1、三峡升船机知识简介提纲三峡升船机知识简介提纲 一、升船机工程概况一、升船机工程概况 二、主要设计条件二、主要设计条件 三、总体布置三、总体布置 四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 一、三峡升船机工程概况一、三峡升船机工程概况 垂直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和特种船舶提供快速过坝通道，并与双线五级船闸联合运行，加大枢纽的航运通航能力和保障枢纽通航质量。 升船机布置在枢纽左岸，位于永久船闸右侧、左岸7#、8#非溢流坝段之间。升船机工程由上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首和下游引航道等部分组成，从上游口门至下游口门全线总长约5000m。 三峡升船机为
2、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，上游通航水位变幅30m，下游通航水位变幅11.8m,下游水位变率+0.5m/h。具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位变幅大和下游水位变化速率快的特点，是目前世界上技术难度和规模最大的升船机。二、主要设计条件二、主要设计条件 2.1 2.1 通航条件通航条件 （1）航道等级 根据内河通航标准（GB50139-2019），长江三峡河段航道等级为级。 （2）设计船型船队 单船（客货轮设计载重不超过3000t）：84.5m17.2m2.65m(长宽吃水深) （备注：过升船机船舶最大长度可达110m。） 船队（货驳单船设计载重
3、量1500t）： 109.4m14.0m2.78m(长宽吃水深) （3）通航净空：18m （4）进、出厢允许航速：0.5m/s 二、主要设计条件二、主要设计条件 （5）船厢有效尺寸 船厢有效水域尺寸：120m18m3.5m（长宽水深） （6）引航道口门区通航条件 在通航期内，引航道口门区及口门以外长500m、宽200m水域内的水面流速： 纵向流速：2.0m/s；横向流速：0.3m/s；回流流速：0.4m/s 通航期内最大通航流量:Qmax= =56700m3/s （7）水位条件 上游最高通航水位：175.0m；上游最低通航水位：145.0m 上游最大涌浪高：+0.50m 下游最高通航水位：73
4、.8m； 下游最低通航水位：62.0m 下游最大水位变率：约+0.50m/h二、主要设计条件二、主要设计条件 2.2 2.2 运行时间运行时间 年平均工作天数：335天 日工作时间：22小时 平均日运转次数：18次三、总体布置三、总体布置 3.13.1上游引航道上游引航道 升船机与船闸的上游引航道共用，处于上游隔流堤内，在汛期被隔流堤与河床主流隔开，成为独立的人工航道。 引航道右侧设130.6m长的支墩式浮式导航堤，浮堤与上闸首右边墩相连接。上游距上闸首253m处设4个间距30m的靠船墩，靠船墩与升船机中心线呈25o夹角,最近端距升船机中心线73m。 三、总体布置三、总体布置 3.2 3.2
5、上闸首上闸首 上闸首兼有挡水坝段及升船机闸首双重功能，在正常运行工况下适应枢纽上游30m的水位变化。上闸首顺水流方向总长130m，垂直水流方向总宽62m，其中航槽宽18m，航槽两侧边墩挡水部分宽为22m，其后的宽度减小3m，为19m。 上闸首顶面高程185m，航槽底板顶面高程141m，按水流方向自上而下分别设有挡水门、辅助门和工作门。工作门槽设在航槽尾部，门槽长27.8m，宽4.8m；挡水门槽、辅助门槽长20.6m，宽4m。工作门由1扇高17m并带有卧倒式过船小门的平板闸门和7节高3.75m的叠梁组成。 辅助门由1扇高度12.5m的平板门和8节高3.5m的叠梁组成，辅助门与工作门相距8m。升船
