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NB／T 10514-2021 水电工程升船机设计规范.pdf

值。参照有关规范及SX工程升船机等工程实践，给出了顶部位移不大于1/1500H的限 值，

5.3.5垂直升船机承重结构的高度一般大于40m，

5.3.8承重结构的抗滑和抗倾覆稳定性按《船闸水工建筑物设计规范》J

行。当基础底面均为压应力时，抗倾覆能力具有足够的安全储备SH／T 3565-2018 X80级钢管道施工及验收规范，故基础底面均为压应 力时不需再验算结构的抗倾覆稳定性，

5.3.9水力式升船机输水系统通常采用钢衬，其设计按《水电站压力钢管设

5.4.1升船机建筑物的抗震设计遵循《水电工程水工建筑物抗震设计规范

5.4.3考虑到竖向悬吊于承重结构顶

塔柱上。在SX工程升船机的动力模型试验中，这样处理的计算结构与试验结果比较相 符。 5.4.4由于垂直升船机承船厢和承重结构有连接，特别是齿轮齿条爬升式垂直升船机承 船厢和承重结构连接较紧密，因此要考虑承船厢水体的动力流固耦合影响。SX工程升 船机抗震研究表明，升船机承船厢内的动水压力作用，采用housner动水压力计算模型 能满足工程要求。如图3所示，作用在承船厢壁上的冲击压力等效为附加质量Mo，对 流压力等效为质量Mn。 作用在承船厢壁上的冲击压力附加质量Mo为

M。=M 2h V3B 2h

M。=M 2h V3B 2h v3B 2h ho = 2h

式中：Mo—冲击压力部分等效为的附加质量（kg） M一一承重厢总的水体质量（kg）； B一承船厢宽度（m）； h一一承船厢水深（m）； ho一附加质量Mo距承船厢底部高度（m） 86

式中：M一承船厢底法向附加水体质量（kg）； Pw—水的密度（kg/m)。 对于水力式升船机，除考虑承船厢和承重塔柱结构的动力相互作用外，还要考虑输 水系统内水体的动力流固耦合影响。在塔柱结构与竖井水体快速大幅变化/晃动之间建 立合适的耦合条件模型。 5.4.5根据SX工程、XJB工程齿轮齿条爬升式垂直升船机的抗震研究表明，在承船厢 与塔柱耦合的导向机构上，设置不小于10%阻尼比的附加阻尼装置，可以有效降低耦合 力。当超过10%阻尼比过多时，耦合力减少已不太明显。

5.1.1规定了升船机金属结构、机械设备的设计范围，以及升船机金属结构与机械设 备的主要构成。

备的主要构成。 6.1.2规定了升船机金属结构、机械设备布置与选型的基本要求。 6.1.4综合考虑升船机安全性和经济性的设计规定。正常工况和非正常工况是升船机设 计要考虑的基本工况。特殊工况要根据升船机安全等级、工程具体情况和用户要求情 采用。其中正常工况是指升船机正常运行工况和检修工况；非正常工况包括设计要考虑 的可能出现的故障工况、事故工况以及非正常自然条件和非正常运行条件引起的偶然工 况；特殊工况是指出现概率极小的工况，且需根据工程具体情况及特殊使用要求确定。 6.1.5规定了升船机金属结构、机械设备设计计算的基本内容。 6.1.6金属结构及机械设计年限参考德国DIN19707标准的相关规定制定。目前各升船 机工作小时为：SK工程升船机330X22h、GHY工程升船机330×22h、GBZ工程升船 机325X22h、PS工程升船机325×22h、SX工程升船机335×22h、XJB工程升船机 330×22h、YT工程升船机325×22h、TZK工程升船机330×22h，均基本与本规范规 定一致。

6.1.7承船厢及平衡重系统与升船机承重结构之间有相对运动的耦合关系

6度以上的地震载荷对耦合结构的应力与变形有较大影响，设计中要予以考虑，并 相应的结构措施

6.1.8升船机金属结构和机械设备要具有对承重结构变形的适应能力，齿轮齿条

垂直升船机塔柱结构的变形对升船机承船的升降、设备的运行及安全保障机构的地震 安全具有重要影响。考虑计算模型的差别、计算参数的不确定性等复杂因素，对计算的 动位移乘以放大系数1.5，以留有足够的安全裕度。对于相对变形来说，假设相同高程 所有的点在地震荷载作用下具有几乎相同的位移，但两点之间的相对变形还是要考虑10 mm的变形偏差。

全平衡式垂直升船机承船厢的额定升降速度采用0.15m/s~0.25m/s，是以国内已 的几座升船机所采用值为基础，经适当延伸后的取值。当提升高度大，过机运量大

采用大值。在满载运量要求的情况下，尽量取小值。 承船厢入水式升船机在水中的运行距离很短，并受承船厢水利条件的限制，升降速 度不建议取得太大，YT工程升船机承船厢水中运行速度为0.03m/s，为留有余地，本规 范建议不大于0.03m/s。承船厢在空气中的速度在满足运量的情况下不建议太高，否则 主提升机驱动功率会过大。 水力式升船机水上运行速度取决于输水系统设计容量、竖井及浮筒布置及主控制阀 门容量防气蚀能力等因素

