三峡工程齿轮齿条爬升式升船机设计

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1、万方数据三峡工程齿轮齿条爬升式升船机设计钮新强，覃利明，于庆奎(长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，武汉430010)[摘要】三峡升船机具有提升重量大、升程高、上下游通航水位变幅大、水位变率快等特点，是目前世界上规模和技术难度最大的升船机。经过方案比选，三峡升船机最终确定采用齿轮齿条爬升式，其设备构造复杂，制造、安装及土建结构施工精度要求很高，并首次采用中德联合设计方式。概要介绍了三峡工程齿轮齿条爬升式升船机的总体布置、以及塔柱结构、重要设备的设计方案与关键技术。【关键词】升船机；爬升式；安全机构；

2、行程同步[中图分类号】TV53【文献标识码]A[文章编号】1009—1742(2011)07—0096—081前言升船机工程布置在枢纽左岸，是三峡工程的通航设施之一，与双线五级船闸联合运行，其主要作用是为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。三峡升船机过船规模为3000t级，最大提升高度113m，上游通航水位变幅30m，下游通航水位变幅11．8m，设计下游最大水位变率±0．50m／h，具有提升重量大、提升高度大、上游通航水位变幅大和下游水位变率快的特点，是目前世界上技术难度和规模最大的垂直升船机。三峡升船

3、机工程由上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首和下游引航道几部分组成，全线总长约6000m。三峡升船机采用齿轮齿条爬升式，其方式比选经历了漫长过程。自1958年开始，长江水利委员会会同国内有关科研机构、设计单位、大专院校对三峡升船机的形式进行了平衡重式、浮筒式、水压式、液压式、水力式及半水力式和带中间渠道的两级齿轮齿条爬升式等多方案的研究比较。在1993年5月国家审查通过的<三峡工程初步设计报告>中，升船机形式推荐采用“钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式”。1995年之后，为进一步提高升船机的安全可靠性，充分借

4、鉴和吸收国外在升船机建设方面的成功经验，受三峡集团公司的委托，长江勘测规划设计研究院对齿轮齿条爬升式升船机方案进行了专项设计研究，提出了《三峡齿轮齿条爬升式升船机主体部分设计研究》和《三峡垂直升船机主体部分方案比选》等报告。2003年3月，经三峡集团公司审查通过，三峡升船机方案由钢丝绳卷扬提升式改为齿轮齿条爬升式，并上报国务院三建委，同年9月，三建委第十三次全体会议批准了对三峡升船机形式的修改。．2004年至2007年，三峡集团公司组织长江勘测规划设计研究院联合德国“拉麦尔一K&K”设计联营体(Jv)

5、对三峡工程齿轮齿条爬升式升船机进行了深化设计。2007年6月，依据深化设计成果长江勘测规划设计研究院编制完成了“长江三峡水利枢纽升船机总体设计报告”。同年7月，三建委质量专家组通过了对该报告的审查，以此为标志，三峡工程升船机建设进入了设计和施工的重要阶段。2升船机总体布置设计升船机上、下游由闸首建筑物挡水，形成承船厢【收祷日期】2011—05—11【作者筒介】钮新强(19眈一)。男．浙江湖州市人。教授级高级工程师。全国工程设计大师．长期从事大型水利水电工程设计与研究工作；E—mail：niuxinqi

6、ang@cjwsjy．o∞．∞96中国工程科学万方数据的全平衡运行条件，闸首上布置有满足挡水和过船需要的闸门及其启闭机等设备。位于上、下闸首之间的船厢室段，为升船机的主体段，由塔柱结构及其顶部机房、承船厢、平衡重系统，以及电力拖动、控制、检测等建筑物和设备组成。船厢外形总长132m，标准断面外形宽23m，有效尺寸120m×18m×3．5m(长×宽×水深)，船厢结构及其设备，连同厢内水体总重约15500t，由相同重量的平衡重平衡，通过256根妒4mm的钢丝绳悬吊，在两侧塔柱结构和上、下闸首围成的船厢室内

7、升降运行。船厢两侧对称布置四个侧翼结构，其位置与4个塔柱简体的凹槽相对应，在每个凹槽的墙壁上，分别铺设一条驱动机构齿条和一条安全机构螺母柱。船厢驱动机构和安全机构，布置在4个侧翼结构上，通过驱动机构小齿轮沿齿条的运转，实现船厢的垂直升降。船厢升降时，在船厢上与驱动机构同步运行的安全机构短螺杆在螺母柱内空转，当遇到平衡被破坏的事故时，可通过螺母柱将船厢锁定在塔柱结构上。船厢与闸首对接时，由锁定机构锁定，4套锁定机构设在安全机构的上方，在船厢升降过程中与安全机构同步转动，船厢停位后作为竖向支承将船厢锁定在

8、螺母柱上；与闸首对接时，船厢与闸首之间的间隙。由布置在厢头的间隙密封机构密封；船厢的升l2345降运行通过两套纵向导向机构和4套横向导向机构导向，纵向导向机构布置在船厢中部两侧，横向导向机构分别布置在四套驱动机构的下方；船厢两端由下沉式弧形闸门挡水，闸门内侧设有防撞装置，其活动桁架兼作船厢两侧联系的人行桥；在驱动机构下方和船厢中部及两端设有电气室与机房，内设不同功用的电气、液压等设备。船厢室段的建筑物平面尺寸为121．0m×58．4m，建基面高程47．0