6、机投运前由挡水门挡水，挡水门和辅助门共用一套门。 工作门和辅助门分别由布置在混凝土排架上的22500kN和21500kN单向桥机操作，2桥机共用轨道。 在上游侧顶部位还设有横跨航槽的钢结构活动公路桥，桥面宽9m。三、总体布置三、总体布置三、总体布置三、总体布置 3.33.3船厢室段船厢室段 船厢室段是升船机船厢垂直升降的区域，由船厢的承重结构塔柱和顶部机房、船厢及机械设备、平衡重系统，以及电气控制，通讯、消防等辅助部分组成。 （1）船厢。船厢布置在两侧塔柱和上、下闸首围成的船厢室内，船厢驱动系统和安全机构布置在其两侧的四个侧翼结构上，通过驱动小齿轮沿齿条的运转，实现船厢的垂直升降。 船厢为钢结
7、构，外形长132m，横断面外形宽23m、高10m，船厢结构、设备及厢内水体总重约15500t，由相同重量的平衡重完全平衡。 三、总体布置三、总体布置 （2）塔柱。升船机塔柱对称布置在船厢室两侧，每侧由墙-筒体-墙-筒体-墙组成，总长119m，总宽16m。塔柱与上、下闸首间距1m。 墙与筒体之间通过沿高程分布的纵向联系梁实现纵向连接，为塔柱的开敞空间，两侧塔柱在顶部高程196m通过7根横向联系梁和2个平台实现横向连接。 每侧塔柱有2个筒体，左右对称布置。每个筒体长40.3m，宽16m，筒体壁厚1m，螺母柱部位和齿条部位的墙体局部加厚。筒体平面上呈凹槽形，凹槽长19.1m、宽7m，对应船厢驱动室的
8、4个侧翼结构，齿条、电缆出线孔和电缆槽、疏散通道均布置在凹槽的内侧墙上，螺母柱布置在螺母柱的凹槽内。螺母柱凹槽一侧是平衡重筒体，另一侧是电缆竖井。凹槽外侧的筒体布置楼梯间、电梯井和电缆竖井。三、总体布置三、总体布置 根据功能的不同，高程84m的平台为升船机下部的主要对外交通通道，同时兼顾平衡重安装，船厢安装和检修的主要通道；高程185m的平台为升船机与坝面的主要交通通道；高程175m、高程189m平台为平衡重的安装平台；高程192.5m的为电缆层；其余平台为塔柱内部交通。塔柱开敞区间的联系梁与各层平台对应连续布置。除平衡重的安装检修平台外，筒体中每隔14m布置一层平台。 两侧塔柱除筒体凹槽外，
9、其余部位布置8（组）2（侧）平衡重井，共16组。 中控室平台和观光平台布置在塔柱筒体凹槽的顶部，为梁板结构。每个平台的主承载结构为2根横向主梁，支承在凹槽顶部纵向墙的深联系梁上。 （3）顶部机房。指塔柱高层196m以上的围护结构，位于船厢室两侧塔柱结构顶部，主要布置有平衡重组的滑轮组、平衡重及检修桥机等。三、总体布置三、总体布置 （4）平衡重系统。包括平衡重组、滑轮组、钢丝绳和平衡链等设备。平衡重总重量与船厢总重相等，约为15500t。平衡重组共16组，每组16根钢丝绳，即用256根钢丝绳与船厢连接。 平衡链采用链板形式，12条平衡链的单位长度重量与256根钢丝绳的单位长度重量相等。平衡链与空
10、心平衡重连接，与船厢之间通过焊接在船厢上的两块连接板连接。 三、总体布置三、总体布置 3.43.4下闸首下闸首 下闸首长37.15m，宽58.4m，检修门在右侧的门库部位局部加宽4.8m，闸面高程84m。工作门以下的中间航槽宽18m，以上与船厢衔接，宽25.8m，航槽底板高程58m。 下闸首设有工作门和检修门，工作门为一带卧倒小门的下沉式平板门，检修门由8节3.25m高的叠梁组成。 下闸首工作大门由27000kN液压启闭机操作。叠梁门由一台2800kN的双向桥机通过液压自动抓脱梁操作。 三、总体布置三、总体布置 3.53.5下游引航道下游引航道 下游引航道为下闸首以下航道。总长约4400m，分
