王功明，沈燕萍，滕 楷，石守津

（1.福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司，福建 福州350000；2.中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州310014）

0 引言

水口水電站2×500 t級(jí)濕運(yùn)全平衡鋼絲繩卷揚(yáng)提升式垂直升船機(jī)，是我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、制造、施工和安裝的全平衡式垂直升船機(jī)，于2003年4月經(jīng)調(diào)試和內(nèi)部試通航成功，2003年11月通過竣工驗(yàn)收，2005年4月正式對(duì)外試通航。水口升船機(jī)主提升設(shè)備的制動(dòng)裝置是確保升船機(jī)安全運(yùn)行的核心設(shè)備，其設(shè)有2種制動(dòng)器，①設(shè)在電動(dòng)機(jī)軸上的工作制動(dòng)器，共8對(duì)；②設(shè)在主提升卷筒及可控卷筒上的安全制動(dòng)器，共112對(duì)。在上、下游兩組吊點(diǎn)處各設(shè)1套制動(dòng)系統(tǒng)液壓站分別控制上、下游工作制動(dòng)器及安全制動(dòng)器。

主要作用：①用于正常停機(jī)制動(dòng)，在主機(jī)減速運(yùn)行接近零速時(shí)，工作制動(dòng)器上閘，主機(jī)停機(jī)延時(shí)數(shù)秒后，安全制動(dòng)器上閘。②用于事故制動(dòng)，當(dāng)升船機(jī)發(fā)生機(jī)電設(shè)備故障時(shí)，使船廂在0.2 m/s的額定運(yùn)行速度下平穩(wěn)的停下來。

1 改造目的

降低船廂調(diào)平難度，將主提升卷筒安全制動(dòng)器與可控卷筒安全制動(dòng)器控制閥組分開設(shè)置，船廂調(diào)平時(shí)，可控卷筒安全制動(dòng)器松閘，使船廂受力處于靜定狀態(tài)，便于調(diào)平。

提高升船機(jī)安全運(yùn)行，工作制動(dòng)器承擔(dān)了升船機(jī)的正常運(yùn)行停機(jī)制動(dòng)和事故緊急制動(dòng)任務(wù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)已建升船機(jī)制動(dòng)器的應(yīng)用實(shí)踐，選用制動(dòng)性能優(yōu)異的制動(dòng)器及優(yōu)化事故制動(dòng)液壓回路，以提高事故制動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性和減少制動(dòng)距離。

更新液壓系統(tǒng)元器件，選用國(guó)際知名品牌產(chǎn)品，提高液壓系統(tǒng)的靈敏度，減少液壓系統(tǒng)泄漏。

2 事故制動(dòng)系統(tǒng)

本次改造設(shè)計(jì)的事故制動(dòng)分為3種情況：

第1種情況：機(jī)械設(shè)備故障，判斷依據(jù)為船廂水平度偏差值超過10 cm（設(shè)定值可調(diào)），制動(dòng)過程為：工作制動(dòng)器分級(jí)上閘到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制動(dòng)器延時(shí)后正常上閘到位。

第2種情況：供電系統(tǒng)掉電，包括3臺(tái)以上主機(jī)掉電和3臺(tái)以上主機(jī)掉電及制動(dòng)系統(tǒng)掉電（UPS供電）2種情況，制動(dòng)過程為：工作制動(dòng)器分級(jí)上閘到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制動(dòng)器延時(shí)后正常上閘到位。

第3種情況：整機(jī)完全失電（包括UPS），此時(shí)工作制動(dòng)器及主提升卷筒安全制動(dòng)器同時(shí)分級(jí)上閘。

本次改造設(shè)計(jì)的事故制動(dòng)主要仍由工作制動(dòng)器實(shí)施，由于主提升卷筒安全制動(dòng)器與可控卷筒安全制動(dòng)器的液壓控制閥組已分開，每個(gè)液壓控制閥組控制的安全制動(dòng)器數(shù)量已大大減少，因此，在整機(jī)完全掉電的極端事故工況下，液壓控制閥組的設(shè)計(jì)使主提升卷筒安全制動(dòng)器也將參與事故制動(dòng)?？煽鼐硗舶踩苿?dòng)器則不參與事故制動(dòng)。

