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一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统的制作方法

一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统
1.基于母案“一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统及其方法”(申请号2021110766619)的分案申请
技术领域
2.本发明涉及升船机，尤其是一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统。

背景技术：

3.升船机是船舶通过航道为了克服航道集中水位落差而建设的通航建筑物，船舶通过升船机时需要航道与升船机船厢水体连通。当升船机运行至上下游航道时，需要将布置在船厢厢头的对接密封框伸出与上下闸首工作门对接，闸首工作门与船厢门之间间隙需要通过充泄水实现升船机船厢与闸首航道水体连通或断开。国内绝大部分升船机修建在水利枢纽上，由于枢纽水电站调峰、洪水等原因会造成升船机船厢与闸首对接时，船厢水深发生变化，使船厢实时水深大于或者小于船厢设计水深，需要研发设计一种船厢水深调节系统的调节使船厢实时水深等于设计水深。
4.因此，基于上述分析需要开发设计一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，具有三个功能，其一是在船厢对接过程中给闸首工作门、船厢门、对接密封框形成间隙区域进行充水和泄水，使航道与升船机船厢连通；其二是船厢对接时船厢水深发生变化时，船厢升降过程开始之前可快速实现船厢水深调节，进行船厢补排水；其三是在船厢升降过程可完成泄入船厢间隙充泄水与水深调节系统间隙水抽回船厢。以实现船厢间隙充泄水与船厢水深调节，满足升船机运行要求。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，具有船厢间隙充泄水与水深调节运行可靠性高、效率高、便于检修等特点。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，包括由p1管道、p2管道、p3管道、p4管道、p5管道、p6管道、p7管道、p8管道、p9管道构成的管道系统及水位检测系统；
8.所述p1管道、p2管道均贯穿船厢底部，p1管道、p2管道的一端均设有上游间隙水口，p1管道、p2管道的另一端均设有下游间隙水口；上游间隙水口、下游间隙水口伸入到厢头槽底部并与厢头槽底部密封水道连接；
9.所述p3管道与p4管道反对称布置在船厢结构两主纵梁空腔内，p3管道布置在船厢上游侧，p4管道布置在船厢下游侧；p3管道一端设有上游间隙水口，另一端设有上游船厢水口；p4管道一端设有下游间隙水口，另一端设有下游船厢水口；上游船厢水口、下游船厢水口布置在船厢门门龛内并与船厢门门龛密封连接；
10.所述p1管道与p2管道之间通过p5管道、p6管道连通；
11.所述p3管道上游间隙水口端与p2管道上游间隙水口端通过p7管道连通；
12.所述p4管道下游间隙水口端与p2管道下游间隙水口端通过p8管道连通；
13.所述p1管道、p2管道、p3管道、p4管道、p5管道、p6管道、p7管道、p8管道、p9管道上对应安装有电动蝶阀、水深调节水泵、间隙水泵，电动蝶阀、水深调节水泵、间隙水泵在船厢补、排水时或船厢间隙充泄水时进行对应启闭调节；
14.所述p1管道上且位于上游间隙水口、下游间隙水口之间安装有v1电动蝶阀、第一排气阀、第二排气阀、v11电动蝶阀；
15.所述p2管道上且位于上游间隙水口、下游间隙水口之间安装有v2电动蝶阀、v12电动蝶阀；
16.所述p9管道一端与p2管道上游连通，另外一端延伸至船厢南侧主纵梁外侧且端部安装有v10电动蝶阀；
17.所述p3管道上且位于上游端间隙水口、上游端船厢水口之间依次安装有v3电动蝶阀、v4电动蝶阀、v5电动蝶阀、v6电动蝶阀、第一止回阀、第三排气阀、v7电动蝶阀、第二止回阀、第一水深调节水泵、第一手动蝶阀；
