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GB51177-2016 升船机设计规范.pdf

锁作为安全机构可靠承载的必要条件。当承船厢出现漏水等事故 时，安全机构将对其进行保护，以确保承船厢不发生失衡。此时巨 大的不平衡事故载荷是通过螺母柱与旋转螺杆螺纹副的斜面向基 础传递。当最大螺纹升角大于螺纹副螺牙材料的自锁角时，由竖 直载荷引起的沿斜面分力大于螺纹副之间的摩擦力，安全机构螺

纹副之间的摩擦力不足以使全部外载荷通过螺纹副传递到基础， 而有部分载荷形成对方向联轴节等传动部件的扭矩，造成该部件 的破坏。从而使安全机构最终失去对事故载荷的传递能力。因此 设计时应校核螺母柱和旋转螺杆的最大螺纹升角，且必须保证小 于螺牙材料的自锁角。 本条文是强制性条文，必须严格执行

6.5.17由于安装和制造误差等原因GB／T 51340-2018 核电站钢板混凝土结构技术标准(完整正版、清晰无水印)，4套安全机构同时受力时

不均匀性是客观存在的，应予以考虑。鉴于安全机构的额定荷载 发生在极端工况，因此不均匀系数不必取较大值。对于同一套安 全机构的螺母柱的两片也是如此

全机构的螺母柱的两片也是如此， 6.5.18安全机构仅在事故工况受力，因此仅校核静强度。在考 虑了一定的荷载不均系数后，在极端工况下可取较高的许用应力。 6.5.19保证安全机构螺杆和螺母柱的螺纹副间隙是齿轮齿条爬 升式升船机安全运行的基本条件，应予以充分的重视。 6.5.20当事故荷载发生在螺母柱节间时，应保证螺牙的均匀受 力条件，避免发生塑性变形

6.6.1本条界定了平衡重系统的范围和组成。 6.6.2为保证升船机安全性，当一根钢丝绳断裂时，该钢丝绳悬 吊的平衡重块应支承在安全梁或安全框架上，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块的重量，使得平 衡重总重量不改变。一般说来，钢丝绳卷扬式升船机平衡重系统 多采用安全梁；齿轮爬升式升船机平衡重系统采用安全框架。

6.6.3承船厢结构和设备的众多焊接结构和铸造部件，以及涂装

穿衣的材料重量很难准确计算确定。因而，平衡重系统要设置调 整平衡重块。根据过去的经验，平衡重块总重可先按97%的承船 相总重制造，另按承船厢总重的5%配置调整平衡重块。在升船 机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

衡重和承船厢达到平衡。

形式，前者仅在三峡升船机中应用，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，应采用预拉伸抗旋转交互捻钢丝绳，且同一条平衡 链的两根钢丝绳应旋向相反。

在做反向运动，分配在卷筒与滑轮两侧钢丝绳的重量也随承船厢 和平衡重的运行而改变。当升船机提升高度较大时，钢丝绳的不 平衡重量会明显加大主提升机或驱动系统的提升荷载。设置平衡 链可抵消承船厢侧和平衡重侧由于钢丝绳长度变化引起的不平衡 力，减少主提升机或驱动系统的额定提升力和驱动功率。此外，平 衡链导向装置的作用是使平衡链保持平稳状态，避免横向摆动。 6.6.6本条规定是为了使重力平衡钢丝绳的受力明确，保证升船 机的安全

衡链导问装置的作用是使平衡链保持平稳状态，避免横向摆动。 6.6.6本条规定是为了使重力平衡钢丝绳的受力明确，保证升船 机的安全

6.6.7安全框架结构在不同工况条件下的载荷是不同的：正常工

6.6.7安全框架结构在不同工况条件下的载荷是不同的：正常工 况下一般仅承受自身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，安装、检修工况下承受平衡 重组全部平衡重块的重力

6.6.8平衡重块的材料容重应满足其外形尺寸的设计要求，其通

用采用骨料为铁钢砂高容重混凝土制造，一般混凝土容重达3.40 /m3~3.56t/m3。三峡混凝土平衡重块的容重达3.40t/m²，德国 吕内堡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 面应进行防水、防潮涂装处理。对铸钢和铸铁材料则应进行防锈 处理。

6.6.9调整装置直接承受钢丝绳的拉力，由于事关安全，因此取

6.6.10采用防旋板，钢丝绳左、右旋向间隔配置是为了避免钢纟

，6.10采用防旋板，钢丝绳左、右旋向间隔配置是为了避免钢丝 绕自身轴线旋转，从而影响运行安全及钢丝绳的承载能力。 .6.11本条是考虑平衡重组的安装和检修要求而制订的

6.7.3已建升船机所采用的承船厢门锁定装置一般采用液压插 销式，为适应因启闭机油缸的泄漏造成锁定销承载的工况，建议将 锁定销孔设计成长孔，并且在启闭机开门前先进行小行程开门操 作，使可能承载的锁定销卸载。为减小闻门正常运行工况下的启 闭力，可在闸门结构内设置适当大小的浮箱