11、为2段。从口门至升船机与船闸引航道分叉部位约1800m，底宽180m，口门拓宽为200m，航道底面高程56.5m。分叉部分往上游至升船机下闸首约2600m，航道底宽80-90m，航道底面高程58m。 下游引航道的主导墙设于左侧，长88m，墙顶高为75.5m，靠船建筑物设于下闸首下游约300m以外的左侧，顶高75.5m,长100m。 四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.1 4.1船厢结构和设备总体布置船厢结构和设备总体布置 船厢布置在船厢室内，由钢丝绳悬吊，沿塔柱上的齿条竖直升降。船厢采用盛水结构和承载结构合为一体的自承式结构形式。船厢有效水域为120m18m3.5m，总长13
12、2m、标准段宽23m、高10.5m。船厢结构和标准水深的水体总重量约15500t，其中结构和设备重约6830t。根据功能要求，在船厢上布置了驱动机构、安全机构、纵导向及顶紧机构、横导向机构、船厢对接锁定机构、防撞机构、船厢门及启闭机、间隙密封机构、充泄水系统、液压泵站等机械设备和变压器、开关柜和控制柜等电气设备以及现地控制、消防、照明、暖通等设备。 PPT主要以船厢主体机械设备为重点，电气设备和消防设施等不作为详细介绍内容。 四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.2 4.2船厢结构船厢结构 船厢有效水域：120m18m3.5m(长宽水深) 船厢外形尺寸：132m23m10m(长
13、标准段宽高) 干舷高：0.8m；护舷厚：0.2m 船厢升降最大允许误载水深：+0.1m 船厢对接时最大误载水深：+0.6m 四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.3 4.3船厢驱动系统船厢驱动系统 4套驱动机构对称布置在船厢两侧，由齿条及其埋件、小齿轮托架架构、可伸缩万向联轴器、机械传动单元、同步轴系统以及向安全驱动机构传递动力的锥齿轮箱和传动轴组成。每套驱动机构的小齿轮由两组机械传动单元驱动。每组传动单元包括一台交流变频电机、一台平衡轴减速器、一套工作制动器、一套安全制动器及相关的联轴器等设备。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.4 4.4安全机构安全机构
14、4套安全机构对称布置在船厢两侧，通过机械轴与驱动机构联接。安全机构主要由旋转短螺杆、上/下导向托架、支撑杆、支撑杆上/下支承座、上/下滑环轴承、小齿轮组件、万向轴、转向角齿轮箱、离合器以及螺母柱及其埋件等设备组。 升船机正常工作时，螺杆在螺母柱内空转，其旋升速度与驱动机构齿轮的爬升速度同步，螺杆与螺母柱的螺纹副上、下均保持一定的间隙，避免船厢正常升降时螺纹副接触。当船厢发生漏水或超载等事故是，驱动机构中的垂直液气弹簧发出停机信号，驱动机构停止工作，“长螺母-短螺杆”安全机构螺纹副间隙随之减小以至消失。借助螺母与螺杆的自锁，由事故引发的承船厢不平衡力通过支撑杆、旋转螺杆传至螺母柱，再经螺母柱传到
15、塔柱结构上，从而实现船厢的安全锁定。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.5 4.5船厢对接锁定装置船厢对接锁定装置 4套螺杆式锁定机构装设在4套安全机构旋转螺杆的正上方，螺杆由可开、合的上下两段锁定块构成，闭合后随安全机构螺杆旋转，张开后将船厢锁定。 当船厢处于对接位置时，驱动机构小齿轮卸载，船厢转由对接锁定装置进行竖向支承。当船厢对接过程完成后，锁定机构通过顶紧弹簧将上下锁定块合成为一体，在安全机构的旋转螺杆及中心轴的驱动下同步旋转，并保持与螺母柱的螺牙间隙。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.6 4.6船厢横导向机构船厢横导向机构 4套横导向机构对称布置
