二月 21, 2019

Aichelin的子公司EMA Indutec是中国升船机的供应商

三峡大坝——无与伦比的中德合作项目

Meckesheim/武汉——

在过去的两年里,世界上最大的升船机测试工作已经在中国湖北省长江沿岸全面展开。这种垂直升降机可使排水量高达3000吨的船舶在一小时内通过三峡大坝。Aichelin的子公司EMA Indutec负责为这座升船机的巨大齿条提供淬火设备。

大坝后方的水位比下游高出113米。为了克服这个巨大的高度落差,需要一个体积为120米(长)×18米(宽)×3.5米(深)的升船机承船厢。闸门、机械系统和水的总重量超过15,500吨。

这座升船机是在五级船闸的基础上安装完成的,这个世界上最大的船闸自2003年起正式投入使用。自那时以来,三峡大坝的年货运量翻了两番,从接近3500万吨增至1.4亿吨以上。三峡库区和重庆西南地区的水运行业蓬勃发展是推动这一增长趋势的主要原因。

在此之前,一艘船需要花费三到四个小时才能穿过船闸。升船时间减少至40分钟到一个小时之间。闸门的驱动力来自于四个齿轮,每个齿轮均在一个长113米的齿条上运行。为了对这种大型金属结构进行热处理,来自Meckesheim的Aichelin子公司EMA Indutec GmbH提供了一种专门对重型齿条淬火的齿隙淬火设备。

齿条用于代替滑轮起重机系统

三峡工程是一个由长2309米、高185米的大坝、五级船闸、32台水轮发电机和一座升船机组成的多功能水利控制系统。最初的计划是用钢丝绳式升降机进行升船。然而,中国专家对其巨大的尺寸感到担忧,并决定使用德国制造的齿条传动装置和防脱落螺丝。三峡工程于2008年建成。

除了防洪和发电,长江(中国最长的河流)的运输能力不断得到提升是建设三峡大坝的主要原因。在此之前,长江上游由于过窄过浅而禁止大型船只通行;另一方面,许多蜿蜒的和湍流部分对于较小的船只而言极具危险性。大坝在很大程度上改善了长江的航运条件,同时也有助于在洪水和干旱期调节水位。

根据中国航运部门的数据,2015年,每天有150艘货轮通过船闸,载货量超过30万吨,是2003年开闸时的8倍多。经济学家认为,随着中国将长江沿岸地区作为国家河流流域发展战略的核心,未来对河流运输的需求将进一步增加。

EMA Indutec的贡献

用于提升船只的水槽悬挂在四座钢筋混凝土塔台之间,高度为169米。水槽传动装置采用齿轮系统;四个齿轮沿着坚固的塔台结构在齿条上运行。为了对此类齿条进行淬火,EMA Indutec已经开发、建造和制造出迄今为止最大的用于环类轨道淬火和单齿淬火的淬火机。

齿条的各个节段被放置在不同的工件夹具上:单个齿条在单齿淬火过程中获得硬化层。虽然单个节段的大小和重量(约为5米长x0.8米宽;重量约为12吨)较为容易被施工部门做出调整,但是,62.7吨重的齿轮模块对于EMA Indutec的工艺开发部门而言是一个巨大的挑战。140毫米的齿轮齿高仍然是一个前所未有的数字。

由于该设备需要在完成齿条制造后用于其他淬火程序,因此选择了龙门式双工位设备配置。此类设备的常规用途包括大直径轴承的轨道淬火、大齿轮的内外啮合等。为此,两个齿条分别“安装”在一个坚固的工件夹具上,其重量约为16吨。

整个装载单元的重量约为34吨,由工件夹具和两个背靠背的齿条组成。其被放置在两个热处理工位之间,安装在一个坚固的底座上,每个齿条均由与之相对的热处理工位进行处理。

由于模块重量达到前所未有的62.7吨,总齿高为140 mm,所需的硬化层深度为6 ~ 8mm,因此,必须在现有单齿感应器设计的基础上设计一种新型感应器。所需过程为“逐齿淬火”,其轮廓采用延齿沟淬火,但齿顶仍处于未经淬火的状态。由于轮廓在开发阶段出现张力裂缝(大型齿轮系统最大的风险之一),因此必须改变喷淋概念。

中国三峡工程

长江三峡工程位于湖北省宜昌市,是一个由长2309米、高185米的大坝、五级船闸、32台水轮发电机和一座升船机组成的多功能水利控制系统。大坝可用于调节洪水、发电,并有助于调节河流的航运条件。

1992年,在北京召开的全国人民代表大会通过了建设方案,建设费用总计为2000多亿元人民币(330亿美元);为了给这个项目腾出空间,约有130万人被重新安置。长江是世界上第三长的河流,1997年11月8日实现大江截留,标志着第一阶段的工程已顺利完工。2003年4月,大坝后方水位首次升至135米,永久闸门开启,以便进行为期一年的测试。第一台大坝发电机于2003年7月投入运行。在2010年进行的全容量蓄水试验中,大坝水位首次达到175米。

截至2012年7月,32台大型水轮发电机中的最后一台投入运行,三峡大坝已达到满负荷运行,总发电量达到22.5千兆瓦。2016年9月18日,世界上最大的升船机在三峡大坝试运行,从而在三峡工程开工22年后完成测试。

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