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1、1桂林市象山升船机运行工艺及控制方案设计桂林市象山升船机运行工艺及控制方案设计 摘摘 要要 桂林象山升船机作为国内第一座采用液压潜没式顶托的升船机，设计和运行没有专门的规范和成熟的经验借鉴，本文介绍了象山升船机各系统设备运行工况、工艺及控制方案设计，并简述了象山升船机设计和运行的主要技术参数的整定，为今后同类条件下过船建筑物的设计和运行提供新的思路。 关键词关键词 象山升船机 工况 运行工艺 控制 参数整定一、一、 工程概况工程概况象山升船机站工程位于桂林市城徽象鼻山西侧、桃花江出口地段象山小坝上游 50 m 处，是桃花江汇入漓江的过船建筑物，该枢纽建筑左岸濒临滨江路，右岸紧靠象山公园，距上游
2、文昌桥约 145 m，于 2003 年 12 月 3 日开工，2005 年 7 月 31 日完工，并通过初步验收进入试运行阶段。工程建成后，桂林市区“两江四湖”相互贯通，融为一体，实现了真正意义的水上环城游。象山升船机站枢纽由挡水坝、升船机和控制楼等组成，挡水坝左侧连接升船机，右侧连接象山公园，升船机布置于桃花江左岸，控制楼布置在紧靠滨江路一侧的河岸台地上；设计上游（桃花江）最高通航水位 146.06m，最低通航水位 144.32m；设计下游（桃花江）最高通航水位 145.78m，最低通航水位 143.77m。设计游船长 15m、宽 3.7m、吃水深 0.5m，载客约 45 人/船，一次过船时
3、间约为 6分钟，客流量为近期 2500 人/天、远期 3000 人/天。二、升船机主要系统设备组成二、升船机主要系统设备组成象山升船机为国内首创的潜没式液压顶托升船机，最大特点是整套升船机设备基本潜入水中，升船机升降是利用布置在水下的液压启闭机对承船厢进行升降控制，达到将游船运送过坝的目的。象山升船机主要系统设备包括：升船机金属结构，包括上游检修门（含人行桥） 、小坝翻板（卧倒门） 、承船厢主体结构、下游检修门及埋设在承船厢室侧墙上的侧向限位导轨等；升船机液压系统，包括主推液压缸、承船厢卧倒门液压缸、防撞索液压缸、小坝翻板液压缸及上下游检修门液压缸和液压泵站及液控系统；电气及自动化监控系统；承
4、船厢室排泥冲沙系统等。三、升船机运行工况及运行工艺过程三、升船机运行工况及运行工艺过程2（一）（一） 运行工况运行工况升船机运行工况分为正常通航运行状态和停航检修状态两种工况。正常运行指在正常通航水位、升船机无故障工况下的运行。停航检修状态指非正常通航水位（即高于上下游最高通航水位的防洪水位和低于上下游最低通航水位的枯水位）时，升船机处于停航检修状态、每次洪水过后或承船厢室有冲淤砂排泥要求时，升船机处于停航检修状态。升船机处于检修状态时，所有通航信号灯的显示为红灯，所有翻板门、检修门处于关闭状态，船厢停留在上游最高运行水位处或最低位检修支承墩处，且处于锁定状态。（二）（二） 运行工艺过程运行工
5、艺过程升船机正常运行工况下，以上位为起点游船只下行和上行为一个循环，运行工艺过程如下。1.下行过程船只下行时升船机各设备的初始状态为：上游检修门开到位，下游检修门开到位；小坝翻板开到位，承船厢上游厢翻板开到位，上游防撞链放松到位，承船厢下游厢翻板关到位，下游防撞链收紧到位；船厢水位与上游引航道水位齐平；所有信号灯均为“红” 。工艺流程为： 操作员发“进厢”令，上游下行信号灯转“绿” ，船只由上游进入承船厢室。 进厢完毕，操作员发“关厢”令，此时所有信号灯均转“红” ，关厢响铃预告后，收紧上游防撞链，并关闭上游厢翻板、小坝翻板； 小坝翻板、上游厢翻板关到位后，发出下降信号，承船厢下降运行； 待承
6、船厢水位与下游引航道水位齐平时，开启下游厢翻板、放松下游防撞链； 下游厢翻板开到位、放松下游防撞链到位后，下游下行信号灯转“绿” 船只向下游驶出承船厢。 船只从承船厢进入下游引航道后，承船厢进入上行过程。2. 上行过程船只上行时各设备的初始状态为：上游检修门开到位，下游检修门开到位；小坝翻板关到位，承船厢上游厢翻板关到位，承船厢上游防撞链收紧到位，下游厢翻板开到位，下游防撞链放松到位。承船厢水位与下游引航道水位齐平。所有信号灯均为“红” 。工艺流程为： 操作员发“进厢”令，下游上行信号灯转“绿” ，船只由下游进入承船厢室。3 进厢完毕，操作员发“关厢”令，此时所有信号灯均转“红” ，关厢响铃预
7、告后，收紧下游防撞链，并关闭厢翻板； 厢翻板关到位后，发出上升信号，承船厢上升运行； 待承船厢水位与上游引航道水位齐平时，开启上游厢翻板、小坝翻板、放松上游防撞链；上游厢翻板、小坝翻板开到位、放松上游防撞链到位后，上游上行信号灯转“绿”船只出厢。 船只从承船厢进入上游引航道后，承船厢进入下行过程。四、升船机运行控制方式四、升船机运行控制方式象山升船机集控系统设备由布置在紧靠滨江路一侧的河岸台地上的控制楼机房的现地控制柜和调度室的集控操作台组成，升船机控制有三种方式：集中自动、集中手动、现地手动控制，自动方式包括 PLC 本地面板控制、中控室健盘控制两种方式，现地控制方式优先权最高。控制方式的选