18.所述p4管道上且位于下游间隙水口、下游船厢水口之间安装有v13电动蝶阀、v14电动蝶阀、v15电动蝶阀、v16电动蝶阀、第三止回阀、第四排气阀、v17电动蝶阀、第四止回阀、第二水深调节水泵、第二手动蝶阀；
19.所述p5管道上依次安装有v8电动蝶阀、第一间隙水泵、第五止回阀、v9电动蝶阀；p6管道上依次安装有v18电动蝶阀、第二间隙水泵、第六止回阀、v19电动蝶阀；
20.所述水位检测系统包括20套压力式水位计，船厢内两侧等间距对称布置有14套第一压力式水位计，上游间隙水口处布置有2套第二压力式水位计，下游间隙水口处布置有2套第三压力式水位计，p1管道上布置有2套第四压力式水位计。
21.本发明一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，具有以下技术效果：
22.1)、通过多根管道、多个电动蝶阀、多个排气阀、多个止回阀、2台间隙水泵、2台水深调节水泵通过法兰连通，升船机运行时通过开关不同电动蝶阀、间隙水泵、水深调节水泵，一套系统实现了升船机船厢间隙充水、间隙泄水、抽管道间隙水、船厢补水、船厢泄水等多个功能，具有系统集成化水平高、结构布置紧凑、节约成本、效率高等特点。
23.2)、升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统布置上下游两套系统，正常运行时两套系统同时工作，提高效率，系统部分设备发生故障时可互为备用，单套系统运行，提高了升船机运行的可靠性与安全性。
24.3)、通过布置在管道端部的手动蝶阀，正常运行时常开，当阀门或水泵发生故障需要检修时，仅需关闭手动蝶阀，不需要进行船厢水体排干，就可开展故障阀门和水泵检修，具有检修方便，缩短升船机停航检修时间等特点，可提升了检修效率。
25.4)、升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统的阀门和水泵采用远程电控，配合水位检测系统、压力式水位计可实现流程自动运行，自动化水平高，可实现人工自动控制，降低了劳动强度，缩短了运行时间。
26.5)、升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统船厢水位检测、上下游间隙水位检测均布置有多套压力式水位计，水位检测数值取多套压力式水位计平均值，且互为备用，互相校验，确保水位检测的可靠性与准确度，提高升船机运行安全性。
附图说明
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
28.图1为本发明的示意图。
29.图2为本发明的示意图。
30.图3为本发明中水位检测系统布置示意图。
31.图4为本发明进行间隙充水示意图。
32.图5为本发明进行间隙泄水示意图。
33.图6为本发明进行间隙水抽回船厢示意图。
34.图7为本发明对接时承船厢排水示意图。
35.图8为本发明对接时承船厢补水示意图。
36.图中：p1管道1、p2管道2、p3管道3、p4管道4、p5管道5、p6管道6、p7管道7、p8管道8、p9管道9，上闸首10，船厢门11，船厢12，间隙水13，下闸首14，上闸首工作门15，下闸首工作门16，上游间隙水口1501，下游间隙水口1502，上游船厢水口1601，下游船厢水口1602，v1电动蝶阀1001、v2电动蝶阀1002，v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005、v6电动蝶阀1006，v7电动蝶阀1007，v8电动蝶阀1008，v9电动蝶阀1009，v10电动蝶阀1010，v11电动蝶阀1011，v12电动蝶阀1012，v13电动蝶阀1013、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015、v16电动蝶阀1016、v17电动蝶阀1017、v18电动蝶阀1018，v19电动蝶阀1019，第一排气阀1101、第二排气阀1102，第三排气阀1103，、第四排气阀1104、第一止回阀1201、第二止回阀1202、第三止回阀1203，第四止回阀1204，第五止回阀1205，第六止回阀1206，第一水深调节水泵1401、第二水深调节水泵1402，第一手动蝶阀1801，第二手动蝶阀1802，第一间隙水泵1301，第二间隙水泵1302，第一压力式水位计1701，第二压力式水位计1702，第三压力式水位计1703，第四压力式水位计1704。
