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是安噸位收錢還是怎麼計算的?
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  • 1 # 阿志鍋鍋丶

    三峽升船機是三峽工程的永久通航設施之一。目前三峽工程的永久通航設施中“兩線五級船閘”已執行多年,靠此船舶透過三峽大壩則需要3個小時左右。

    “大船爬樓梯,小船坐電梯”———可以這樣形象地描繪船舶過三峽大壩的兩種方式。“樓梯”是三峽雙線五級連續船閘,“電梯”則是三峽升船機。三峽升船機與雙線五級船閘聯合執行,將增加樞紐的透過能力,充分發揮三峽工程的航運效益。

    11月1日,三峽工程2016年175米試驗性蓄水結束,這也標誌著從9月18日開始的三峽升船機試通航第一階段結束。根據交通運輸部長江航務管理局 《關於三峽升船機試通航工作方案》,試通航分為四個階段。

    三峽升船機歷經六十多年論證研究和近十年施工,在此過程中,中國全面掌握了大型齒輪齒條爬升式升船機建設核心技術,進一步奠定了世界水電強國的地位,中國長江三峽集團公司(簡稱三峽集團)也用這一奇蹟工程再次令世人矚目。

    “鋼絲繩”還是“齒條”這是個問題

    升船機聽起來 “高大上”,實際並不“新鮮”———早在1788年,英國就建造了世界上最早的機械化升船機。進入20世紀,現代化大型升船機開始出現。1934年,德國尼德芬諾齒輪齒條爬升式升船機使升 船機發展進入新的歷史階段。此後,升船機工程技術日益進步,目前僅中國就有60多座升船機,主要分佈於浙江、湖南、湖北、福建等地。

    齒輪齒條爬升式和鋼絲繩捲揚提升式是世界垂直升船機主要採用的兩種設計型式。在三峽升船機建設中,研究論證和方案比選佔據了相當長的時間,這也是整個工程最關鍵的問題之一。

    “我們經常見到的高樓垂直電梯是捲揚提升形式的典型代表,”三峽升船機工程首倡者之一、中國工程院院士陸佑楣說,“它是一個廂體,靠平衡重機構和上面的捲揚機作為動力機構來執行,由捲揚機提供的動力克服摩擦力來驅動轎廂上下運動。”然而,三峽升船機的規模顯然比一般電梯大很多,鋼絲繩捲揚提升的設計方案,無法從根本上解決安全可靠性的問題。、

    “三峽升船機要透過3000噸級的船,這個噸位的客船可以載員1000多人。升船機最大提升重量15500噸,平衡重也是15500噸,兩個加起來30000多噸,這個龐然大物絕對不能出問題。”陸佑楣分析道:“如果用鋼絲繩捲揚方案,一旦船廂漏水,整個升船機系統就失去了平衡,非常危險。”“事實證明了這一點,鋼絲繩捲揚提升方案進行了兩次試驗,結果都是承船廂傾覆。”從三峽升船機新方案比選、論證、設計到實施建設、建成試通航的十幾年裡,楊清以時任三峽集團副總經理、三峽集團升船機技術專家組組長的身份,分管、指導並經歷著三峽升船機的建設工作,他介紹道。試驗裡的情況,是絕不能出現在三峽升船機執行中的。作為業主單位的三峽集團,開始質疑鋼絲繩捲揚提升方案,並尋求其他解決之道。

    1995年4月,國家決定緩建三峽升船機,但設計研究工作並未停止。這期間,設計科研人員不斷完善方案,進行了大量的試驗。在此基礎上,進一步提高升船機的安全可靠性。

    2003年,70歲的陸佑楣來到德國,考察與他“同歲”的尼德芬諾升船機。這次考察給他留下了深刻印象,也堅定了三峽建設者採用齒輪齒條爬升型式的信心。

    2003年9月,國務院三峽工程建設委員會同意“全平衡、齒輪齒條爬升、長螺母柱短螺桿安全系統一級垂直升船機”技術方案,並恢復三峽升船機建設。鋼絲繩還是齒輪齒條,至此終於有了答案。

    從1958年開始研究,到2003年國務院三峽工程建設委員會批准三峽升船機技術方案,在經歷了近半個世紀的技術攻關和設計研究,並吸收國外的經驗後,才最終確定為目前的升船機方案。在此期間,老一輩專家們提出的三峽升船機關鍵裝置、塔柱結構等重大科研課題均納入到國家“七五”“八五”,乃至“九五”科技攻關,並取得諸多豐碩的成果。

