升船机工程

升船机工程（精选8篇）

升船机工程 篇1

0 引言

升船机作为水运领域克服通航河流高水位落差的一种高效、快捷的手段, 早在一百多年前的欧洲运河上已被建成, 其中包括德国的尼德芬诺升船机和吕内堡升船机、比利时的斯特勒比·蒂厄升船机。与欧洲不同的是, 我国的升船机主要用于水利水电枢纽中处理水运与发电之间的矛盾以及解决高坝通航的问题。因此, 20世纪90年代初, 升船机的建设实践也随着水电建设向着高坝大库的发展而开始, 清江隔河岩、闽江水口、红水河岩滩、长江三峡等工程的升船机陆续开工[1]。

升船机是一项集多项专业技术于一体的系统性工程, 建设投资高达数亿以致数十亿。至今, 我国的升船机都建在水利水电工程的高坝枢纽中。升船机工程施工过程中, 由于工期长、任务紧、施工环境狭窄、电力生产与工程建设并行、临工作业队伍多、人员和机械设备流动性大、多工种立体交叉作业等特点, 加之不安全因素随着工程形象进度的延伸而不断变化, 导致升船机工程施工安全事故呈现出随机性、多样性和突变性等特点, 严重威胁着现场作业人员的生命安全, 同时也加大了企业的财产损失风险[2,3]。因此, 加强升船机工程的安全管理意义重大。

当前, 大多数升船机工程建设过程中, 一般采取安全管理制度方式确保工程施工安全[4]。然而, 通过分析升船机工程安全事故的相关统计资料, 发现绝大部分事故都是由于作业人员违反操作规程引起的。作业人员对规章制度了解不够、认识不足, 因而执行不力[4,5]。这表明企业规章制度的要求与现场执行存在很大的差距。基于此, 本文结合升船机工程施工过程中存在的安全隐患, 详细探讨了目视安全管理在升船机工程现场施工中的落实实施, 以达到区分作业人员, 明确设备、工器具、材料使用状态以及作业现场危险点等目的, 从而提高现场作业人员遵章守纪的自觉性和主动性;同时, 为其他水利水电工程实施目视安全管理提供借鉴。

1 目视安全管理

目视安全管理是指利用相关视觉感知信息规范和组织现场生产活动, 使每个人都能看得出现场是否正常, 能对其中的问题和异常及时采取改善措施, 维持现场的正常管理状态, 预防现场中不好状况的发生, 并提前实施改善措施的科学管理方法[6,7]。目视安全管理方法最大的优点是利用视觉化的工具, 通过安全色、标签、标牌等方式, 传达必要的信息以及提醒现场作业人员应遵守或注意的事项, 在工作中营造一种安全的氛围, 无形地促进作业人员遵守企业规章制度[7,8]。因而, 可将目视安全管理方式应用在升船机工程施工现场的安全管理中, 使现场一目了然, 借以实现自主管理、自我控制。

2 升船机工程安全隐患分析

升船机工程包括基础开挖、边坡支护、挡水结构、上游引航道中的靠船建筑物、导航建筑物、混凝土底板结构等主体工程的土建施工及大型设备安装工程[3]。在升船机工程施工过程中, 主要存在如下安全隐患:

1) 施工人员安全素质不高, 存在人的不安全行为。升船机工程施工一线作业人员绝大多数是农民工, 由于缺乏必要的安全知识和安全意识, “三违”问题时有发生。

2) 施工机械设备多, 设备管理需要进一步加强。具体表现为普通机械设备、大型机械设备、特种设备和非标设备的安装 (拆卸) 、使用、保养和维修过程中, 机械设备和人员混合作业, 容易造成机械设备损坏, 人员伤亡等事故。

3) 工程所需物料多, 规格类型各异, 需要加强对施工现场物料的管理。升船机工程施工现场物料的运输、堆放和使用过程中存在众多安全问题, 例如:物料在起吊过程中因绑扎不规范而发生坠落、各种物料在脚手架上堆放不稳定或超规定的荷载堆放而导致物体打击和坍塌事故的发生。施工现场存在许多具有可燃性、爆炸性、腐蚀性等特性的物料, 这些物料的化学能量可能因运输、储存和使用的不恰当而被意外地释放导致火灾、爆炸等安全事故。

4) 施工工艺复杂, 存在一定的危险性。升船机工程塔柱结构混凝土施工、承船厢安装等采用的施工工艺复杂, 作业人员因不熟悉工作方式、不了解安全操作规程而误操作引发安全事故。

5) 工期紧, 形成高处多重立体交叉作业, 事故隐患问题突出。在升船机工程施工过程中, 由于建筑物多为高坝垂直型, 露天作业量大, 致使上下施工、内外施工和不同性质的施工同时进行, 增加了作业条件的危险性。具体表现为交叉作业信息传递不及时而导致物体打击、高处坠落、机械伤害等事故。

3 升船机工程实施目视安全管理的必要性

通过对目视管理的概述, 结合升船机工程施工过程中存在的安全隐患, 升船机工程实施目视安全管理的必要性主要表现在以下几个方面[8]。

3.1 安全信号和安全信息传递的需要

在升船机工程施工过程中, 现场安全管理人员的职责是组织指挥安全施工, 这种职责实质上是发布各种安全信号和安全信息。升船机工程施工作业环境复杂, 工期紧, 这就对安全信号和安全信息的传递和处理提出了更高的要求。目视安全管理就是通过现场的安全文字、安全图形、安全图片、安全标识等视觉信号, 形象直观、迅速准确地传递复杂的安全信息, 通过目视安全管理可将升船机工程施工安全操作规程与施工现场的岗位进行有机结合, 有利于提高升船机工程安全管理效率。

3.2 作业人员之间配合的需要

升船机工程施工过程中立体交叉作业较多, 涉及的人员、单位、工种、危险作业较多, 在这种情况下, 要想杜绝事故, 保证现场所有作业人员的安全, 必须做到各个作业单位之间的默契配合。根据“四不伤害”原则, 目视安全管理对所有作业人员的安全要求是公开透明的。目视安全管理方法能提示与规范每一个进入现场作业人员的安全行为, 有利于作业人员的默契配合。同时, 也可对作业人员违规行为进行有效的约束, 可以起到提醒和警示的作用, 使其作业行为置于公众的监督之下, 进而有着互相监督的效果, 使作业人员共同遵守安全施工的有关规定。

3.3 现场改善的需要

升船机工程施工现场狭窄、施工工序复杂、作业人员较多且安全素质不高、使用机械设备较多、所需物料数量和种类较多, 这些均加大了施工现场管理的难度, 使得施工现场管理混乱。目视安全管理综合运用了安全工程学、生理学、安全行为学、管理学、心理学、广告学等多学科的研究成果。这些学科的交叉, 能够科学地改善现场作业人员视觉感知有关的各种环境因素。随着环境因素的改善, 就会产生良好的生理和心理安全效应, 充分调动作业人员的工作积极性。

4 升船机工程目视安全管理的具体实施

目视安全管理就是对人、机、料、法、环 (4M1E) 的有机组合体进行管理, 通过对施工现场的人、机、料、法、环进行目视安全管理, 使施工现场存在的安全隐患一目了然, 从而形成安全效应, 提升安全管理水平[9,10,11]。

4.1“人”———人员的目视安全管理

人是安全管理的主导因素, 也是最难控制的因素, 所有的生产活动都是在人员的参与和控制下完成的。因此, 必须将人员目视化工作放在首位, 加强生产作业人员的管理。针对升船机工程施工人员安全素质普遍偏低, “三违”现象时有发生的问题。人员的目视安全管理应按照着装统一化、劳保规范化的要求, 结合挂牌制度, 以单位、工种、职务为标准为现场的每位员工配备工服、工鞋、安全帽等劳保用品以及身份胸牌、安全袖章、特种作业资格合格目视标签、高危作业培训合格目视标签。并在班前、班中和班后开展自检、他检、互检活动, 为现场施工营造一种安全氛围。通过观察工服、工鞋、安全帽的颜色可以识别现场人员所在的施工队伍和工作单位, 同时可以直观的显示职务之间的区别。通过佩戴身份胸牌、安全袖章、将特种作业资格合格目视标签和高危作业培训合格目视标签贴于安全帽上等目视化方法, 可使人员的工种、职务、具备的作业资格以及受过的工作训练一目了然。