5.2.1闸首工作闻门孔口尺寸说明如下：

6.2闸首闸门和启闭机

4确定下沉式平面闻门的通航闻门能适应的水位变幅值，考虑的因素包括航道的 水位变率、最大通航水位变幅以及承船厢设计水深等，其中水位变率是关键因素，能适 应的水位变幅值要大于承船厢对接时段内的航道最大水位变幅。当下沉式平面闻门设有 有级机械锁定时，能适应的水位变幅还要与锁定间距相匹配。门顶富裕高度的选取与航 道水位变率、浪涌高度等相关，一般门顶富裕高度取0.5m1.5m。对于水位变率较快、 浪涌高度较大的，建议在本条的规定值范围内取较大值。 5当升船机闸首工作闸门采用带通航闸门的提升式平面闸门与叠梁门组合型式时 承船厢只能与提升式工作闸门对接，为使工作闸门的总高度较小，对接密封机构一般设 在承船厢上，通航闸门门槛以下至工作闸门底部的高度要满足一节叠梁高度十间隙密封 对接高度十门底富裕高度的尺寸条件。若工作闸门门体结构的下部空间尺寸不能满足根 据通航闸门启闭机工作行程设计的油缸外形长度布置需要时，需适当加大门底富裕高度 6当升船机闸首工作闸门采用带通航闸门的提升式平面闸门与叠梁门组合型式时 较小的水位变幅由通航闸门的富裕挡水高度适应，当水位超出通航闸门能适应的水位条 件时，需通过增加或减少一节工作叠梁门适应，因此，通航闸门槛上高度至少需大于 节叠梁高度十承船厢设计水深。 7当升船机闸首工作闸门采用带通航闸门的提升式平面闸门与叠梁门组合型式时 工作叠梁门的数量要适当，过多时将造成闻门调整频繁，影响升船机的通过能力，过少 则会加大工作闸门和叠梁门的设备规模，将加大设备制造、安装难度。最终确定单节叠 梁门高度时，要综合考虑航道最大通航水位变幅、闸门规模、设备制造、运输、安装条 件等因素，单节叠梁门高度不建议小于完成一次对接过船时间内的最大水位变幅，其高

度值建议取2 m~4 m

6.2.2根据升船机工程运行条件，承船厢与闸首对接所需的间隙密封木

相上，办可以设在用自上。对于二 间原密封机构设在承船厢上的， 间隙密封的止水座板设在闸首理件上：对于工作闸门采用下沉式或提升式平面闸门与叠 梁门组合型式，且间隙密封机构设在承船厢上的，则需在工作闸门的背水面设止水座板。 止水座板的尺寸要满足在通航闸门能适应的水位变幅内承船厢与闸首对接的需要。 6.2.3当闸首工作闸门采用提升式平面闸门时，为尽量减少间隙水体积、缩短间隙充/泄 水时间，提高升船机通航效率，闸门的止水尽量布置在闸门的背水侧。当闸首工作闸门 采用下沉式平面闸门或采用带通航闸门的提升式平面闸门与叠梁门组合型式时，下游侧 需与承船厢对接，孔口净宽较上游侧大幅增加，止水设置在下游侧会使闸门的结构受力 大幅增加，加大闸门的设计难度，且下游侧与承船厢对接时，受到承船厢附加力的影响 而产生局部变形，不利于止水。 5.2.4工作闸门U型门体结构的主梁刚度对大门的整体变形有直接影响，较大的主梁刚 度能有效减小闸门的整体变形值，有利于保证闸门止水的封水效果，同时还可降低间隙 密封机构的设计难度。根据已建升船机工程经验，主梁最大挠度建议不大于跨度的 1/1500。 带通航闸门的下沉式平面闸门和提升式平面闸门，既需满足航槽的孔口尺寸条件、 航道水位变化条件，同时还需满足与承船厢的对接条件，一般其U形门体的结构尺寸均 相对较大，采用整体制造、运输与安装的难度很大，为此，需将U形门体的结构分节制 造、运输，现场拼装成整体。设计时可以将U形门体的两侧边柱单独分节，边柱与底部 结构之间采用高强螺栓和剪力螺栓连接，底部结构则根据主梁的设置情况以及总高度条 件，可以单独作为一节或按照主梁的分布沿高度分节，分节之间采用焊接连接， 6.2.5由于升船机闸首闸门宽度与高度的比值较大，为确保闸门启闭过程中保持水平状 态，一般均采用双吊点启闭。对于固定卷扬式启闭机和移动式启闭机，双吊点之间设机 械同步轴；对于液压启闭机，在液压系统中设同步控制回路。 下沉式平面闻门一般采用固定卷扬式启闭机或液压启闭机启闭，尽管可以通过固定 卷扬式启闭机的制动器或液压启闭机的液压回路实现启闭机自身的锁定，但为提高闸门 工作状态的安全可靠性，并可以在闸门处于挡水状态下对启闭机进行检修维护，特要求 在闸门上同时设置机械式锁定装置。目前，国内已建升船机采用固定卷扬式启闭机操作 L

6.2.4 工作闸门U型

机接拉杆操作的下沉式平面闸门，除采用通过摆臂将闸结构锁定于「门槽理件的型式外 通常还在拉杆上设置牛腿结构，用于拉杆的锁定。由于提升式平面闸门开启后将位于航 槽上方，对过往船舶形成潜在危险，因此规定在闻门的全开位置设置可靠的机械式锁定 装置。目前，国内已建升船机提升式平面闸门上采用的机械式锁定装置有机械抓梁的挂 脱自如式和摆动挂钩式。

