克天险乌江水道通江达海

　　勇担责国电机械助黔脱贫

　　杭州国电机械设计研究院有限公司助力乌江流域升船机建设纪实

　　黄玉环 耿克普

　　之江暖风正吹进乌江江畔。随着全国脱贫攻坚战打响，浙江与贵州两省的联动日益紧密，越来越多的浙江力量涌入贵州，渗入到当地社会经济的方方面面。

　　中国华电集团有限公司直属科研院所华电电力科学研究院有限公司正是这股浙江力量的排头兵，在中央和省委、省政府号召下，积极发挥产业特长，用技术的力量推动扶贫攻坚。其下属全资子公司杭州国电机械设计研究院有限公司（简称国电机械）经不懈地努力、攻坚克难，一座座雄伟的升船机在贵州乌江上拔地而起，改写了乌江流域没有闸坝过船设施的历史，实现了航运新突破，助其融入长江经济带发展。

越天险的“巨型电梯”

　　乌江，长江上游南岸最大支流，以流急、滩多、谷狭闻名，号称天险。独特的自然禀赋，让乌江流域在中国的发展史上发挥着重要作用。上世纪80年代起，在我国水利开发步伐不断加快的背景下，乌江流域上陆续建起了10多座大、中型水电站。其中，由中国华电集团有限公司开发的构皮滩水电站正是乌江水系规模最大的水电站，也是贵州实施“西电东送”战略的标志性工程。水电站的建设造就了“高峡出平湖”的美景，却将乌江流域分割成若干个区域，阻断了流域内水运通行，大型船舶难以直通长江，成为了制约贵州水运发展的主要原因之一。据《贵州省水运发展规划（2012-2030年）》数据显示，截至2011年底，贵州省共有航道通航里程3563公里，其中四级航道（可通行500吨级船舶的航道）270公里，仅占比7.6%，远低于全国13.8%的平均水平。

　　贵州要打破这种局面，建成畅通高效的现代化水运体系，在船舶通航需求量大的乌江流域梯级电站建成通航设施尤为关键。升船机作为解决水利水电枢纽断航问题的设备，主要采用机械方法升降船舶，从而克服航道中的集中水位落差的问题，于上世纪80年代开始引入中国。其基本组成部分包括：用于停放船舶的承船厢；用于驱动承船厢升降的机械（或液压）主提升机构；用于驱动承船厢升降的电气控制系统；用于与航道对接的上下闸首设备等。升船机结构形式复杂，集成化程度高，其运行的安全稳定性均要求较高。升船机的投资与其他类型通航设备相当，但拥有节水、节能、通航效率高、舒适性好等优势。

　　对水利水电枢纽和城市水系河道治理技术领域建设有近60年钻研并有着丰富经验的国电机械，秉承着“肩负国企使命 展现国企作为 发挥国企担当”的精神，积极参与到了乌江流域升船机项目的建设中。国电机械前身是1956年成立的电力工业部杭州机械设计研究所（简称杭机所），在升船机首次引入中国后，积极顺应时代发展，在潜心研究、技术创新的驱动下，1980年开始先后承接了岩滩、高坝洲等升船机项目，近期又承接了贵州乌江流域思林升船机、沙沱升船机、构皮滩升船机项目，为国内水利水电枢纽通航和城市水系河道治理通航作出了突出贡献。

通江达海的“黄金水道”

　　构皮滩水电站是乌江流域第一级大型发电站，坐落于两山之间的峡谷中，天然的地理优势造就了近200米的水位落差，复杂的地形、超高的水位落差给闸坝过船设施带来了史无前例的巨大挑战。构皮滩通航建筑物整体设计形式为依托地形地貌将通航建筑“一分为三”，从空中俯瞰，整个建筑群线路总长2300多米，由上下游引航道、三座钢丝绳卷扬提升式垂直升船机和两级中间渠道等组成。第一级升船机采用下水式布置在上游水库内，最大提升高度为47米；第二级升船机为全平衡式布置在两级中间渠道之间，最大提升高度为127米；第三级升船机同样采用下水式布置在第二级中间渠道末端与下游航道之间，用于克服第二级中间渠道与下游航道之间的水位落差，最大提升高度为79米。船舶从乌江上游通过引航道进入第一级垂直升船机，固定后像坐电梯提升至中间渠道，再通过中间渠道进入第二、三级垂直升船机，总共经过3次升降，最终抵达乌江下游。构皮滩三级升船机联合运转，能够克服枢纽199米相当于60层楼高的通航水头差，通过梯级形式有效地解决了地势复杂、水位落差大的难题。

　　精巧的设计让构皮滩升船机成为迄今为止航道组成最为复杂的通航建筑物，各种前沿技术的运用，让它被业内专家称为“升船机博物馆”和“悬在空中的水运航道”。另外，构皮滩升船机还占据两项世界第一：第二级127米的提升高度居世界第一；构皮滩升船机规模居世界第一。

　　面对提升高度大、设备数量多、制造要求精度高、梯级联动过船控制的复杂难题，国电机械没有望而却步。从2014年开始，历时一年完成了全部施工设计，后经3年全部完成了所有大重型设备的制作，目前现场设备均已安装完成并进入最后的调试阶段。

