水力浮动式快速垂直升船机程力学毕业论文(2)

　　3水力浮动式快速升船机的等惯性输水系统

　　等惯性输水系统是快速升船机的动力输送系统及软同步系统。它由进水口栏污栅、检修闸门、进水管（26）、进水阀（11）、等惯性竖井连通管（17）、提升竖井(19)、排水阀(10)、排水管(27)、检修闸门等组成。（见水力浮动式快速升船机原理图及等惯性输水系统示意图）

　　若想提高钢丝绳卷扬垂直升船机及齿轮爬升螺旋锁定垂直升船机的升降速度，必须增大提升电机的功率及减速箱的输出扭矩，对水力浮动式快速升船机而言，提升竖井的直径与升船机的最大升程一经确定，耗水量就是恒定的，升船机的升降速度仅与进、排水管的流量有关，选用较大直径的进、排水阀及相应的进水管、排水管，便可提高升降速度。水力浮动式快速升船机的升降速度可以达到  0.5m/s 以上,比传统升船机的升降速度提高一倍多。

　　为了保证升船机的运行平稳，水在进水管及排水管中的最大流速应控制在 V_max ≤ 8m/s为宜。等惯性连通管与提升竖井交界处的流速，应控制在V≤2m/s为宜。

　　4进水阀和排水阀

　　快速升船机的开、停、升、降是通过对进水阀（11）和排水阀（10）的操作实现的，它是升船机的关键设备。由于锥阀的调节性能较好，快速升船机的进水阀和排水阀最好选用锥阀，其次是球阀。为方便检修和维护，进水阀和排水阀可选用同一规格型号的阀门。进水阀与排水阀采用液压操作系统。

　　5升船机的硬同步系统

　　水力浮动式快速升船机采用封闭的同步系统，它由提升卷筒（2）、轴承座（3）、齿式联轴器（1）、连接轴（28）、及换向伞齿轮（4）等组成。它是快速升船机的硬同步系统。

　　来自平衡筒(15)及提升平衡筒(18)的钢丝绳分别缠绕在与其相对应的卷筒外园按左、右旋车制的绳槽内，为了防止钢丝绳与卷筒之间产生相对位移和蠕动，每根钢丝绳在卷筒上缠绕的圈数 n ≥ 3.5,缠绕的长度不应小于升船机的最大升程。钢丝绳在卷筒上的缠绕走向，见机械同步系统示意图。

　　通过操作进水阀或排水阀向竖井充、泄水，改变水对提升平衡筒的淹没深度，使卷筒两侧（平衡筒侧或承船厢侧）的重量发生变化，在重力作用下，卷筒向重的一侧旋转，升船机便开始升降。

　　在机械同步系统上装有轴角编码器，并通过PLC可编程控制器对升船机的升程、速度、加速度进行监控。

　　6水力浮动式快速升船机的安全装置及安全保障措施

　　水力浮动式快速升船机的安全装置由两部分组成：

　　a装在提升卷筒上的液压盘型安全制动装置

　　安全制动装置在升船机停机时自动投入，其制动力可按2～3倍的最大提升力配置。控制系统保证只有在安全制动装置解除制动状态后，升船机才能启动。

　　b装在平衡筒上的安全阀

　　当承船厢发生严重漏水事故水位降至预定的事故水位时，水位传感器发出讯号，进水阀（11）或排水阀（10）在保证承船厢减速度不超过0.04m/s²的基础上迅速关闭，升船机停机，安全制动装置自动加闸。此时各平衡筒上的安全阀（16）全部开启泄水，减轻平衡筒侧的重量，使之与漏水的承船厢保持平衡。当平衡筒侧泄掉相当于1.5×2（由于动滑轮的原因）倍提升力重的水时，各安全阀便自动关闭停止泄水。因平衡筒的泄水速度比承船厢的漏水速度快，此时平衡筒侧已比承船厢侧轻。

    然而承船厢漏水是连续的，每漏掉相当于一倍的提升力重的水时，便再次发出讯号令安全阀开启泄水,安全阀每泄掉相当于2倍（动滑轮的原因）提升力重的水，便自动关闭。这样平衡筒侧与承船厢侧的不平衡力就始终被控制在1倍的提升力范围之内，保证了升船机的安全。各安全阀与承船厢漏水进行互动的全过程，由PLC可编程控制器控制。

　　由于设置了安全阀，即便在承船厢严重漏水事故时，也不可能产生足以使承船厢动作的不平衡力。

　　7水力浮动式快速升船机的承船厢、承船厢室、上闸首工作门、下闸首工作门等结构形式与钢丝绳卷扬全平衡垂直升船机基本相同，因为它们都是不入水型的升船机。

　　8升船机的运行速度图

　　由于承船厢不与下游入水对接，整个升降过程都在空气中进行，快速垂直升船机的运行速度图要比水力浮动式转矩平衡重升船机的简单。进水阀（11）和排水阀（10）的开启和关闭过程也相对简单。

　　提升平衡筒（18），安装在提升竖井（19）内。在上游最低通航水位至下游最高通航水位区间内运动。

　　提升平衡筒（18），安装在提升竖井（19）内。在上游最低通航水位至下游最高通航水位区间内运动。

     o-

　　a  段为已经开启进水阀或排水阀向提升竖井充水或排泄竖井中的水，使提升平衡筒的重量开始减轻或增加，但增加值或减轻值尚不足以克服摩阻力，承船厢尚未动作。   

　　a-b  段为进水阀或排水阀继续开启，提升平衡筒的重量增加或减小足以克服摩阻力，承船厢开始升降。升降过程承船厢的加速度必须控制在a≤0.01m/s² 。