6.2.9对接间隙密封装置说明如下：

6.2.9对接间隙密封装置说明如下： 1、间隙密封机构可以设在承船厢上，也可以设在闸首或闸首工作闸门上。本款规定 了间隙密封机构要具备的基本性能。 2、间隙密封机构的密封框通常采用U形结构，相对于边长尺寸而言，其断面尺寸 较小，整体刚度较小，为保证密封框推出、退回期间整体运动的同步性，本款规定了U 形密封框由多套同步运行的液压油缸驱动。为适应对接期间承船厢与闸首之间的纵向相 对变位，规定在各油缸与密封框之间要加设保压装置。在密封框端面设两道结构形式不 同的止水橡皮，能进一步保证间隙密封的止水效果

分力值。 由于缆索配备是为每艘船舶，而不是为整个船队，因此，当硬绑船队过机时，其允 许受力值要按船队系缆船只中最小船舶吨位的规定采用。对非硬绑船队要对船队中的每 艘船舶单独系缆，其允许受力值，对船队中的每艘船舶单独确定。 6.3.12承船厢的干高度需要根据设计最大船舶的满载和轻载吃水深度确定，还要满 足承船厢最大允许误载水深的需要。国内外已建与在建的升船机干高的设计值如表2 所示：

已建与在建升船机工程承船厢王高一览

6.4.3承船厢闸门及启闭机设计说明如下

1对承船厢不同型式工作闸门的适应情况进行了推荐。 3承船厢运行过程中，其工作闸门一直处于全关位，在工作闸门全关位设置锁定装 置可以提高升船机运行时安全性，

6.4.4对接锁定装置说明如下

对于建在水电工程上的开船机，航道水位存在一定的变幅和变率，承船相在与闸首 对接期间，承船厢内的水深有可能发生变化，从而造成承船厢水体重量的改变；另外， 船只进出承船厢过程中水体的船形波将会造成承船厢荷载分布的改变。为保证对接期 间承船厢位置保持不变，须将承船厢沿竖向锁定。由于对接锁定装置的形式需适应上下 游航道的水位变幅，因此钢丝绳卷扬式垂直升船机对接锁定装置需随停靠位置的变换具 有沿程锁定功能。为保证锁定装置受力明确，要求对接锁定装置的构造要避免对接期间 承受承船厢的纵向荷载。当钢丝绳卷扬式垂直升船机因发生故障和事故而在升降运行范 围的任意高程停机时，对接锁定装置将承船厢锁定，以保证升船机的安全，因此对接锁 定需沿程锁定。 对于齿轮齿条爬升式垂直升船机，对接期间出现较大水位变化时，锁定装置具有超 载退让功能，使超出的荷载由安全机构承担，可以减小作用于锁定装置的荷载。当承船

相升降运行期间发生包括水漏空在内的超载事敌时，驱动机构会自动停机，超出驱动齿 轮极限载荷的不平衡力自动转至安全机构承受，因此锁定机构不必具备沿程锁定功能。 一般锁定装置均采用液压油缸操作，目前已建升船机中采用较多的是摩擦夹紧式和 液压开合旋转螺杆式，工作期间均需要可靠保压，以避免锁定失效，造成承船厢高度位 置改变。

6.4.5顶紧装置说明如下：

1本款规定了承船厢上顶紧结构荷载的主要构成。承船厢与闸首对接后，间隙水 将在承船厢上造成不平衡的上下游向水压，另外，间隙密封机构压紧于闸首或闸首工作 闻门时，承船厢也承受上下游向荷载，此外，对接期间承船厢上还将承受上下游向风载、 船舶撞击力、船舶系缆力等纵向荷载，为保持承船厢纵向位置，设置顶紧装置。 2由于需由对接锁定装置承受的承船厢竖向附加荷载有可能同时作用于顶紧装置 因此顶紧装置的构造要尽量降低锁定荷载对其产生的不利影响。 3本款规定了顶紧装置采用具有自锁功能的机械式结构，不得采用液压油缸直接 顶紧方案。这是由于顶紧荷载属于被动荷载，液压油缸难以做到密封绝对可靠，油缸在 对接期间出现泄漏后，将会造成承船厢纵向位置改变，从而可能破坏间隙密封的止水效 果，大的泄漏甚至会造成承船厢纵向失衡的事故。一般顶紧机构均采用液压油缸操作 作为机械自锁失效的安全保护措施，本款规定了顶紧机构及其液压控制回路必须设置防 止自锁失效的安全保护装置。