　　国电机械在保质量、重安全、促进度的前提下，始终展现国企责任担当，肩负使命、攻坚克难，以打造精品工程的意识做好各项工作。华电电力科学研究院有限公司党委书记、执行董事彭桂云告诉笔者：“构皮滩三级升船机工程规模宏大、技术要求高、施工难度大，是中国又一个‘超级工程’‘大国重器’，创造了多项世界之最。我们实现了‘中国制造、自我保障’。大型升船机的研发制造，检阅了中国高端装备制造业的发展能力，推进了‘中国制造2025’战略目标的实现”。

数百日的攻坚克难

　　令人意想不到的是，如此规模宏大的工程，对不少设备的制造安装精度却要求控制在毫米级，加工制造及运输都达到了国内一流技术，其中最关键、最庞大的减速器正是最具代表性的设备之一。它的主要作用是将大功率交流变频电动机通电后的高转速降低至卷筒侧的低转速，让主提升机构实现低速重载的目的，从而确保3400吨承船厢安全稳定地提升。

　　由此可知，出力如此之大的减速器肯定是个庞然大物，它的外形长宽高尺寸分别为7米、3.2米、4米，单台重量在150吨左右，比一架波音787客机还重。同时，它的制造精度误差要求控制在0.02毫米之内，而建设整个通航建筑，一共需16台这样的减速器。在厂内设计制作时，设计师们展示出了大国重器的实力，经过2年的钻研设计、精心加工，终于完成了全部减速器的厂内制作。

　　构皮滩三级升船机首次采用联合调度集中控制模式，国内外无类似运行成熟经验可供参考，如何合理规划流程、优化过船顺序？构皮滩第二级升船机提升高度为127米，对于高行程的升船机，如何保证3400吨承船厢运行平稳、停位准确？构皮滩第一、三级升船机是下水式升船机，出入水过程涉及复杂的水动力学问题，如何优化船厢下水结构体型、改善船厢水动力学特性、合理确定船厢出入水运行参数？国电机械在自身技术经验不断积累、不断创新基础上，将所有的难题一一解决，让这座雄伟的建筑屹立在乌江之上。

　　承船厢外形尺寸上比减速器更高一个数量级，它只能采用现场拼焊的制作方式，施工现场环境复杂多变，同时，还要经得住恶劣天气的考验。时间回到2017年6月下旬，贵州乌江流域进入主汛期，构皮滩水电站大坝随时可能需要开闸泄洪。现场拼焊的第三级承船厢在确定了以船厢自浮的形式为最终防洪度汛方案后，尚有两扇卧倒门未安装，国电机械在工期紧、任务重的双重压力下，积极协调、克服困难、加班加点完成了汛前工作，确保了承船厢能够自浮。

　　2017年6月30日凌晨2时，构皮滩水电站大坝泄洪流量达到6000立方米/秒。船厢室受四周建筑物限制，内部形成了复杂多变的暗涌，紊乱的暗流犹如大海中肆无忌惮的海浪掀动承船厢，使它在无约束状态下漂浮撞击着四周建筑物，随时可能漂流至下游河道。国电机械立即组织抗洪抢险工作，在项目全体及各协作单位的帮助支持下连夜奋战，险情才得到有效控制，减少了国家经济损失。

助黔脱贫的浙江力量

　　2018年9月底，由国电机械承建乌江流域上的思林升船机和沙沱升船机历时4年完成工程建设，如今，构皮滩水电站通航设施已经进入最后的全面调试阶段，预计2019年6月试运行。届时，将实现乌江流域水运的全线复航，贵州境内500吨级船舶可以从遵义播州的乌江渡出发，经构皮滩升船机、思林升船机、沙沱升船机进入长江。

　　乌江流域的全线复航，带动了水运的新发展，对于具有喀斯特地貌的贵州区域的煤矿、磷矿、铝矿等矿藏资源的开发减少了物流成本。据贵州媒体报道，从乌江渡运输货物到重庆涪陵港，公路成本大约为5角/吨公里，铁路成本为2角/吨公里，而水路成本只要1.5角/吨公里。随着乌江流域的贯通，预测到2030年，乌江流域升船机年过坝量将达到5000万吨，年客运量达到2400万人次。

　　彭桂云告诉笔者：“乌江流域升船机的建设为整个乌江流域的物流运输开启崭新的篇章，水运设施的发展带来区位劣势的改变，为贵州经济腾飞铺就了快速跑道，也为加快融入‘长江经济带’提供了强大的战略支撑，带动了当地旅游业发展。构皮滩升船机这个‘超级工程’已经接近尾声，但国电机械对贵州的帮扶并不会止步。贵州是全国扶贫攻坚战役的主战场，也是浙江对口帮扶的西部省份之一，公司将会继续认真贯彻落实脱贫攻坚重要战略思想和对口帮扶重要指示精神，充分发挥公司在升船机领域的技术优势，着手打造服务经济、服务民生的便利水运体系，改善贵州乌江流域的交通物流基础，重构区域经济体系，加快跨区域融合发展。”

　　（本版图片由杭州国电机械设计研究院有限公司提供）