4.2“机”———机械设备的目视安全管理

升船机工程施工机械化程度较高, 操作和使用人员变化频繁, 加大了机械设备故障以及机械伤害的机率。因此, 必须加强机械设备的管理。机械设备的目视安全管理工作就是使机械设备的注意事项明显化, 正确操作标准化, 维护保养制度化。可通过对现场的整理、整顿, 清除不用的机械设备, 并对需用机械设备的放置位置进行调整优化。在使用机械设备前, 作业人员必须全面了解其性能和操作规程。为使作业人员正确而快速地了解设备的性能和操作规程。首先, 对机械设备进行铭牌标识并将操作规程以图形化的形式张贴于机器设备附近。其次, 用不同的颜色标识出机械设备不易识别及易发生问题的关键点。然后, 制定机械设备的保养计划, 进行保养时标示出润滑油的类别、液位、更换频率等信息, 同时做好机械设备的维修保养记录, 并张贴于机械设备附近。

4.3“料”———物料的目视安全管理

升船机工程施工大多为高处多重立体交叉作业, 作业现场中, 物料随意的堆放极易引发物体打击事故;易燃易爆物料在使用过程中由于不恰当的储运、使用易引发火灾、爆炸事故;有毒有害物料在对人员产生伤害的同时, 也可能成为其他事故发生的诱因, 如人员因吸入有害气体而眩晕导致高处坠落, 腐蚀性物料因存放不当而腐蚀设备引发设备损坏事故。因此, 在物料管理方面, 应对生产所需的物料进行归类, 并实行定置管理[12], 使现场一目了然, 所有的物料保持随用随取的状态。所以, 物料的目视安全管理应与定置管理相结合, 采用视觉符号, 按定置管理的要求, 规范摆放各类物品, 消除物料混放和误置, 确保信息显示的完善度和准确性, 如划分设备临时安置区、工器具区、垃圾与废品区、物料区等, 并设置标志线、标志牌和标志色, 使物料的使用者易于识别。

4.4“法”———标准的目视安全管理

法即规章、制度、标准, 此处的标准可理解为做事情的最佳方法。升船机工程现场作业人员“三违”问题突出, 所以必须使现场作业人员熟练掌握施工工艺和安全操作规程, 使法深入人心。在升船机施工现场可将与现场作业人员密切相关的规章制度、标准、工作方式流程以及注意事项图文并茂、形象直观地展示在岗位上, 实现安全施工和文明施工。如:岗位责任制、操作程序图、工艺规程、安全规章、交接班制度等。

4.5“环”———作业现场的目视安全管理

本文将环定义为作业现场这个大环境。为升船机施工现场创造一个良好的作业环境, 有效减少立体交叉作业中安全事故的发生, 是保证施工安全必须抓好的一项工作。为提高作业现场目视安全管理效率, 可在人、机、物、法目视安全管理的基础上, 利用目视化工具对现场进行区域化管理。首先, 选取某一作业区域实施目视安全管理, 这一区域将作为该工程项目的目视安全管理示范区, 其他施工区域可以参照对比, 所有员工均可参观学习, 并在这一过程中坚定实行目视安全管理的信念。然后, 在取得成功经验的基础上, 在整个施工现场全面推行目视安全管理。以杜绝人的不安全行为, 消除物的不安全状态, 从而营造一个安全有序的作业环境。

5 结语

水利水电工程施工现场是人流、物流、信息流的交汇地, 具有动态性和复杂性的特点, 极易发生安全事故[12,13]。本文针对水利水电工程中升船机工程施工过程中存在的安全隐患, 运用目视安全管理的方法, 进行了升船机工程目视安全管理研究。通过推行目视安全管理, 可使每位员工都能直观地看出现场是否正常, 并针对问题及时采取有效的改善措施。所有现场作业人员可以清楚地了解施工现场存在的安全隐患及各个工器具、机械设备、物料等的完整性状态, 并且可以自觉远离安全隐患;现场安全管理人员可以及时发现及消除施工现场的各项安全隐患, 从而减小施工现场发生安全事故的可能性, 做到前瞻性管理。总之, 推行目视安全管理可以有效提高施工现场安全管理工作效率, 减小安全事故发生机率。因此, 目视安全管理值得在升船机工程施工中推广应用, 并可为其他水利水电工程安全管理提供借鉴。

升船机工程 篇2

据报道，现代重工在蔚山工厂制作的新型MANK80ME-C92船用低速发动机首次成功通过型式测试，并预计正式进入批量生产。试制品将使用于马士基集团订造的船舶上，规格为31 710千瓦、104rpm，满足IMOTier-II标准，比之前预计的燃料消耗率更低，效率更高。

4月中国集装箱吞吐量920万TEU环比降2.4%

根据最新港口速报数据显示，4月份中国集装箱吞吐量为920万TEU，环比小幅下降2.4%，同比降幅与1-3月份累计的-12.3%基本持平。

3月份全国港口集装箱吞吐量上升至942.2万TEU，环比大幅上升33.5%。报告称，从3、4月数据来看，尽管集装箱吞吐量有所反复，但已经成功摆脱了1、2月大幅下滑的阴霾。集装箱吞吐量有望出现窄幅震荡、缓慢上行的趋势。而从领先指标来看，4月份中国PMI出口订单指数也进一步反弹至49.1%(3月份47.5%)，距扩张临界点仅一步之遥。伴随外部环境有所改善，预示出口颓势可能进一步有所减缓，全年港口集装箱吞吐量有望出现窄幅震荡、缓慢上行的趋势。

4月份港口煤炭发运量预计完成4 000万吨，同比下降7.7%，较3月份水平略有下滑。

建成投产国内最大抓斗船

日前，由中国交通建设集团有限公司所属广航局投资并与有关单位联合设计建造的30方抓斗船“金雄”轮建成投产。

该轮是目前国内采用Ω液力变矩器传动结构建造的最大抓斗式挖泥船，总长68米，型宽25米，型深4.8米，平均吃水2.8米。船舶最大挖掘深度可达75米，最大起重能力400吨，具有环保碎岩及定深挖掘整平功能，可在离岸20海里以内疏浚作业。试挖期间，该轮最高产量每小时近1 000方，达到设计效果。

Imtra公司推出侧向可伸缩电力推进器

Imtra公司近期新推出了两型SR系列侧向可伸缩电力推进器：SR80/185T和SR100/185T。该系列推进器不仅能在机动船上使用，还能安装在无法使用传统侧向推进器的帆船上。

SR系列侧向电力推进器通常安装在船舶内部，采用一次性润滑密封传动机构，噪声较小。其中SR80/185T型产品适用于长度为10.2-14.6米的船舶，其重量为30.8公斤，能产生96.2公斤推力；SR100/185T型产品适用于长度为12.2-16.8米的船舶，其重量为39.9公斤，能产生116.1公斤推力。

我国第一艘小水线面科考船顺利交船

2009年4月15日下午，渤海船舶重工建造的新型综合科考船“实验1”号顺利交船，并举行了隆重的交船仪式。该船舶由渤船重工为中国科学院建造，中国船级社秦皇岛分社检验，是我国自主设计制造的第一艘小水线面双体科考船，也是中国船级社第一艘入级小水线面科考船，比较国际上同类型船舶,达到了国际先进水平。

该船舶按照CCS规范审图建造，具有良好的耐波性能和动力性能，船长60.90米，型宽26米，型深10.50米。配备了满足科学考察特殊需要的动力定位系统并采取了抗振减噪措施，能够在近海、远洋完成水声、海洋物理、地质生物、海洋和大气环境等多学科和交叉学科的综合科学考察任务。

集装箱船用安全应力报警器系统

英国一家公司研制成一种船体安全应力报警系统，适用于集装箱船。这种系统使用5个长扫描行应力仪，一个装在船首，其余4个分别装在船体中部及甲板上下的左右两舷。该系统能向船长提供船舶应力状态的各种数据，以防止集装箱框架导轨和集装箱本身的损伤。（李有观）

