水力式升船机卷筒制动器意外上闸风险及应对措施*

正常运行过程中同步系统卷筒制动器意外上闸是水力式升船机最严重的事故工况之一。结合景洪水力式升船机设计参数,分析了该事故工况下升船机存在的安全风险,提出了相应的应对措施和控制指标,探讨风险预测的理论计算方法,并通过原型观测试验检验理论计算方法与应对措施的有效性和可靠性。     

水力式升船机运行安全重要风险源风险分析*

水力式升船机是高坝通航建筑物的一种新形式，在国内外没有运行经验可供借鉴。为保障水力式升船机安全可靠运行，针对重要风险源风险评价的模糊性难题，通过构建水力式升船机重要风险源因子事故树，辨识水力式升船机运行风险因子及其逻辑关系，提出基于模糊理论的水力式升船机运行安全重要风险源风险分析方法。以景洪水力式升船机为例，定量分析风险因子的风险等级，对水力系统、机械系统重要风险源进行安全风险评价。结果表明，该方法能够客观地评价风险，可为水力式升船机运行风险预警和管理提供技术支撑。     

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。     

基于云模型的水力式升船机输水系统运行风险分析

水力式升船机以水力代替电力的新型驱动方式,在高坝通航领域具有里程碑意义。为保障水力式升船机安全运行,针对其驱动核心输水系统运行安全进行风险分析。构建水力式升船机输水系统运行风险评估方法的理论体系,剖析输水系统运行原理,阐明输水系统竖井水位差风险特征;基于云模型理论,建立输水系统竖井水位差风险预警指标;依托景洪水力式升船机,预测100米级水力式升船机输水系统竖井水位差风险指标阈值。结果表明,本方法可有效控制由竖井水位差引起的水力式升船机运行风险,将其应用于水力式升船机领域风险预警,能够为水力式升船机的运行风险防控提供决策。     

景洪水力式升船机运行特性

分析水力式升船机与常规电力驱动式升船机运行速度的差异,总结水力式升船机非匀速运行的特点,依托景洪水力式升船机原型观测试验,系统介绍升船机在不同速度下的运行特性,并分析其对船厢水面波动、船厢倾斜量、同步轴扭矩等特征指标的影响。     

水力式升船机平衡重波动机理

水力式升船机是一种新型的通航建筑物,它完全利用水的浮力来驱动承船厢运行,与传统形式升船机相比具有十分明显的优越性。设计并建立了水力式升船机单竖井概化物理模型,初步探讨影响水力式升船机运行稳定性的主要因素,对比不同试验工况下竖井水力学特性及平衡重波动等特性。结果显示:竖井与平衡重间隙比为0.061时,在一定范围内增大流量对平衡重上升过程波动几乎没有影响,且平衡重上升过程相对稳定。     

水力式升船机长廊道输水系统出流特性对相关因子的响应规律及敏感性分析

提高水力式升船机输水系统各支孔出流的同步性有利于减小船厢倾斜量,是水力式升船机安全运行的基础。通过理论推导,确定水力式升船机长廊道输水系统支孔流量差异的主要影响因子;利用二维数学模型模拟水力式升船机运行过程中输水系统出流过程,定义最不利时刻各支孔流量标准差为特征指标衡量支孔流量不均匀度,获得支孔出流特性对相关因素的响应规律,并对各影响因素进行敏感性分析。     

制动器在水力式升船机中的应用

依托景洪升船机工程,探讨水力式升船机制动器的应用。通过对比分析电力驱动和水力驱动式升船机制动器的布置特点及工作方式,阐述制动器在水力式升船机中面临的新的技术问题,据此对水力式升船机制动器的制动力、同步性以及制动方式提出设计指标和要求,并探讨制动器的使用范围。建议水力式升船机制动器采用常开式,升船机正常运行时,制动器在船厢上、下游对接时投入使用。     