具体实施方式
37.如图1-3所示，一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，它包括：p1管道1、p2管道2、p3管道3、p4管道4、p5管道5、p6管道6、p7管道7、p8管道8、p9管道9、多个电动蝶阀、多个排气阀、多个止回阀、2台间隙水泵、2台水深调节水泵、间隙水口、船厢水口、水位检测系统、2个手动蝶阀。p1管道1、p2管道2、p3管道3、p4管道4、p5管道5、p6管道6、p7管道7、p8管道8、p9管道9与多个电动蝶阀、多个排气阀、多个止回阀、2台间隙水泵、2台水深调节水泵通过法兰连通。
38.如图1所示，p1管道1为一根贯穿船厢底部管道，p1管道1两端为间隙水口，两处的间隙水口分别为上游间隙水口1501、下游间隙水口1502，上游间隙水口1501至下游间隙水口1502之间的p1管道1上依次安装有v1电动蝶阀1001、第一排气阀1101、第二排气阀1102、v11电动蝶阀1011。
39.p2管道2也为一根贯穿船厢底部管道，p2管道2两端为间隙水口，两处的间隙水口分别为上游间隙水口1501、下游间隙水口1502，上游间隙水口1501至下游间隙水口1502之间的p2管道2上依次安装有v2电动蝶阀1002、v12电动蝶阀1012，p9管道9一端与p2管道2上游连通，另外一端延伸至船厢南侧主纵梁外侧且端部安装有v10电动蝶阀1010。
40.p3管道3与p4管道4反对称布置在船厢结构两主纵梁空腔内。、
41.p3管道3布置船厢上游侧，p3管道3一端为上游间隙水口1501，另外一端为上游船厢水口1601，p3管道3上从上游端间隙水口1501至上游端船厢水口1601依次安装有v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005、v6电动蝶阀1006、第一止回阀1201、第三排气阀1103、v7电动蝶阀1007、第二止回阀1202、第一水深调节水泵1401、第一手动蝶阀1801。
42.p4管道4布置船厢下游侧，p4管道4一端为下游间隙水口1502，另外一端为下游船厢水口1602，p4管道4上从下游间隙水口1502至下游船厢水口1602依次安装有v13电动蝶阀1013、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015、v16电动蝶阀1016、第三止回阀1203、第四排气阀1104、v17电动蝶阀1017、第四止回阀1204、第二水深调节水泵1402、第二手动蝶阀1802。
43.这里p3管道3与p4管道4中的上游端船厢水口1601、下游船厢水口1602布置在船厢门门龛内。
44.在p1管道1与p2管道2之间分别通过p5管道5、p6管道6连通。具体地，p1管道1上游端通过p5管道5与p2管道2上游端连通。p1管道1下游端通过p6管道6与p2管道2下游端连通。
45.p5管道5上依次安装有v8电动蝶阀1008、第一间隙水泵1301、第五止回阀1205、v9电动蝶阀1009。
46.p6管道6上依次安装有v18电动蝶阀1018、第二间隙水泵1302、第六止回阀1206、v19电动蝶阀1019。
47.p7管道7将p3管道3上游间隙水口1501端与p2管道2上游间隙水口1501端连通。
48.p8管道8将p4管道4下游间隙水口1502端与p2管道2下游间隙水口1502端连通。
49.水位检测系统17包括20套压力式水位计，船厢12内两侧等间距对称布置有14套第一压力式水位计1701，上游间隙水口1501处布置有2套第二压力式水位计1702，下游间隙水口1502处布置有2套第三压力式水位计1703，p1管道1上布置有2套第四压力式水位计1704。
