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摘要：思林升船机安全卷筒轴检修技术，简要阐述了对全平衡式垂直卷扬式升船机安全卷筒轴的检修技术，为后续同类施工提供参考借鉴。
关键词：思林升船机;安全卷筒;轴;修复技术
1. 概述
思林水电站位于贵州省东北部，乌江干流中游。工程以发电为主，兼顾航运、防洪等综合效益。上游最高通航水位440m，上游最低通航水位431m，下游最高通航水位374.50m，下游最低通航水位363.30m。
坝址河段为Ⅳ级航道，通航建筑物按一次通过500t级的机动单船设计。通航建筑物的型式为全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机。垂直升船机布置于枢纽左岸，由上游引航道、过坝渠道（上闸首）、本体段、下闸首、下游引航道等建筑物组成，总长约1120m，轴线方位垂直于坝轴线，值为NE630。
上游引航道位于水库内，由停泊段、调顺段、导航段等组成，宽38m，总长约195m，设有系船墩、隔流堤及导航墙等建筑物等。
过坝渠道位于通航坝段上，总长67.65m，净宽12m，底高程为428.0m，顶高程为452.0m。过坝渠道的左边墙兼作坝顶至本体段设备层的交通通道，宽7m。过坝渠道的上游端设一检修门，当库水位超过上游最高通航水位时，利用该闸门挡水，下游端设一工作门，与本体段相接。
本体段是升船机的最主要的建筑物，其长×宽×高为73×40×120m。本体段内设备层的下游端为升船机控制室。设备层以上为排架结构，设一桥机对各设备进行水平运输。
本体段下游端接下闸首，下闸首内设有工作闸门和检修闸门，当下游河道水位超过下游最高通航水位时，利用检修闸门挡水。下闸首长×宽×高为35×24×69.2m，通航水域净宽12m，两侧墙厚度均为6m，墙顶以上为排架结构，排架内设有闸门的启闭设备。
下闸首以下接下游引航道，下游引航道由导航段、调顺段、停泊段组成，净宽38m，总长约215m，设有系船墩、隔流堤及导航墙等建筑物。下游引航道以下为口门区，口门区与下游主航道相接。
2. 思林升船机主机设备布置
思林升船机主机设备布置见图1。
3. 存在问题
思林升船机在运行过程中由于安全卷筒轴存在反复、交变的轴向力导致全卷筒轴与轴承发生明显位移（约20mm），此问题将严重影响升船机的安全运行存在安全隐患。
4. 处理方案确定
由于安全卷筒轴的窜动，导致安全卷筒轴端封板中部凹陷，此情况不仅影响设备外观质量，同时由于安全卷筒轴的窜动，将导致安全制动器的磨擦片受力不均匀，影响磨擦片的使用寿命。为解决此问题，须将轴与轴承座恢复到设计状态，同时更换轴端封板，将轴端封板加厚，以抵抗轴向力，使轴与轴承座不发生位移，此方式能解决上述问题。
上述技术方案的实施难点在于安全卷筒处于受力状态，需要将钢丝绳卸载才能进入拔轴工序。由于安全卷筒轴周边无支撑物，需要制作专用的工装才能实施。
钢丝绳卸载的方式有二种，第一种为船厢在上锁定位置附近，配重块在下锁定位置附近，利用下锁定千斤顶配合垫块、锁定梁将配重块顶升约500mm，由于千斤顶行程为100mm，须多次换气方可达到500mm，工序复杂。第二种卸载的方式为配重块在上锁定位置附近，承船厢在下锁定位置附近，使配重块安全梁距离上锁定梁约400mm，再利用上锁定千斤顶、垫块、锁定梁等一次性将安全梁顶升至距离锁定梁500mm，再手动打开需调整卷同的安全制动器（其它卷筒的安全制动器处于制动状态），使需要调整的安全卷筒上的钢丝绳自动转动，此时承船厢的力由其它卷筒分担，此组安全卷筒平衡重侧和船厢侧均卸载。第二种卸载方式优与第一种卸载方式。