节能阔鳍船

美国专家设计了一种新型船舶。这种船利用刚性阔鳍代替传统的螺旋桨， 通过模仿企鹅的划动方式向前航行。与螺旋桨船相比，这种船的“鳍”引起的紊流要小一些，因此，较多的“鳍能”可用于驱动船只前进。在一定的速度下，该船所消耗的能量要比同样大小的螺旋桨船少17%左右。

目前已经制造了船身为4米的实验性小船，并正在研制45米长的原型船。据设计者称，美国的船舶即使只有一小部分用这种高效动力设备改装，每年便可节约几亿加伦的燃油。（李有观）

减轻船舶摇摆的新型装置

日本一家公司研制成一种能减轻停泊或航行中的船舶摇摆的新型装置。这种装置利用带有减速机的自行式台车的左右行驶来减轻船体摇摆，减摇效果良好，可使船舶的摇摆减轻70%左右。使用时，装有电动机和减速机的台车随着船体的摇摆，在弧行轨道上左右行驶。传感器检测船舶的摇摆程度，并据此自动控制台车的移动位置。（李有观）

减少船用柴油机烟尘的新方法

美国佛勒克特公司研究出一种减少船用柴油机烟尘的方法。该公司制成了一种双轴超旋风分离器，船用柴油机装上这种分离器后，排除的烟尘在此分离器内被惯性分离。据称，使用这种装置，可分离烟尘中90%以上的粒子，从而使覆盖甲板的烟尘大大减少，减轻了烟尘对甲板的腐蚀。（李有观）

营运中修理螺旋桨的方法

英国专家研究出一种可在船舶营运中现场修理螺旋桨的方法，已用于一些集装箱船、冷藏船和军舰上完成时间紧迫的施工。

这种方法，是在螺旋桨叶的范围内建立一个水下活动空间，以便检查、修理或调换螺旋桨叶。从围栏内把海水抽出，以确保潜水员进行作业。在增强乙烯纤维制工作空间内，潜水员可进行焊接修理、修锉平整、阻止裂纹等作业。闭路电视在水面进行监视和记录水下作业情况。（李有观）

加快船舶航速的新技术

日本专家研究出一种加快船舶航行速度的新技术，它可减少船舶航行时80%的摩擦阻力，并可降低30%左右的燃料消耗。

这项新技术，就是在船体内外壳之间的中空部设置一个产生气泡和水的混合流体的装置。气泡和水的混合流体从设置在船体各部位的喷口以极快的速度向船后排出，因而产生向前推进船体的驱动力。（李有观）

韩进将建韩最大极地科考船

韩国海洋研究院下属极地研究所日前在政府支援下投资1 040亿韩元，在韩进重工订造韩国最大的极地海域破冰科考船“阿拉恩”号。该船全长110米，型宽19米，排水量为6 950吨，航速16节，乘员85名。据了解，该船的建造费用为754亿韩元，研究设备耗资286亿韩元。

“阿拉恩”号可在零下30摄氏度的条件下正常进行科考作业，船头部分用4厘米的高强度厚板建造，连续破1米厚冰层时航速为3-4节，船上将安装两台6 800马力的柴油主机。在冰层超过1米厚时，船头可自动提升高出冰层表面，以船舶自身的重量来破冰。据悉，船上还装备有100多种海洋研究设备，其中尖端科研设备28种。

减小船舶阻力的新方法

英国专家研究出一种减小船舶阻力的新方法。这种方法，就是在船舶的底部覆盖上一层用橡胶制成的外壳，外壳上装有阀门。船舶在航行时，橡胶外壳本身自动膨胀和收缩产生空气，这样在船舶的底部就会形成许多的气泡，这些气泡可减少水对行船的阻力。（李有观）

中国造最大汽车专用滚装船“大西洋”号首航

中国建造的最大汽车专用滚装船挪威籍“大西洋”号5月11日驶离威海三进造船厂，顺利首航。

升船机工程 篇3

关键词：升船机,垂直提升,土建工程,施工技术,注意事项

1 概述

水电站升船机工程是大江大河上水电建筑重要的通航建筑物,其中垂直提升式升船机工程较为典型。1994年至1998年中国水利水电第十六工程局有限公司(原闽江工程局)参加了水口水电站升船机工程土建工程的建设,承建了其中的各塔楼段的底板、上工作门段的塔柱及主机房、下闸首段的下部结构和下游导航墙。该工程建成后,获得了国家科技进步二等奖。2012年中国水利水电第十六工程局有限公司又参加了构皮滩水电站升船机土建工程的建设,承建其中的第三级升船机土建工程。为此,笔者对两工程的垂直提升式升船机土建工程施工进行对照分析,为构皮滩升船机工程顺利实施提供参考。

2 两水电站升船机工程简介及比较

2.1 水口水电站升船机工程简介

水口水电站是闽江干流的骨干工程,电站装机容量1400MW,水口水电站升船机工程是国内较早建设的大型湿运全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机,设计能力为2×500t级。土建结构主体为左块、右块对称结构,分为上闸首段、上工作门段、上提升段、上平衡重段、交通楼梯段、下平衡重段、下提升段、下闸首段、下游引航段,其中上闸首段属坝体的一部分,上提升段、上平衡重段、交通楼梯段、下平衡重段、下提升段为塔楼(柱)结构型式,两侧塔楼(柱)和上下闸首围成一个船厢室,船厢室底板高程为EL0.5,塔楼和上工作门段塔柱的顶高程与坝顶等高,为EL74.0,上闸首段至下提升段EL74.0以上为主机房,主机房顶高程约EL87.0。

升船机工程设有四道闸门:坝体上闸首段检修门、上工作门段挡水工作门、下闸首段工作门、下闸首段检修门,升船机船厢作为船只上下过坝乘坐的“电梯”,上下游各有一道通航卧倒门。船厢接送上、下游船只上下升降时,上工作门、下工作门均挡水,船厢中有水,船厢下方的船厢室中无水。挡水的上工作门、下工作门相当于高楼电梯井各楼层的“安全门”,各是一扇定轮可整体上下升沉的平板门,平板门的上部门体内也各有一道通航卧倒门,分别与船厢通航卧倒门对接,船厢到位后开卧倒门送船只通往上下游或让船只进入。

2.2 构皮滩水电站升船机工程简介

构皮滩水电站是乌江干流梯级开发的控制性工程,水库正常蓄水位630.0m,电站装机容量3000MW,大坝、泄洪建筑物、电站厂房等主要建筑物为1级建筑物,通航建筑物级别为Ⅳ级,通行500t级船舶。

通航建筑物线路位于枢纽左岸煤炭沟至野狼湾一线,型式为带中间渠道的三级垂直升船机,由上下游引航道、3座钢丝绳卷扬垂直升船机和2级中间渠道(含通航隧洞、渡槽及明渠)等建筑物组成,线路总长2306m。其中第二级垂直升船机为全平衡钢丝绳卷扬式,第二级垂直升船机和第三级垂直升船机为部分平衡钢丝绳卷扬式(承船厢下水式)。

第三级垂直升船机由船厢室和下闸首两部分组成。船厢室长81.0m,总宽44.0m,建筑总高度127.5m,建基面高程417.0m,周边回填土至高程450.0m,筏板厚度6.5m;两侧承重塔柱均为封闭式筒体结构,筒体平面尺寸均为75.3m×10m,各设8个平衡重井、1个渗漏集水井和1个楼梯井;两侧塔柱之间为宽18.0m的船厢室,塔柱顶部通过梁板联成整体并构成上部主机房的基础;主机房为框架结构、网架屋盖,机房内对称布置8套卷扬提升机构及其辅助设备。下闸首主体结构长17.0m,总宽47.0m,高33.0m,布置有一道检修叠梁门及第三级升船机的检修排水、机室充水设施。

3 升船机土建工程施工技术的几个注意事项

根据水口水电站升船机工程的施工经验,结合构皮滩水电站第三级垂直升船机工程的特点,在构皮滩水电站第三级垂直升船机工程施工中主要有以下几个需注意的事项:

(1)做好围堰防冲刷措施,并防止地基溶洞诱发基坑管涌渗漏。构皮滩水电站第三级垂直升船机工程下闸首位于河道凹岸,围堰受水流冲刷较多,采用土石围堰需及时做好防冲刷措施。贵州地区多溶洞,乌江沙沱水电站大坝基坑施工时,曾因地基溶洞管涌渗漏严重影响了施工,处理措施难度大,代价高;构皮滩水电站导流洞堵头曾因溶洞诱发严重泄露,影响水库无法正常蓄水约半年。