6.7.4对接锁定装置说明如下：

1对于建在水利水电工程上的升船机，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，船只进出承船相 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 提升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应 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 锁定装置应将承船厢锁定，以保证升船机的安全，因此对接锁定需 沿程锁定。对于安全级别为特殊级的全平衡钢丝绳卷扬式垂直升 船机，当在升降运行发生承船水漏空的事故时，对接锁定装置应 与主提升机安全制动系统及其他事故锁定装置一道，承受水漏空 引起的不平衡荷载；因此对于安全级别为特殊级的全平衡钢丝绳 卷扬垂直升船机，对接锁定装置的设计荷载必要时还需满足水漏 空工况的需要。 2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，可减小作用于锁定装置的荷载。当承船厢升降运行期间发生 包括水漏空在内的超载事故时，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。 3一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，造成承船相高度位置改变

6.7.5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 与闸首对接后，间隙水将在承船厢上造成不平衡的纵向水压，另 外，间隙密封机构压紧闸首或闸首门工作时，承船厢需承受与上述 不平衡水压方向相同的反作用力，此外，对接期间承船厢上还将承 受纵向风载、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，应设置顶紧装置。 2由于顶紧轨道是安装在混凝土承重结构上的，受若干因素 的影响，承船厢与承重结构之间有相对变位，另外，顶紧轨道自身 还存在制造、安装误差，在对接高度范围内，顶紧装置应能很好地 适应这些变位和误差。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应尽 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应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

6.7.6间隙密封机构说明如下，

1一般间隙密封机构设在承船厢上，当闸首工作闸门采用提 升式平面闻门或下沉式平面闻门时，隙密封机构也可设在闸首或 再首工作闻门上。本款规定了间隙密封机构应具备的基本性能。 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形密封框应由多套同步 运行的液压油缸驱动。为适应对接期间承船厢与闻首之间的纵向 相对变位，规定在各油缸与密封框之间应加设保压机械弹簧。在 密封框端面设两道结构形式不同的止水橡皮，可进一步保证间隙 密封的止水效果

6.7.7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 连水体总质量可按照15%船舶总质量考虑。 3防撞构件的布置高度不宜过高或过低，设计时应对各种过 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，设计时应对该现象予以注意。 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。

6.7.8导向装置说明如下：

1本款规定了升船机承船厢上应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，三峡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。

7.9钢丝绳张力均衡装置说明如下

1利用液压油缸可以方便地均衡各吊点提升钢丝绳的张力， 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 相调平工作均在静止条件下进行。 2均衡油缸的有效行程应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宜大于500mm。此外， 隔河岩、高坝洲、彭水等水利枢纽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。 3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，其主要受力构件应具有足够的强度，根据已建升船机经 验，其强度安全系数不应小于3.0。在油缸上应设行程检测装置 和压力检测装置主要用于对调整过程中油缸的工作状态

7.1.1本条界定了升船机电气系统的设计范围。 7.1.2升船机电气设计应强调可靠性、先进性和安全性。特别是 应根据升船机的通航规模和重要程度恰当地确定电气设计的设备 规模、控制功能、性能指标、安全级别等。同时，在电气设备选用上 一定要防止那种不从实际出发、不顾运行需求，而一味追求最新技 术和设备的倾向，要充分发挥升船机电气设备的投资效益

7.2.1工业生产用电负荷的等级主要是根据用电负荷对电源可 靠性的要求和中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程 度来分类的。基于这一基本原则，同时考虑升船机采用承船升 降过机通航的航运特点，本条从升船机的吨级、运输繁忙程度和用 电设备的重要性等儿个方面来确定升船机用电负荷的等级。 根据对国内内河航运情况的调查来看，不论是客运还是货运 300t级船舶的货运量都较大、客运量也较多，事故停电所造成的 社会影响和经济损失都很大。另外，根据现行国家标准《内河通航 标准》GB50139的规定，300t级升船机对应内河V级航道，其运输 也十分繁忙。因此，本条规定300t级及以上升船机的主要用电负 荷为一级负荷。

此，升船机的运行动力负荷应按照不同类型升船机的具体操作过 程及运行情况，选择实际最大运行工况下的所有运行电动机负荷 进行计算，而升船机照明及检修等其他用电负荷宜采用需要系数

法进行计算。升船机最大运行工况一般出现在升船机承船相升降 运行时。

7.2.4升船机配电系统电压等级的选择主要取决于当地配电网

的电压等级和升船机用电负荷的容量大小。升船机供配电系统高 玉电力网的配电电压宜采用常规的10kV电压。而升船机终端用 电设备的电压等级多为0.4kV

7.2.5升船机的承船厢以及需适应升船机上下游水位变化的

闸首工作闸门及下闸首工作闸门等设备为移动设备，对这些用电 设备的供电电压和方式，应根据上、下闻首工作闻门的门型、承船 箱驱动形式，以及用电设备用电负荷的大小来确定。一般当 0.4kV电压可满足供电质量要求时均宜采用0.4kV电压供电。 但当采用10kV电压向承船厢供电时，则须采用10kV专用 拖电式软电缆。 隔河岩、向家坝等升船机的承船厢供电采用的是0.4kV安全 骨线供电方案，而三峡升船机承船湘驱动设备安装在承船厢上，对 承船厢的供电采用了专用拖电式（吊挂）10kV软电缆的高压供电 方案。