5. 具体实施方案
5.1 工装制作
为保证本方案实施，需制作专用工装，具体见图2。本工装由一个法兰、背筋工字钢及筋板组成，其中法兰尺寸与原设计轴端盖板尺寸一致，法兰上须钻孔，孔尺寸与原轴端盖板尺寸一致，法兰外圆尺须加工，法兰平面度不大于2mm。背筋工字钢与法兰焊接，加强筋与法兰及背筋焊接，焊接人员需持证上岗，证件在有效期内。
5.2 安全卷筒卸载
操作主机，将承船厢下降至下锁定位置附近，平衡重配重块安全梁上升至上锁定位置附近，人工将平衡重上锁定梁推至工作位置，将液压升斤顶人工搬就位，操作一拖四液压泵站，使液压千斤顶顶升，顶升时注意观察，因千斤顶的上升速度不同步，可能有些千斤顶已经顶住平衡重配重块安全梁，有些还未顶到位，这时须操作泵站上的阀门，即关闭已顶升到位的千斤顶的阀门，继续操作未到位的千斤顶顶升，直至顶住安全梁，再打开关闭的阀门，同时进行顶升，直至安全梁上升高达到100mm。顶升到位后，关闭主提升机，使所有卷筒安全制动器处于制动状态，手工打开需调整的安全卷筒的安全制动器，使此安全卷筒的安全制动器处于松闸状态，安全卷筒受荷载作用自动转动，转动完成后即卸载完成，可以通过用脚踢钢丝绳，如果轻轻一踢，钢丝绳晃动明显，即可判定钢丝绳已卸载完成。
5.3 工装安装
安全卷筒卸载完成后即可安装工装，工装由主机房桥机吊装就位，通过10.9级高强度螺栓与轴承座端盖螺栓孔（带内螺纹）联接，螺栓须擰紧，具体见图2，工装未安装完成前，不可脱钩。
5.3 分离式液压千斤顶安装
根据设计提供的数据，轴与轴承的顶升力约为260t，因此我们选用四个100t的分离式液压升斤顶进行顶升，千斤顶布置在工装法兰的3点、6点、9点和12点方向。先安装第一个分离式液压千斤顶，人工搬运到安装位置后即进行千斤顶的顶升，顶升高度为松开千斤顶后千斤顶不落下为准，其它三个分离式液压升斤顶按此方法安装完成。具体见图3。
5.4 拔轴
由分离式液压千斤顶提供轴向拉拔力，使轴移动，直至轴端面与轴承座端现平齐为止。因提供拉拔力的有四个千斤顶，为保证顶升一致，须四个人操作分离式液压千斤顶，一人喊口令，同时须观察轴的状态，若轴与轴承座平齐后即停止顶升，轴与轴承座平齐的检测方式为钢直尺测量，若全部在1mm（同向偏差）以内则认为达到要求。 5.5 工装拆除
工装拆除的顺序为先拆除分离式液压千斤顶，再拆除拔轴专用工装。拆除分离式液压千斤顶按3点钟、6点钟、9点钟、12点钟的顺序进行拆除，先将分离式液压千斤顶进行卸压，卸压前须有人抱住液压千斤顶，防止液压千斤顶在卸压后坠落，液压千斤顶卸压后由人工转运至指定摆放位置，其它液压千斤顶按此方法一一拆除。拔轴专用工装拆除前，先用主机房桥机配合钢丝绳将拔轴专用工装吊住，再拆除所有高强度螺栓，最后由起重工指挥将拔抽专用工装吊至指定的摆放位置。
5.5 轴端盖板及轴承座封盖回装
根据设计图纸回装轴端盖板和轴承座封盖，回装顺序为先回装轴端盖板，再回装轴承座封盖，所有紧固螺栓需拧紧，回装完成后，启动干油泵站对里面了承座进行加油，使轴承座处于润滑状态。
5.6 钢丝绳加载
轴端盖板和轴承座封盖回装完成后即进行钢丝绳加载，加载方法为将平衡重配重块上锁定液压千斤顶进行卸压，卸加完成后安全卷筒自动转动对钢丝绳进行加载，拆除千斤顶及垫块，人工推走平衡重上锁定梁至非工作位置，采用脚踢的方式检查钢丝绳是否加载，即用脚踢钢丝绳，钢丝绳不晃动或是晃动幅度与相邻卷筒（加载钢丝绳）钢丝绳晃动幅度一致即可认为此安全卷筒钢丝绳加载完成。