(2)控制开挖边坡及基坑开挖爆破,特别是集水井的开挖爆破,防止振动损坏开挖高危边坡及其支护。升船机工程基坑为深度达30m以上的深槽,石方开挖边坡一般坡度很陡,遇不利地质构造,易形成高危边坡,开挖边坡宜优先采用光面或预裂爆破,边坡支护需及时跟进。基坑开挖时,一般先进行先锋槽开挖,爆破临空面条件较好,易分段,爆破振动易受控,而集水井工作面较小,开挖先锋槽有难度,井挖爆破分段较难,爆破振动相对大,对大型集水井宜先挖出导井再扩挖,并对集水井周期边的高危边坡构造和新浇支护进行认真的爆破振动验算,确保边坡稳定。

(3)控制边坡放样和开挖精度,避免因过多超挖而需变更塔柱形体结构,增加施工难度。边坡开挖过程中,应经常复核开挖尺寸,避免出现因欠挖需返工现象,并避免因过多超挖而需变更塔柱形体结构保证塔柱结构稳定的现象,从而导致钢筋结构、模板结构变动大,增加塔柱施工难度,延误工期,从而增加工程总体工作的难度。

(4)配足测量人员,防止测量精度或进度不满足施工需要。升船机工程工作面多,测量放样及复核工作量大,必须配足熟悉测量业务、积极肯干、认真负责的测量工作人员,确保工程顺利高效实施。在水口升船机工程塔楼施工中,由于塔楼左右侧分别紧邻船闸和右岸边坡,故在跟踪测量监控的同时,分别通过在船闸和右岸边坡设立支点,拉、顶纠偏。

(5)配足塔柱模板,确保塔柱上下游方向、左右岸方向柱状浇筑时的均衡上升。塔柱上下游方向、左右岸方向柱状浇筑均衡上升,是高大建筑物的通常要求。做好均衡浇筑上升,也是防止升船机底板大体积混凝土出现裂缝的一项重要措施。当然在确保可预防该类裂缝时,也可采用较少的模板平台周转。在水口升船机工程塔楼施工中,施工单位水电十二局采用了两套滑框倒模平台,每套滑框倒模平台配4层模板,浇筑时每日上升约1.2m。

(6)规划好紧急制动锚定件细部结构和浇筑分层方案,以方便进行锚定件内混凝土浇筑分层时的层面处理和清洗。升船机船厢紧急制动时,制动力大,锚定件一般锚入升船机底板,并且结构较为高大,若升船机底板混凝土浇筑分层和锚定件安装位置难于满足一次浇筑覆盖锚定件条件,则需对锚定件的细部结构和锚定件内部混凝土的层面处理方案进行认真规划,以方便层面处理和清洗施工,并保证施工质量。

(7)规划好下闸首检修用的深孔水泵的预埋管安装埋设,防止预埋管变形或堵塞。深孔水泵是下闸首检修时的重要设施,预埋管安装埋设不当,出现倾斜度超标、管径变形、弯头段弯曲度错误,或管路堵塞,则将无法匹配已选型的水泵设备,而管路处理难度较大,多数情况下将报废。对预埋管宜请设计考虑适当放大直径作为预防措施,并确保平衡浇筑防止变形。

(8)积极考虑承船厢在工地外初装后从下游水道进入船厢室就位安装的方案,减少承船厢起吊作业难度。承船厢采用散件吊入船厢室再拼装焊接,承船厢的施工与上方土建作业干扰极大,安全风险高,对工期有较大影响。而构皮滩水电站第三级垂直升船机工程下闸首位位于河边,周边场地不开阔,采用超大型起重设备将已初装的承船厢吊入船厢室总装的难度也很高,扩挖场地开挖方量大,高危边坡将更加高陡。为此,采用承船厢在工地外初装后从下游水道进入船厢室就位安装的方案在技术上是可行的,但运入承船厢前下游围堰需拆除,并且下闸首和下游导航墩需设二期混凝土,以适应承船厢的宽度,承船厢就位后需再修筑二次围堰,浇筑二期混凝土,安装下闸首闸门。具体而言,上述何种方案最为经济合理,需综合分析。

(9)认真考虑塔柱顶部框架梁与塔柱顶部刚性连接的特殊要求,规划好支模施工方案,减少支撑对下方安装作业面的干扰,并努力降低吊装就位和吊装拆模的安全风险。船厢室高达100m以上,施工塔柱顶部框架梁一般优先考虑采用预应力梁等预制梁,为减轻重物吊装难度,可采用叠合梁施工方案,但是考虑升船机塔柱顶部框架梁与塔柱顶部较多可能有刚性连接的特殊要求,对预应力梁等预制梁两端头采用锚板连接作为刚性连接,质量难于保证,设立钢桁架作为底模支承现浇刚性梁是质量较为可靠的施工方案。而采用一榀钢桁架作为单根现浇刚性梁的底模支承,钢桁架拆除时,若支座有一平台可供钢桁架平移再起吊,则起吊工作较简单,否则即使采用倒链缓慢沉放移动钢桁架,吊机仍可能需经受较大冲力,拆除安全风险大,而使用两榀钢桁架作为单根现浇刚性梁的底模联合支承,拆除较容易,但钢桁架用量大,成本高。

4 结语

行程检测在升船机中的应用 篇4

清江隔河岩一级垂直升船机和福建水口垂直升船机计算机监控系统是一套复杂的自动控制系统, 涵盖到应力、水位、水深、加速度、油压、油温行程、位置、电压、电流、扭矩等十多种不同性质参数的检测。如果缺少一个可靠、精确的检测系统, 就难以保证升船机自动控制系统的正常运行。

行程检测是升船机检测项目中非常重要的一项任务, 主要包括承船厢行程检测和各类油缸的行程检测。下面就承船厢行程检测和各类油缸的行程检测进行介绍。

2 承船厢行程检测

升船机在工作过程中, 承船厢位置是一个重要的测控参数, 要求数据准确可靠、重复性好、满足提升速度和采样速率的要求, 当因故障掉电再行恢复运行时原数据不丢失, 而且要求检测装置安装、调试方便。为确保升船机主拖动系统安全、准确、可靠的运行和控制, 必须对承船厢行程进行高精度的在线动态检测。为了保证这一参数准确可靠, 通常采取几种不同的测量方式同步并行, 以满足控制系统的要求。

2.1 利用CCD条码检测技术

清江隔河岩一级升船机承船厢行程检测方式之一是采用CCD条码检测技术对承船厢的行程进行动态检测。

其基本原理是当被检测对象在一定照度情况下通过光学系统就会成像在CCD像素上, 用一合适的时钟脉冲对CCD进行驱动, 在其输出端就可获得被检测对象的视频信号, 我们设定编组条码与对应脉冲当量有准确的关系, 则通过检测判断即可解算出承船厢当前的实际位置, 原理示意图如下图1:在清江隔河岩一级升船机实际施工中, 我们将条码板固定在船厢池的塔柱上, 每米一组条码, 表示以米为单位的绝对位置编码, 在船厢相应的位置安装一个有2160光电单元的线性CCD摄像系统, 由于CCD距离目标 (条码) 较远, 而且要求目标的位置准确, 因此采用稳定的辅助光源是解决CCD动态响应的有效途径, 我们选用可调光源的碘钨灯, 并以适当的降压措施来保证其使用寿命。只要能在线性CCD摄像系统上得到一个完整的条码组光电影像, 我们就能读出不同条码组的位置数据和条码在CCD上的相对位置 (一米之内的精码) , 这样在一个扫描周期 (如2.5毫秒) 就能得到承船厢和塔柱间的相对位置。这好比在塔柱上防止一把100多米的直尺, 条码就是刻度线或标号, CCD摄像系统好比人的眼睛, 通过CCD元件将光学位置信号转换成随时间变化的电信号, 由逻辑电路和单片机进行高速处理, 就能实时读出承船厢的绝对位置信息。由此可看出该行程检测方式的优势为:

