水力式升船机浮筒平衡重施工系统
阅读：13发布：2020-05-13
专利汇可以提供水力式升船机浮筒平衡重施工系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 水 力 式升船机浮筒平衡重施工系统，它包括固定安装在每个竖井孔顶部的纵向对称 位置 的多套浮筒 锁 定装置、称重装置以及吊梁装置；浮筒锁定装置中， 机架 固定安装在竖井孔顶部的内壁上，机架上安装有 电动机 ，电动机的 驱动轴 上安装有与各浮筒节上设置的锁定孔相配合的锁定轴。本实用新型提供的水力式升船机浮筒平衡重施工系统，可以解决施工难度大的问题，浮筒平衡重同步误差不大于3mm，全行程无刮擦、晃动、抖动与旋转，确保水力式升船机各种工况调试运行中平稳可靠。，下面是水力式升船机浮筒平衡重施工系统专利的具体信息内容。
1.一种水力式升船机浮筒平衡重施工系统，其特征在于：它包括固定安装在每个竖井孔（1）顶部的纵向对称位置的多套浮筒锁定装置、称重装置以及吊梁装置；
浮筒锁定装置中，机架（3）固定安装在竖井孔（1）顶部的内壁上，机架（3）上安装有电动机（4），电动机（4）的驱动轴上安装有与各浮筒节上设置的锁定孔（6）相配合的锁定轴（5）；
吊梁装置中，浮筒顶部定位节（9）上端焊接有多个立筋板（10），各立筋板（10）上开设有轴孔（11），与轴孔（11）相配合的吊梁（12）与吊杆（13）连接。
2.根据权利要求1所述的水力式升船机浮筒平衡重施工系统，其特征在于：浮筒锁定装置的套数为四套。
3.根据权利要求1所述的水力式升船机浮筒平衡重施工系统，其特征在于：浮筒锁定装置的机架（3）通过基础板（2）固定安装在竖井孔（1）顶部的内壁上。
4.根据权利要求1所述的水力式升船机浮筒平衡重施工系统，其特征在于：电子吊秤（8）为具有无线数据传输功能的电子吊秤。
水力式升船机浮筒平衡重施工系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及水力式升船机施工领域，尤其是一种水力式升船机浮筒平衡重施工系统。
背景技术
[0002] 水力浮动式垂直升船机是我国自主创新，拥有完全自主知识产权的一种新型升船机。它与传统的齿轮齿条爬升式和钢丝绳卷扬提升式垂直升船机的运行原理不同，其独特的运行特性是，当船厢侧载荷发生变化时(承船厢漏水或承船厢入水)，浮筒平衡重能够在竖井钢衬中以相应的淹没水深自动适应变化，保持升船机全位置平衡稳定运行，保证了升船机的运行安全。因此，浮筒平衡重的安装精度，决定着水力式升船机的运行稳定与安全。本工法是针对水力式升船机重要的设备浮筒平衡重的施工工法。
[0003] 浮筒平衡重属于特大铅垂外形，总高19m，直径Φ6.2m的封闭装水筒体薄壁结构，目前还没有浮筒平衡重施工的相应国家规范和质量标准，世界上也没有同类型升船机平衡重施工技术可借鉴。保证浮筒平衡重在全行程运行中的铅垂状态，无刮擦晃动、抖动与旋转，保持同步运行，施工难度较大。发明内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水力式升船机浮筒平衡重施工系统，可以解决施工难度大的问题，浮筒平衡重同步误差不大于3mm，全行程无刮擦、晃动、抖动与旋转，确保水力式升船机各种工况调试运行中平稳可靠。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种水力式升船机浮筒平衡重施工系统，它包括固定安装在每个竖井孔顶部的纵向对称位置的多套浮筒锁定装置、称重装置以及吊梁装置；