5.7 调整其它须要调整的安全卷筒
按照上述方法对其它安全卷筒轴进行调整，所有卷筒轴调整完成后即可启动主机，使承船厢和平衡重配重块上、下行三次，以观察是否调整后的卷筒轴有异响或是轴承座封板有变形情况，经过对思林升船机安全卷筒轴的调整后，经过观察，安全卷筒无异常声响，軸承座封盖无异常变形情况，由此说明上述处理技术措施是可行的、有效的。
6. 施工过程中的方案改进
在项目施工过程中，认识到还有可以改进的地方，其一是在拆除轴承座封盖前布置好彩条布，防止轴承座封盖拆除后里边的润滑油洒落，污染现场。其二是选择一拖四液压千斤顶时优先选择带保压装置的千斤顶，避免在顶升过程中因意外卸压而进行紧急处置，思林升船机平衡重上锁定用的千斤顶未有保压装置。其三是拔轴过程中若发生异常现象，须立即停止分离式液压千斤顶的顶升，必须查明原因后方可继续顶升，此项目在实施过程中发生了异常响声，未查明原因继续顶升，导致专用工装的紧固螺栓断裂。为解决上述问题，在以后施工中充分现场防记措施，配置带保压装置的千斤顶，施工过程中发现有导常响声，必须查明原因，否则不得继续施工，以免出现安全事故。
结束语：在升船机行业检修维护施工中，会遇到各种各样的问题，若采用正确的措施，即能保证安全，也能保证工期和节约施工成本。上述施工方法是针对卷筒轴发生位移的一种处理方法，此种处理方式在升船机行业中属于首例，对后续升船机同类问题的施工积累了施工经验，具有较大的参考借鉴作用。
参考文献：
[1] GB 50017-2003， 钢结构设计规范[S].北京：建设部定额研究所组织中国计划出版社，2003，6-147;
[2] 机械设计手第三版第2卷 [S].北京：机械工业出版社，2004，311-345。
作者简介：
何映宏（1966-1）男，汉，重庆人，高级工程师，现任中国水利水电第八工程局有限公司机电公司副总工。
关键词：思林升船机;安全卷筒;轴;修复技术
1. 概述
思林水电站位于贵州省东北部，乌江干流中游。工程以发电为主，兼顾航运、防洪等综合效益。上游最高通航水位440m，上游最低通航水位431m，下游最高通航水位374.50m，下游最低通航水位363.30m。
坝址河段为Ⅳ级航道，通航建筑物按一次通过500t级的机动单船设计。通航建筑物的型式为全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机。垂直升船机布置于枢纽左岸，由上游引航道、过坝渠道（上闸首）、本体段、下闸首、下游引航道等建筑物组成，总长约1120m，轴线方位垂直于坝轴线，值为NE630。
上游引航道位于水库内，由停泊段、调顺段、导航段等组成，宽38m，总长约195m，设有系船墩、隔流堤及导航墙等建筑物等。
过坝渠道位于通航坝段上，总长67.65m，净宽12m，底高程为428.0m，顶高程为452.0m。过坝渠道的左边墙兼作坝顶至本体段设备层的交通通道，宽7m。过坝渠道的上游端设一检修门，当库水位超过上游最高通航水位时，利用该闸门挡水，下游端设一工作门，与本体段相接。
本体段是升船机的最主要的建筑物，其长×宽×高为73×40×120m。本体段内设备层的下游端为升船机控制室。设备层以上为排架结构，设一桥机对各设备进行水平运输。
本体段下游端接下闸首，下闸首内设有工作闸门和检修闸门，当下游河道水位超过下游最高通航水位时，利用检修闸门挡水。下闸首长×宽×高为35×24×69.2m，通航水域净宽12m，两侧墙厚度均为6m，墙顶以上为排架结构，排架内设有闸门的启闭设备。