50.优选的，所述安装在p3管道3、p4管道4、p5管道5、p6管道6上的各个止回阀可实现管道内水体单向流动，避免水体倒流或水锤损伤两间隙水泵与两水深调节水泵。
51.优选的，所述安装在p1管道1、p3管道3、p4管道4上的排气阀可将p1管道1、p3管道3、p4管道4内空气排出，缩短充泄水时间，提升充泄水效率。
52.优选的，所述安装在p3管道3与p4管道4的各手动蝶阀在升船机正常运行时处于常开状态，当p3管道3与p4管道4上的各电动蝶阀、止回阀、水深调节水泵需要拆除检修时，将两手动蝶阀关闭，可不用排干船厢水快速进行阀门与水泵检修，提升检修效率。
53.实施例1：
54.根据附图4-图6所示，详细的描述采用升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统进行间隙充泄水的方法，它包括以下步骤：
55.步骤1)：升船机船厢运行至上游或下游航道对接位，船厢驱动系统停机，船厢处于锁定状态；
56.步骤2)：船厢上游或下游间隙密封框伸出，间隙密封框前端橡胶止水压紧在对应的上闸首或下闸首工作门上，上闸首工作门、上游船厢门、上游间隙密封框形成一个五面封闭的腔体或下闸首工作门、下游船厢门、下游间隙密封框形成一个五面封闭的腔体；
57.步骤3)：间隙密封框伸出与上闸首或下闸首工作门上压紧信号触发，发间隙充水动作命令；
58.步骤4)：同时开启v2电动蝶阀1002、v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶
阀1005、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015或同时开启v12电动蝶阀1012、v13电动蝶阀1013、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005，开始对上游或下游间隙充水；
59.步骤5)：当上游的2套第二压力式水位计1702或下游的2套第三压力式水位计1703检测到上游间隙水位、船厢水位、上游航道水位齐平或下游间隙水位、船厢水位、下游航道水位齐平时，同时关闭v2电动蝶阀1002、v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015或同时关闭v12电动蝶阀1012、v13电动蝶阀1013、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005，停止上游或下游间隙充水；
60.步骤6)：停止上游或下游间隙充水后，开上闸首工作门、上游船厢门或下闸首工作门、下游船厢门，上游或下游航道与船厢水域连通，船舶可以进出船厢，船舶进出船厢系缆完毕后，发令关闭上游或下游船厢门；
61.步骤7)：上游或下游船厢门关闭后，根据船厢内的14套第一压力式水位计1701判断船厢实时水深是否满足船厢设计水深，若h
实时
＝h
设计
，则执行关闭上闸首或下闸首工作门动作；若h
实时
＜h
设计
，则执行船厢补水动作，补水至h
实时
＝h
设计
，执行关闭上闸首或下闸首工作门动作；若h
实时
＞h
设计
，则执行船厢排水动作，排水至h
实时
＝h
设计
，执行关闭上闸首或下闸首工作门动作；
62.步骤8)：上闸首工作门、上游船厢门关闭完成或下闸首工作门、下游船厢门关闭完成后，发上游或下游间隙泄水命令，开v1电动蝶阀1001或v11电动蝶阀1011，开始泄上游或下游间隙水，当上游2套第二压力式水位计1702或下游2套第三压力式水位计1703检测到上游或下游间隙水位为0时，上游或下游间隙泄水完成，关闭v1电动蝶阀1001或v11电动蝶阀1011；
63.步骤9)：v1电动蝶阀1001或v11电动蝶阀1011关闭完成后，船厢与上游或下游航道解除对接；
64.步骤10)：船厢执行与上游或下游解除对接流程同步执行抽p1管道1内间隙水流程，开启v8电动蝶阀1008、v9电动蝶阀1009、v18电动蝶阀1018、v19电动蝶阀1019、v4电动蝶阀1004、v5电动蝶阀1005、v14电动蝶阀1014、v15电动蝶阀1015，启动第一间隙水泵1301、第二间隙水泵1302，将p1管道1里的间隙水抽回船厢，p1管道1上布置的2套第四压力式水位计1704检测到p1管道1内水位为0时，抽管道水流程结束；