还有无功功率。为此，水利水电枢纽内的升船机配电系统不需再 配置专用的无功补偿装置。而由电网引接厂用电的航运枢纽内的 升船机，由于各种类型的电动机数量较多，其感性负载引起的无功 损耗较大，为保证系统内的无功平衡，配电变电所需设置无功补偿 装置，以使高压侧的功率因素满足当地供电电网的要求

7.2.8本条说明如下：

1布置于水利水电枢纽内的升船机的接地应与水电站使用 司一个共用接地网和接地装置，不宜设置独立接地网和接地装置， 以避免雷击或电力系统单相接地短路时，电站接地网与升船机独

立接地网间产生危险电位差，给电气传动装置及计算机设备带来 危害。

7.3.2一台主驱动电动机配置1套交流变频传动装置称之为

的误载水深不同，每次运行的负荷性质也不相同，常会使驱动系统 在制动状态下运行。因此，要求交流变频传动系统能在其机械特

性的四个象限内稳定运行。 变频调速传动装置的制动运行方式有能耗制动和再生制动两 种。两种制动方式的选择应根据承船厢可能的制动运行时间、传 动系统的布置条件，以及供电电网的容量、可靠性等的比较来确 定。但在电源容量较小的情况下，电压的波动会使逆变失败，不能 把再生能量回馈到电网，导致承船厢被拖着自由下滑或上冲，只能 通过机械上闸来紧急制动，从而对承船厢驱动机构产生很大冲击 危害。因此，对于供电电源取自容量小、可靠性较差的电网时，升 船机可采用电阻能耗制动方式，

7.3. 4三相交流异步电

前技术成熟并有定型产品支持的变频变压控制技术主要有：V/F 标量控制、带或不带速度反馈的定子电流磁场定向矢量控制、带或 不带速度反馈的直接转矩控制等多种技术方案。由于升船机承船 厢为多机构同步驱动，要求系统具有高性能的协调控制、高精度随 机的“点对点”定位控制和起升“零速满转矩”控制功能，以及调速 范围宽、稳速精度要求高等特点，因此，变频变压控制应在带有速 度反馈的定子电流磁场定向失量控制和直接转矩控制两个技术方 案中选择。

承船厢到达自标位置停止运行后，其标准水位面与水库或航道水 面的高差通常要求小于土3cm，即要求控制系统能使升船机准确 停位。为此，主电气传动控制系统应采用“点对点”的位置闭环控 制系统。通常采用的控制系统结构形式有：“位置”单环、“位置十 速度”双环、“位置十速度十转矩”三环等三种，其中，三环结构应用 最为广泛。具有当转速环和转矩环内部某些环节的参数发生变化 或受到于扰时，转矩（电流）反馈和速度反馈能对它们起到很好的 抑制作用，使得位置环的动态误差较小，且有限幅保护作用。位置 闭环方式可采用位置反馈信号为承船厢实际位置检测信号的全闭 环方式，或位置反馈信号为驱动电动机非传动轴端电动机转角位

置信号的半闭环方式。自前国内已建升船机的位置闭环均采用半 闭环方式。 目前，国内垂直升船机承船厢都采用带机械同步轴的多机构 分散同步驱动，分散的驱动机构经由刚性同步轴连接，实现多机构 同步驱动的目的。在多电动机“机械同步十出力均衡”同步传动控 制方面积累有丰富的经验。 “机械同步十出力均衡”控制也有两个方案可选：“经转矩环出 力均衡的主从同步”和“经速度环出力均衡的主从同步”。“经转矩 环出力均衡的主从同步”的结构比较简单，可用于斜面升船机或以 货运为主的垂直升船机，“经速度环出力均衡的主从同步”的结构 相对复杂，但性能更为优越，适用于要求较高的以客运为主的升 船机。

相对复杂，但性能更为优越，适用于要求较高的以客运为主的升 船机。 7.3.6状态信息包括正常状态和故障状态两种，当状态信息超过 设计界限时，系统应做出相应的安全保护反应，

7.3.6状态信息包括正常状态和故障状态两种，当状态信息超过

7.3.6状态信息包括正常状态和故障状态两种，当状态信息超过

7.3.8本条结合控制系统的结构特点和升船机运行要求，

动系统和传动协调控制站的运行控制方式做出了规定。

其中“任一传动装置故障退出无扰动继续运行”的功能应根据不同 升船机对承船厢驱动系统故障运行工况的规定来设置。对于客运 升船机应设置这一功能，

7.3.10 本条规定的这些保护项目均是为升船机安全可靠运行而 设置的

过载能力仅仅对电动机启动过程是有作用的，而针对升船机主驱 动电机的“短时间过载”升降运行工况而言，主电气传动系统的交 流变频调速装置是不具备完成升船机一次升降过载运行能力的。 因此要求交流变频装置参数应按照配套的电动机功率和运行要求 进行选择，

