淺析水口升船機(jī)事故二級調(diào)壓制動保護(hù)功能試驗(yàn)

摘 要：介紹升船機(jī)主提升改造后，運(yùn)行過程事故保護(hù)功能：升船機(jī)事故二級調(diào)壓制動試驗(yàn)，獲得最佳運(yùn)行參數(shù)，提高升機(jī)安全可靠性。

關(guān)鍵詞：事故二級調(diào)壓制動；滑移行程；精準(zhǔn)對位

1 概述

水口2×500噸升船機(jī)，是我國首座自行設(shè)計(jì)、制造、施工、安裝、調(diào)試和成功通航運(yùn)行近十幾年全平衡垂直升船機(jī)，是目前解決高壩通航建筑物而研發(fā)快速、高效的通航設(shè)施，升船機(jī)運(yùn)動總質(zhì)量1.6萬噸，其主提升系統(tǒng)是確保升船機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心設(shè)備，十幾年來設(shè)備運(yùn)行故障頻發(fā)已危及升船機(jī)安全運(yùn)行，需要升級改造。

2 主提升系統(tǒng)

2.1 設(shè)備

主要設(shè)備：4個吊點(diǎn)各設(shè)一套鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)裝置和一套五級齒輪減速箱及其潤滑油泵系統(tǒng)；每個吊點(diǎn)16組重力平衡重，4組可控平衡重，由一臺直流電動機(jī)驅(qū)動，采用內(nèi)環(huán)式閉環(huán)剛性同步軸聯(lián)成一體，上下游兩組吊點(diǎn)處各設(shè)一套制動器液壓泵站，控制8對工作制動器（工制）和112對安全制動器（安制）。

2.2 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)：現(xiàn)地PLC子站、主拖動控制系統(tǒng)、故障保護(hù)柜、非電量變送柜和雙回路互為備用配電系統(tǒng)。

2.3 存在的問題及改造

設(shè)備經(jīng)過十幾年來運(yùn)行，故障頻發(fā)，存在嚴(yán)重的安全隱患，如：原主拖動控制系統(tǒng)采用1995年出廠西門子S5系列PLC和SIMDYN D傳動裝置，PLC故障頻發(fā)、通信速度慢、故障信號無法保存、制動器液壓泵密封差、閥件內(nèi)泄漏、二級調(diào)壓制動最大滑移行程1.42m嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)范圍、制動盤聯(lián)軸器發(fā)生異響、故障保護(hù)柜頻繁誤發(fā)保護(hù)信號等等。

設(shè)備改造有：主拖動控制系統(tǒng)、制動器液壓泵站、工制及聯(lián)軸器、電氣控制系統(tǒng)、非電量變送柜、故障保護(hù)柜和主提升配電系統(tǒng)。經(jīng)過設(shè)備拆裝、程序修改完善、更換工制制動盤聯(lián)軸器、電動機(jī)位置重新調(diào)整同心度誤差調(diào)到小于設(shè)計(jì)值后進(jìn)行試驗(yàn)。

3 主提升系統(tǒng)試驗(yàn)

按照試驗(yàn)方案對主提升系統(tǒng)的現(xiàn)地控制方式、自動控制方式、手動控制方式等控制功能、邏輯閉鎖關(guān)系、故障保護(hù)功能進(jìn)行逐一試驗(yàn)，為避免承船廂運(yùn)行中的事故二級調(diào)壓制動給主提升五級齒輪及主拖動控制系統(tǒng)造成損害，需要對故障保護(hù)柜原理和事故二級調(diào)壓制動的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定理想的二級調(diào)壓制動時的工制一級上閘制動力和一級上閘至二級全壓制動延時時間。水口升船機(jī)事故二級調(diào)壓制動工作原理：由工制實(shí)施事故調(diào)壓分級制動，工制一級上閘至二級全壓制動延時時間內(nèi)使工制壓力逐漸降至零，工制全壓上閘。

3.1 系統(tǒng)上電

主提升系統(tǒng)所有配電柜按照電氣一次、二次順序依次通電，現(xiàn)地PLC子站和主拖動控制系統(tǒng)通電，若檢查有異常，立即斷電處理，直至通電檢查合格。