6.4.7防撞装置说明如下：

2船舶撞击能量计算在没有具体资料的情况下，船舶及其附连水体总质量一般按 照15%船舶总质量考虑。 3防撞构件的布置高度不建议过高或过低，设计时要对各种过坝船型的船形状， 尺寸进行综合分析，确定适宜的高度。根据已建升船机的实践经验，防撞构件通常设置 在承船厢设计水位线以上0.5m左右。一般船舶的船均有上斜的倾角，船舶撞击防撞 装置时，由于该倾角的影响，防撞构件上将会受到船舶向下的压力作用，设计时要对该 现象予以注意。 4防撞装置采用带缓冲油缸的钢丝绳，可以将绝大部分船舶动能转化为液压油的 热能，尽量不采用钢丝绳直接防撞方案，以避免船舶动能全部转化为钢丝绳的弹性势能， 受拉伸后的钢丝绳对船舶造成较大的反弹。要求钢丝绳进行预拉伸处理是使钢丝绳受到 撞击后产生的变形全部为可恢复的弹性变形：要求采用镀锌钢丝绳，是为满足防腐需要

尽量延长钢丝绳的使用寿命。

6.4.8导向装置说明如下：

1、本款规定了升船机承船厢上设置纵向导向装置和横向导向装置，以及导向装置 的布置原则。 2、导向装置采用弹性导轮，可以较好地适应导轨的制造、安装误差和承船厢与承重 结构之间的相对变位。 此外，SX工程升船机采用了带液压对中功能的导向系统，该导向系统可以很好地 适应承船厢与横向轨道之间的横向相对变位，使承船厢升降过程中始终沿两侧轨道的实 际对称中心线运行。

6.4.9钢丝绳张力均衡装置说明如下：

1、钢丝绳卷扬提升式垂直升船机利用液压油缸可以方便地均衡各吊点提开钢丝绳 的张力，并将承船厢调整为所需的水平状态。但为确保升船机安全，承船厢调平工作均 在静止条件下进行。 1）均衡油缸的有效行程大于提升钢丝绳在最大悬吊长度、额定荷载作用下的弹性 变形，以及承船厢调平所必需的工作行程，根据已建工程经验，均衡油缸的有效行程建 议大于500mm。此外，GHY、GBZ、PS等工程升船机钢丝绳张力均衡装置，均采用液 压油缸形式，且具有静止条件下调平承船厢的功能。 2）采用活塞杆带机械锁紧装置的液压均衡油缸，可以避免因油缸泄漏造成的钢丝 绳长度与张力的变化，以及由此可能造成的承船厢倾斜，确保升船机运行安全。由于均 衡油缸与提升钢丝绳直接连接，其主要受力构件要具有足够的强度，根据已建升船机经 验，其强度安全系数不小于4.0。在油缸上设行程检测装置和压力检测装置主要用于检 测对调整过程中油缸的工作状态。 4）由于承船厢各吊点间距较大，因此，承船厢液压调平控制阀组对应于主提升机在 每个吊点区均设置一套，各阀组之间可以不采用管路连接，调节控制由电气控制系统实 现是可行的。每个吊点各液压缸的同民腔互相用管路连通，每个液压缸的承载腔进口端 建议设置失压保护阀，以便液压缸发生失压故障时，快速关闭此阀，将该液压缸与系统 隔离，不影响升船机的安全运行。 2、水力式垂直升船机的所有钢丝绳既是提升钢丝绳也是可控平衡重钢丝绳，承船 相侧钢丝绳和浮筒侧钢丝绳设置钢丝绳张力均衡装置，可以使同一浮筒上的钢丝绳受力 均衡。

6.5.1界定了平衡重系统的范围和组成。

5.2为保证升船机安全性，当一根钢丝绳断裂时，该钢丝绳悬吊的平衡重块支承在 梁或安全框架上，由该安全梁或安全框架所在平衡重组的其他钢丝绳分担该平衡重： 重量，使得平衡重总重量不改变

重力和导向轮作用力，钢丝绳断绳事故工况下另外承受断绳悬吊的平衡重块重力 装、检修工况下承受平衡重组全部平衡重块的重力。

确计算确定。因而，平衡重系统要设置调整平衡重块。根据过去的经验，平衡重 可以先按97%的承船厢总重制造，另按承船厢总重的5%配置调整平衡重块。在 安装时根据承船厢实际重量配置所需的调整平衡重块，以使平衡重和承船厢达

升船机中应用，造价很高；后者在我国其他升船机中应用，经济性好，总体满足功能要 求。为避免平衡链沿高程方向发生扭转，采用预拉伸抗旋转交互捻钢丝绳，且同一条平 衡链的两根钢丝绳旋向相反

高容重混凝土制造，一般混凝土容重达3.40t/m3~3.56t/m3。SX工程混凝土平衡重块 的容重达3.40t/m²，德国Luneburg升船机的混凝土平衡重块的容重达3.56t/m3。 混凝土平衡重具有较强的吸湿能力，加之平衡重井空气潮湿，混凝土平衡重块 受潮将改变平衡重的重量，因此平衡重块的外表面进行防水、防潮涂装处理。对铸钢 和铸铁材料则进行防锈处理。 平衡重块的平面尺寸与布置条件有关，需满足布置要求。当设计采用每一钢丝绳

组件悬挂一串平衡重块的方案时，相邻平衡重串之间的间隙值主要与每串平衡重块 叠装后的充许错位量相一致，若间隙太小，对平衡重块形体的制造要求就高，本规范 规定设计间隙不小于30mm。平衡重块与土建建筑物之间的设计间距则与土建施工 的精度要求有关，间隙一般不能太小，本规范规定建议不小于100mm。设计要特别 注意为平衡重装置靠近土建建筑物面的维修，因此，建议在适当部位留有足够的空 间