    誤差掌握在毫米級以內

    通常結構施工的一般施工誤差在幾釐米是很正常的。但是三峽升船機的塔柱、鋼筋混凝土結構已經相當於裝置的一部分,整個平面位置誤差,包括牆的截面誤差、垂直度,都是控制在毫米級以內。”在設計階段,吳小云和升船機部透過深入研究振動臺模型動力試驗,在三峽升船機抗震設計中落實解決了有關設防標準、設計引數、承重結構塔柱的動力響應、船廂導向裝置特殊結構、平衡重系統與塔柱之間的相互作用力等有關抗震設計技術難題。

    對於高行程、過載的齒條、螺母柱與混凝土結構之間的連線,在設計上尚沒有可供借鑑的工程經驗。升船機部透過組織相關單位進行細緻的結構計算、深入分析物理模型試驗,採用了以預應力鋼筋束傳遞水平載荷,以埋件與裝置之間的梯形齒及灌漿材料、埋件上的焊釘傳遞豎向載荷的傳力方案,最終滿足了設計要求。

    三峽升船機的建設集合了全世界升船機設計、建設、裝置製造等領域的最優秀資源。吳小云稱其為“世界頂級連隊”,“如果這個連隊都建不好三峽升船機,那就意味著,當今的工程技術能力尚不足以建設好這個奇蹟工程。”三峽升船機由上游引航道、上閘首、船廂室段、下閘首和下游引航道五個部分組成。為充分借鑑和吸收德國在升船機建設領域的成果,三峽集團選擇了設計經驗豐富的德國“拉麥爾-K&K”設計聯營體負責船廂室段的初步設計,而三峽樞紐工程的勘察設計單位長江設計院負責總成、上下閘首和船廂室段土建部分的設計。

    從簽訂設計合同到拿出初步成果的這 三年間,國內的水科院、長江設計院等單位也同步對德方方案的可實施性、安全可靠性等開展了背靠背的分析研究、評估論證。同時,三峽集團還委託各方專家在升船機設計、論證的各重要節點進行審查。

    此外,專項分析、模型試驗、工藝試驗等也一併展開。

    “國內專家在科學評估的基礎上對德方設計方案提出了最佳化意見,對他們給予了較大幫助,也得到了外方的認可。”吳小云說。“國內外幾乎所有升船機建設領域的知名專家和技術人員都參與了三峽升船機的建設歷程。可以說,我們用上了全球最好的資源。”規模決定建設難度。在此之前,世界上沒有同等規模升船機的建設先例,敢為人先註定要付出更多的時間和心血,面臨不少未知的考驗。原中國三峽總公司副總經理秦中一曾用“一步登天”來形容其開創性和建設難度。中國已故水電泰斗、兩院院士張光鬥也曾擔心三峽升船機難度太大,“不一定能建成”。儘管過程萬般艱難,但三峽建設者還是做到了。

    任何特殊情況都能正常執行

    設計過船規模為排水量3000噸船舶,提升總重量約15500噸,最大提升高度113米。“三峽升船機最大的技術難點除了過船噸位大、升降高度大以外,就是上游水位變幅大,下游水位變率快,執行中要在其範圍內任意高度確保升船機的準確停靠……”著名通航建築物專家、國務院三峽建委辦公室技術與裝備司原副司長田泳源接受記者採訪時表示。

    據田泳源介紹,三峽水利樞紐上游水位變幅大達到30米;下游受電站調峰、洩水等影響水位變化快,最大水位變率可達1米每小時。因而,三峽升船機的執行條件比其他水利樞紐或運河設定的升船機要複雜得多。這些特點,決定了其建設技術難度是前所未有。因此,三峽升船機在設計、製造、安裝、執行等建設的過程中充滿了探索性和挑戰性。

    “力求‘零事故’,任何特殊情況都能正常執行”———這是楊清他們制訂的三峽升船機專案設計、施工原則。這一原則確立出來,有人叫苦不迭,也有人認為升船機部太狂妄。所謂任何特殊情況,用楊清的話來說,就是無論地震、火災、斷電、洪水任何情況,三峽升船機都絕不因本身原因造成人員被困或受到傷害。

    承船廂必須滴水不漏不長青苔,裝置執行噪聲不能超過90分貝……三峽升船機在環境和噪音等方面,發展出一些自己獨有的綠色標準。其實,升船機的承船廂並非不能漏水,事實上,國內外的各種升船機都不同程度漏水,其中有一些漏的情形“挺驚人”。