[0009] 竖井孔的孔口周围还安装有施工平台和爬梯。
[0010] 浮筒锁定装置的套数为四套。
[0011] 浮筒锁定装置的机架通过基础板固定安装在竖井孔顶部的内壁上。
[0012] 电子吊秤优选为具有无线数据传输功能的电子吊秤。
[0013] 一种利用上述水力式升船机浮筒平衡重施工系统进行水力式升船机浮筒平衡重施工的方法，该方法包括以下步骤：
[0014] 步骤1：浮筒锁定装置安装调试：在竖井孔顶部的内壁纵向对称位置布置各四套浮筒锁定装置，各浮筒锁定装置通过基础螺栓安装在基础板上，基础螺栓拧紧后，检测锁定轴水平度和高程及位置质量指标，锁定轴的水平度不大于1/1000，相对高程差不大于1毫米；调试浮筒锁定装置启动操作柜，达到锁定轴水平伸出和水平收回自如，无卡阻；
[0015] 步骤2：浮筒安装准备：在竖井孔的顶部孔口周围，搭设施工平台及爬梯，再进行焊接设备摆放位置清理；
[0016] 步骤3：浮筒底部定位节吊装：通过吊索绳对浮筒底部定位节进行吊装，吊入竖井孔口；
[0017] 步骤4：浮筒底部定位节锁定：将浮筒底部定位节吊入竖井孔口后，操作电动机将各浮筒锁定装置的锁定轴伸出进入浮筒底部定位节的锁定孔内，当锁定轴伸出全部到位后，使得浮筒底部定位节平稳地落在各锁定轴上；
[0018] 步骤5：浮筒第一中间节的吊装：通过吊索绳对浮筒第一中间节进行吊装，吊入竖井孔口；
[0019] 步骤6：浮筒第一中间节定位：将浮筒第一中间节吊入竖井孔口后，放置于浮筒底部定位节上方对应位置；
[0020] 步骤7：焊接：将浮筒第一中间节与浮筒底部定位节之间的对接缝进行焊接形成浮筒第一大节；
[0021] 步骤8：浮筒底部定位节的解锁：操作电动机将各浮筒锁定装置的锁定轴收缩使其离开浮筒底部定位节的锁定孔；
[0022] 步骤9：浮筒第一大节的吊装及锁定：通过吊索绳对浮筒第一大节进行吊装，吊装至浮筒第一中间节的各锁定孔与竖井孔内壁的各浮筒锁定装置相对应的位置，操作电动机将各浮筒锁定装置的锁定轴伸出进入浮筒第一中间节的锁定孔内，当锁定轴伸出全部到位后，使得浮筒第一中间节平稳地落在各锁定轴上；
[0023] 步骤10：浮筒第二中间节的吊装：通过吊索绳对浮筒第二中间节进行吊装，吊入竖井孔口；
[0024] 步骤11：浮筒第二中间节定位：将吊入竖井孔口后，放置于浮筒第一中间节上方对应位置；
[0025] 步骤12：焊接：将浮筒第二中间节与浮筒第一中间节之间的对接缝进行焊接形成浮筒第二大节；
[0026] 步骤13：重复上述步骤8-12直至完成所有浮筒中间节以及浮筒顶部定位节的吊装与焊接，再在浮筒内按设计要求安装附件，完成在一个竖井孔内的浮筒平衡重的安装；
[0027] 步骤14：重复上述步骤1-13，完成所有竖井孔内的浮筒平衡重的安装；
[0028] 步骤15：各个浮筒平衡重称重：采用称重装置对各浮筒平衡重进行称重，重复三次称重取算术平均值，分别记录各个浮筒平衡重的净重；
[0029] 步骤16：浮筒平衡重静平衡试验：通过吊梁装置起吊各浮筒平衡重，试吊三次取算术平均值，分别记录检查各浮筒平衡重全长范围的偏斜数值；
[0031] 步骤18：浮筒平衡重首次注水：按实际计算值要求向各浮筒平衡重内部注水，直至满足设计要求；
[0032] 步骤19：浮筒平衡重解锁调试：各浮筒平衡重首次注水后，检查浮筒内部水位及称重和配重数据满足设计要求后，在按升船机系统调试要求，输水系统向竖井充泄水，使各浮筒平衡重浮起，操作各浮筒锁定装置的锁定轴收缩到位，解锁各浮筒平衡重；