7.3.12垂直和斜面升船机的系统性能指标应根据具体工程的实

轴刚性连接，提供了当个别电动机因故障退出工作时，允许升船机 继续短时运行的可能。对水运交通十分繁忙河流上的升船机，充 许升船机短时持续运行的能力是十分必要的。因此，电动机功率 选取应充分考虑驱动机构事故工况下运行的要求。 承船厢水体的冷凝作用会使承船厢上设备机房内的湿度非常 大，承船厢上的机房内壁经常会出现冷凝水（珠）。因此，当电气设 备置于承船厢上时，其外壳的IP防护等级应按室外布置考虑，即 不得低于IP54

7.4.1升船机的机械和电气设备种类繁多、复杂，控制与检测对 象量大，其运行过程既是典型的顺序动作过程，亦会因为通航条件 的改变需要变更运行程序。因此，为了减少人工操作次数，降低操 作人员的劳动强度和精神负担，以防止因误操作引发事故危及航

运安全，需设置计算机监控系统以实现升船机过船运行的自动化 程序控制，提高升船机运行控制的安全可靠性。 多级升船机在土建布置上一般采用中间渡槽和渠道进行串行 连接。多级升船机的运行关系到升船机、中间渡槽，以及渠道之间 的安排与调度。因此，对于由两级或三级以上升船机组成的多级 升船机，在各级升船机各配置1套计算机监控系统的基础上，还应 设置1套计算机航运调度系统来负责多级升船机之间的航运调度 和管理。对于在上（或下）闸首设置有辅助半船闸的升船机，应将 铺助半船闸视为升船机的一个组成部分，其运行控制与管理直接 由升船机计算机监控系统承担，不再设航运调度管理系统

运安全，需设置计算机监控系统以实现开船机过船运行的自动化 程序控制，提高升船机运行控制的安全可靠性。 多级升船机在土建布置上一般采用中间渡槽和渠道进行串行 连接。多级升船机的运行关系到升船机、中间渡槽，以及渠道之间 的安排与调度。因此，对于由两级或三级以上升船机组成的多级 升船机，在各级升船机各配置1套计算机监控系统的基础上，还应 设置1套计算机航运调度系统来负责多级升船机之间的航运调度 和管理。对于在上（或下）闻首设置有辅助半船闸的升船机，应将 辅助半船闸视为升船机的一个组成部分，其运行控制与管理直接 由升船机计算机监控系统承担，不再设航运调度管理系统。 7.4.2“硬件穴余、软件容错”是保障控制系统运行可靠性设计 的基本方法。升船机的操作员工作站、重要现地控制站PLC、升 船机上下游水位检测、承船厢行程检测等设备是升船机的关键部 件，当它们出现故障退出工作时，对系统的安全可靠运行会造成很 大的影响。因此，这部分设备应采用完余设计和配置。同时，在软 件设计和编程开发上，应设计和配置：命令发送的确认、数据采集 的软件滤波和判断、关键动作条件的闭锁、“N重（N2）”表决控 制等措施和手段来进一步提高系统的可靠性。 7.4.3升船机具有机电设备布置分散、监控对象局部集中、各机 构按预定顺序动作、相对独立运行等特点。因此，宜采用集中监控 管理和现地分散控制相结合的.具有纵向分层、横向分散等特点的

的基本方法。升船机的操作员工作站、重要现地控制站PLC、升 船机上下游水位检测、承船厢行程检测等设备是升船机的关键部 件，当它们出现故障退出工作时，对系统的安全可靠运行会造成很 大的影响。因此，这部分设备应采用完余设计和配置。同时，在软 件设计和编程开发上，应设计和配置：命令发送的确认、数据采集 的软件滤波和判断、关键动作条件的闭锁、“N重（N≥2）”表决控 制等措施和手段来进一步提高系统的可靠性。

构按预定顺序动作、相对独立运行等特点。因此，宜采用集中监控 管理和现地分散控制相结合的，具有纵向分层、横向分散等特点的 分层分布式系统结构。目前，在工业自动化控制应用领域，计算机 监控系统一般采用管理层、监控层、现场层三层网络来构架系统 且对于升船机计算机监控系统来说，由于其控制工艺和控制对象 都是直接面向控制过程和现场设备，因此，其系统结构宜采用集中 监控和现地控制的两层集散分布式系统结构。 集中监控层设备配置应根据升船机的规模大小、功能要求进 行设计。 对于以客运为主的升船机的整体运行监控系统，从进一步提

高升船机整体运行的安全可靠性角度考虑，可设置一个与操作员 工作站软硬件结构形式完全不同（又称：异构穴余方式），由双机热 备PLC构成的升船机流程控制站。此时，升船机流程控制站与升 船机操作员站的功能分配和定义是：升船机流程控制站作为升船 机流程控制的主控设备，负责升船机过船流程控制的协调与保护， 而操作员站仅作为人机接口，提供流程控制的操作与监视界面，同 时，操作员站作为升船机流程控制站的后备控制装置，具有升船机 流程控制的功能，

