水口电站升船机主提升设备制动器液压系统改造

王功明，沈燕萍，滕 楷，石守津

（1.福建水口发电集团有限公司，福建 福州350000；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州310014）

0 引言

水口水电站2×500 t级湿运全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机，是我国第一座自行设计、制造、施工和安装的全平衡式垂直升船机，于2003年4月经调试和内部试通航成功，2003年11月通过竣工验收，2005年4月正式对外试通航。水口升船机主提升设备的制动装置是确保升船机安全运行的核心设备，其设有2种制动器，①设在电动机轴上的工作制动器，共8对；②设在主提升卷筒及可控卷筒上的安全制动器，共112对。在上、下游两组吊点处各设1套制动系统液压站分别控制上、下游工作制动器及安全制动器。

主要作用：①用于正常停机制动，在主机减速运行接近零速时，工作制动器上闸，主机停机延时数秒后，安全制动器上闸。②用于事故制动，当升船机发生机电设备故障时，使船厢在0.2 m/s的额定运行速度下平稳的停下来。

1 改造目的

降低船厢调平难度，将主提升卷筒安全制动器与可控卷筒安全制动器控制阀组分开设置，船厢调平时，可控卷筒安全制动器松闸，使船厢受力处于静定状态，便于调平。

提高升船机安全运行，工作制动器承担了升船机的正常运行停机制动和事故紧急制动任务，根据国内已建升船机制动器的应用实践，选用制动性能优异的制动器及优化事故制动液压回路，以提高事故制动时的平稳性和减少制动距离。

更新液压系统元器件，选用国际知名品牌产品，提高液压系统的灵敏度，减少液压系统泄漏。

2 事故制动系统

本次改造设计的事故制动分为3种情况：

第1种情况：机械设备故障，判断依据为船厢水平度偏差值超过10 cm（设定值可调），制动过程为：工作制动器分级上闸到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制动器延时后正常上闸到位。

第2种情况：供电系统掉电，包括3台以上主机掉电和3台以上主机掉电及制动系统掉电（UPS供电）2种情况，制动过程为：工作制动器分级上闸到位后，主提升卷筒及可控卷筒安全制动器延时后正常上闸到位。

第3种情况：整机完全失电（包括UPS），此时工作制动器及主提升卷筒安全制动器同时分级上闸。

本次改造设计的事故制动主要仍由工作制动器实施，由于主提升卷筒安全制动器与可控卷筒安全制动器的液压控制阀组已分开，每个液压控制阀组控制的安全制动器数量已大大减少，因此，在整机完全掉电的极端事故工况下，液压控制阀组的设计使主提升卷筒安全制动器也将参与事故制动。可控卷筒安全制动器则不参与事故制动。

3 事故制动二级上闸控制回路

鉴于事故制动时的二级制动并非是全压上闸，此时，制动器的摩擦片与制动盘之间呈动态摩擦状态，使工作制动器达到预设定的制动力矩后实现减速停机。此前的液压系统中，分级上闸控制回路选用了常规溢流阀与比例溢流阀并联方案，并在比例溢流阀前串联1只节流阀，在第1、2种情况的事故分级上闸时（机械故障或系统掉电），工作制动器先分级上闸至预设定的制动力矩，停机后通过比例溢流阀使控制压力逐渐降至零，工作制动器完全上闸。第3种情况，当整机失电（包括UPS）时，比例溢流阀因无控制电压而失效，工作制动器与主提升安全制动器先分级上闸至预设定的制动力矩，再通过与比例溢流阀串联的节流阀将控制压力减为零后完全上闸。

结合水口升船机的现场调试情况，对该控制回路的功能进行了仔细分析和研究，认为该控制回路中设置的比例溢流阀与常规溢流阀的功能并无实质性差异，因此，最终取消了比例溢流阀，在分级上闸控制回路中采用了并联2只溢流阀、1只节流阀的方案。

4 制动系统联调结果

上、下游2套制动器液压系统总成、工作制动器、液压管路等安装完成，电气控制程序根据本次改造要求更新完成后，先进行了耐压试验和单机调试，最后进行联调，主要对事故制动分二级上闸回路进行试验，试验目标为主提升设备制动平稳无冲击、制动距离短。

现场按全平衡和最大偏载条件，对主提升设备在不同运行速度工况下分别进行了事故制动二级上闸试验，结果见表1。

表1 主提升设备事故制动二级上闸试验结果汇总表

5 结语

从本次调试试验结果看，工作制动器二级制动压力设定为4.5 MPa，降压时间调定到3.8 s，在全平衡和上行最大偏载、下行最大偏载3种工况下，主提升设备升降运行速度≥6 m/min时，二级调压制动冲击很小，当主提升设备升降运行速度≥10 m/min时，二级调压制动均无明显冲击，主提升设备在最大偏载条件下全速升降运行时，二级调压制动的最大制动距离仅35 cm，较改造前的70 cm大有改观，且制动平稳性效果更好，试验的各项技术指标达到设计要求，能满足安全运行条件，说明本次更新改造后的设备性能优异，改造工作取得了圆满成果。