3.2 現(xiàn)地手動方式

將主提升系統(tǒng)控制開關(guān)切至現(xiàn)地手動操作位，操作過程中發(fā)問題及時停機(jī)處理。

3.2.1潤滑油泵站

逐一手動啟動五級齒輪潤滑油泵電機(jī)，檢查確認(rèn)電機(jī)都正常啟動，系統(tǒng)壓力、油溫等信號都正確后，同時啟動4個吊點(diǎn)的潤滑油泵站進(jìn)行齒輪潤滑，檢查確認(rèn)潤滑油正常噴灑到五級齒輪上并回流到油箱。

3.2.2液壓制動器泵站

逐一手動啟動上、下游制動器液壓泵站電機(jī)，檢查確認(rèn)電機(jī)都正常啟動，系統(tǒng)壓力、油溫等信號都正確后，系統(tǒng)壓力調(diào)至12.5MPa，對蓄能器充壓至12.5MPa。手動操作方式下不能同時松安制和工制，否則，導(dǎo)致升船機(jī)往重的方向滑移，危及升船機(jī)安全。在確認(rèn)安制全部上閘到位后，手動操作工制松閘/上閘試驗(yàn)，檢查所有松閘和上閘信號是否正常，將工制松閘壓力調(diào)至7.5MPa。在確認(rèn)工制全部上閘到位后，手動操作安制松閘/上閘試驗(yàn)，檢查所有松閘和上閘信號是否正常，將安制松閘壓力調(diào)至設(shè)計(jì)值12.5MPa。

3.2.3靜態(tài)事故二級調(diào)壓制動

初始值：工制一級上閘制動力4.5MPa，工制一級上閘至二級全壓上閘時間延時2s。在確認(rèn)安制全部上閘到位后，手動松工制到位后，按下現(xiàn)地控制柜上的事故保護(hù)按鈕，檢測并記錄工制一級上閘制動力和一級上閘至二級全壓上閘的延時時間，若有誤差，調(diào)至初始值。

3.3 現(xiàn)地自動方式

將主提升系統(tǒng)控制開關(guān)切至現(xiàn)地自動位，用現(xiàn)地PLC子站操作，操作過程中發(fā)問題及時停機(jī)處理。

3.3.1潤滑油泵站

按下啟動潤滑油泵站，檢查確認(rèn)4個吊點(diǎn)潤滑油泵站啟動正常，監(jiān)視潤滑油噴灑到五級齒輪上并回流到油箱。

3.3.2制動器液壓泵站

用現(xiàn)地PLC子站操作松安制和工制時，安制和工制具備相互閉鎖功能，即不能同時操作松安制和工制，防止承船廂滑移。按下工制松閘，程序執(zhí)行松閘，確認(rèn)松閘信號到位，按下工制上閘，確認(rèn)上閘信號到位。按下安制松閘，程序執(zhí)行松閘，確認(rèn)松閘信號到位，按下安制上閘，確認(rèn)上閘信號到位。

3.3.3靜態(tài)事故二級調(diào)壓制動

按下松工制，松閘到位后，按下事故保護(hù)按鈕，監(jiān)視執(zhí)行事故二級調(diào)壓制動過程。

3.4 遠(yuǎn)方自動方式

遠(yuǎn)方自動方式與5.3現(xiàn)地手動方式相同，改在集控操作，主要是驗(yàn)證上位機(jī)控制流程功能，略。

3.5 主提升系統(tǒng)正常停機(jī)、快停和急停

水口升船機(jī)是全平衡，經(jīng)稱重最終確認(rèn)承船廂水深2.465m總重等于平衡重總重，設(shè)計(jì)承船廂運(yùn)行時廂內(nèi)允許最大誤載水深為2.465±0.05m，事故二級調(diào)壓制動時，承船廂滑移行程最大60cm，五級齒輪無沖擊聲。為了試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，經(jīng)研究決定用三組有代表意義的水深進(jìn)行試驗(yàn)，分別取2.478m、2.425m、2.514m。每組試驗(yàn)完成后，承船廂位置都停在42.3m位置。試驗(yàn)過程若發(fā)現(xiàn)異常，處理到正常狀態(tài)。