[0033] 步骤20：浮筒平衡重精确配水降低同步轴扭矩：根据同步轴扭矩检测数据分析，对各浮筒平衡重内部的注入水量进行精确配水，最终满足同步轴降扭的运行质量要求；
[0034] 即完成所述水力式升船机浮筒平衡重的施工。
[0035] 步骤4和步骤5之间还设置有浮筒底部定位节调整的步骤，使其锁定孔中心的共面度和水平度等指标满足质量标准。
[0036] 在浮筒的每一中间节焊接完成后，需按设计要求在内支撑与加强板。
[0037] 步骤20中，浮筒平衡重精确配水降低同步轴扭矩的方法为：
[0038] 步骤20-1：根据注水量计算公式计算
[0039] ①水力式升船机提升系统重量平衡式：
[0040] 单套浮筒平衡重重量×浮筒平衡重总套数＝(载标准水深的承船厢总重+钢丝绳的转移重量)×2-浮筒淹没水为0.2m的浮力×浮筒平衡重总套数；
[0041] ②单套浮筒平衡重加注水量：
[0043] 步骤20-2：按照上述公式计算出单套浮筒平衡重加注水量；
[0044] 步骤20-3：按照上述计算值，分别向各套浮筒平衡重抽或充水，调试同步轴初始扭矩小于50KN·m的设计指标。
[0045] 本实用新型提供的水力式升船机浮筒平衡重施工系统，其有益效果如下：
[0046] 1、采取孔口立式组装，利用浮筒锁定装置及浮筒安装节上的锁定孔使每一浮筒分节的组合缝距离地面一固定高度，方便施工，保证组装质量。
[0047] 2、采用无线电子称重法，使用简便，量度精度高，可直接打印量值，避免读数误差。
[0048] 3、进行浮筒平衡重静平衡试验，能完全模拟浮筒的运行状态。
[0049] 4、进行浮筒平衡重精确配水降低同步轴扭矩，尽量减小同步轴上的初始扭矩，有利于水力式升船机运行系统安全。
[0050] 5、可以解决施工难度大的问题，浮筒平衡重同步误差不大于3mm，全行程无刮擦、晃动、抖动与旋转，确保水力式升船机各种工况调试运行中平稳可靠，适用范围广，不仅适用于大中型水力式升船机工程的浮筒平衡重安装与调试和类似筒形结构工程的安装工程。小型水力式升船机也可以参考。
[0051] 云南景洪水电站升船机由中国葛洲坝机电建设有限公司承建，现已建设完成，是在世界上第一座建成的水力式升船机。通过对浮筒平衡重施工技术的研究和创新，该项目采用本工法于2014年4月1日开始施工，2014年6月10日装焊、称重、静平衡及配重施工完成，施工质量全过程始终处于可控状态，高质高效顺利完成，于2015年3月1日注水至457t，并精确配水降低同步轴初始扭矩小于50KN·m，景洪水力式升船机运行中，浮筒平衡重同步误差不大于3mm，全行程无刮擦、晃动、抖动与旋转，水力式升船机各种工况调试运行中平稳可靠，形成了先进合理的竖井钢衬施工工法。附图说明
[0052] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0053] 图1为本实用新型所用浮筒锁定装置的结构示意图；
[0054] 图2为本实用新型用称重装置的结构示意图；
[0055] 图3为本实用新型所用吊梁装置的结构示意图；
[0056] 图4为本实用新型施工方法中浮筒各节焊接形成浮筒平衡重的流程图。
具体实施方式
[0057] 实施例一
[0058] 一种水力式升船机浮筒平衡重施工系统，它包括固定安装在每个竖井孔1顶部的纵向对称位置的多套浮筒锁定装置、称重装置以及吊梁装置；
[0059] 浮筒锁定装置中，机架3固定安装在竖井孔1顶部的内壁上，机架3上安装有电动机4，电动机4的驱动轴上安装有与各浮筒节上设置的锁定孔6相配合的锁定轴5；