65.步骤11)：船厢解除锁定，船厢驱动系统启动，船厢下行与下游航道对接或上行与上游航道对接，重复步骤1-步骤10，船厢间隙充泄水流程完成。
66.进一步的，所述升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统为对称布置，在进行间隙充水流程、抽p1管道1间隙水流程、船厢补排水流程，两套系统同时运行，若布置在管道上电动蝶阀、止回阀、间隙水泵、水深调节泵等出现故障或检修时两套系统可互为备用，单套系统运行。
67.进一步的，所述步骤10在执行抽p1管道1间隙水流程时，升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统布置的间隙水泵13的抽水时间，可实现船厢上、下运行至上、下游对接位时完成p1管道1间隙水全部抽至船厢，可节省升船机船厢上、下游对接运行时间。
68.实施例2：
69.根据附图7、图8所示，详细的描述采用升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统进行船厢补排水的方法，它包括以下步骤：
70.船厢补水方法：
71.步骤1)：上游或下游船厢门关闭后，根据船厢的14套第一压力式水位计1701判断船厢实时水深是否满足船厢设计水深；
72.步骤2)：若判断船厢实时水深小于船厢设计水深，即h
实时
＜h
设计
，则执行船厢补水流程；
73.步骤3)：执行船厢补水动作时，同时开启v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v7电动蝶阀1007、v14电动蝶阀1014、v17电动蝶阀1017，启动第一水深调节水泵1401和第二水深调节水泵1402；
74.步骤4)：船厢开始补水，上游或下游航道水通过船厢间隙充泄水与水深调节系统抽至船厢；
75.步骤5)：根据船厢14套第一压力式水位计1701判断船厢实时水深是否等于船厢设计水深，直至船厢实时水深等于设计水深，即若h
实时
＝h
设计
时，先关闭第一水深调节水泵1401和第二水深调节水泵1402，再关闭v3电动蝶阀1003、v4电动蝶阀1004、v7电动蝶阀1007、v14电动蝶阀1014、v17电动蝶阀1017；
76.步骤6)：船厢补水流程结束，关上闸首或下闸首工作门，发上游或下游间隙泄水命令，继续船厢上游或下游间隙泄水流程。
77.船厢排水方法：
78.步骤1)：上游或下游船厢门关闭后，根据船厢14套第一压力式水位计1701判断船厢实时水深是否满足船厢设计水深；
79.步骤2)：若判断船厢实时水深大于船厢设计水深，即h
实时
＞h
设计
，则执行船厢排水流程；
80.步骤3)：执行船厢排水动作时，同时开启v3电动蝶阀1003、v5电动蝶阀1005、v6电动蝶阀1006、v15电动蝶阀1015、v16电动蝶阀1016，启动第一水深调节水泵1401和第二水深调节水泵1402；
81.步骤4)：船厢开始排水，船厢水通过船厢间隙充泄水与水深调节系统抽至上游或下游航道；
82.步骤5)：根据船厢14套第一压力式水位计1701判断船厢实时水深是否等于船厢设计水深，直至船厢实时水深等于设计水深，即若h
实时
＝h
设计
时，先关闭第一水深调节水泵1401和第二水深调节水泵1402，再关闭v3电动蝶阀1003、v5电动蝶阀1005、v6电动蝶阀1006、v15电动蝶阀1015、v16电动蝶阀1016；
83.步骤6)：船厢排水流程结束，关上闸首或下闸首工作门，发上游或下游间隙泄水命令，继续船厢上游或下游间隙泄水流程。

技术特征：