7.4.4系统网络采用分级的层次结构是分层分布式系统的一

典型网络结构。对升船机来讲，其集控层设备的配置具有数量较 多，功能各异，相互间数据通信量较大，且多数设备与现地控制站 之间不需进行数据通信与交换。因此，通过设置集控层网络，可以 明晰各级设备间的数据链路，同时降低现地层网络的负荷率，从而 提高系统整体控制的实时性。 按照网络作用范围大小的分类原则，升船机运行监控系统网 络属于局域网的范畴。随着局域网中以太网络技术的飞速发展： 以及以太网络设备工业化的日益成熟，工业以太网络的实时性、可 靠性、安全性都得到了大幅提高，特别是网络交换技术在工业以太 网络上的应用，使得交换式工业以太网络已经成为事实上的工业 标准。采用以太网的最大的好处首先是开放和易于集成，其次是 低成本。

（设备）的物理布置和控制功能要求来确定，并应遵循物理分散、功 能分散、危险分散，同时尽量减少现地控制站间通信量的设计原 则。现地控制层一般设有上闸首现地控制站、传动协调控制站、承 船厢上厢头现地控制站、承船厢下厢头现地控制站、下闸首现地控 制站和变电所现地控制站等多个现地控制站。在各现地控制站的 站点设置时，应全面考升船机过船流程中顺序动作的相对独立 性、机构动作的前后关系、机械系统的分类关系、动作执行机构和

7.4.6升船机形式和机构类型的不同，其过船动作运行流程亦有

所不同。升船机作为通航运行设施，过船运行工艺流程可归结为： 通航初始化流程、上行流程、下行流程、停航流程、紧急保护流程等 五大流程。

动”的顺序控制。集控系统的设置，要求在升船机中央控制室能对 参与升船机正常通航运行的所有机械、电气和检测设备实现集中 监视与操控。同时，可通过运行人员在现场的干预，实现对所有机 械和电气设备的机旁操控。在过船运行控制过程中，由于需操作 的对象（机构）多，操作步骤复杂，因此，过船顺序控制操作应采用 自动程序控制。同时，考虑到设备调试期间操作的灵活性，以及故 障处理后运行状态恢复操作的便利性，过船顺序控制还应设置单 步动作（单项设备或机构）操作方式

7.4.9升船机具有控制站点多、操作对象多、控制方式多、运行流 程多、操作步骤复杂的特点。根据升船机的运行操作要求，升船机 控制系统配置有大量的开关、按钮、触摸屏、键盘等人机接口设备， 因此，升船机控制系统的操作控制应具有防误操作闭锁设计。通 常选择的开关多为带钥匙的非自复转换开关，且操作按钮和开关 均具有输人防抖动功能，且在设备的电动操作控制回路中还串联

以动作闭锁回路的接点，此外还要设置操作员控制权口令，运行， 员确认选择后，方可执行有关操作命令等

.4.10本条规定了升船机

7.4.10本条规定了升船机安全保护控制按钮的设置要求

“紧急停机”按钮是个强制停机按钮，对于承船厢驱动机构 该命令通过跳开变频传动装置主接触器及升船机其他动作执行机 构电气主回路的主电源，同时使承船驱动机构的两级制动器上 用制动，以最快的速度停止升船机所有动作执行机构的运行；对于 升船机除承船湘驱动机构外的其他动作执行机构，该命令通过跳 开动作执行机构的主电源回路，以最快的速度停止其动作执行机 构的运行。“紧急停机”按钮应采用非自复式大蘑菇头红色按钮， 一且发出指令，就一直保持命令状态，直到人为解除为止。“紧急 停机”按钮的解锁，不能自动启动所有动作执行机构的运行，中断 的自动流程需经由操作员重新启动。 “故障保护”按钮是布置在操作员站和升船机流程控制站上的 安全保护控制按钮，用于启动升船机的“紧急保护流程”，在通航运 行控制流程中具有最高优先权。 “紧急停机”是一种严重非正常工作状态的安全应急处理措 施，当“紧急停机命令发出后，要求系统的各控制站应能同时执行 紧急停机命令，使驱动装置和动作机构立即停止运转，以保升船机 的安全运行。为了确保“紧急停机命令”的可靠传达与执行，对于 由多现地控制站组成的升船机计算机监控系统，“紧急停机”命令 需采用“连环群发”方式发出。即：首先接收到“紧急停机”命令的 控制站，在执行紧急停机的同时，自动生成一个紧急停机信号 “E1”，并以广播的方式发送到系统中的其他所有控制站，直至升 船机完全停止。 在隔河岩和彭水升船机中，“紧急停机”命令的“连环群发”方 式的具体应用方案是：承船厢驱动系统的传动协调控制站接到自 身的紧急停机命令后执行紧急停机动作，而接到其他现地控制站 的“E1”紧急停机信号后，按“一0.04m/s²”的减速度执行电气制