    但這些升船機中的大部分也正常執行著。另外,升船機噪聲長期以來也不太惹人注意,畢竟這麼大的機電裝置,噪音大些也沒有什麼特別的。

    但楊清並不這麼看,他認為三峽升船機正因為特別巨大,特別複雜,所以對於細微方面需要特別關注。“漏水說明有缺陷,缺陷造成的影響可能隨著持續執行越來越大,最後造成故障,而任何情況下都能正常執行的原則又要求我們施工、執行中不能有任何一個臨時措施進行補救。”楊清說,“所以只能從源頭要求承船廂滴水不漏,不留任何隱患。”

    同樣,噪音過大在楊清看來可能就是裝置出現問題的表徵,另外,噪音本身也是一種能量,這種能量若長期存在,也會對升船機這一龐大的精密裝置造成損害。

    環境生態的要求,在三峽升船機這裡與工程質量要求和諧結合在一起,提升著升船機的安全性與可靠性。

    重新整理中國製造新高度

    作為長年連續執行的過船設施,三峽升船機自身“體格”必須過硬。要保證其“身體素質”,除施工過程中的全面管控外,裝置設施特別是機電裝置本身的製造質量也很關鍵。

    三峽升船機包括承船廂、齒輪、齒條等在內的關鍵裝置幾乎都由中國企業生產,但“中國製造”背後的艱辛坎坷和波瀾壯闊卻鮮有人知,要了解這些,先從一根齒條開始。

    齒條是三峽升船機的核心部件,安裝在塔柱結構上,單節齒條的製造成本高達100萬元。在齒條、螺母柱製造採購招標策劃時提出了“帶樣評標”,選擇有著較強綜合科研生產實力的廠家。工程論證期間,齒條熱加工後的變形開裂問題成為“攔路虎”。針對這一問題,三峽集團組織國內外廠商進行了科技攻關和樣品試製,在這一領域具有較大話語權的德國EMA公司也參與其中。

    當時,很多廠商都在為齒條開裂問題犯難,德方的樣件製造牽動著業界的目光。

    第一個樣件鑄造完畢,沒有裂紋。難題到此似乎解決了。然而人們沒想到的是,齒條樣件運回國內卻出現了延遲性裂紋!EMA公司高層不禁驚歎:“從來沒有遇到過如此嚴峻的挑戰!”“一位院士也曾經認為,用這種工藝幾乎不可能鑄造出不開裂的齒條。”吳小云介紹。

    為攻克這一難題,三峽集團組織鄭州 機械研究所協助開展齒條機械開裂機理研究,中國第二重型機械集團公司也參與其中。這些單位在科學分析研究的基礎上,對德方工藝中的齒條製造材質進行了調整。

    最終,經過兩年艱苦嘗試,三峽升船機第一節不開裂的齒條終於製造成功。

    2015年,為檢驗三峽升船機齒條製造質量,國家科技部委託鄭州機械研究所進行做了“1∶1”的齒條疲勞度試驗,試驗結果令所有人感到振奮———疲勞試驗機都做壞了,而試驗齒條依然沒有出問題。經過試驗測算,三峽升船機齒條的執行壽命可達七十年。過硬的質量為升船機長久、安全、可靠執行提供了根本保障。

    “在升船機的製造階段,三峽集團透過公開競標的方式,在國內選擇國內大型裝備製造企業對齒條和螺母柱進行帶試製樣件進行投標,評標專家組對各承製單位試製樣件進行檢查評審,綜合考慮質量狀態和技術能力,以確定裝備製造企業。同時,升船機船廂及驅動裝置等主體部分則透過招標選擇了在國內有過多個升船機總包經驗的製造企業承擔。”在談到三峽升船機的裝備製造時,田泳源說。這為其後三峽升船機裝備的高質量建造,奠定了堅實的基礎。

    “透過三峽升船機的建設,使中國大型裝備在原材料的冶煉、加工、熱處理、裝配等方面的製造能力和工藝技術實力得到了提高,推動中國水工機械製造水平上了一個大臺階,達到世界先進水平。透過三峽升船機建設也表明中國重大裝備的製造成套、安裝、除錯的技術水平達到了世界先進水平。”田泳源說。

    半個多世紀以來,三峽升船機從藍圖變為現實的道路並不平坦,但三峽建設者憑著百折不屈的意志,用繼三峽工程之後的又一典範工程樹立了中國水電和長江航運的新高度。

    這是三峽的奇蹟,也是中國的奇蹟。

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