6.5.8转矩平衡重总重量的确定是下水式垂直升船机总体布置的重要内容。制约下水式 垂直升船机主提升机布置方案的主要因素是主提升机轴向布置尺寸的限制以及减速器 未级齿轮的制造可行性，这两个因素与主提升机的额定提升力相关。主提升机的荷载要 综合考虑承船在空气中和在水下两种状态，因此要根据结构疲劳累积损伤理论，计算 两个荷载过程的减速器低速级齿轮弯曲疲劳等效荷载，并以此作为主提升机的额定提升 力。由于下水式垂直升船机承船相总重和平衡重总重不相等，主提升机的额定提升力直 接取决于平衡重的重量。当平衡重重量较为接近承船厢重量时，主提升机的承船厢水土 运行荷载较小，但在承船厢入水后荷载会很大。由于承船厢出、入水是每次运行必然发 生的过程，且这个过程将持续一定时间，因此，每次运行中减速器低速级齿轮均会承受 次入水最大荷载。该荷载过大，会使主提升机的额定提升力过大，从而加大主提升机 减速器的制造难度。反之，当平衡重重量较小时，由于减速箱齿轮在水上的荷载循环次 数远大于水下的荷载循环次数，这同样会增大主提升机的额定提升力，并增大运行功率。 因此，只有当平衡重重量为某一合适值时，额定提升力为最小。公式（6.5.8）是满足额定 提升力最小要求的条件公式。其中折减系数与承船厢的结构有关，如承船厢水力学设 计合理，承船厢下水时所受浮力小，则值较大，否则值较小。低速级传动比i与减 速器内部齿轮布置有关。由于在初步设计中，承船厢结构及减速器内部参数一般尚未确 定，因此，y和i的取值有人为的因素。在一般情况下，按中间偏大取值，如承船厢的 最大提升高度小于45m，和z可以取最大值，以增大平衡重，减小电机功率；如提升 高度大于80m，y和i可以取偏小值，以控制主提升机在承船厢至水下时的最大荷载。 当按公式（6.5.8）计算出的平衡重总重小于承船厢总重的70%时，通常就按承船厢总重的 70%确定；当计算出的平衡重总重大于或等于承船厢总重的70%时，就按计算值确定平 衡重总重。 50风

规范对平衡重悬挂钢丝绳在最大工作静拉力作用下的安全系数的确定，综

6.5.10调整装置直接承受钢丝绳的拉力，由于事关安全，因此取较高的安全系数。

调节长度主要取决于钢丝绳组件的长度允许偏差，与钢丝绳弹性模量偏差有一定关 系。本规范规定最大可调节量建议不小于钢丝绳长度允许偏差的5倍对进过预拉伸的钢 丝绳是足够的。 采用左右螺纹螺旋副机械式调节装置主要采用具有自锁性能的螺纹，并考虑带载条 件下的可调性， 6.5.11采用防旋板，钢丝绳左、右旋向间隔配置是为了避免钢丝绳绕自身轴线旋转，从 HEAA

6.5.12平衡滑轮说明如下：

1平衡重系统平衡滑轮直径Dh及支承方式通常取决于总体布置方案和具体布置条 件，但平衡滑轮直径Dh与平衡重悬挂钢丝绳直径d的比值对钢丝绳使用寿命影响较大， 同时，考虑到钢丝绳在平衡滑轮上不进行缠绕，本规范规定Dh/d不小于60，但在条件 允许时，该比值建议尽量取大值。 3采用同轴双槽平衡滑轮结构较为紧，有利于侧向稳定，但由于两根钢丝绳承 载后可能产生的伸长量不相等，所以，两槽之间建议设计成充许互相转动的结构，以避 免钢丝绳与绳槽产生相对滑动。 4平衡滑轮的绳槽采用浅槽形式是因为钢丝绳通过绳槽时没有水平力和水平方向 的移动，且钢丝绳上的载荷恒定，不会出现脱槽的情况，本规范规定槽深建议为钢丝绳 直径的0.75～1.0倍。由于平衡滑轮直径较大，根据SK工程升船机的实践，建议采用钢 板焊接结构和绳槽轧制成型工艺，但要注意侧向稳定问题，

6.5.13本条是考虑平衡重组的安装和检修要求而制订的

6.6.1界定了钢丝绳卷扬式主提升系统的组成。对于入水式垂直升船机，可以不设置滑 轮组。

6.6.2规定了主提升系统的工况和荷载。荷载的计算一方面基于针对具体

5.7.1界定了驱动系统的范围和组成。4套驱动机构在承船厢上对称布置，承船厢通过 动齿轮与固定在承重结构上的齿条啮合转动实现升降运行，驱动齿轮是指安装在驱动 齿轮托架机构上的开式齿轮

