器，其主要特點(diǎn)有：碟形彈簧上閘，制動(dòng)力矩較大；構(gòu)件少，制動(dòng)安全可靠，維護(hù)方便；設(shè)計(jì)精巧，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡單，調(diào)試方便；制動(dòng)頭具有角相調(diào)節(jié)功能，能保證摩擦塊完全接觸制動(dòng)盤，磨損均勻，制動(dòng)力矩恒定，對安裝精度要求不高；不含石棉之等特種材質(zhì)摩擦片，制動(dòng)平穩(wěn)可靠；采用性能優(yōu)異的碟形彈簧，制動(dòng)次數(shù)大于200000次；具有松閘顯示開關(guān)，操作便捷、性能安全可靠；制動(dòng)鉗與制動(dòng)盤之間的間隙可獨(dú)立調(diào)節(jié)，制動(dòng)時(shí)相應(yīng)時(shí)間快，小于0.3s；

工作環(huán)境溫度在-20℃～+80℃之間，適應(yīng)河道上溫差變幅大的情況。3.1制動(dòng)器

（1）工作制動(dòng)器

工作制動(dòng)器布置在主提升高速電機(jī)與高速減速器之間的聯(lián)軸器上，其主要作用是在電氣制動(dòng)失效的情況下將主機(jī)緊急制動(dòng)。為保證制動(dòng)器在各種運(yùn)行工況下均有穩(wěn)定的摩擦力，制動(dòng)力應(yīng)大于高速軸的靜扭矩，即每套工作制動(dòng)器的制動(dòng)力不能小于2倍的電動(dòng)機(jī)額定扭矩。

（2）安全制動(dòng)器

安全制動(dòng)器的主要作用是有效把持住整個(gè)系統(tǒng)因承船廂漏水和水漫船廂、船廂傾斜等事故工況產(chǎn)生的承船廂不平衡載荷。當(dāng)事故工況發(fā)生時(shí)，主提升卷筒所承受的最大不平衡載荷低于轉(zhuǎn)矩平衡重的重量，且安全制動(dòng)器的有效制動(dòng)能力受轉(zhuǎn)矩平衡重的控制。因此，加大安全制動(dòng)器的有效制動(dòng)能力，就可以有效提高升船機(jī)的安全可靠性。故在滿足主機(jī)設(shè)備布置的條件下，應(yīng)盡可能加大轉(zhuǎn)矩平衡重的比例。在貴州省烏江思林升船機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，率先采用了在每一組主提升的兩側(cè)增設(shè)一組可控安全卷筒，同時(shí)在每個(gè)可控安全卷筒上布置了7組可控安全制動(dòng)器，可控安全卷筒的平衡重塊為1400t，這樣不僅增加了轉(zhuǎn)矩平衡重的比例，而且增強(qiáng)了制動(dòng)效果，當(dāng)事故工況發(fā)生時(shí)，可更大程度的保證承船廂上設(shè)備及人員的安全。安全制動(dòng)器分為可控安全制動(dòng)器和駐車制動(dòng)器，在每個(gè)主提升卷筒上布置有5組駐車制動(dòng)器，在正常工況和故障工況下，二者的主要作用都是保證主機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)在停機(jī)后不受外來載荷的作用力，避免傳動(dòng)設(shè)備因過載而損壞。

（3）對接鎖定裝置

將升船機(jī)承船廂上的對接鎖定裝置兼作沿程安全鎖定，是我國在升船機(jī)領(lǐng)域上的獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)技術(shù)。為確保鋼絲繩卷揚(yáng)垂直升船機(jī)在通航水位變幅大時(shí)的運(yùn)行要求及承船廂在升降過程中準(zhǔn)確、可靠的鎖定相應(yīng)位置，對接鎖定裝置起著至關(guān)重要的作用。

貴州省烏江思林升船機(jī)對接鎖定裝置的安全鎖定方式為摩擦夾緊式，在承船廂升降過程中，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)鎖定。其原理為利用液壓缸壓緊摩擦塊與軌道之間產(chǎn)生的摩擦力，將承船廂鎖定在豎直軌道上。當(dāng)故障工況發(fā)生時(shí)，對接鎖定裝置受中央電氣控制系統(tǒng)的指令，鎖定豎直軌道，給承船廂提供一定的靜摩擦力，使承船廂能穩(wěn)定?？俊楦蟮奶岣咧苿?dòng)系統(tǒng)的安全可靠性，防止承船廂傾斜，對接鎖定裝置布置在承船廂的四個(gè)角上，沿承船廂中心軸線對稱。