3 事故制動(dòng)二級(jí)上閘控制回路

鑒于事故制動(dòng)時(shí)的二級(jí)制動(dòng)并非是全壓上閘，此時(shí)，制動(dòng)器的摩擦片與制動(dòng)盤之間呈動(dòng)態(tài)摩擦狀態(tài)，使工作制動(dòng)器達(dá)到預(yù)設(shè)定的制動(dòng)力矩后實(shí)現(xiàn)減速停機(jī)。此前的液壓系統(tǒng)中，分級(jí)上閘控制回路選用了常規(guī)溢流閥與比例溢流閥并聯(lián)方案，并在比例溢流閥前串聯(lián)1只節(jié)流閥，在第1、2種情況的事故分級(jí)上閘時(shí)（機(jī)械故障或系統(tǒng)掉電），工作制動(dòng)器先分級(jí)上閘至預(yù)設(shè)定的制動(dòng)力矩，停機(jī)后通過比例溢流閥使控制壓力逐漸降至零，工作制動(dòng)器完全上閘。第3種情況，當(dāng)整機(jī)失電（包括UPS）時(shí)，比例溢流閥因無控制電壓而失效，工作制動(dòng)器與主提升安全制動(dòng)器先分級(jí)上閘至預(yù)設(shè)定的制動(dòng)力矩，再通過與比例溢流閥串聯(lián)的節(jié)流閥將控制壓力減為零后完全上閘。

結(jié)合水口升船機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況，對(duì)該控制回路的功能進(jìn)行了仔細(xì)分析和研究，認(rèn)為該控制回路中設(shè)置的比例溢流閥與常規(guī)溢流閥的功能并無實(shí)質(zhì)性差異，因此，最終取消了比例溢流閥，在分級(jí)上閘控制回路中采用了并聯(lián)2只溢流閥、1只節(jié)流閥的方案。

4 制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)結(jié)果

上、下游2套制動(dòng)器液壓系統(tǒng)總成、工作制動(dòng)器、液壓管路等安裝完成，電氣控制程序根據(jù)本次改造要求更新完成后，先進(jìn)行了耐壓試驗(yàn)和單機(jī)調(diào)試，最后進(jìn)行聯(lián)調(diào)，主要對(duì)事故制動(dòng)分二級(jí)上閘回路進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為主提升設(shè)備制動(dòng)平穩(wěn)無沖擊、制動(dòng)距離短。

現(xiàn)場(chǎng)按全平衡和最大偏載條件，對(duì)主提升設(shè)備在不同運(yùn)行速度工況下分別進(jìn)行了事故制動(dòng)二級(jí)上閘試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 主提升設(shè)備事故制動(dòng)二級(jí)上閘試驗(yàn)結(jié)果匯總表

5 結(jié)語

從本次調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果看，工作制動(dòng)器二級(jí)制動(dòng)壓力設(shè)定為4.5 MPa，降壓時(shí)間調(diào)定到3.8 s，在全平衡和上行最大偏載、下行最大偏載3種工況下，主提升設(shè)備升降運(yùn)行速度≥6 m/min時(shí)，二級(jí)調(diào)壓制動(dòng)沖擊很小，當(dāng)主提升設(shè)備升降運(yùn)行速度≥10 m/min時(shí)，二級(jí)調(diào)壓制動(dòng)均無明顯沖擊，主提升設(shè)備在最大偏載條件下全速升降運(yùn)行時(shí)，二級(jí)調(diào)壓制動(dòng)的最大制動(dòng)距離僅35 cm，較改造前的70 cm大有改觀，且制動(dòng)平穩(wěn)性效果更好，試驗(yàn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能滿足安全運(yùn)行條件，說明本次更新改造后的設(shè)備性能優(yōu)異，改造工作取得了圓滿成果。