4.5.4.1 概述
水口升船机位于福建闽江干流的水口水利枢纽上，该枢纽的通航建筑物除升船机外，还有一座3 级船闸。升船机过船规模为2×500t级，为钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式。升船机中心线与坝轴线垂直相交，由上、下游引航道，上、下闸首，垂直升船机船厢室段等组成。
水口升船机1993年开始建设，于2003年11月建成，通过福建省经贸委主持的竣工验收，投入对外试通航运行，是当时国内建成并投入运行规模最大的升船机。图4-52为水口升船机鸟瞰图。
图4-52 水口升船机鸟瞰图
4.5.4.2 总体布置
升船机设计船型为2 艘500t平底驳和1 艘顶推轮组成的1 顶2驳船队，船厢有效尺寸114m×12m×2.5m（长×宽×水深），干舷高0.8m，船厢设备带水总重5500t，最大提升高度59m，上游通航水位变幅10m，下游通航水位变幅15.8m，正常升降速度0.2m／s，主提升机采用直流传动，电机总功率4×160kW。
悬吊承船厢的钢丝绳由3 部分组成，总数为248 根，直径为52mm。其中提升绳40根，缠绕在8 个直径3500mm的驱动卷筒上；可控平衡绳16 根，缠绕在4个直径3000mm的被动卷筒上；重力平衡绳192 根，分成12组，吊挂在192 片直径3000mm的平衡滑轮上。船厢重量由5500t平衡重块全平衡，其中转矩平衡重680t，可控平衡重400t，重力平衡重4420t。在每组重力平衡重组与船厢之间，悬挂一条平衡链。
主提升机上布置有工作制动器和安全制动器，船厢上设置了安全锁定装置，作为防止船厢漏水的安全措施。在每根提升绳与承船厢的连接部位，设置了液压均衡油缸，作为保持钢丝绳受力均匀和对承船厢进行调平的手段。
升船机上、下闸首的工作门，均采用下沉式双扉平板门，由液压启闭机操作。对接所需的密封机构、充泄水系统及拉紧锁定装置，均设在工作门上。在工作门的上、下游，分别设置了1 道检修门，并兼作升船机上、下闸首的防洪挡水门。上闸首检修门由1 台2×1600kN门机操作，下闸首检修门由1 台2×630kN台车式启闭机操作。
4.5.4.3 主提升设备
主提升机由4套对称布置、闭式传动的卷扬机设备组成，每套卷扬机设备包括1 台140kW直流电机、1 台传动比为366 的减速器、2 套卷筒组、2 套安全制动器和1 套工作制动器。4套卷扬机设备之间由机械轴联成封闭的同步系统。主提升机额定总提升力为2400kN。
每个卷筒上缠绕5 根提升绳，并反向缠绕3 根转矩平衡绳，布置一套由8对制动头组成的盘式安全制动器。工作制动器设在电机轴上，亦采用弹簧上闸、液压松闸的盘式制动器。在上、下游各布置一台液压泵站，分别控制两个吊点区的两种制动器。正常停机时，工作制动器首先上闸，延时数秒后安全制动器上闸；事故时工作制动器紧急分级制动，如工作制动器紧急制动失败，安全制动器可以进行急停制动。
4.5.4.4 平衡重系统
水口升船机平衡重系统的主要特点：一是除设置重力平衡重和转矩平衡重外，还设置了可控平衡重；二是只在重力平衡重现承船厢之间设置平衡链，在转矩平衡重组、可控平衡重组与承船厢之间，未设平衡链，该部分钢丝绳的不平衡重量由主提升机承担。(www.xing528.com)
可控平衡重的钢丝绳也缠绕在卷筒上，对反向缠绕在同一卷筒上的船厢一侧的钢丝绳构成力矩平衡，卷筒不由主提升机驱动，仅在船厢升降时被动转动，卷筒上同样布置有安全制动器。升船机加设可控平衡重的目的，是提高船厢的抗纵倾能力，加大升船机防漏水或超载事故的能力。钢丝绳自美国EACA公司进口，出厂前进行了预拉伸处理。
4.5.4.5 承船厢结构与设备
（1）承船厢结构。由两侧2根箱形主纵梁、42 根横梁、1 根底纵梁及底铺板等组成，外形尺寸为123m×16.32m×6.75m（长×宽×高），在工厂整体制造，浮运进入船厢室进行安装。
根据有限元计算分析，船厢结构除局部应力稍高外，整体应力水平较低，纵向挠度小于L／2000。
（2）承船厢设备。承船厢设备包括卧倒式船厢门及其液压启闭机、均衡油缸及液压控制系统、撑紧摩擦式对接锁定装置、液压泵站、安全锁定装置等。
安全锁定装置是利用安装在每个主提升吊具上的两个三齿锁定块，通过检测判断，自动进行承船厢的锁定。当承船厢发生漏水可能造成失控时，对三齿锁定块进行状态检测和位置调整，使其进入可锁定的待命状态。随着承船厢漏水量的增加，主提升机将失去对承船厢的控制能力，为此，在每个塔柱的相应位置布置两条钢梯，钢梯的下端固定在塔柱的混凝土上，安装方式可确保钢梯只承受拉力，当因承船厢漏水在不平衡力作用下加速上升时，受三齿锁定块的阻挡，承船厢将被锁定在钢梯的横梁上。安全锁定装置可靠运行的前提条件，是承船厢漏水为逐渐增加的，有足够的时间调整三齿锁定块的位置。
4.5.4.6 电气拖动、监控系统
主提升机由4套直流传动装置的4台直流电机供电，功率单元为逻辑无环流全控制桥可逆方式，控制部分为全数字微机双环系统。传动装置具有调速比大于20、响应时间小于1s、超调为零的连续调速性能。能在4 象限运行，适应零载、轻载、重载及电动、制动等各种工况。4套传动装置通过共用一个速度调节器，组成多电机同轴传动出力均衡系统。
升船机监控系统包括主控室、上下闸首子站、主提升子站和船厢子站等部位的设备组成。在主控室配有工业级微机，各子站配置PLC，子站之间通过网络连接，并与上位机联结形成整体控制系统。
4.5.4.7 塔柱结构
船厢室两侧各布置4个钢筋混凝土承重塔柱和2个交通塔楼，高度为79.5m，上部有高度为13.1m的主机房，在内布置有主提升机和平衡滑轮组等设备。结构建基面高程－5.5m，船厢室底板高程0.5m，顶部机房底面高程74m。
塔柱结构特点为：
（1）塔柱结构采用下部“日”形和上部“E”形的组合式结构，一般壁厚1m，为薄壁高耸结构。
（2）左侧塔柱与船闸闸墙相连，沿高度方向呈直线状，右侧塔柱与右岸边坡相邻，沿高度方向呈上大下小变截面状，左、右侧塔柱明显不对称，对结构的动力响应较为不利。
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