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三峡工程"最后谜底":运船"超级电梯"10分钟爬40楼
(博讯北京时间2016年11月15日 转载)
     中国青年报11月15日消息,人们的视线集中在一枚5角的硬币上,它立在一个铁制台子上,纹丝不动——这枚硬币此时正“乘”着三峡升船机,在两岸陡峭崖壁上巨大的齿轮齿条带动下,穿行113米高的落差,从高峡平湖的上游,“翻越”大坝来到下游。
    
    日前,中国青年报·中青在线记者在三峡大坝体验了一把“超级电梯”升船机,最大的感受是:如履平地。
    
    9月18日,被称为“船舶电梯”的三峡升船机投入试通航,只需约10分钟,3000吨级船舶可以完成近40层楼房高度的垂直升降,船舶过坝时间约40分钟左右。
    
    这一目前世界上最大规模的齿轮齿条爬升式垂直升船机工程,书写了世界升船机舞台上的三峡样本,镌刻下升船机建造史上的中国速度,更破解了三峡工程历史上“最后的谜底”。
    
    三峡工程最后谜底:运船超级电梯10分钟爬40楼


    2016年7月6日,湖北省宜昌市三峡大坝的三峡升船机外景。
    
    升船机最大的谜底
    
    三峡升船机经历了缓建、复建的曲折过程,被称为三峡工程的“最后谜底”,令世人瞩目。作为三峡工程的永久通航设施之一,三峡升船机是客货轮和特种船舶的快速过坝通道,可在一定程度上提高三峡工程的通航调度灵活性和通航保障能力。
    
    这座世界上最大的升船机,初步设计于上世纪50年代。1993年通过审查,基于安全可靠性考虑,1995年5月国务院三峡工程建设委员会决定缓建三峡升船机,重新进行方案比选及论证设计。8年后,三峡工程建设委员会同意确立三峡升船机齿轮齿条爬升方案,由此开启升船机建造征程。
    
    如今,这个三峡工程建设“最后的谜底”终于揭开,贯穿始终的就是两个字:安全。
    
    专家解释称,升船机建设在长江高水头的三峡枢纽工程上,其过船规模,特别是提升高度、提升重量、上下游水位变幅都大大突破了世界上已建的齿轮齿条爬升式垂直升船机,如此“大块头”的升船机,在建设中没有可供参考的基本标准,其设计、制造、安装、施工,如一道道拦路虎,横亘面前。
    
    三峡工程最后谜底:运船超级电梯10分钟爬40楼


    
    没标准,那就自己立“规矩”。而时任三峡集团副总经理的杨清立下的规矩之严苛,令参与升船机建设的团队,乃至业界咋舌。
    
    最严苛的莫过于设计定位于顶级的“零事故”标准,即出现任何特殊情况,如发生沉船、船厢水全部漏空等事故状况,升船机都要能确保安全。杨清撂下狠话:“无论地震、火灾、断电、洪水任何情况,三峡升船机都绝不能因本身原因造成人员被困或受到伤害。”
    
    杨清冷静而理智地说,制定这种“绝对”的原则,并不是简单的高标准严要求,更不是感情用事。“三峡升船机除了通航设施的用途,还是一个安全设施。一个安全设施在特殊情况下的运行是不能附加任何条件限制的。”他表示。
    
    经过观念碰撞,最终达成共识:如果升船机在运行中自身安全都保障不了,就承担不起载人船舶的过坝职责,发挥不了极端情况下船闸停航长江航运应急通道的作用,那么兴建升船机的意义就不复存在。
    
    自此,三峡升船机定下“首稳千闸次”的标准,即在升船机试通航后,确保持续稳定过船1000闸次,视为质量合格。
    
    如今,三峡升船机确立的“首稳千闸次”成为行业内的国际标准。
    
    三峡工程最后谜底:运船超级电梯10分钟爬40楼


    假如船舶要从大坝下游驶向上游——首先船舶驶入承船厢,关闭承船厢下游闸门。
    
    三峡工程最后谜底:运船超级电梯10分钟爬40楼


    承船厢通过爬升装置上升,直到承船厢内水位与上游水库水位齐平。
    
    三峡工程最后谜底:运船超级电梯10分钟爬40楼


    打开承船厢上游闸门,船舶驶出承船厢进入上游航道。船舶从上游向下游行驶,与其过程相反。
    
    承船厢必须滴水不漏
    
    三峡升船机船厢有效尺寸长120米,宽18米,水深3.5米,容积约相当于4个奥运会标准泳池。排水量不超过3000吨,长110米、宽17.2米,吃水2.65米范围内,符合这一设计标准的船舶进入船厢,通过大坝钢筋混凝土上坚实的齿轮齿条驱动爬升,带动船舶升降,快速过坝,相比较按五级船闸通过,节省两个小时。
    