[0060] 称重装置中，起吊钢丝绳7上串联有电子吊秤8；
[0061] 吊梁装置中，浮筒顶部定位节9上端焊接有多个立筋板10，各立筋板10上开设有轴孔11，与轴孔11相配合的吊梁12与吊杆13连接。
[0062] 竖井孔1的孔口周围还安装有施工平台和爬梯。
[0063] 浮筒锁定装置的套数为四套。
[0064] 浮筒锁定装置的机架3通过基础板2固定安装在竖井孔1顶部的内壁上。
[0065] 电子吊秤8为具有无线数据传输功能的电子吊秤。
[0066] 实施例二
[0067] 一种利用上述水力式升船机浮筒平衡重施工系统进行水力式升船机浮筒平衡重施工的方法，该方法包括以下步骤：
[0068] 步骤1：浮筒锁定装置安装调试：在竖井孔1顶部的内壁纵向对称位置布置各四套浮筒锁定装置，各浮筒锁定装置通过基础螺栓安装在基础板2上，基础螺栓拧紧后，检测锁定轴5水平度和高程及位置质量指标，锁定轴5的水平度不大于1/1000，相对高程差不大于1毫米；调试浮筒锁定装置启动操作柜，达到锁定轴5水平伸出和水平收回自如，无卡阻。
[0069] 步骤2：浮筒安装准备：在竖井孔1的顶部孔口周围，搭设高1.7米的施工平台及爬梯，再进行焊接设备摆放位置清理。
[0070] 步骤3：浮筒底部定位节14吊装：通过吊索绳对浮筒底部定位节14进行吊装，吊入竖井孔口；
[0071] 在浮筒底部定位节14吊装前必须复核浮筒的外形尺寸满足质量要求，浮筒底部定位节14的吊点设置在浮筒内部加强筋板横纵向对称位置，吊点处强筋强度应加强，吊索绳之间角度不大于30度。
[0072] 步骤4：浮筒底部定位节14锁定：将浮筒底部定位节14吊入竖井孔口后，操作电动机4将各浮筒锁定装置的锁定轴5伸出进入浮筒底部定位节14的锁定孔6内，当锁定轴5伸出全部到位后，使得浮筒底部定位节14平稳地落在各锁定轴5上。
[0073] 步骤5：浮筒第一中间节15的吊装：通过吊索绳对浮筒第一中间节15进行吊装，吊入竖井孔口。
[0074] 步骤6：浮筒第一中间节15定位：将浮筒第一中间节15吊入竖井孔口后，放置于浮筒底部定位节14上方对应位置。
[0075] 步骤7：焊接：将浮筒第一中间节15与浮筒底部定位节14之间的对接缝进行焊接形成浮筒第一大节；
[0077] 步骤8：浮筒底部定位节14的解锁：操作电动机4将各浮筒锁定装置的锁定轴5收缩使其离开浮筒底部定位节14的锁定孔6。
[0078] 步骤9：浮筒第一大节的吊装及锁定：通过吊索绳对浮筒第一大节进行吊装，吊装至浮筒第一中间节15的各锁定孔与竖井孔1内壁的各浮筒锁定装置相对应的位置，操作电动机4将各浮筒锁定装置的锁定轴5伸出进入浮筒第一中间节15的锁定孔内，当锁定轴5伸出全部到位后，使得浮筒第一中间节15平稳地落在各锁定轴5上。
[0079] 步骤10：浮筒第二中间节16的吊装：通过吊索绳对浮筒第二中间节16进行吊装，吊入竖井孔口。
[0080] 步骤11：浮筒第二中间节16定位：将吊入竖井孔口后，放置于浮筒第一中间节15上方对应位置。
[0081] 步骤12：焊接：将浮筒第二中间节16与浮筒第一中间节15之间的对接缝进行焊接形成浮筒第二大节。
[0082] 步骤13：重复上述步骤8-12直至完成所有浮筒中间节以及浮筒顶部定位节9的吊装与焊接，再在浮筒内按设计要求安装附件，完成在一个竖井孔1内的浮筒平衡重的安装；
[0083] 浮筒顶部定位节9的吊装通过立筋板10上的轴孔11实现，
[0084] 步骤14：重复上述步骤1-13，完成所有竖井孔1内的浮筒平衡重的安装；