下闸首以下接下游引航道，下游引航道由导航段、调顺段、停泊段组成，净宽38m，总长约215m，设有系船墩、隔流堤及导航墙等建筑物。下游引航道以下为口门区，口门区与下游主航道相接。
2. 思林升船机主机设备布置
思林升船机主机设备布置见图1。
3. 存在问题
思林升船机在运行过程中由于安全卷筒轴存在反复、交变的轴向力导致全卷筒轴与轴承发生明显位移（约20mm），此问题将严重影响升船机的安全运行存在安全隐患。
4. 处理方案确定
由于安全卷筒轴的窜动，导致安全卷筒轴端封板中部凹陷，此情况不仅影响设备外观质量，同时由于安全卷筒轴的窜动，将导致安全制动器的磨擦片受力不均匀，影响磨擦片的使用寿命。为解决此问题，须将轴与轴承座恢复到设计状态，同时更换轴端封板，将轴端封板加厚，以抵抗轴向力，使轴与轴承座不发生位移，此方式能解决上述问题。
上述技术方案的实施难点在于安全卷筒处于受力状态，需要将钢丝绳卸载才能进入拔轴工序。由于安全卷筒轴周边无支撑物，需要制作专用的工装才能实施。
钢丝绳卸载的方式有二种，第一种为船厢在上锁定位置附近，配重块在下锁定位置附近，利用下锁定千斤顶配合垫块、锁定梁将配重块顶升约500mm，由于千斤顶行程为100mm，须多次换气方可达到500mm，工序复杂。第二种卸载的方式为配重块在上锁定位置附近，承船厢在下锁定位置附近，使配重块安全梁距离上锁定梁约400mm，再利用上锁定千斤顶、垫块、锁定梁等一次性将安全梁顶升至距离锁定梁500mm，再手动打开需调整卷同的安全制动器（其它卷筒的安全制动器处于制动状态），使需要调整的安全卷筒上的钢丝绳自动转动，此时承船厢的力由其它卷筒分担，此组安全卷筒平衡重侧和船厢侧均卸载。第二种卸载方式优与第一种卸载方式。
5. 具体实施方案
5.1 工装制作
为保证本方案实施，需制作专用工装，具体见图2。本工装由一个法兰、背筋工字钢及筋板组成，其中法兰尺寸与原设计轴端盖板尺寸一致，法兰上须钻孔，孔尺寸与原轴端盖板尺寸一致，法兰外圆尺须加工，法兰平面度不大于2mm。背筋工字钢与法兰焊接，加强筋与法兰及背筋焊接，焊接人员需持证上岗，证件在有效期内。
5.2 安全卷筒卸载
操作主机，将承船厢下降至下锁定位置附近，平衡重配重块安全梁上升至上锁定位置附近，人工将平衡重上锁定梁推至工作位置，将液压升斤顶人工搬就位，操作一拖四液压泵站，使液压千斤顶顶升，顶升时注意观察，因千斤顶的上升速度不同步，可能有些千斤顶已经顶住平衡重配重块安全梁，有些还未顶到位，这时须操作泵站上的阀门，即关闭已顶升到位的千斤顶的阀门，继续操作未到位的千斤顶顶升，直至顶住安全梁，再打开关闭的阀门，同时进行顶升，直至安全梁上升高达到100mm。顶升到位后，关闭主提升机，使所有卷筒安全制动器处于制动状态，手工打开需调整的安全卷筒的安全制动器，使此安全卷筒的安全制动器处于松闸状态，安全卷筒受荷载作用自动转动，转动完成后即卸载完成，可以通过用脚踢钢丝绳，如果轻轻一踢，钢丝绳晃动明显，即可判定钢丝绳已卸载完成。
5.3 工装安装
安全卷筒卸载完成后即可安装工装，工装由主机房桥机吊装就位，通过10.9级高强度螺栓与轴承座端盖螺栓孔（带内螺纹）联接，螺栓须擰紧，具体见图2，工装未安装完成前，不可脱钩。
5.3 分离式液压千斤顶安装
根据设计提供的数据，轴与轴承的顶升力约为260t，因此我们选用四个100t的分离式液压升斤顶进行顶升，千斤顶布置在工装法兰的3点、6点、9点和12点方向。先安装第一个分离式液压千斤顶，人工搬运到安装位置后即进行千斤顶的顶升，顶升高度为松开千斤顶后千斤顶不落下为准，其它三个分离式液压升斤顶按此方法安装完成。具体见图3。
