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金沙江“超级电梯”——向家坝升船机建设技术难点

  向家坝升船机是众多建设者智慧的结晶,在建设过程中克服了诸多技术难题。今天,小微君带你一起了解下。

 

摄影:高峰

 

  主体结构技术难度大

 

  向家坝升船机土建结构形式、受力及边界条件异常复杂,且建筑物规模巨大,技术难度大。

 

  升船机塔柱结构高达138米,支撑着船厢垂直升降114.2米,这样的提升高度及工程规模,在国内外升船机史上可供借鉴经验很少,升船机土建施工技术难度可谓“超常态”。

 

  面对上述难题,升船机建设者提前考虑各种方案及应对措施,先后组织开展了

 

  🔺 塔柱施工期变形仿真分析;

 

  🔺 塔柱结构混凝土施工方案与施工程序;

 

  🔺 温度控制措施、施工期塔柱变形分析等关键技术难题的研究。

 

  成功解决了在狭小场地下的超高层薄壁大体积混凝土建筑物施工精度和快速施工难题,有效控制了塔柱变形对设备安装精度的影响。

 

摄影:高峰

 

  此外,筒体顶部高程393米连系梁跨度大,临空面多,施工难度大。现场采用

 

  🔺 外悬式钢桁架方案;

 

  🔺 顶部现浇平台板采用"预制板+现浇板"的结构型式,

 

  顺利完成了施工。

 

  设备安全可靠性要求高

 

  如果说土建结构是支撑着升船机的骨骼,那么机械、电气设备便是升船机运动的肌肉和器官。

 

  升船机机械及电气各个系统设备是一整套复杂的系统,各系统相互配合,确保升船机安全可靠运行。向家坝升船机采用的是很安全的“长螺母—短螺杆”锁定装置,对运行安全起到直接保障作用的是事故安全机构和螺母柱。

 

  船厢升降运行时,当船厢遇到水位超标、地震等不平衡或异常情况时,驱动系统将接收到信号停止动作,与船厢同步运行升降的事故安全机构短螺杆也将停止转动,逐步锁死,船厢此时就牢牢固定在螺母柱上,从而保证了船厢的安全。

 

  向家坝升船机已完成安全机构载荷试验和动作试验等两个极端工况试验,经试验验证表明:在极端情况下事故安全机构相关零部件的机械强度以及自锁可靠性是满足安全要求的。

 

  虽然有事故安全机构的保障,但打破升船机的平衡状态,仍是一件十分危险的工况。因此,如何始终保持船厢处于水平状态,是一项十分关键的技术。

 

摄影:刘亦辰

 

  向家坝升船机

 

  🔺 采用4台250千瓦的电机驱动,带动小齿轮转动,实现船厢上下运行,4个驱动点之间时刻保持高度同步,从而保证了船厢在运行中始终处于水平状态;

 

  🔺 在升船机启动、运行、停机各个阶段严格按照平滑的速度曲线运行,减少了振动,保证了船厢的平稳。

 

  在应急情况下,向家坝升船机设有迅速疏散设施,并与各高程应急疏散通道连接,船上人员可以通过疏散通道迅速离开升船机。

 

  工程施工精度要求高

 

  升船机金结设备安装精度要求高,为保证安装精度

 

  🔺 现场从测量方案入手,建立了升船机测量专用控制网和局部控制网,为塔柱浇筑和金结安装提供可靠测量精度;

 

  🔺 邀请第三方测量单位独立对专用控制网和局部控制网准确性进行复核,确保控制网无误;

 

  🔺 第三方测量单位还在监理验收基础上对关键安装单元进行抽查复验,为工程精度提供进一步的保障;

 

  🔺 制定并发布了数十项施工质量验收标准,为施工验收提供依据;

 

  🔺 加强各个工序转换验收,将施工误差对精度的影响降到最小。

 

摄影:代顺娟

 

  设备制造技术要求高

 

  升船机关键部件齿条、螺母柱全部采用高强度铸钢铸造而成,对齿条、螺母柱铸造后晶粒度及内部缺陷、热处理后硬度、尺寸变形、裂纹等都有严格的要求,这对单节长度分别达3.584米、4.48米,单节重量均超过12吨的齿条、螺母柱制造技术是一项顶级的考验。从铸造、调质、热处理、机加工、齿条表面感应淬火等,都是技术难度超高的课题,三峡集团在组织国内相关厂家认真研究的基础上,终于攻克了这些难题。

 

  设备尺寸精度要求也很高

 

  🔺 为避免热胀冷缩对设备尺寸精度的影响,设备所有尺寸的验收均需换算成气温18.4摄氏度时的尺寸;

 

  🔺 齿条、螺母柱出厂前还需在厂内进行预拼装,为保证拼装后精度合格,要求相邻布置的3至4节作为一组进行拼接,每组预拼装的最后一节应参与下一次的预拼装,以达到拼装状态的连续性;

 

  🔺 拼装后在每节固定位置做好定位标志,现场安装时就是对厂内拼装状态的一个还原。

 

摄影:高峰

 

  除齿条、螺母柱外,升船机设备还有船厢结构及机械设备、闸首金结设备等,这些设备或结构复杂,或制造加工工艺复杂,或精度要求很高,或制造尺寸、重量超大,无一不是对重大装备研制技术的挑战。令人鼓舞的是,这些设备除钢丝绳组件、驱动系统个别设备等进口外几乎全部实现了国产化制造。

 

  可以说,向家坝升船机的建设,是在三峡升船机基础上对国内重大技术装备研发、生产的再次促进,对重大装备行业“中国制造”水平的整体提升具有较明显的带动作用。


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