16、在船厢两侧，位于驱动机构正下方，以齿条作导轨。每套横向机构由双活塞杆导向油缸、支铰架、导向架、弹性导轮组、弹性支承滑块、吊杆、补偿油缸和液压站等组成。 横导向机构的主要作用：一是在船厢升降过程中对其进行横向导向，并承担作用于船厢的横向载荷，二是在地震工况下作为弹性支承传递船厢的横向地震载荷。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.7 4.7船厢纵导向机构与顶紧装置船厢纵导向机构与顶紧装置 船厢纵向导向装置由纵向导向、顶紧、地震缓冲三部分构成。纵导向装置的作用是使船厢在正常升降过程中避免发生纵向偏摆，正常情况下纵向载荷主要为作用于船厢端面及厢内船只的纵向风压；顶紧装置用于将对接期间
17、作用于船厢上的纵向载荷（主要包括船厢对接时密封框对船厢产生的推力、船厢与闸首之间的间隙水对船厢产生的纵向水压、船只撞击等）传递至塔柱；地震缓冲装置是作为船厢系统和塔柱结构的弹性动力耦合构件，传递并减少塔柱和船厢之间的地震耦合力。 船厢纵向导向与顶紧装置的主要功能，一是在船厢升降过程中对船厢实施纵向导向，二是在对接期间承担并传递作用于船厢的纵向水压力，三是在地震工况下向塔柱结构传递船厢与塔柱之间的耦合力。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.8 4.8船厢门及其启闭机船厢门及其启闭机 船厢工作门采用下沉式反向弧形门，布置在船厢两端。设计水头3.5米。 船厢工作门启闭机系统由液压油
18、缸、驱动臂、扭矩管、滑动轴承等组成。 船厢门在挡水状态和开启状态均由液压锁定机构锁定。在船厢对接工况，船厢门由设置在厢头边柱空腔内的液压启闭机通过驱动臂及扭矩管进行开启，使厢门卧倒在厢头的门龛内，此时弧形船厢门的背板与船厢底铺板平齐。 在厢头两侧边柱的空腔内各布置一套液压锁定机构和一套手动锁定机构，液压锁定机构用于船厢门在全开、全关位置的锁定，手动锁定机构用于船厢门检修工况下的锁定。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.9 4.9防撞装置防撞装置 防撞装置布置在每扇船厢门的前方，用于阻挡失速的船只，避免船只撞损闸门造成事故。防撞装置采用带液压缓冲的悬挂钢丝绳式，主要由钢丝绳、缓
19、冲油缸、导向滑轮、锁闩、带有人行走道的钢桁架及其起升油缸等组成。 正常工作时，张紧的钢丝绳横越船厢，一端由锁闩固定在船厢的一侧，另一端经过转向滑轮后与缓冲油缸活塞杆相连。挡船状态时，防撞钢丝绳位于船厢正常水面以上550mm。过船状态时，钢桁架通过一端装设有液压操作的钢丝绳夹头带起钢丝绳让出船厢通道。四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 4.10 4.10船厢水深调节及间隙充船厢水深调节及间隙充/ /泄水系统泄水系统 船厢水深调节及间隙充/泄水系统具有2个功能，一是在船厢对接过程中向密封框围成的船厢门和闸首工作门之间的间隙区域进行充水和泄水；二是在船厢升降过程开始之前调节船厢的水深。该系统由船厢水深调节/间隙充水和间隙泄水系统2部分组成。 四、船厢室主体设备及功能四、船厢室主体设备及功能 四四.11.11间隙密封机构间隙密封机构 间隙密封机构布置在船厢两端，用于连通航道与船厢水域，主要由U形密封板及其导向支承滑块、驱动油缸、弹簧箱及止水橡皮等组成。 谢谢