1.一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，其特征在于：包括由p1管道（1）、p2管道（2）、p3管道（3）、p4管道（4）、p5管道（5）、p6管道（6）、p7管道（7）、p8管道（8）、p9管道（9）构成的管道系统及水位检测系统（17）；所述p1管道（1）、p2管道（2）均贯穿船厢底部，p1管道（1）、p2管道（2）的一端均设有上游间隙水口（1501），p1管道（1）、p2管道（2）的另一端均设有下游间隙水口（1502）；上游间隙水口（1501）、下游间隙水口（1502）伸入到厢头槽底部并与厢头槽底部密封水道连接；所述p3管道（3）与p4管道（4）反对称布置在船厢结构两主纵梁空腔内，p3管道（3）布置在船厢上游侧，p4管道（4）布置在船厢下游侧；p3管道（3）一端设有上游间隙水口（1501），另一端设有上游船厢水口（1601）；p4管道（4）一端设有下游间隙水口（1502），另一端设有下游船厢水口（1602）；上游船厢水口（1601）、下游船厢水口（1602）布置在船厢门门龛内并与船厢门门龛密封连接；所述p1管道（1）与p2管道（2）之间通过p5管道（5）、p6管道（6）连通；所述p3管道（3）上游间隙水口（1501）端与p2管道（2）上游间隙水口（1501）端通过p7管道（7）连通；所述p4管道（4）下游间隙水口（1502）端与p2管道（2）下游间隙水口（1502）端通过p8管道（8）连通；所述p1管道（1）、p2管道（2）、p3管道（3）、p4管道（4）、p5管道（5）、p6管道（6）、p7管道（7）、p8管道（8）、p9管道（9）上对应安装有电动蝶阀、水深调节水泵、间隙水泵，电动蝶阀、水深调节水泵、间隙水泵在船厢补、排水时或船厢间隙充泄水时进行对应启闭调节；所述p1管道（1）上且位于上游间隙水口（1501）、下游间隙水口（1502）之间安装有v1电动蝶阀（1001）、第一排气阀（1101）、第二排气阀（1102）、v11电动蝶阀（1011）；所述p2管道（2）上且位于上游间隙水口（1501）、下游间隙水口（1502）之间安装有v2电动蝶阀（1002）、v12电动蝶阀（1012）；所述p9管道（9）一端与p2管道（2）上游连通，另外一端延伸至船厢南侧主纵梁外侧且端部安装有v10电动蝶阀（1010）；所述p3管道（3）上且位于上游端间隙水口（1501）、上游端船厢水口（1601）之间依次安装有v3电动蝶阀（1003）、v4电动蝶阀（1004）、v5电动蝶阀（1005）、v6电动蝶阀（1006）、第一止回阀（1201）、第三排气阀（1103）、v7电动蝶阀（1007）、第二止回阀（1202）、第一水深调节水泵（1401）、第一手动蝶阀（1801）；所述p4管道（4）上且位于下游间隙水口（1502）、下游船厢水口（1602）之间安装有v13电动蝶阀（1013）、v14电动蝶阀（1014）、v15电动蝶阀（1015）、v16电动蝶阀（1016）、第三止回阀（1203）、第四排气阀（1104）、v17电动蝶阀（1017）、第四止回阀（1204）、第二水深调节水泵（1402）、第二手动蝶阀（1802）；所述p5管道（5）上依次安装有v8电动蝶阀（1008）、第一间隙水泵（1301）、第五止回阀（1205）、v9电动蝶阀（1009）；p6管道（6）上依次安装有v18电动蝶阀（1018）、第二间隙水泵（1302）、第六止回阀（1206）、v19电动蝶阀（1019）；所述水位检测系统（17）包括20套压力式水位计，船厢（12）内两侧等间距对称布置有14套第一压力式水位计（1701），上游间隙水口（1501）处布置有2套第二压力式水位计（1702），下游间隙水口（1502）处布置有2套第三压力式水位计（1703），p1管道（1）上布置有2套第四
压力式水位计（1704）。

技术总结

一种升船机船厢补排水与对接密封装置充泄水系统，包括P1管道、P2管道、P3管道、P4管道、P5管道、P6管道、P7管道、P8管道、P9管道、多个电动蝶阀、多个排气阀、多个止回阀、2台间隙水泵、2台水深调节水泵、间隙水口、船厢水口、水位检测系统。所述升船机船厢间隙充泄水与水深调节系统布置船厢底部及两侧主纵梁内，通过使用此船厢间隙充泄水与水深调节系统，能够实现升船机船厢间隙充泄水、抽管道水、船厢补排水等多个功能，系统高度集成，通过开关不同电动蝶阀与水泵，可有效提高系统中电动蝶阀与水泵的的利用率，检修便捷，提高了升船机运行的安全与稳定性。稳定性。稳定性。