动停机动作。这是因为：传动协调控制站接收到“E1”信号时，承 船厢驱动系统机电设备自身是正常的，采用“一0.04m/s2”的减速 度执行电气制动停机动作，可以减少紧急停机对承船厢驱动系统 的冲击。

形式。由于网络软件系统的复杂性和安全性，一般来说“硬引用” 方式的可靠性要高于“软引用”方式。因此，从安全可靠性角度出 发，升船机安全联（闭）锁条件的“引用”方式仅采用“软引用”尚不 足以保障系统安全，工程上通常两种方式均同时采用。国内已建 隔河岩、高坝洲、彭水、水口和岩滩升船机均同时采用了两种方式。 升船机计算机监控系统的安全联（闭）锁的连接方案主要有两 种，其一为通过对安全联（闭）锁条件的“引用”，由计算机监控系统 来实现工业过程控制安全联（闭）锁功能；其二为设置一套自成体 系并完全独立于计算机监控系统之外的安全联（闭）锁控制系统。 正在实施的三峡升船机和德国新尼德芬诺升船机采用的是后一种 方式。

7.4.12不同形式的升船机，其故障保护要求亦不尽相同。升船

7.4.12不同形式的升船机，其故障保护要求亦不尽相同。

7.5.1不同的信号制式和输出接口，其传输距离和综合精度是不 一样的，因此，应根据不同的实际要求选用检测装置二次仪表的输 出接口形式。对于长距离传输的信号，应尽量采用4mA～20mA 电流传输方式；对于需要高精度检测的项目，其输出信号应尽量采 用数字信号，以提高检测精度

靠性。升船机的重要检测项有 变率高的上下游舰道水 位、承船厢的行程、水深等，为门 因检测装置故障或漂移等导

致误判，通常都采用多点和多种检测法进行检测。需要多点（亢 配置）测量的项目有：工作闸门间的间隙水深、停位找点、密封机 构、宽大工作闸门的行程和位置等，

7.5.4本条所列出的检测项目是满足升船机正常运行和故障保

7.5.5承船厢上、下游停位的准确找点是升船机正常运行的先决

条件。由于升船机上、下游停位随水位变化而改变，因此其检测的 方案和配置十分重要。承船厢上、下游停位检测的方法有间接法 和直接法，后者可获得更高的停位准确度。直接停位找点检测的 原理是在上、下闸首工作天门的非迎水面，设置可跟随上、下游航 道水位变化的浮动标志，并以此直接代表航道的水面线。在承船 相运行未期（减速一一停机段）通过无接触的探测装置直接寻找适当 的减速点和准确的停止位，使承船厢准确地停在目标位置上。 承船厢的尺度大，在升降运行过程中，各部位可能会产生不同 量值的变形，使得测量值不相同。因而承船厢的行程和水深检测 需要进行多点（如在四个驱动区布置测点）测量平均，以确定其实 际值。采用平均值与各测点的测量值对比的差值，用于代表承船 厢的水平度具有较大的可信度。

7.6通航信号与语音广播

7.6.1现行行业规范《船闸电气设计规范》JTJ310已规定了包 括“远程信号”、“进闻信号”和“出闸信号”在内的通航信号灯的设 置要求。同样是内河通航设施的升船机，应设置相同的通航信号 灯。这些信号均为具有黑色背板、竖直排列的上红、下绿两色信号 灯。灯具发光件的直径应大于或等于200mm，黑色背板的面积应 大于或等于0.5m²。

进、出厢的灯光信号与闸首和承船厢厢头工作闸门动作的互 锁是为了避免船只进出厢与闸门关门动作发生冲突。当同一闸首 和承船厢头工作闻门均处在开终位置时，进、出的绿色信号灯 才可燃亮。此外，当上述工作闸门中，只要有一扇门离开开终位置 时，绿色信号灯必须熄灭，红色信号灯必须燃亮。 7.6.3航道宽度界限标志系为方便驾驶船舶进厢而设。航道宽 度界限标志，通常为橙色信号灯或清晰可见的反光标志带，设置在 上、下闸首两侧的边墙上，均朝向进厢船舶。标志的安装高度宜高 于航道最高通航水位和承船厢标准水面线2m～5m。 7.6.4语音广播系统的作用是用于宣讲升船机的运行安全知识， 指挥船舶安全地进出升船机、在紧急情况下指挥乘客疏散。同时： 亦可供运行管理人员对现场值班操作人员进行调度指挥，是助航 的有力工具。 7.6.7语音广播系统的音频传输方式一般有定电压输出和定阻 抗输出两种方式，两种方式均能满足升船机语音产播系统的音频 传输要求，但定电压输出方式具有传输电流小、功耗及信号衰减 小、传输距离远的特点。