(1) 利用塔柱作为船厢行程测量基准, 其稳定性好, 数据准确, 受其他环节影响小。

(2) 利用条码技术, 实现全程绝对编码, 能实时提供准确可靠的绝对位置。CCD技术和单片机技术的发展可以使检测精度达到更高的要求, 安装调试方便。

(3) 利用摄像头共轭特性, 可以克服检测过程中船厢摆动的影响, 同时可以检测承船厢的水平情况。

2.2 采用光电编码技术

福建水口升船机承船厢行程检测方式之一是采用在主提升机卷筒轴上装设光电编码器的方法进行检测。具体做法是:在主提升卷筒主轴上加装过渡轴, 经滑块式联轴器与测量齿轮组和编码器相连。整个检测装置通过支架固定在卷筒端盖上。其检测原理是将承船厢的直线位移转化主提升卷筒的角位移进行测量, 光电编码器将卷筒的角位移量转换成对应的数字量, 经行程显示仪处理后, 显示出承船厢的直接行程并送PLC处理。

该种检测方式的特点是结构简单, 安装方便, 易于维护, 但该方式对于主提升卷筒加工精度要求较高, 并且受钢丝绳直径不均匀、钢丝绳磨损、钢丝绳受力伸长不等、钢丝绳的弹性模量和温度的不一致等因素的影响。

2.3 采用红外激光测距仪进行检测

采用瑞红外激光测距仪对承船厢进行动态行程测量, 经PLC处理可得到承船厢实时的绝对高程。通常用该检测方式与其他检测方式配合使用, 用以可以补偿主提升机卷筒和钢丝绳带来的误差。

3 各类油缸行程检测

3.1 采用恒力弹簧收绳开度检测方式

该检测方式原理图如图2。

其检测原理为:钢丝绳与油缸活塞杆相连, 活塞杆运动时, 测量轮在恒张力盘簧和钢丝绳的带动下转动, 将油缸活塞杆或闸门开度的线位移转换成测量卷筒的角位移, 光电编码器将卷筒的角位移量转换成对应的数字量, 经开度显示仪处理后, 显示出油缸的直接行程量并送PLC进行解算 (或直接将编码器信号送PLC处理) , 得出油缸移动的位移量。

该检测方式的特点是无需吊挂配重, 测量精度高, 工作可靠, 操作维护方便。但该方式由于钢丝绳外置, 易受外界的损坏而导致钢丝绳断绳。

3.2 采用压轮式开度检测方式

该检测方式原理图如图3。

其检测原理为:油缸活塞杆运动时, 压轮与油缸活塞杆同步转动, 压轮将油缸的线位移转换成压轮的角位移, 编码器将压轮的角位移量转换成对应的数字量, 经开度显示仪处理后, 显示出油缸的直接行程量并送PLC解算, 得出油缸移动的位移量即活塞杆当前所处的位置。

该检测方式的特点是结构简单, 测量精度高, 工作可靠, 操作维护方便, 克服了传统的钢丝绳检测方式易受外界干扰的缺点。

4 结语

由于钢丝绳卷扬全平衡式升船机是一个全新的领域, 其很多行程检测技术处于摸索和发展阶段, 因此其成功与否还有待今后实践的进一步检验。, 但均对直径和长度测量无影响。

参考文献

升船机工程 篇5

升船机是三峡水利枢纽的永久通航设施之一,其主要作用是为客货轮提供快速过坝通道,并与双线五级船闸联合运行,提高枢纽的航运通过能力,保障枢纽通航质量。三峡升船机为齿轮齿条爬升式垂直升船机,其过船规模为3000t级,最大提升高度113m,具有提升高度大、提升重量大、船厢与混凝土建筑物结合密切,施工精度要求高等特点,是目前世界上规模最大和技术难度最高的升船机。

船厢室段是升船机船厢垂直升降的区域,船厢室段建筑物的平面尺寸为121.0m×59.8m,底板厚2.5m,顶高程50.0m,建基面高程47.5m。高程50.0m~196.0m之间为船厢室段塔柱承重结构。驱动系统齿条和安全机构螺母柱均安装在塔柱筒体部分凹槽内的墙壁上。

齿条结构见图1,螺母柱结构见图2。

2 施工总体规划及重点、难点

2.1 施工总体规划

为满足升船机精度控制要求,充分考虑高层、薄壁钢筋混凝土结构自身的体积变形对二、三期埋件安装精度的影响,采取先一期混凝土浇筑(含一期埋件安装)、再二期埋件安装、最后进行金属结构和机械设备安装的施工方案。

2.2 施工重点、难点

三峡升船机最大升降高度113米,在世界同类型升船机中,将是规模最大的。具有提升高度大、提升重量大、船厢与混凝土建筑物结合密切,施工精度要求高等特点,是目前世界上规模最大和技术难度最高的升船机。采取科学的安装方法和施工程序,制定有效的的安装精度控制措施,是升船机埋件施工的重点和难点。

升船机埋件工程量大、安装高度大、施工工序多而工艺复杂,安装精度要求高、调整定位工作量大、精度检测和控制难度大,如:两片螺母柱导轨面的平行度公差(0.5mm)、螺牙顶圆柱面的直径公差(±0.5mm)、顶面之间与底面之间的距离公差(0.2mm)等,齿条反向导轨面与船厢室纵向中心线的平行度公差(0.5mm)、两节齿条间的节距公差(±0.1mm)以及平衡重导轨对称中心线至船厢室F轴线的距离公差(±2mm)等等超高精度要求。

按照一般的施工方案是无法保证齿条和螺母柱安装的精度,故设计了一期和二期埋件,通过一期埋件来保证二期埋件的精度,通过二期埋件来保证三期埋件(齿条和螺母柱均为升船机船厢埋件)的精度。

3 齿条、螺母柱一期埋件制造及安装施工方案

3.1 一期埋件概况

一期埋件的数量较多,是二期埋件安装的基础,安装质量的优劣将直接影响到后续埋件的安装精度,特别是应保证预应力钢筋埋管的准确定位。施工时,应采取相应的定位措施保证埋管精确固定,如辅助采用钢结构样架、利用辅助钢筋或其它辅助定位措施等。

船厢设备一期埋件主要包括齿条一期埋件、螺母柱一期埋件等。

3.1.1 齿条一期埋件

齿条一期埋件共4套,对称布置在4个塔柱的凹槽内,沿塔柱高度方向埋设。齿条一期埋件主要由预应力钢筋套管、辅助定位钢架底部支撑锚板和用于齿条二期安装的锚板等组成。

3.1.2 螺母柱一期埋件

螺母柱一期埋件共4套,对称布置在4个塔柱的凹槽内,沿塔柱高度方向埋设。螺母柱埋件的对称中心线距船厢横向中心线37740mm,距船厢纵向中心线21500mm,同一部位上游侧第一层套管中心安装高程为荦57.415m,下游侧第一层套管中心安装高程为荦57.64m,上、下游套管中心相差225mm。

螺母柱一期埋件由预应力钢筋套管及连接套管、M30地脚螺栓、底部支撑锚板、用于螺母柱二期埋件安装与调整的带螺纹接头的钢筋及套管组成。

3.2 一期埋件施工工艺流程

施工准备→测量放样→钢结构制作→转运至现场→吊装→初步调整→固定钢结构→钢筋绑扎→安装套管→初步调整→钢筋绑扎、调整→套管精调、加固→验收→管口封堵→立模→浇筑一期混凝土→拆除模板→复测。

齿条和螺母柱一期埋件安装类似,以下介绍螺母柱一期埋件施工方案。

3.3 预应力钢筋一期套管安装调整架设计与制造

为保证螺母柱预应力钢筋的一期套管安装质量,加快安装施工进度,采用型钢组成的构架作为套管的固定载体,在加工厂内预先将每个浇筑仓内的套管群预组装成整体交付安装。

3.3.1螺母柱预应力钢筋套管安装调整架钢材采用Q235B一期埋设的预应力钢筋套管安装调整钢架的主杆件为L50×5,联系杆件为L36×4,套管横担为L70×6,预应力钢筋套管在横担上采用双头螺柱和管夹固定,双头螺杆有足够的调节余量,以满足埋设时对预应力钢筋套管安装高度和水平轴线位置的调整需要。螺母柱预应力钢筋套管安装调整架结构形式见图3。齿条预应力钢筋套管安装调整架与螺母柱预应力钢筋套管安装调整架尺寸不同,结构类似。调整钢架高度按混凝土浇筑分仓高度进行调整,目前荦60m以下按2.44m分层设计,钢架高度为2500mm,起始高程为荦57.11m。