3.2關(guān)鍵技術(shù)

在制動(dòng)系統(tǒng)中，各制動(dòng)器均需通過液壓缸驅(qū)動(dòng)，故對液壓控制技術(shù)有著同步、保壓、調(diào)速、超載保護(hù)、順序動(dòng)作、比例卸載等有著不同的要求。

在制動(dòng)系統(tǒng)中，主要采用的技術(shù)有∶

（1）因系統(tǒng)對制動(dòng)器上閘、松閘的一致性要求比較高，故所有的制動(dòng)器由一臺(tái)中心泵站提供壓力控制，且工作制動(dòng)器、駐車制動(dòng)器和安全制動(dòng)器三者的控制閥彼此獨(dú)立。

（2）為提高系統(tǒng)的安全可靠性，油泵電機(jī)采用雙備份機(jī)制，主要的換向閥冗余配置，并要求換向閥帶閥芯位置具備反饋功能。

（3）當(dāng)發(fā)生故障工況時(shí)，平衡系統(tǒng)的慣性力是制動(dòng)系統(tǒng)必須克服的作用力。因此，為防止故障工況時(shí)，力矩對主提升電機(jī)產(chǎn)生過載，造成主提升電機(jī)的損害，可控安全制動(dòng)器和駐車制動(dòng)器分級(jí)上閘，工作制動(dòng)器調(diào)壓上閘。

（4）由于升船機(jī)要求制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，故系統(tǒng)采用了大容量儲(chǔ)能器，并配置了冗余機(jī)構(gòu)。

（5）工作制動(dòng)器需要在其控制回路上設(shè)置壓力比例閥，并給定預(yù)先設(shè)置好的壓力曲線，按照此曲線調(diào)壓上閘。

（6）工作制動(dòng)器是通過中心液壓泵站統(tǒng)一提供液壓動(dòng)力，故從中心泵站到各組工作制動(dòng)器的管路距離需一致，以確保各組工作制動(dòng)器的液體壓力一致。

（7）對接鎖定裝置的主要技術(shù)要點(diǎn)為液壓缸的可靠保壓和勻速泄壓。

4.制動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)

由于升船機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是保障升船機(jī)安全運(yùn)行的重要設(shè)備，而且制動(dòng)器的工作極為頻繁，摩擦塊磨損、碟形彈簧疲軟等均會(huì)造成嚴(yán)重的后果，故在升船機(jī)的運(yùn)行中，應(yīng)特別注意對制動(dòng)器的維護(hù)保養(yǎng)。

（1）應(yīng)定期檢查各檢測開關(guān)及摩擦片磨損自動(dòng)補(bǔ)償功能是否正常；且當(dāng)摩擦片磨損補(bǔ)償功能正常，制動(dòng)器上閘時(shí)，液力推桿的行程應(yīng)在標(biāo)記可視位置。

（2）制動(dòng)器安裝在制動(dòng)盤之上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺母改變彈簧的被壓縮程度得到新的期望力矩時(shí)，制動(dòng)力矩調(diào)節(jié)范圍應(yīng)在60%～100%之間。

（3）當(dāng)?shù)螐椈善＼浕蛴辛鸭y時(shí)，應(yīng)更換碟形彈簧。

（4）密封圈損壞或液壓缸滲漏油時(shí)應(yīng)立即更換新的密封圈，液壓組件也可單獨(dú)更換。

（5）當(dāng)閘瓦磨損及碟形彈簧疲勞時(shí)，必須重新調(diào)整閘瓦磨損監(jiān)視壓板及碟簧監(jiān)視壓板。

5.結(jié)束語

貴州省烏江思林升船機(jī)的設(shè)計(jì)施工中，率先采用了可控安全平衡重這一型式，為國內(nèi)先例，且著實(shí)提高了升船機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。為使制動(dòng)系統(tǒng)的性能滿足升船機(jī)的運(yùn)行要求，并確保系統(tǒng)自身的安全可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)盡可能的作了相應(yīng)的考慮，并采取了相應(yīng)措施，在施工過程中，也對存在的問題作了論證并進(jìn)行調(diào)整。

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[3]廖樂康,于慶奎,黃發(fā)濤.清江隔河巖升船機(jī)主提升機(jī)安全制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].人民長江，2004（04）：20-22.