向家壩升船機(jī)是繼三峽升船機(jī)之后三峽集團(tuán)修建的第二座巨型升船機(jī)，座落于金沙江向家壩水電站左岸，采用齒輪齒條爬升螺母柱保安型式，其最大提升高度114.2米，提升重量約8150噸。

向家壩升船機(jī)主要由上游引航道、上閘首、船廂室段、下閘首和下游引航道等五部分組成，全長約1530米。升船機(jī)按IV級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)代表船型為2×500噸級(jí)一頂二駁船隊(duì)，同時(shí)兼顧1000噸級(jí)單船。

目前，向家壩升船機(jī)已進(jìn)入試通航運(yùn)行階段，標(biāo)志著金沙江已經(jīng)迎來“升船機(jī)時(shí)代”。

通過三峽升船機(jī)建設(shè)，國內(nèi)設(shè)計(jì)單位在“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”后，完全獨(dú)立設(shè)計(jì)了向家壩升船機(jī)，推動(dòng)了我國重大裝備技術(shù)設(shè)計(jì)的國產(chǎn)化。據(jù)了解，向家壩升船機(jī)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化主要有以下幾點(diǎn)：

一是考慮到向家壩下游水位存在變率較大的工況，為滿足在此工況下船只進(jìn)出升船機(jī)的安全及連續(xù)運(yùn)行的需要，增設(shè)了輔助閘室和輔助閘首。

二是考慮到向家壩地質(zhì)條件，向家壩升船機(jī)抗震等級(jí)高于三峽升船機(jī)，在結(jié)構(gòu)上也相應(yīng)地進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。

三是大膽創(chuàng)新，對(duì)船廂縱向?qū)蚺c頂緊裝置機(jī)構(gòu)型式進(jìn)行了優(yōu)化。

四是根據(jù)主體設(shè)備布局，優(yōu)化布置，將對(duì)接充泄水系統(tǒng)、對(duì)接密封裝置布置在工作閘門內(nèi)。

五是根據(jù)工作閘門提升高度等特點(diǎn)，上閘首工作閘門啟閉機(jī)由三峽的卷揚(yáng)機(jī)式優(yōu)化為液壓啟閉機(jī)式。

促進(jìn)國內(nèi)大型鑄造齒條技術(shù)進(jìn)步

據(jù)了解，三峽升船機(jī)大型齒條制造在當(dāng)時(shí)是頂級(jí)的工程難題，世界范圍內(nèi)幾乎找不到工藝成熟的制造廠方，為此三峽集團(tuán)組織國內(nèi)相關(guān)科研單位、制造廠家艱難探索，終于攻克了這一世界性難題。向家壩升船機(jī)齒條單節(jié)長達(dá)3.584米、重量超過12噸，雖然和三峽升船機(jī)相比尺寸略小，但在重大裝備行業(yè)仍屬于非常罕見的大型齒條，其制造仍然是大型齒條領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)的難題。

向家壩升船機(jī)齒條采用高強(qiáng)度鑄鋼鑄造而成，為保證質(zhì)量

★ 鑄件材料的純度要求高，夾雜物等級(jí)不超過2級(jí);

★ 鑄件顯微晶粒度級(jí)別為6.5級(jí)或更細(xì);

★ 表面感應(yīng)淬火后的齒面硬度(含齒根)不小于HV520;

★ 淬硬層深度：齒面不小于5毫米，齒根不小于4毫米;

★ 對(duì)齒條部件內(nèi)部缺陷、開裂、尺寸變形、機(jī)加工精度等指標(biāo)也有嚴(yán)格的要求。

為此，三峽集團(tuán)組織相關(guān)專家及科研、設(shè)計(jì)、制造等單位對(duì)冶煉、鑄造、熱處理、機(jī)加工等制造工藝、方案等進(jìn)行了充分的研究討論，進(jìn)行了數(shù)次技術(shù)審查，最終攻克了難題。

向家壩升船機(jī)齒條單套全長122.4米，分34節(jié)制造，單節(jié)齒條制造質(zhì)量要求高，齒條整套拼裝質(zhì)量也同樣要高標(biāo)準(zhǔn)。為滿足拼裝精度，齒條出廠前需在廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)拼裝。預(yù)拼裝時(shí)要求相鄰布置的3到4節(jié)作為一組進(jìn)行拼接，每組預(yù)拼裝的最后一節(jié)應(yīng)參與下一次的預(yù)拼裝，以達(dá)到拼裝狀態(tài)的連續(xù)性。拼裝后在每節(jié)固定位置做好定位標(biāo)志，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)是對(duì)廠內(nèi)拼裝狀態(tài)的一個(gè)還原，確保了拼裝質(zhì)量。