3.5.1 承船廂水深2.478m

設(shè)置主拖動控制參數(shù)：正常停機(jī)時間=50s、快速停機(jī)時間=15s、承船廂水深=2.478m，上擋門位置=60m，下?lián)蹰T位置=23m，承船廂位置=42.3m，檢查上位機(jī)與主拖動參數(shù)返回值核對無誤。1）正常停機(jī)。承船廂以2m/min速度穩(wěn)定上行一段行程后發(fā)正常停機(jī)命令，監(jiān)視承船廂正常停穩(wěn)。2）快停。承船廂以2m/min速度穩(wěn)定下行一段行程后發(fā)快停命令，監(jiān)視承船廂快速停穩(wěn)。3）停（動態(tài)事故二級調(diào)壓制動）。一級制動力設(shè)4.5MPa，二級全壓上閘延時時間設(shè)2s，承船廂分別以2m/min、4m/min的速度穩(wěn)定上（下）行一段行程后發(fā)急停命令，升船機(jī)事故二級調(diào)壓制動停機(jī)，試驗(yàn)聽到五級齒輪沖擊聲大，承船廂滑移行程2cm太短，造成五級齒輪沖擊聲大。將工制一級上閘制動力調(diào)到4MPa，工制一級上閘至二級全壓上閘延時時間調(diào)到2.6s，承船廂分別以4m/min、6m/min的速度穩(wěn)定上（下）行一段行程后發(fā)急停命令，試驗(yàn)聽到齒輪沖擊聲較大，將工制一級上閘制動力調(diào)到3MPa，工制一級上閘至二級全壓上閘延時時間調(diào)到3.8s，承船廂分別以6m/min、8m/min、10m/min、12m/min的速度穩(wěn)定上（下）行一段行程后發(fā)急停命令，試驗(yàn)測得承船廂滑移行程28cm，五級齒輪無沖擊聲，經(jīng)試驗(yàn)最終確定一級上閘制動力3MPa，一級上閘至二級全壓上閘延時時間3.8s。

3.5.2 承船廂水深2.425m

承船廂水深調(diào)整到2.425m，承船廂分別以4m/min、6m/min、10m/min、12m/min的速度穩(wěn)定上（下）行一段行程后發(fā)急停命令，試驗(yàn)測得承船廂滑移行程31cm，五級齒輪無沖擊聲，滿足設(shè)計(jì)條件。

3.5.3 承船廂水深2.514m

承船廂水深調(diào)整到2.514m，承船廂分別以6m/min、10m/min、12m/min的速度穩(wěn)定上（下）行一段行程后發(fā)急停命令，試驗(yàn)測得承船廂滑移行程35cm，五級齒輪無沖擊聲，滿足設(shè)計(jì)條件。

3.6 故障保護(hù)柜功能

故障保護(hù)柜功能：為保障升船機(jī)安全運(yùn)行，當(dāng)承船廂運(yùn)行過程中出現(xiàn)事故，故障保護(hù)柜接收到事故信號后，啟動事故保護(hù)強(qiáng)制執(zhí)行事故二級調(diào)壓制動，聯(lián)鎖主拖動控制柜使主電機(jī)開關(guān)跳閘并使承船廂平穩(wěn)停機(jī)。故障保護(hù)柜事故信號有：1）主提升系統(tǒng)掉電；2）上、下行過卷；3）上、下行極限；4）主拖動系統(tǒng)電機(jī)過速；5）上位機(jī)急停（含人機(jī)界面急停按鈕、操作臺急停按鈕、承船廂行程超限、主拖動系統(tǒng)急停按鈕、主提升控制柜急停按鈕）；6）制動器液壓泵站油箱油位低；7）故障柜手動操作；8）工制或安制松閘信號丟失。故障保護(hù)柜功能試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，為保證安全，承船廂升降速度均設(shè)2m/min，承船廂水深調(diào)整到2.47m。承船廂運(yùn)行過程中人為操作或模擬以上8類事故信號，試驗(yàn)結(jié)果說明故障保護(hù)柜都能啟動事故二級調(diào)壓制動，承船廂平穩(wěn)停止。

4 結(jié)語

水口升船機(jī)主提升系統(tǒng)作為升船機(jī)核心設(shè)備，本次技術(shù)升級改造經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，取得多項(xiàng)關(guān)鍵性成果，尤其是事故二級調(diào)壓制動最大滑移行程從改造前1.42m減少到0.35m，升船機(jī)運(yùn)行工況明顯改善，承船廂運(yùn)行比主提升系統(tǒng)改造前更平穩(wěn)更安全。改造和試驗(yàn)過程積累豐富的第一手?jǐn)?shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，可供同類升船機(jī)借鑒。

作者簡介：林宗霖，男，水口升船機(jī)建設(shè)及運(yùn)行項(xiàng)目主要完成人之一。