8、择应遵循有利于升船机安全及通航高效的原则。不允许在升船机运行过程中改变控制方式。调度室操作台由升船机运行 PC-PLC 实时监控及图形模拟系统；升船机运行行程检测系统；水位测量系统；工业电视监视系统；广播扩音调度系统；通航照明等系统组成。（一）（一）PC-PLC 实时监控及图形模拟系统实时监控及图形模拟系统1. 集中自动控制：在所有设备均正常时，可选择此方式，此时现场手自动开关必须在自动位置，通过键盘和鼠标发出“进厢”令和“关闸”令，就可实现船只通航的上行和下行两个工艺过程，过程不需要人工干预。2. 在升船机调试和事故时，采用集中手动方式，此时现场手自动开关必须在自动位置，在不违反工艺的条件下
9、，通过键盘和鼠标，对每个设备单独控制。3. 现地柜手动控制：当集控室集中自动控制和集中手动控制均已发生故障或需要现地检修调试时，可进行现地柜手动控制，此时 PLC 不控制任何设备，现地柜手自动开关置于“手动”位置，通过现场的控制按钮，实现对每个设备的控制，但计算机上能看到每个设备的运行状态。4. 升船机运行行程数字及模拟画面显示；水位计及水位差计及水位数值画面显示；升船机运行全过程动态显示。（二）工业电视监视系统（二）工业电视监视系统4操作台上的监视器分别对上、下航道(上、下对外)，承船厢上、下右停靠线的船只进行监视。（三）广播调度扩音系统（三）广播调度扩音系统在承船厢自动运行的过程中为确保船
10、只安全过坝，采用微电脑语音合成，自动提示船只注意安全。五、机液压系统运行操作五、机液压系统运行操作升船机的任何设备运行时，需满足升船机运行工艺过程的要求（一）（一） 承船厢主推液压缸运行承船厢主推液压缸运行升船机承船厢 4800kN 主推液压缸布置于水下，长年在水下运行，活塞杆采用喷镀黑色陶瓷防腐，液压缸设有防水的内置式行程检测装置，液压缸与基础及承船厢支承连接均采用耐磨损自润滑轴瓦铰接。主推液压缸运行包括上升和下降两个过程：升船机需上升运行时，启动液压泵站两台油泵，电动机正常运行后，通过液控阀块控制主推缸油缸上升，在上升过程中为使四个油缸行程同步，调节溢流比例阀开度控制油缸上升速度快慢， 增
11、大比例阀开度油缸上升速度减缓，减小比例阀开度油缸上升速度加快；升船机需下降运行时，启动泵站一台油泵，电动机正常运行后，通过液控阀块控制主推油缸下降，在下降过程中为使四个油缸行程同步，调节溢流比例阀开度控制油缸下降速度快慢，升船机为自重下降，增大溢流比例阀开度油缸下降速度加快，减小溢流比例开度阀油缸下降速度减缓。（二）升船机副油缸运行（二）升船机副油缸运行升船机副油缸包括承船厢上下游卧倒门液压缸、防撞索液压缸、小坝翻板液压缸及上下游检修门液压缸。副油缸需要启闭运行时，启动一台油泵，电动机正常运行后，通过液控阀块控制副油缸启闭速度和行程，以满足升船机各设备运行工艺要求。（三）液压泵站运行（三）液压
12、泵站运行液压泵站设备总成是液压缸的动力站，包括油箱、阀组、油泵、电机、管路及液压保护装置等，设置三套油泵电动机组，按两用一备运行。六、六、升船机设备运行重要技术参数整定升船机设备运行重要技术参数整定为满足升船机各设备运行工艺要求，必须在设计阶段科学论证，调试阶段合理地整定控制升船机各设备安全运行的技术参数。重要整定技术参数有： 升船机主推油缸升降速度及副油缸启闭速度值； 承船厢在升降过程中，4 根顶推液压缸球头的不同步误差允许值；5 为防止升船机升降过程主推油缸产生过大水平分力，须整定承船厢升降导向滑块与侧向导轨间隙值和承船厢侧向位移量允许值； 小坝翻板、厢翻板运行必须在平压状态进行，须整定小
13、坝翻板、厢翻板启闭时门前后水位差允许值； 承船厢内水深约为 0.75-0.8m，设置有水位检测装置，承船厢升起时，须整定厢内水位与上游水位差允许值，超过允许值时承船厢自动停止；承船厢下降时，须整定厢内水位在与下游水位差允许值，超过允许值时承船厢自动停止。 为避免水流和水体浪涌对承船厢产生不利影响，须整定游船进、出船厢允许最大航速值；升船机升降过程承船厢与小坝对接间隙过大则漏水量大，易产生漩涡和震动；间隙过小则对接密封装置水封压缩量大，对承船厢和主推油缸产生的水平反作用力增大，因此须整定承船厢与小坝对接间隙允许值； 液压泵站油位、油温及油水报警允许值。七、结语七、结语象山升船机于 2005 年 7 月 31 日完工，并通过初步验收，试运行至今，运行良好，功能和技术指标均达到设计与业主要求，说明象山升船机运行工艺及控制方案设计科学合理，重要技术参数整定满足升船机各设备运行工艺要求和安全运行要求。然而，桂林象山升船机作为国内第一座采用液压潜没式顶推的升船机，没有专门的规范和成熟的经验借鉴，象山升船机运行过程机、电、液相互之间接口及重要技术参数整定必然存在不足之处，须在运行过程中不断试验和总结，为今后同类工程的设计和建设提供有价值的依据。6