溫度對(duì)齒條尺寸精度的影響也是不容忽視的，所有尺寸的驗(yàn)收均需換算成氣溫18.4攝氏度時(shí)的尺寸，對(duì)細(xì)節(jié)的把控也從側(cè)面反映出國內(nèi)重大裝備制造水平的進(jìn)步。

此外，設(shè)備制造工藝的提高也推動(dòng)了設(shè)備制造水平的進(jìn)步。從三峽升船機(jī)到向家壩升船機(jī)，大型齒條的批量生產(chǎn)帶動(dòng)了國內(nèi)相關(guān)關(guān)鍵設(shè)備的投入和進(jìn)步，使相關(guān)廠家在表面感應(yīng)淬火等方面邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

向家壩升船機(jī)大型鑄造齒條的制造成功，表明我國在大型鑄造齒條感應(yīng)淬火、大型鑄造齒條制造及拼裝等領(lǐng)域已經(jīng)完全掌握了核心技術(shù)，這些關(guān)鍵技術(shù)的推廣將促進(jìn)國內(nèi)制造行業(yè)整體水平的提升。

對(duì)我國重大裝備綜合實(shí)力的再次檢驗(yàn)

向家壩升船機(jī)主體設(shè)備安裝尺寸、重量超大，突顯運(yùn)輸、吊裝關(guān)鍵技術(shù)的重要。

船廂結(jié)構(gòu)總重量約1803噸，分為51個(gè)分段制造，在現(xiàn)場(chǎng)焊接而成，最大分段廂頭分段長達(dá)16.4米，寬5.37米，高7.6米，重量超過85噸;上、下閘首工作閘門尺寸巨大，門體高度達(dá)16米，最大寬度20.44米，最大運(yùn)輸單元重達(dá)120余噸。這些大件的運(yùn)輸、吊裝是管控的重點(diǎn)，向家壩升船機(jī)建設(shè)者超前研究、比選多種運(yùn)輸、吊裝方案，采用300噸履帶吊等多臺(tái)大型起重設(shè)備協(xié)調(diào)作業(yè)，圓滿完成了大件的運(yùn)輸、吊裝任務(wù)。

主體設(shè)備精度要求高。

船廂結(jié)構(gòu)先在工廠整體預(yù)拼裝，分節(jié)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后拼裝焊接，它外形長125米、標(biāo)準(zhǔn)段寬16.4米、高7.5米,125米長的外形尺寸允許偏差只有正負(fù)10毫米，這樣高的精度要求制造及拼裝過程中嚴(yán)格控制加工余量、焊接變形及拼裝順序等，對(duì)精確測(cè)量、加工、焊接技術(shù)等都有很高的要求。向家壩升船機(jī)船廂結(jié)構(gòu)順利完成制造、拼裝展示了我國在重大裝備制造精度上實(shí)現(xiàn)了大的跨越。

向家壩升船機(jī)主體設(shè)備集成制造展示了我國作為“制造大國”的技術(shù)實(shí)力。

升船機(jī)主體設(shè)備種類多，這些設(shè)備或制造工藝復(fù)雜，或精度要求高，或耐磨性要求高，或行程同步性要求高，或壓力要求高，這些都是對(duì)制造技術(shù)綜合實(shí)力的考驗(yàn)。向家壩升船機(jī)除鋼絲繩組件、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)個(gè)別設(shè)備等進(jìn)口外，絕大部分設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)制造。

推動(dòng)重大裝備國產(chǎn)化進(jìn)程是三峽集團(tuán)一直以來的傳統(tǒng)，向家壩升船機(jī)建設(shè)是對(duì)這一傳統(tǒng)的又一次繼承和發(fā)揚(yáng)，向家壩升船機(jī)的成功建設(shè)，標(biāo)志著我國在升船機(jī)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試的技術(shù)水平達(dá)到了世界先進(jìn)水平，展示了“中國制造”的新實(shí)力，也是三峽集團(tuán)貫徹新發(fā)展理念、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的又一例證。