5.4 拔轴
由分离式液压千斤顶提供轴向拉拔力，使轴移动，直至轴端面与轴承座端现平齐为止。因提供拉拔力的有四个千斤顶，为保证顶升一致，须四个人操作分离式液压千斤顶，一人喊口令，同时须观察轴的状态，若轴与轴承座平齐后即停止顶升，轴与轴承座平齐的检测方式为钢直尺测量，若全部在1mm（同向偏差）以内则认为达到要求。 5.5 工装拆除
工装拆除的顺序为先拆除分离式液压千斤顶，再拆除拔轴专用工装。拆除分离式液压千斤顶按3点钟、6点钟、9点钟、12点钟的顺序进行拆除，先将分离式液压千斤顶进行卸压，卸压前须有人抱住液压千斤顶，防止液压千斤顶在卸压后坠落，液压千斤顶卸压后由人工转运至指定摆放位置，其它液压千斤顶按此方法一一拆除。拔轴专用工装拆除前，先用主机房桥机配合钢丝绳将拔轴专用工装吊住，再拆除所有高强度螺栓，最后由起重工指挥将拔抽专用工装吊至指定的摆放位置。
5.5 轴端盖板及轴承座封盖回装
根据设计图纸回装轴端盖板和轴承座封盖，回装顺序为先回装轴端盖板，再回装轴承座封盖，所有紧固螺栓需拧紧，回装完成后，启动干油泵站对里面了承座进行加油，使轴承座处于润滑状态。
5.6 钢丝绳加载
轴端盖板和轴承座封盖回装完成后即进行钢丝绳加载，加载方法为将平衡重配重块上锁定液压千斤顶进行卸压，卸加完成后安全卷筒自动转动对钢丝绳进行加载，拆除千斤顶及垫块，人工推走平衡重上锁定梁至非工作位置，采用脚踢的方式检查钢丝绳是否加载，即用脚踢钢丝绳，钢丝绳不晃动或是晃动幅度与相邻卷筒（加载钢丝绳）钢丝绳晃动幅度一致即可认为此安全卷筒钢丝绳加载完成。
5.7 调整其它须要调整的安全卷筒
按照上述方法对其它安全卷筒轴进行调整，所有卷筒轴调整完成后即可启动主机，使承船厢和平衡重配重块上、下行三次，以观察是否调整后的卷筒轴有异响或是轴承座封板有变形情况，经过对思林升船机安全卷筒轴的调整后，经过观察，安全卷筒无异常声响，軸承座封盖无异常变形情况，由此说明上述处理技术措施是可行的、有效的。
6. 施工过程中的方案改进
在项目施工过程中，认识到还有可以改进的地方，其一是在拆除轴承座封盖前布置好彩条布，防止轴承座封盖拆除后里边的润滑油洒落，污染现场。其二是选择一拖四液压千斤顶时优先选择带保压装置的千斤顶，避免在顶升过程中因意外卸压而进行紧急处置，思林升船机平衡重上锁定用的千斤顶未有保压装置。其三是拔轴过程中若发生异常现象，须立即停止分离式液压千斤顶的顶升，必须查明原因后方可继续顶升，此项目在实施过程中发生了异常响声，未查明原因继续顶升，导致专用工装的紧固螺栓断裂。为解决上述问题，在以后施工中充分现场防记措施，配置带保压装置的千斤顶，施工过程中发现有导常响声，必须查明原因，否则不得继续施工，以免出现安全事故。
结束语：在升船机行业检修维护施工中，会遇到各种各样的问题，若采用正确的措施，即能保证安全，也能保证工期和节约施工成本。上述施工方法是针对卷筒轴发生位移的一种处理方法，此种处理方式在升船机行业中属于首例，对后续升船机同类问题的施工积累了施工经验，具有较大的参考借鉴作用。
参考文献：
[1] GB 50017-2003， 钢结构设计规范[S].北京：建设部定额研究所组织中国计划出版社，2003，6-147;
[2] 机械设计手第三版第2卷 [S].北京：机械工业出版社，2004，311-345。
作者简介：
何映宏（1966-1）男，汉，重庆人，高级工程师，现任中国水利水电第八工程局有限公司机电公司副总工。