6.7.2考虑运行安全，驱动系统设置液气弹簧油缸作为过载保护装置，当驱动系统超载 到一定程度时该装置自动发令停机，以保护设备。当荷载继续增加时，将荷载柔性平稳 地传至安全机构。驱动系统的驱动齿轮托架机构设置了液气弹簧油缸，以满足柔性传递 荷载的需要。为避免液气弹簧油缸在驱动系统尚未停止运动时动作，液气弹簧油缸开始 动作的荷载要大于驱动系统停机荷载。 根据SX工程升船机和XJB工程升船机的设计经验，驱动系统停机荷载建议取额定 驱动力的1.25倍，液气弹簧油缸开始动作的荷载建议取额定驱动力的1.4～1.5倍。液气 弹簧油缸动作完成时驱动齿轮承受的载荷是齿轮极限载荷，该载荷与安全机构螺纹副间 隙值、液气弹簧刚度值、齿轮托架机构的杠杆比、船厢结构刚度等因素有关。 6.7.3由于安装和制造误差等原因，4套驱动机构存在荷载不均匀性，要予以考虑。 6.7.4出于运行安全考虑，对于安全等级为特殊级的垂直升船机，要避免在电动机发生 故障时承船厢长时间悬吊在承船厢室的半空中，为此通常要求一台电动机或电气传动系 统故障情况下，其余电动机仍可以驱动承船厢继续完成本次运行。驱动系统发生两台电 动机同时失效的双重故障，则不建议再考虑，但是也有工程考虑在发生上述双重故障时，

6.7.10承船厢升降过程中遇故障紧急停机时，由电气传动系统实施紧急制动；当电气 传动装置发生故障不能实施紧急制动时，由工作制动器调压上闸。紧急制动加速度取较 小值，可以减小紧急制动对驱动系统的冲击，但会导致制动距离加大，为满足冲程要求， 需增加承重结构的高度。根据已建升船机的实践经验，规定了紧急制动的加速度建议取 值。 6.7.11驱动机构之间设置机械同步轴系统，可以使各驱动点实施同步运行，是保证承 船厢水平度、保证升船机在一台电动机或电气传动系统故障情况下继续完成本次运行的 重要安全技术措施。 同步轴系统采用闭环布置，发生其中任何一节传动轴轴断裂或联轴器损坏，整个机 械同步轴系统仍然能够传递载荷。 设置扭矩检测装置检测同步轴内扭矩，是升船机运行的安全措施。齿轮齿条爬升式 垂直升船机的同步轴设置在承船厢底部，从巡视、维护方便考虑，需设置检修通道。 6.7.12升船机在理想运行情况下同步轴不传递载荷，但由于各驱动机构的荷载及电动 机出力不均匀，加之动力影响因素，实际运行过程中同步轴系统内存在一定载荷，在设 计中需予以考虑。由于构成同步轴载荷的因素复杂，难以进行准确的理论分析，因此同 步轴的疲劳强度和静强度按偏于安全的荷载假定进行。 同步轴系统设置在承船厢上，需适应承船厢在正常运行、水漏空、水满厢、对接沉 船、空厢检修等工况条件下的结构变形。一般通过联轴器的轴向间隙或设置轴向可伸缩 的万向联轴器来适应。 6.7.13齿条是驱动系统的重要组成部分，由于装设在承重结构上，因此齿条及其支承 结构的设计，既要保证向承重结构传力的可靠性，又要保证与驱动齿轮啮合运行所要求 的安装精度。每根齿条由较多的单节齿条组成，控制齿条节间节距偏差是保证升船机运 行可靠的基本要求，要予以重视。 6.7.14界定了安全机构的范围和组成。4套安全机构的旋转螺杆、撑杆装置等在承船厢 上对称布置，螺母柱固定在承重结构上，在发生承船与平衡重之间平衡破坏的事故情 况下，旋转螺杆与螺母柱之间螺纹副接触以锁定承船厢。承船厢正常运行情况下，旋转 螺杆只在螺母柱内旋转，两者之间保持有螺纹副间隙。 6.7.15齿轮齿条爬升式垂直升船机安全机构的旋转螺杆、撑杆装置等安装在承船厢上， 与驱动机构相邻布置。旋转螺杆通过驱动机构的电动机和减速器驱动，是为了保持传动 发

6.7.10承船厢升降过程中遇故障紧急停机时，由电气传动系统实施紧急制动；当电气 传动装置发生故障不能实施紧急制动时，由工作制动器调压上闸。紧急制动加速度取较 小值，可以减小紧急制动对驱动系统的冲击，但会导致制动距离加大，为满足冲程要求， 需增加承重结构的高度。根据已建升船机的实践经验，规定了紧急制动的加速度建议取 值。

6.7.11驱动机构之间设置机械同步轴系统，可以使各驱动点实施同步运行，是保证承 船厢水平度、保证升船机在一台电动机或电气传动系统故障情况下继续完成本次运行的 重要安全技术措施。

6.7.13齿条是驱动系统的重要组成部分，由于装设在承重结构上，因此齿条及 结构的设计，既要保证向承重结构传力的可靠性，又要保证与驱动齿轮啮合运行 的安装精度。每根齿条由较多的单节齿条组成，控制齿条节间节距偏差是保证开 行可靠的基本要求，要予以重视。