    承船厢必须滴水不漏,不长青苔,设备运行噪声不能超过90分贝······三峡升船机完成了这些看似“不可能完成的任务”。
    
    升船机并非铁板一块,国内外的各种升船机承船厢都有不同程度漏水。升船机噪声并不惹人注意,如此大规格的机电设备,有些噪音,也情有可原。
    
    但三峡升船机的决策者却有着更为严格的标准认定。三峡升船机规模巨大,构造复杂,细节决定胜败。杨清举了一个例子,螺母柱安装误差是5毫米以内,但由于升船机一个大件可能就是几十米上百米,太阳一晒温度提高,可能整体就会多出一二十厘米,承船厢因为变形被卡住这种事都会发生。细节必须认真对待。
    
    “漏水说明有缺陷,缺陷影响可能随着持续运行越来越大,最后造成故障,运行中不能有任何一个临时措施进行补救。”杨清说,“必须从源头要求承船厢滴水不漏,不留任何隐患。”
    同样,在专家看来,噪音本身是一种能量,这种能量若长期存在,会对升船机这一庞大的精密设备造成损害。升船机两边墙上每隔3.5米设置了安全通道,可以迅速疏散乘客,满足逃生需求。
    
    从源头上杜绝一切可能的隐患苗头,标准制定绝无讨价还价的余地,对三峡升船机建造者而言,最大的价值追求是人的生命安全。
    
    倾注几代三峡人的追求与情怀
    
    三峡升船机历经60多年论证研究、近10年建设,其中倾注了几代三峡升船机科研人员的心血与智慧,见证了三峡人科学严谨、审慎求实的作风。
    
    齿轮齿条爬升式和钢丝绳卷扬提升式是世界垂直升船机主要采用的两种设计型式,建造当初,采用何种方式,争议不断。
    
    由于钢丝绳卷扬提升式技术问题相对容易解决,多数专家同意采用钢丝绳卷扬提升方案,部分专家对这一方案的安全可靠性表示质疑。
    
    专家们面临的挑战是,三峡升船机的规模比一般电梯大很多,钢丝绳卷扬提升的设计方案,无法从根本上解决安全可靠性问题。
    
    三峡升船机的首倡者之一、中国工程院院士陆佑楣对此进行了理性论证。“三峡升船机要通过3000吨级的船,这个吨位的客船可以载员1000多人。升船机最大提升重量15500吨,平衡重也是15500吨,两个加起来3万多吨,这个庞然大物绝对不能出问题。如果用钢丝绳卷扬方案,一旦船厢漏水,整个升船机系统就失去了平衡,平衡重系统会一下把船厢拉上去。要解决这种失衡状况下的制动问题,显然不能寄希望于卷扬机抱死。这么大的重量,无法抱死怎么办?”经过审慎论证,决定采用世界先进的齿轮齿条爬升式。
    
    三峡集团机电工程局副局长吴小云从2004年接手升船机研制,12年磨一剑,最终在他们这一代人手中“亮剑”。他感慨万千:“升船机事关重大,我们如履薄冰、慎终如始,要把可能出现的所有问题、隐患,在脑子中一遍遍地过,做好预防预控。”
    
    三峡升船机创下了多个世界第一的纪录。伟岸壮观的三峡升船机塔柱结构,却有着极高的精度。吴小云介绍说,三峡升船机承重塔柱结构高146米,塔柱混凝土全高的垂直度偏差不大于30毫米。令人叫绝的是,升船机同步提升精确度误差小于两毫米,刷新了世界标准。
    
    德国是世界上对升船机建造设计经验丰富的国家,三峡升船机由中德联合设计,合作中,令德方最为诧异的是,三峡升船机的超快建造速度。“德国自己设计的升船机还停留在图纸上,我们的工人已经在三峡大坝上飞檐走壁了。”
    
    令吴小云感到骄傲的是:“很庆幸三峡升船机建造赶上了好时候,三峡工程大发展,终于实现了几代三峡科技工作者的光荣与梦想!” (博讯 boxun.com)
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