景洪水力式升船机岔管群结构设计

岔管群是水力式升船机输水系统的重要组成部分,其布置及设计较复杂。针对景洪水电站水力式升船机岔管的受力特点,采用数值计算方法对水力式升船机典型的三分梁式岔管及四通岔管进行敏感性分析。结果表明:岔管的结构形式合理可行,满足水力式升船机输水系统布置的要求。研究成果可为水力式升船机岔管群结构设计提供科学依据。     

景洪水力式升船机水力驱动系统设计

水力驱动系统是水力式升船机的核心,其设计的优劣直接影响升船机的提升效率与运行安全。依托景洪水力式升船机工程,通过水力驱动系统充泄水过程非恒定流数值仿真分析,提出水力驱动系统合理的布置与结构设计、阀门变速开启方式;通过物理模型试验对输水管路进行水力优化,提出增加顺直段长度和连通廊道以提高竖井水位的同步性;在此基础上,综合考虑多方面因素,给出景洪升船机水力驱动系统的进出水口、输水管路、竖井等详细设计,可为该类型升船机的水力驱动系统设计提供借鉴。     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。     

景洪水力式升船机运行与检修

水力式升船机是我国具有自主知识产权的新型升船机,目前没有相关的运行与维护标准或规程可供借鉴。基于景洪水力式升船机建设、调试及试通航长期的工程实践,阐述景洪升船机集控与现地、自动与单步等多种运行方式和操作流程,总结升船机运行重点检查事项与安全控制指标,提出设备维护检修重点,可为水力式升船机运行维护管理提供参考。     

景洪水力式升船机流量控制阀门比选

水力式升船机通过控制水流实现对升船机运行特性的控制,流量控制阀是水力式升船机的重要控制设备。结合景洪水力式升船机的水力学特性,比较了蝶阀、球阀及活塞阀的抗气蚀性能及过流能力,通过比较选择活塞阀作为流量控制阀。根据水力式升船机上下游对接精度要求高、空中运行要求快的特点,对流量控制阀的多种组合方案进行比选,创新提出了主辅阀门控制方案,辅阀小流量主要负责上下游对接,主阀大流量主要负责升船机空中运行,最终确定1台E型活塞阀为主阀、2台SZ型活塞阀为辅阀的阀门组合设计方案。景洪水力式升船机已正式投入试运行,流量控制阀设计方案经受了工程实际检验,研究成果可供类似工程参考。     

景洪升船机500吨级船舶实船试验船厢水面波动特性研究

升船机承船厢对接过程是升船机运行全过程中重要的一环,对接过程中船厢内的水面波动直接影响厢内船舶的安全停靠和水力式升船机同步轴工作条件。针对这一过程中厢内水面波动变化特性对升船机安全运行的影响,进行了在不同对接水位差启闭卧倒门和在不同航速进出船厢的500吨级船舶实船试验。重点探讨了对接水位差、船舶进出船厢航速对厢内水面波动特征值的影响,给出了船厢内波动振幅与水深和水位差的经验公式,分析其对船厢和船舶航行安全的影响。实船试验成果验证了景洪升船机500吨级船舶通航安全性。     

景洪水力式升船机异形突扩体设计

景洪水电站通航建筑物采用的水力式升船机具有我国完全自主知识产权。突扩体作为水力式升船机输水系统的重要部分,具有改善流道内部水流的流态、提高输水效率的作用。突扩体为一大容积空腔体形,属于异形结构,工况复杂,为此,内外均设梁系以承担水压。采用有限元法对突扩体进行工作状态和水压试验状态的力学分析,结果表明突扩体结构强度满足要求。     

景洪水力式升船机承船厢充放水运行流程设计

水力式升船机是高坝通航建筑物,其电气控制系统的正确和快速反应极为重要。以景洪水力式升船机的驱动系统和承船厢系统为例,采用充、泄水阀门和承船厢的上、下游卧倒门的自动化控制流程,通过升降承船厢实现厢内自动快速充放水,此方法已在景洪升船机取得成功应用。