失功能。因此设计要校核旋转螺杆与螺母柱螺纹副的螺纹升角，必须保证螺纹升角小于 螺牙材料的自锁角。 6.7.21由于安装和制造误差等原因，4套安全机构之间存在荷载不均匀性，同一套螺母 柱的两片螺母柱片之间也存在荷载不均匀性，要予以考虑， 6.7.22安全机构仅在事故工况承载，因此仅校核静强度。在考虑了一定的荷载不均系 数后，在极端工况下可以取较高的许用应力。 6.7.23承船厢升降运行时，安全机构螺杆和螺母柱的螺纹副必须保持螺纹副间隙，是 齿轮齿条爬升式垂直升船机安全运行的基本条件，要予以充分的重视。造成螺纹副间隙 变化的影响因数较多，设计要进行详细分析，设计间隙值要留有裕度， 6.7.24螺母柱是安全机构的重要组成部分，由于装设在承重结构上，因此螺母柱及其 支承结构的设计，既要保证向承重结构传力的可靠性，又要保证安全机构旋转螺杆运行 所要求的安装精度。当事故荷载发生在在螺母柱节间时，要保证螺牙的均匀受力条件， 避免发生塑性变形。由于每根螺母柱由较多的单节螺母柱组成，且单节螺母柱由两片螺 母柱片组成，控制螺母柱节间螺距偏差是保证安全机构运行可靠的基本要求，要予以重 视。 6.7.25齿条和螺母柱制造、安装精度要求高，确定分节长度时要充分考虑，并满足在承 船厢室安装的要求

6.8.1界定了水力式升船机驱动系统的组成

6.8.14水力式升船机采用水力驱动，与采用电力驱动的升船机比较具有以下特性：

（1）升船机的升降是通过竖并水位的升降而实现。因！ 了升船机的运行特性。

（2）控制升船机的运行特性是通过控制竖井内水流的控制设备来实现，而不是钢 丝绳卷扬式和齿轮齿条爬升式垂直升船机使用的电机。因此，水流控制设备的性能和流 量特性对水力式升船机的运行起到至关重要的作用。通过开启或关闭水流控制设备以连 通或阻断管道内的水流，在升船机承船相对接阶段，通过调节水流控制设备开度精确控 制竖井内的水位，实现升船机承船厢的准确停靠。 根据JH工程水力式升船机的设计参数，其充泄水系统水流控制设备的功能要求及 工况为： 1）充（放）水量大，升船机的一个单向运行过程中需要的最大充（放）水约为18400 m3。为满足过坝运输总吨位要求，升船机完成一个单向运行的时间不超过20min。在高 流速情况下，水流控制设备的操作要灵活可靠。 2）压差大，根据升船机的运行水位及整体布置，水流控制设备前后压差最大为60 m，在阀门开启的初始阶段其出口端的压力几乎为零。 3）水流控制设备使用频繁，在升船机的一个单向运行过程中，水流控制设备相应的 将完成从全开到全关（或从全关到全开）的过程。 4）水流控制设备开启、关闭时间短，水流控制设备的开启关闭时间要满足升船机运 行控制要求，升船机运行速度和对升船机保护的要求，初步确定水流控制设备开启、关 闭时间为60S。 5）升船机要求停靠准确，根据要求升船机的停靠误差为土3cm，因此水流控制设备 只有对水流进行了精确的控制方能满足停靠误差要求。 6）不得通过掺气解决水流控制设备的气蚀问题，经南科院模型试验证明对输水系 统掺气将不利于升船机的平稳运行，因此所选水流控制设备不得通过掺气解决气蚀问题 7）密封要可靠，要求水流控制设备能有效的密封，在升船机处于闲置状态时水流控 制设备漏水将破环升船机原有的平衡，水流控制设备最好能做到零泄漏 此外，水流控制设备还要满足易于检修、维护方便等特点。 通过比选研究，最终确定水流控制设备采用活塞阀且1个主阀和两个辅阀联合控制 的方案。从最终的运行效果来看，该种控制方案完全满足水力式升船机的运行要求。 5.8.16水力式升船机是一种能实现动态平衡的全平衡式升船机，在船厢侧的重量发生 变化后，浮筒侧能进行自动的适应调整。但是，升船机运行过程中，如果出现制动器意 外上闸的工况，就截断了浮简侧、船厢侧的这种荷载传递途经。制动器意外上闸，根据 承船厢的运行，分为船厢上行和船厢下行两种工况。

1.船厢上行 竖井泄水、船厢上行过程中，制动器意外上闸，升船机立即停运。此时，采取的措 施是立即关闭泄水阀门和出口快速事故闸门。这种工况下，即使竖井水体泄空，制动系 统也需要能有效制动。 2.船厢下行 竖井充水、船厢下行过程中，制动器意外上闸。此时，采取的措施是立即关闭充水 闵门和进口快速事故闸。但由于事故闸后、充水阀前，存在斜管段。在进口快速 事故闸门关闭的过程中，一方面仍有部分水体通过事故闸门向竖井充水，另一方面事故 闸门后斜管段内的水体也向竖并充水。此工况下，制动器意外上闸后，在浮筒不移动的 情况，竖井新增水体将只需填充竖井与浮筒间的环缝（JH工程升船机该间隙仅有0.15 m），竖井水位上升速度很快，浮筒侧与船厢侧间将迅速产生一个较大的不平衡力。这 种工况下，要结合制动系统的制动力矩充许的最大竖井充水量，从而确定进口快速事故 闸门的关闭时间。 5.8.17根据JH工程升船机模型试验结果，浮筒底部体型建议采用120“的锥形。为防 上浮筒在竖井内升降时倾斜引起卡阻导致升船机发生事故，因此浮简顶部需设置导向轮 且为防止浮筒的旋转，在浮简顶部及竖井内壁上需设置防浮简旋转装置，以保证浮筒在 竖井内垂直顺畅升降。浮筒高度较高，为检查浮筒，检修人员需进入浮筒内部，因此浮 简顶面及内部要考虑检修人员进出的通道