进、出厢的灯光信号与闸首和承船厢厢头工作闸门动作的互 锁是为了避免船只进出厢与闻门关门动作发生冲突。当同一闸首 和承船厢湘头工作闻门均处在开终位置时，进、出厢的绿色信号灯 才可燃亮。此外，当上述工作闸门中，只要有一扇门离开开终位置 时，绿色信号灯必须熄灭，红色信号灯必须燃亮

7.6.3航道宽度界限标志系为方便驾驶船舶进厢而设。

度界限标志，通常为橙色信号灯或清晰可见的反光标志带，设置在 上、下闸首两侧的边墙上，均朝向进厢船舶。标志的安装高度宜高 于航道最高通航水位和承船厢标准水面线2m～5m。

指挥船舶安全地进出升船机、在紧急情况下指挥乘客疏散。同时， 亦可供运行管理人员对现场值班操作人员进行调度指挥，是助航 的有力工具。

7.6.7语音广播系统的音频传输方式一般有定电压输出和定阻

7.6.7语音广播系统的音频传输方式一般有定电压输出和定阻 抗输出两种方式，两种方式均能满足升船机语音产播系统的音频 传输要求，但定电压输出方式具有传输电流小、功耗及信号衰减 小、传输距离远的特点。

8.1.1本条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，考虑到承船厢室运行空间狭小，且露天竖向升降运 行，管理一且不到位，就有可能从上部坠物至承船厢上，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得通过升船 机。为此，升船机按丙类火灾危险建筑工程设计。 8.1.2本条规定了升船机建筑物各部位建（构）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，只能作为一个防火分区考虑，

机。为此，升船机按内类火灾危险建筑工程设计。 8.1.2本条规定了升船机建筑物各部位建（构）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，只能作为一个防火分区考虑。 升船机上部的主提升机房，按工艺要求布置有提升钢丝绳的 卷扬机或重力平衡钢丝绳的滑轮，面积大、空间高，工艺性质不充 许对房间再进行分隔，相当于单层厂房，其火灾危险性为丁类，可 按一个防火分区考虑。 升船机其他各建筑物防火分区的划分是按现行国家标准《建 筑设计防火规范》GB50016的相关规定，结合升船机建筑物的特 点制订的。 8.1.4本条规定了升船机各部位安全疏散出口及疏散距离的设

8.1.2本条规定了升船机建筑物各部位建（构）筑物的耐火等纫

升船机上部的主提升机房，按工艺要求布置有提升钢丝绳的 卷扬机或重力平衡钢丝绳的滑轮，面积大、空间高，工艺性质不充 许对房间再进行分隔，相当于单层厂房，其火灾危险性为丁类，可 按一个防火分区考虑。 升船机其他各建筑物防火分区的划分是按现行国家标准《建 筑设计防火规范》GB50016的相关规定，结合升船机建筑物的特 点制订的

8.1.4本条规定了升船机各部位安全疏散出口及疏散距离

置原则，下闻首闻面及以上高程建筑物与水电站的副厂房、工业建 筑厂房及办公楼类似，安全疏散出口及疏散距离的设置参照现行 国家标准《建筑设计防火规范》GB50016相关规定，结合升船机建 筑物的特点制定。承船厢室、下闸首闸面高程以下或封闭的部位，

由于工艺布置的特殊性，其安全疏散出口及疏散距离的设置在本 规范第8.2.1条给出了相应的规定。

8.2.1承船厢承载船只在承船厢室内提升到某一高度发生火灾 时，此时承船厢工作人员和船上人员最佳的疏散路线是：通过承船 相两端的疏散梯快速脱离承船厢，疏散至混凝土塔柱内的水平疏 散廊道，再经混凝土塔柱内疏散楼梯或电梯向安全区转移。因此 在承船厢室上、下闸首处左、右两侧的混凝土塔柱内沿高度方向每 隔6m～10m应各设置条与疏散楼梯或电梯相通的水平疏散廊 道，这样可以保证人员安全快速的脱离火灾现场。高坝洲、隔河岩 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。三峡、向家坝升船 机则在承船厢驱动平台上设置有可调节高度的疏散楼梯。 疏散廊道靠承船厢室的端口设置向疏散方向开启的甲级防火 门是为防止火苗、烟气进入，当人员需要蔬散时可手推开启，并可 避免由塔柱内向承船湘室意外坠落的事故发生。防火门附近设置 室内消火栓及手提式灭火器是为方便消防人员灭火使用。消火栓 用水量按承船厢停靠高程上部4个消火栓同时开启考虑，一次灭 火用水量不小于20L/s。干粉灭火器是为适应电气设备火灾时灭 山富西

8.2.2当塔柱的高度超过32m时，由于垂直疏散路线长，“烟窗

效应”明显，塔柱内应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的相关规定设置防烟楼梯间及前室。

8.2.3升船机主提升机房、控制室、变电所、启闭机房及电梯机房

等机电设备用房应按现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》 GB50140的规定配置灭火器；大于或等于1000t的大型升船机控 制室较重要，发生火灾后，将严重影响航道的正常通行。为及时灭 火，故按照有管网或无管网的要求设置气体灭火系统。