3.3.2 辅助钢结构在钢管厂加工制作,首先布置钢平台,用水准仪将专用钢平台调整水平。并将平台表面清扫、打磨干净。按照辅助钢结构的分层图,按1:1的比例放样。

3.3.3 型钢下料前须采取校正处理。采用砂轮锯切割,端面应平整、无毛刺,其长度误差及直线度符合相关规范标准要求。

3.3.4 横担角钢上长圆孔先钻孔,后铣削成形。

3.3.5 角钢构架先在钢平台上组焊成形,焊接后应校正处理,构架结构尺寸应符合规范规定。

3.3.6 防腐。在调整钢架制作、校正、检查完成后,除锈,进行水泥浆涂装。

3.4 预应力钢筋一期套管安装调整架安装

3.4.1 预应力钢筋一期套管安装流程见图4。

3.4.2螺母柱一期埋件安装调整架的运输与吊装螺母柱一期埋件安装调整架在钢管厂制作完成后,可由航道下游运入船厢室,采用建筑塔吊配合吊装,随仓逐层埋设。

3.4.3螺母柱一期埋件的安装(1)按混凝土浇筑分层的情况,第三层浇至荦57.21m高程,在此高程安装固定钢架用的锚板,其锚板平面度及高程不大于2mm。(2)由测量队放出钢架安装控制线,并做好线架。将预应力套管钢架吊入仓位里,各部位的钢架对称吊装。先将钢架按控制线调整到位,并加固。然后将管夹大致安装到位。交由土建单位进行此部位的钢筋安装、调整。(3)PVC套管与连接套管的粘接。粘接前应先将承插口进行试插,并作出标记,然后测量连接后的总长度及直线度,确保连接后的套管长度满足设计要求。在涂抹胶粘剂之前,应先用于布将插口处粘接表面擦净,涂抹胶粘剂时,必须先涂承口,后涂插口,涂抹承口时,应由内向外,应均匀、适量,涂抹胶粘剂后,应在20秒内完成粘接,粘接时,应将插口轻轻插入承口中,对准轴线迅速完成,插入深度应超过标记,插接中可稍作旋转,但不超过1/4圈,粘接完毕即刻将接头处多余的胶粘剂擦干净。(4)由测量队精确测放出套管安装控制线,安装连接好后的PVC套管,并用挂垂线的方法调整套管的安装位置,其调整通过套管管夹固定双头螺栓进行调节。每一个部位,上下游侧的套管中心高程差为225mm。(5)套管调整完成后,交由土建单位进行螺母柱部位U型钢筋的安装。(6)由测量队配合进行精确调整套管安装位置,并将调整完成后的套管管夹双头螺栓进行点焊固定,并将管夹与钢架进行加固。同一部位的两片螺母柱埋件需同时进行调整、验收。(7)交由监理验收,验收合格后,进行套管两端密封处理。(8)验收合格后,方可进行下一道工序。

3.5 底部支撑锚板、带螺纹接头的钢筋及套管安装方法

(1)底部支撑锚板安装流程放点→下料→安装→加固。按照施工图纸对锚板位置放点,安装,并利用土建结构钢筋对锚板进行加固。锚板面高程为▽57.21m,混凝土收仓面应严格控制不能高于锚板面。(2)测量队按照图纸要求,测放出安装点,利用土建结构钢筋,焊接带螺纹接头的钢筋及套管安装托架,按要求安装到位后,用圆钢对其进行加固。带螺纹接头的钢筋安装到位后,需将内丝扣涂抹黄油,并用破布填封。带螺纹接头钢筋的埋设位置偏差不大于±5mm。

4 原型实验

为了确保升船机船厢室段主体砼施工质量及满足一期埋件PVC套管的安装要求,在3#塔柱对螺母柱部位PVC套管安装及砼浇筑进行了现场原型试验。

4.1 原型实验施工

以升船机现场船厢室段三号筒体第四仓(57.21m~59.65m)为试验仓进行试验。施工过程如下:(1)基础砼浇筑完成后,将制造并验收合格的辅助定位钢架安装就位,调整合格后加固。(2)在辅助钢架上安装PVC套管。(3)初调到位,粗加固完成后进行结构钢筋绑扎。在结构钢筋绑扎中,发现与现采用的钢架(安装方向与钢架尺寸宽度)产生干扰,主要是辅助钢架宽度方向影响土建结构钢筋的安装,需对钢架进行改制。(4)PVC套管加固及土建绑扎钢筋完成后,进行了现场振动试验,振动试验前后测量数据显示PVC套管结果符合设计要求。(5)土建立模备仓,进行辅助钢架监控点及监控垂线的安放—土建浇仓,跟仓监控。(6)混凝土浇筑完成后,进行了模板及PVC套管端口封表1堵拆除,PVC套管仓后复测。

4.2 原型实验数据分析

(1)实验数据(表1);(2)数据分析。通过对实验数据的汇总分析,所有控制尺寸均在一期埋件安装偏差要求范围以内,采用预应力钢筋套管安装调整架来固定、精调PVC套管的方案可以保证一期埋件安装精度。

4.3 方案调整(1)在施工工

程中发现辅助钢架原设计尺寸与土建U行钢筋产生干扰,经现场研讨,将辅助钢架设计尺寸进行变更(由原宽度方向740mm改为690mm,解决了与土建钢筋的干扰问题)。(2)在施工过程中辅助钢架原设计安装方向与土建螺母柱部位纵向结构钢筋产生干扰,经现场研讨,将辅助钢架设计安装方向变更(与原方向旋转180°)。

5 结束语

经过前期的方案研究和实施准备工作后,立即开始进行原型实验。通过试验数据的分析,修改并确定了施工工序和质量控制要点。齿条、螺母柱一期埋件安装的要点在于预应力钢筋套管安装调整架的设置。现场施工的检测结果证明,此措施满足了现场土建配合和自身的质量控制的需要,有力的保证了一期埋件安装的精度,为后续二期埋件和齿条、螺母柱安装施工的质量和精度创造了必要的条件。

摘要：三峡升船机是目前世界上规模最大和技术难度最高的升船机,为保证升船机设备安装、调试的顺利施工和安全运行,对升船机埋件(齿条、螺母柱等)的安装精度提出了远超一般埋件的要求。同时在埋件设计的各个方面采取了一定的措施,设置了三期埋件来逐级保证最终升船机的安装精度。本文通过对具有代表性的螺母柱一期埋件安装的一些措施介绍了如何保证一期埋件的精度,进而保证二期、三期埋件的安装质量。

升船机工程 篇6

关键词：升船机,齿条,预埋件,施工平台

向家坝升船机齿条及二期预埋件共4套,对称布置在船厢室侧4个凹槽内。齿条安装高度为127.8m,共140节;二期预埋件安装高度为129.3 m,共144节。齿条二期预埋件与一期混凝土墙体灌浆连接,齿条与二期预埋件灌浆连接,墙体、齿条二期预埋件、齿条通过预应力钢筋加载连接。

1 施工要求

考虑到沉降变形影响,齿条二期预埋件安装并灌浆完毕3个月后方能安装齿条,至少14 d后才能进行预应力加载。除去通道、吊装场地,施工平台布置空间顺水向8 m,对称分布在齿条安装部位两侧,垂直水流方向4m,靠近船厢室中线侧。平台要供齿条二期预埋件安装、二期灌浆、齿条安装、齿条灌浆和预应力加载共同使用。4个部位齿条同步安装,计划工期18个月。

2 方案比选

2.1 排架

排架须从底板高程255.000 m搭设,为满足二期预埋件安装、二期灌浆、齿条安装、齿条灌浆和预应力加载的需要,排架平台须持续搭设,二期预埋件先施工,齿条后施工,平台须反复搭设和拆除,并且130m高排架无法保证安全,同时对后期平行施工的船厢结构造成很大干扰。