7.1.1明确了升船机电气系统设计的一般范围。 7.1.2一般水电工程运营与航运调度分属不同上级部门管理，所以一定要在职责和管理 范围划分明确的条件下进行升船机电气设计，

7.2 供配电、照明与接地

7.3.1 明确主电气传动系统的组成和要求。 7.3.2 建议调速控制装置采用交流变频调速控制方式代替直流调速控制方式。 7.3.9 明确了各传动系统、传动控制站、集中控制站之间的控制关系。 7.3.12是对变频器的选型要求，包括变频器额定电流、输出的电流能力等方面的选型 要求。 7.3.15电动机正常运行包括启动工况

7.3.15电动机正常运行包括启动工况

7.4.1计算机监控系统作为升船机自动控制系统的核心，承担自动控制运行的任务。本 条规定了计算机监控系统的结构和控制层设备组成。 7.4.5为满足网络故障情况下的应急操作运行需要，规定了各现地控制站之间设置一条 /O硬连接通道以提高升船机运行的可靠性。 由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和承船厢侧的荷载实时平衡体系被打破，在松闸前 需要满足相应的松闸条件，否则会对升船机安全运行产生极大危害。通过系统分析JH 水力式升船机制动器松闸条件，得到JH水力式升船机松闸前需满足的两个条件：相邻 卷筒油压差变化在0.32MPa以内，制动器上闸前和松闸前油压差变化在0.1MPa以内。 7.4.6规定了现地控制站的设置原则以及现地控制站的核心控制设备要求，

7.5.2检测系统是升船机在线运行检测、状态监护检测和标校及试验检测的总称，本条 提出了检测元件的要求。 7.5.3对于升船机安全运行的特别重要的可以按亢余配置检测元件。 7.5.8列出了升船机三大类的基本检测项目，升船机工程要根据工程实际情况确定各具 体检测项目，以满足升船机的安全运行要求，

7.6通航信号、广播及通信系统

7.1为了便于控制室运行人员监视升船机各部位的运行情况、对上下游航道情况进 时了解、对设备故障过程进行录像记录，设置一套图像监视系统

8.1.1规定了升船机建筑物各部位的火灾危险性类别。对于垂直升船机，考虑到承船厢

8.1.1规定了升船机建筑物各部位的火灭危险性类别。对于垂直升船机，考虑到承船厢 室运行空间狭小，且露天竖向升降运行，管理一旦不到位，升船机着火时火焰就有可能 蔓延至承船厢上，有可能对过机船只造成危害。当过机船舶为运输危险品的船舶时，如 果发生上部未灭烟头坠落至承船厢，将可能导致灾难性的事故。因而运输甲、乙类危险 品的油轮（驳）和危险化学品船只不充许通过升船机。为此，升船机按丙类火灾危险建 筑工程设计

8.1.2规定了升船机建筑物的耐火等级及各部位构件的燃烧性能和耐火极限

8.1.2规定了升船机建筑物的耐火等级及各部位构件的燃烧性能和耐火极限。 8.1.3承船厢室由于工艺布置的特殊性，不能按常规建筑物划分防火分区，只能作为 个防水分区老虚

8.1.4规定了升船机各部位安全疏散出口及疏散距离的设置原则，地面以上和地面以下

GBZ、GHY工程升船机在承船厢主纵梁外侧与水平疏散廊道对应的部位设置有竖向爬 梯，用以适应与塔柱安全出口的高度差异。SX、XJB工程升船机则在承船厢驱动平台上 设置有可调节高度的疏散楼梯。 疏散通道靠承船厢室的端口设置向疏散方向开启的甲级防火门是为防止火焰、烟气 进入，当人员需要疏散时可以手推开启，并可以避免由塔柱内向承船厢室意外坠落的事 故发生。

8.1.5当塔柱的高度超过32m时，由于垂直疏散路线长，“烟效应”明

8.2.3承船厢上的电气设备很多GB／T 37159.2-2019 石油天然气钻采设备海洋石油自升式钻井平台 第2部分：建造安装与调试验收，

相蓄水量的1/3的要求。同时明确了，当消防用水量超过承船厢蓄水量的1/3时，要采 取另外的供水措施或给承船厢补水的措施。 8.2.5在承船厢两侧厢梁腹腔内设有数个液压站，每个站内设有液压泵站设备和电气控 制屏，布置有各种电缆和油管、油箱，由于该处火灾危险性较大，且各站间相距较远， 因此建议设置单元式固定灭火系统，即灭火系统各自独立。 8.2.6本规范只列出了通常使用的3种灭火系统，若采用其他灭火系统，要满足相应的 规范要求。

8.3.1规定了升船机要设置火灾自动报警系统并明确了报警区域。 8.3.2明确了火灾报警探测器的设置要求

8.3.1规定了升船机要设置火灾自动报警系统并明确了报警区

YB／T 4204-2020 供水用不锈钢焊接钢管.pdf8.3.2明确了火灾报警探测器的设置要求

8.3.2明确了火灾报警探测器的设置要求