三峡升船机:中国制造创下又一世界奇迹

2016-11-27 19:40 来源: 新华社
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新华社武汉11月27日电(记者 谭元斌)三峡升船机是世界上规模最大、技术和施工难度系数最高的升船机。在没有先例和参考标准的情况下,我国企业大胆创新,攻坚克难,完成了这一世界奇迹。

大幅刷新升船机世界纪录

作为三峡工程的收官之作,三峡升船机大幅刷新了升船机的世界纪录。

据中国长江三峡集团公司机电工程局副局长吴小云介绍,比利时斯特勒比升船机,最大提升重量8800吨,最大提升高度73米,是三峡升船机之前世界最大的升船机。

较之于斯特勒比升船机,三峡升船机提升总重量为15500吨,最大提升高度为113米,分别提高了近一倍和近二分之一。

与斯特勒比升船机的钢丝绳卷扬提升方式不同,三峡升船机采用的是齿轮齿条爬升方式。

德国尼德芬诺升船机是齿轮齿条爬升方案的代表,提升总重量4300吨,最大提升高度36米。三峡升船机在提升总重量和最大提升高度上,均为尼德芬诺升船机的三倍以上。

与之相应,三峡升船机齿条、螺母柱的规模和制造难度世界最大,同时有着世界上最大规模的闸首设备、最大体积的升船机承船厢和最为复杂的升船机计算机监控系统。

据吴小云介绍,三峡升船机上闸首工作门支撑跨度27.0米,自重480多吨,可适应3.75米的水位变化;下闸首工作大门支撑跨度28.1米,自重670多吨,可适应1.97米的水位变化。

“硬币不倒”见证工程奇迹

三峡升船机由上游引航道、上闸首、承船厢、下闸首和下游引航道组成,其中承船厢是核心部分,有效尺寸长120米,宽18米,正常水深3.5米,最大过船规模为3000吨级。

三峡升船机被称为“船舶电梯”。通过三峡升船机,只需约10分钟,船舶就可以完成近40层楼高度的垂直上升或者下降。记者日前乘坐船舶过三峡升船机时发现,三峡升船机下降过程中,硬币始终竖立在甲板上不倒。

原来,三峡升船机由四个驱动点的齿轮齿条机构同步驱动,电气传动系统可以保证承船厢四个驱动点在电气同步控制方式下全行程高程同步误差小于2毫米,是世界升船机中同步提升精度最高的升船机。

而且,三峡升船机共有4800多个监控点采集信号,用于三峡升船机的运行控制、状态监视、安全保护与过程管理。

三峡升船机主体工程土建与部分设备安装工程由中国葛洲坝集团公司历时六年半建成。土建施工达到高精度要求,三峡升船机承重塔柱结构的高度为146米,塔柱混凝土全高的垂直度偏差不大于30毫米,截面尺寸允许偏差在正8毫米和负5毫米之内。

“三峡升船机是在没有任何经验可以借鉴的情况下建成的。”中国长江三峡集团公司三峡枢纽建设运行管理局局长张曙光说。

据介绍,三峡升船机承船厢由德国公司设计,长江设计院负责三峡升船机总体设计,包括上下游引航道、所有建筑物及相应的金属结构、机械设备和机电设备等的设计,并承担了对德国公司设计成果进行复核和审查的任务。

中国制造实现质的飞跃

三峡升船机是客货轮和特种船舶的快速过坝通道,其中3000吨级的客轮可载千人,如何确保安全,是重中之重。

据介绍,三峡升船机自上世纪50年代开始研究论证,70年代后期进入选型设计阶段,初步设计于1993年通过审查。不过,由于这座升船机体型巨大,原设计采用的钢丝绳卷扬提升方案,受到了安全可靠性的质疑。

“钢绳卷扬的驱动,是靠驱动卷筒卷着钢绳走。这会有浅盘效应。这么大的船厢里面的水看起来特别浅,像盘子,当盘子倾斜的时候,水往一处涌,一边的钢绳翘起来,无法受力,就会翻。”吴小云说。

1995年,国务院三峡建委决定缓建三峡升船机,重新进行方案比选及论证设计。2003年,国务院三峡建委同意三峡升船机齿轮齿条爬升方案。2007年,三峡升船机续建工程恢复施工。

据中国工程院院士陆佑楣介绍,齿轮齿条爬升方案采用螺旋锁定装置,即利用对称安装的旋转螺母与保安螺杆相旋合。当承船厢产生较大的不平衡力时,驱动装置停止运转,由于螺旋的自锁作用,承船厢被锁定在保安螺杆上。因此,“即便发生意外事故,也不至于造成重大灾难。”

三峡升船机包括承船厢、齿轮、齿条等在内的关键设备几乎都由中国企业生产,中国制造由此实现质的飞跃。比如,三峡升船机齿条模数高达62.7毫米、淬硬层深度6毫米以上,完全按照德国标准和相关欧洲标准及ISO标准进行制造和验收,面临一系列世界性难题。试制过程中,三峡集团组织郑州机械研究所、中国第二重型机械集团公司进行攻关。经过两年艰苦尝试,三峡升船机第一节不开裂的齿条终于制造成功。

1:1的齿条疲劳试验显示,疲劳试验机都坏了,而试验齿条依然没有出问题。经过试验测算,三峡升船机齿条的运行寿命可达70年。

“三峡升船机建设施工的突破,促进了国家整个机械制造业的提升,对于以后建造巨型建筑物也有指导意义。”中国工程院院士郑守仁说。

责任编辑:陆茜
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