2.2 吊篮

吊篮起吊方便,但承载力有限,且对吊篮内操作人员限制较大,不能满足二期预埋件安装和灌浆施工要求,加之吊篮每次均需使用起重设备,在起重段较为紧张的施工时段难以保证。

2.3 施工平台

设计一种施工平台,既能满足不同施工阶段任务的要求,又不占用较多起重手段,并且不对后期船厢室内船厢结构的安装造成较大干扰。

结合排架和施工吊篮各自的特点,前三节由于高度低,可采用排架施工方案,三节以上设计施工平台,由于130m的高度对钢丝绳和卷扬机要求性能要求太高,并且长距离悬挂容易发生碰撞和工伤事故,须将整个安装高程分为两段,分别在高程340.000 m和393.000 m(筒体结构顶部)处布置卷扬悬吊机平台。高程310.000 m以下设备安装和施工使用340 m高平台,高程310.000 m以上施工将卷扬机平台提升至高程393.000m,二期预埋件和齿条设备分时段上下交替施工。

3 施工平台设计

3.1 结构设计

平台的高度要满足两节齿条安装、承载力要满足齿条安装和设备灌浆的要求,根据齿条部位的结构特点,将平台设计成C字形的4层凹形结构,嵌于齿条凸出部位,层间距为2m。顶部为满足灌浆空间要求,设计成外挑结构。施工平台为钢桁架结构,主体由角钢和矩形管焊接成组合梁,为方便安拆,主弦杆用螺栓连接。

结构尺寸长×宽×高为3 815 mm×4 260mm×9 538mm,总重约6t。顶层和底层平台敷设花纹钢板,防止坠物,中间层敷设钢板网,减轻平台重量。施工平台下设8 m检测平台,用于齿条安装的复测。

考虑平台的整体平衡,其重心设计在吊点包络线内,平台与墙壁接触点设有导向轮,确保升降平稳。

施工平台分为上下两部分,上平台为主平台。主要承受平台的施工载荷,提升力全部由上平台的四个吊点承受。平台设有施工附壁装置,保证施工时平台的稳定。施工平台结构如图1所示。

3.2 强度计算

省略通道等附属设施,简化模型,采用Beam188梁单元建模。平台在使用时,第一层、第四层通过附壁装置与墙面预埋锚锥连接,向上进行悬吊支撑,因此在附壁装置的位置上施加Z向(竖直向)的约束及Y向(水平向)约束;而平台使用时导轮不受力,无需加任何约束。

二期预埋件和设备灌浆时,平台施加集中荷载最大,为最不利的施工工况,因此取此工况进行强度计算。此时料斗放置在第一层平台最外侧,料斗及灌浆料重量约为3000kg。平台均布7000kg的荷载和平台自重,平台最下层分四个点施加总计为3000 N的集中力(测量平台),如图2所示。

(a)正面图;(b)侧面图;(c)平面图

(a)立面图;(b)侧面图;(c)平面图;(d)轴测图

通过有限元分析计算,得出灌浆工况时的结果:最大变形为1.83 mm,位置为底层平台边角处(图3);最大应力为11.605 MPa,位置为顶层平台的集中力加载点,如图4所示。齿条施工平台结构满足强度和刚度要求。

3.3 强度校核

考虑施工过程中的意外因素,对齿条平台进行校核计算。假设平台第一层平台左边附壁装置在齿条墙壁上找不到与之连接的预埋锚锥(现场可能发生)或者由于拉力过大断裂而发生失效。平台荷载不变,在齿条平台第一层左边丝杆发生失效情况下的受力状况。

(a)立面图;(b)侧面图;(c)平面图;(d)轴测图

(a)立面图;(b)侧面图;(c)平面图;(d)轴测图

通过计算得出:最大变形为3.735 mm,发生在平台底层边角处(图5);平台最大应力为11.6 MPa,发生在顶层平台的集中力施加处,如图6所示。小于20号钢的容许应力,不会发生事故。

(a)立面图;(b)侧面图;(c)平面图;(d)轴测图

4 提升平台

根据施工需要,齿条的安装分成低高程和高高程两阶段,将分别在高程340.000 m和393.000 m处布置卷扬机平台,用作施工平台的提升平台。提升平台承受施工平台的所有施工荷载。平台上设置2台5t卷扬机,采用2倍率钢丝绳悬吊在水平重心左右两侧,每侧两个吊点,实现施工平台的上下运动。

(a)立面图;(b)侧面图;(c)平面图;(d)轴测图

为防止施工平台在升降过程中因为卷扬机出绳位置的变化而摆动,卷扬机采用相对方向的绕绳方式;为保证施工平台升降平稳采用电气同步装置;为防止平台倾斜,设有倾斜报警装置,当平台倾斜达10cm时报警,采用分动微调方式调平;为防止发生工伤事故,提升平台结构件采用高强螺栓连接,安装有防坠器、限载器、行程限位器和极限位置限位器。固定施工时,采用工作制动器、附壁连接和丝杆三保险方式,保证平台安全。

5 结束语

(1)施工平台的方案满足了二期预埋件、二期灌浆、齿条安装、齿条灌浆和预应力加载操作平台的要求,最大程度节省了操作程序和布置空间。

(2)在施工进度上最大程度减小了对直线工期的影响。

(3)施工平台通过有限元计算结果表明,其整体满足强度和刚度要求,结构合理。

(4)平台提升方便,运行平稳,从结构、机械、电气上保证了安全性和可靠性。

(5)属非标设备,齿条安装共需4套,重复利用性差,一次性投入大。

参考文献

[1]李树海,赵月桂,陶书东.大跨度升卧式闸门在船闸上的应用[J].水运工程,2013(8).

[2]郭彬,金海军,曹怀志.三峡升船机关键技术问题[J].水力发电,2009,35(12).

[3]石端伟,王志浩,程新娥,徐秋生.大螺杆式升船机爬升机构的强度计算[J].起重运输机械,2004(4).

锁闩装置在升船机中的应用 篇7

1 防撞装置

升船机主要是由主提升设备、船厢金属结构与机械设备、平衡重系统和船厢室机械设备等组成的。在船厢金属机构和机械设备中, 包含了防撞装置等机械设备。

防撞装置形式有多种, 其中, 常见的形式为油缸驱动钢丝绳、滑轮、防撞钢梁, 它们都能够起到防撞的作用。下面主要介绍了带有锁闩机构的防撞装置。

这类防撞装置主要是由钢丝绳组件、带人行过道的钢桁架、钢桁架锁定装置、钢桁架启闭装置、缓冲油缸装置、导向滑轮、制动装置、限载与导向装置、锁闩装置与锁闩装置导向架等设备组成的。具体如图1所示。

锁闩装置主要安装在钢桁架端部支撑臂上, 是由伸缩油缸、锁定销、锁定块、锁闩与钢桁架之间的一个伸缩接头和导向装置等组成的。

伸缩接头包括内套筒和外套筒, 内套筒固定在钢桁架上, 外套筒可以在内套筒上滑动, 内套筒和外套筒之间设置密封装置和润滑装置。为了保证锁闩装置能够准确定位, 在伸缩接头外表面安装了导向滑块, 在船厢结构上设置了2条U140的槽钢作为导轨。

锁定销安装在伸缩接头可移动外套筒端部, 伸缩油缸与锁定销用螺钉连接。另外, 在锁定销内开设了1个槽, 伸缩油缸可以推动推力块在其内运动。

钢丝绳夹头利用2块钢板与钢丝绳绳头固定连接。钢丝绳夹头设备主要包括2对卡钩、支铰轴、弹簧、夹头结构件和安装在船厢结构上的顶块等。在中部, 2对卡钩是通过支铰轴安装在夹头结构上的。卡钩底端设置弹簧, 可以使卡钩自动复位, 顶端为钩状结构, 可以锁定在锁定销上。