3.2.5承船厢及其所载船只的消防设备从承船厢内就地取水可

简化承船厢供水系统的设计。但过多取水将影响船只在承船厢内 的平衡，因而规定了消防用水量不超过承船厢蓄水量的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，应采 取另外的供水措施或给承船厢补水的措施，

8.2.7地面以上和地面以下的划分界线为升船机下闸首闸顶面

求最高，其次是墙面，地面要求最低。控制室、通信室、变配电室等 房间属于影响升船机安全运行全局的关键部位。空调通风机房是 空气调节以及防排烟系统的核心部位，防火性能要求高

8.3.1根据国家有关消防法规的要求，结合目前国内升船机火灾 自动报警系统的设计经验，以及现行国家标准《火灾自动报警系统 设计规范》GB50116的要求制订本条。 鉴于升船机电气设备布置较分散，通常按上闸首、下闸首、承 船厢室段和承船湘等部位布设设备，消防报警区域也应按此划分。

范围，提高系统可靠性，便于运行维护管理，并能节省电缆用量，降 低系统成本。

8.3.2用于升船机的火灾自动报警装置设备，需要满足某

的环境技术要求。例如蓄电池室采用的探测器需要有防爆能力： 电缆廊道内采用的火灾探测器应为缆式线型并具有防潮功能等。 另外，在装有联动设备、自动灭火系统以及用单一探测器不能有效 确认火灾的场合，可采用同类或不同类型探测器的组合设置。所 以，对于升船机火灾报警系统探测设备的选择，应该充分考虑被保 护对象的火灾特性、使用环境、安装条件及满足的功能，进行全面 综合的设计。

8.3.3根据现行国家标准《火灾目动报誉警系统设计规范》GB 50116的要求，应将集中火灾报警控制器、消防联动控制设备等布 置在有人员值班的控制室或值班室内。升船机的集中控制室常有 运行人员值班，将消防控制屏或控制终端设在集中控制室内，有利 于值班人员同时对火警情况进行监视，且与该规范的要求一致

8.3.4安装火灾自动报警系统的场所均为重要的部位，火灾自动

报警系统及时、准确地报警，可以使火灾损失大为减少。所以其主 电源的可靠性要求高，有两个或两个以上电源供电，并能进行自动 切换。同时，还要有直流备用电源来确保其供电的切实、可靠。对 于火灾自动报警系统中配置的消防工作站、消防通信设备、事故广 播等布置在集中控制室附近的交流用电设备，为了保证突然断电 时设备还能正常工作，通常是由UPS进行供电的

8.3.5为避免重复建设，升船机通信系统通常都是调度通信系统

8.3.5为避免重复建设，升船机通信系统通常都是调度通信系

8.3.6升船机通常都设有1套用于正常指挥调度的通航指挥广 播系统NB／T 10074-2018 水电工程地质测绘规程，现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116要 ·144·

8.3.6升船机通常都设有1套用于正常指挥调度的通航指挥广

8.3.6升船机通常都设有1套用于正常指挥调度的通航指挥广

求工程应设置有1套火灾应急广播系统。通航指挥广播系统用于 正常运行，火灾应急广播系统仅用于火灾事故，设置2套广播系统 太过亢余，通常工程都采用合二为一的设计，即与通航指挥广播合 用。火灾应急广播系统是发生火灾后确保通知人员疏散的装置， 因而所设的广播系统需首先满足消防广播的需求。 8.3.7升船机均设有公共接地网，能满足电力系统设备接地的要 求。火灾自动报警系统作为工程电气设备，接人公共接地网，能减 少设置专用接地装置的各项设施。 8.3.8升船机区域狭窄，人员较多。发生火灾时往往烟雾弥漫 能见度很低，给消防作业和人员疏散造成很大的困难。若没有应 急照明和明显疏散指示标志引导，很容易迷失方向，造成人员伤 亡。所以设置应急照明和疏散指示标志是安全疏散中不可缺少的 重要措施。本条规定在升船机的各个疏散部位均应设置消防应急 照明及疏散指示标志

求工程应设置有1套火灾应急广播系统。通航指挥广播系统用于 正常运行，火灾应急广播系统仅用于火灾事故，设置2套广播系统 太过穴余，通常工程都采用合二为一的设计，即与通航指挥广播合 用。火灾应急广播系统是发生火灾后确保通知人员疏散的装置： 因而所设的广播系统需首先满足消防广播的需求。

求。火灾自动报警系统作为工程电气设备，接人公共接地网，能减 少设置专用接地装置的各项设施。

8.3.8升船机区域狭窄，人员较多。发生火灾时往往烟雾弥漫，

能见度很低，给消防作业和人员疏散造成很大的困难。若没有应 急照明和明显疏散指示标志引导DB33T1180-2019 餐厨垃圾资源化利用技术规程，很容易迷失方向，造成人员伤 亡。所以设置应急照明和疏散指示标志是安全疏散中不可缺少的 重要措施。本条规定在升船机的各个疏散部位均应设置消防应急 照明及疏散指示标志