[0085] 再在浮筒平衡重内安装水位计套管、爬梯、导向轮等附件，
[0086] 步骤15：各个浮筒平衡重称重：采用称重装置对各浮筒平衡重进行称重，重复三次称重取算术平均值，分别记录各个浮筒平衡重的净重。
[0087] 步骤15所用的称重过程应注意：
[0088] (1)采用型号为OCS-SZ-50无线数传吊秤，额定称量50t，度量精度小于20kg的称重设备，保证称重精度满足设计要求。
[0090] 步骤16：浮筒平衡重静平衡试验：通过吊梁装置的吊梁12与吊杆13起吊各浮筒平衡重，试吊三次取算术平均值，分别记录检查各浮筒平衡重全长范围的偏斜数值；
[0091] 静平衡试验中应注意：
[0092] 1)吊梁12梁荷载按100t进行强度验算合格；
[0093] 2)利用桥机起吊，将浮筒平衡重完全吊出竖井，确保浮筒平衡重处于完全自由铅垂状态，在浮筒平衡重外壁横纵向对称4个点挂铅垂线测量。
[0094] 步骤17：浮筒平衡重配重：根据步骤15和16的检测数据，计算各浮筒平衡重的配重块的重量，再在各浮筒平衡重上安装配重块；满足筒体铅直度不大于10mm，浮筒平衡重净重相对差不大于1％。
[0095] 步骤18：浮筒平衡重首次注水：按实际计算值要求向各浮筒平衡重内部注水，直至满足设计要求。
[0096] 浮筒平衡重解除锁定后，由于承船厢结构不是完全对称产生重量分布载荷不均布、承船厢内水的波动以及钢丝绳张力差等因素造成同步轴初始扭矩，尽量减小同步轴上的初始扭矩，对系统运行安全十分重量。因此，需再次精确配水，根据实际情况，通过监视均衡油缸和调平油缸的压力值大小，分别向浮筒平衡重的浮筒内抽或充水，调试同步轴初始扭矩小于50KN·m的设计指标。
[0097] 步骤19：浮筒平衡重解锁调试：各浮筒平衡重首次注水后，检查浮筒内部水位及称重和配重数据满足设计要求后，在按升船机系统调试要求，输水系统向竖井充泄水，使各浮筒平衡重浮起，操作各浮筒锁定装置的锁定轴5收缩到位，解锁各浮筒平衡重；
[0098] 浮筒平衡重注水量的计算依据是在浮筒平衡重处于最低运行位置(承船厢处于最高通航位)时不脱出水面，保持设计最低淹没水深为0.2m(圆柱段)。
[0099] 步骤20：浮筒平衡重精确配水降低同步轴扭矩：根据同步轴扭矩检测数据分析，对各浮筒平衡重内部的注入水量进行精确配水，最终满足同步轴降扭的运行质量要求；
[0100] 即完成所述水力式升船机浮筒平衡重的施工。
[0101] 步骤4和步骤5之间还设置有浮筒底部定位节14调整的步骤，使其锁定孔中心的共面度和水平度等指标满足质量标准。
[0102] 在浮筒的每一中间节焊接完成后，需按设计要求在内支撑与加强板。
[0103] 步骤20中，浮筒平衡重精确配水降低同步轴扭矩的方法为：
[0104] 步骤20-1：根据注水量计算公式计算
[0105] ①水力式升船机提升系统重量平衡式：
[0106] 单套浮筒平衡重重量×浮筒平衡重总套数＝载标准水深的承船厢总重+钢丝绳的转移重量×2-浮筒淹没水为0.2m的浮力×浮筒平衡重总套数；
[0107] ②单套浮筒平衡重加注水量：
[0108] 单套浮筒平衡重加注水量＝单套浮筒平衡重重量-动滑轮组重量-连接支架与轴的重量-单套浮筒平衡重净重；
[0109] 步骤20-2：按照上述公式计算出单套浮筒平衡重加注水量；
[0110] 步骤20-3：按照上述计算值，分别向各套浮筒平衡重抽或充水，调试同步轴初始扭矩小于50KN·m的设计指标。
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