2 工作原理

锁闩和钢丝绳夹头的主要功能是将钢丝绳绳头从锁闩上解脱或固定, 使钢丝绳既可以固定在船厢结构上起防撞的作用, 又能跟随钢桁架旋转, 让开通航通道。当钢桁架处于放下状态时, 锁定销放置于钢丝绳夹头内, 钢丝绳夹头放在船厢结构的一个凹槽中。当伸缩油缸活塞杆推出时, 锁定块下行, 可以推动一对卡钩锁在锁定销上, 另外一对卡钩鉴于船厢结构上顶块的原因没有锁在锁定销上。只有当钢桁架将钢丝绳绳头一起提出船厢结构的凹槽中, 第二对卡钩才会上锁。采取这种方式设置第二对卡钩, 主要是防止伸缩油缸误动作而造成钢丝绳脱钩。当伸缩油缸活塞杆退回时, 锁定块上行, 可以推动第一对卡钩脱离锁定销, 另外一对卡钩也由于船厢结构上顶块的原因没有锁在锁定销上。这样, 锁闩与钢丝绳夹头脱离, 当钢桁架起升时, 钢丝绳不会跟随其一起提升。

3 小结

本文介绍了一种区别于传统类型的防撞装置, 其中, 锁闩装置工作原理设计得很巧妙。该锁闩装置易于制造, 运行平稳、可靠, 可被应用于其他行业中。

摘要：锁闩装置是防撞装置中的一个部件。该部件设计合理, 构思巧妙, 运行平稳、可靠, 虽然装置很小, 但是, 工作原理设计巧妙。锁闩装置既然能够被合理应用于升船机中, 那么, 它也可以应用于其他行业的机械设备中。

升船机工程 篇8

1 速度检测技术

速度检测装置已广泛应用于公路和水路运输等相关领域, 最常见的就是全国各地电子警察。目前, 国内外对交通运输工具的速度检测大致有以下几种方式:利用光电传感器进行速度检测[1]、应用多普勒效应的雷达测速[2]、激光测速[3]、利用GPS系统进行速度检测[4]、基于视频的速度检测[5]、基于RFID的速度检测[6]。

分析各种速度检测技术的利弊, 确定应用多普勒效应的雷达测速方法, 该方法具有测量精度高、测量范围较广、设备价格便宜等特点。选择型号为OWL-660的雷达测速仪, 其测速范围为0.07~12m/s, 测速精确可达±0.01m/s, 测量距离为0~400m。

2 系统硬件构成

该船速检测预警系统硬件配置包括测速单元装置、数据处理单元、通信设备及预警显示播报单元等。测速单元装置主要负责安装区域覆盖范围内的船舶速度测量, 由测速雷达探头 (简称“测速探头”) 和电动云台组成。测速探头安装在电动云台上, 通过云台角度的变化, 测速单元装置完成不同覆盖区域内船舶的测速。数据处理单元为一台高性能的数据处理服务器, 用于测量速度数据的分析、计算、显示和存储, 运行管理人员也可以在服务器的显示界面上监测所测量船舶的航速。预警显示播报单元主要由液晶显示屏和提示广播组成, 用于实时显示船舶的船速, 并对船舶驾驶员进行超速预警提示。系统结构如图1所示。

3 三峡升船机船速检测预警系统布置

在三峡升船机船厢左右侧走道上安装两台测速单元装置, 其中一台测速装置对着下游方向, 另一台测速装置对着上游方向, 安装位置位于防撞装置内侧距防撞绗架1.5m处, 通过焊接在船厢上的支架固定, 支架高度1m, 在测速单元装置旁安装船速显示屏和提示广播各一套。安装位置示意图如图2所示。当船舶上行进厢时, 安装在承船厢上游侧的测速装置可对船舶进厢过程进行测速;当船舶上行出厢时, 安装在承船厢下游侧的测速装置可对船舶出厢过程进行测速;当船舶下行进厢时, 安装在承船厢下游侧的测速装置可对船舶进厢过程进行测速;当船舶下行出厢时, 安装在承船厢上游侧的测速装置可对船舶出厢过程进行测速。

布置在船厢两侧的测速雷达配有RS-232接口, 测速雷达取得的船舶速度信息通过RS-232转以太网口模块, 经由网线和网络交换机等网络通信设备传送给布置在集控室的数据处理服务器。数据处理服务器通过后台软件滤波和角度偏差纠正计算得到所测量的单船或多船的实时速度, 并通过积分运算得出测量船舶的相对位移, 升船机的运行管理人员可以在数据处理服务器的显示界面上获取测量船舶的速度实时曲线图和位移信息;同时数据处理服务器还具有对测量船舶的速度信息进行存储保存功能, 以便于运行管理人员的记录和查询。

船厢上的液晶显示屏能实时显示测量船舶的速度值, 当测量船舶的速度接近或超过设计允许值时, 服务器通过后台软件能在液晶显示屏发出超速预警提醒标识, 同时通过广播喇叭播放语音提示, 以提醒船舶的驾驶员控制船舶的航行速度, 有效地减少船舶通过升船机时因速度过快而引起的事故发生率, 从而保证升船机的安全运行。

4 软件功能及实现

该船速检测预警系统软件采用微软VC6.0开发平台开发, 系统界面分为速度曲线显示区域、警示值设置文本框、速度显示文本框、位移显示文本框、开始测速按钮、位移测量按钮、云台设置按钮、数据保存按钮、数据读取按钮。船速检测预警系统界面如图3所示。

4.1 雷达测速信息读取

系统软件通过TCP/IP协议与网络交换机连接通信获得雷达测速信息, 数据格式为9比特数据, 1比特停止位, 无校验位。缺省的数据波特率是9600。数据格式定义如表1所示。

(注:其中xx表示厂家调试位, 使用时忽视。)

目标速度= (BYTE2+BYTE3) ×0.01m/s, 通过计算, 实时速度显示在“速度显示文本框”内。

4.2 速度修正

根据雷达厂家提供的资料, 当目标行驶方向与雷达所指方向有夹角时, 雷达显示速度与实际速度会有误差。当夹角为α时, 实际速度V实与测速显示速度V测满足关系:V实=V测/cosα。系统软件通过读取云台的姿态信息, 确认α数值, 对测试速度进行修正处理。

4.3 速度预警设置

在“警戒值设置”文本框内填写数值, 软件系统将速度与该警戒值进行比较, 当速度大于或等于该警戒值且持续时间超过1s时, 在速度曲线显示区域显示“注意!速度超过限制”红色字样。同时, 系统会在液晶显示屏上发出预警提示并广播, 如图4所示。

5 系统测试

三峡升船机船厢尺寸为120m×18m (长×宽) , 与葛洲坝三号船闸闸室的有效尺寸一致, 因此在葛洲坝三号船闸闸室两侧搭建好系统后, 对船舶的上行进闸和上行出闸进行了共计20余次的系统测试。通过数据处理服务器, 将现场雷达测速单元采集的速度信号滤波、计算, 绘制成以横轴为时间、纵轴为速度的船舶过闸速度/时间曲线, 如图5所示。

系统测量了某船舶在葛洲坝三号船闸上行进闸的速度, 测量范围从船舶离上游人字门100m处开始至船舶靠泊系缆, 在船舶进闸测速时间1250s的范围内, 系统测得峰值船速1.6m/s (未进入闸室前) 。

通过对所有的测试数据的分析, 得出如下结论:船舶在葛洲坝三号闸上行进闸时, 系统可捕捉船舶从离上游人字闸门100m处开始进闸到停靠系缆全过程的船速信息;上行出闸时, 系统可捕捉船舶从闸室内启动至驶离闸室200m区域内船速信息。

6 结语

设计的船速检测预警系统可有效测量船舶进出升船机的船速信息, 并对船舶驾驶员进行超速预警提示, 测量精度和范围能够满足目前升船机运行管理需要。

参考文献

[1]王争荣, 翟性泉, 赵珍强.船舶相对运动速度检测方法研究[J].机电设备, 2011, (05) :1-4

[2]孙怀玉, 刘人杰.船舶靠岸用调频制测速雷达——超低速多普勒效应检测新方案介绍[J].大连海事大学学报, 1983, (01) :1-3.

[3]张思超, 胡亚杰, 赵晓鹏.折射式激光多普勒测速系统[J].实验力, 2013, (4) :1-3.

[4]张利鹏.几种车速测量装置的工作原理与性能比较[J].公路与汽运, 2008, (03) :22-25

[5]童剑军, 邹明福.基于监控视频图像的车辆测速[J].中国图象图形学报, 2005, (02) :32-36.