船闸技术改造概况

简要介绍按通用化、系列化、标准化、总成互换的原则对省属船闸和闸、阀门和启闭机等方面的技术改造情况。     

三角门船闸开通闸运行条件试验研究

文章建立了三角门船闸物理模型,通过物理模型试验研究了开通闸运行时闸室、引航道的水动力条件以及闸门启闭机的受力。在此基础上,提出了开通闸运行的判别方法,确定了该船闸宜进行开通闸运行的临界上下游水位差。研究结果表明,不同来流条件下,当上下游水位差处于-0.35~0.37 m,且不超过设计水位时,闸室和引航道主流波动较小,流速对开通闸运行影响不大,且船闸启闭机受力不超过设计值,焦港船闸可进行开通闸运用。     

焦港船闸开通闸适航水力条件研究

为提高船舶通过船闸能力,有效制订焦港船闸开通闸运行管理方案,建立整体物理模型试验针对船闸开通闸运行时引航道的水流流速流态和启闭机受力进行定量、定性分析。模型试验研究了不同水力条件下开通闸时水流的规律和启闭机受力情况,为船舶适航情况作出准确判断,改善开通闸的安全状况,可作为南通航道处各口门船闸开通闸运行的参照。     

高水头船闸输水阀门启闭力特性研究

高水头船闸输水阀门在运行过程中受水动力荷载作用影响,工作条件非常复杂,直接影响阀门的启闭力。由于阀门启闭力是决定启闭机容量和阀门自重的关键设计参数,因此有必要开展专门研究。1)针对反弧门形式,分析了阀门启闭速率、阀后廊道体型、阀门作用水头对启闭力的影响。2)通过改变阀门门型、底缘形状、支臂包护方式等形状系数,研究阀门的形状阻力对阀门动水启闭力的影响,获得相关规律。3)采用三峡船闸阀门启闭力原型观测数据对模型试验值进行验证,两者结果吻合度较好,三峡船闸输水阀门启闭机容量和阀门自重可以满足动水开启和关闭的要求。     

碾盘山船闸输水系统设计与试验研究

碾盘山船闸等级为Ⅲ级,最大设计水头14.2 m,属于中水头大型船闸,根据类似工程相关经验,船闸采用闸墙长廊道侧支孔分散输水系统,推荐阀门开启时间为6 min,输水系统以及阀门开启时间选用是否合理直接影响水流及船舶停泊条件。通过水力特性计算并结合1:15物理模型,对输水系统水力特性、廊道压力、闸室停泊条件进行分析。结果表明,碾盘山船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统是合理的,设计的阀门开启时间下各项输水水力特征指标均能满足设计和规范要求。     

三峡船闸输水阀门运行参数优化

三峡船闸为连续5级船闸,工作水头高,同时两线船闸相邻,船闸与升船机共用下游引航道,使船闸水力学问题的难度超过了已建的世界船闸工程,是船闸设计的关键技术问题之一.根据合理布置船闸输水系统方式的条件,通过在运行实践中不断优化阀门运行参数,成功地解决了4级运行下行船舶一闸室待闸等问题,而且具备了阀门工作水头从45.2 m提高到47 m的工作条件,实现了5级运行改4级运行,有效提高了船闸的通过能力.     

嘉陵江沙溪船闸输水系统布置研究

根据《船闸输水系统设计规范》的规定和嘉陵江沙溪船闸的特点,确定输水系统型式采用闸墙长廊道侧支孔输水系统。通过分析船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统的特点及其发展概况,总结了国内部分采用闸墙长廊道侧支孔输水系统的船闸特征尺寸,采用水力计算及对比分析的方法,确定了阀门处廊道断面尺寸,提出了具体的输水系统布置,确定了流量系数及输水阀门开启方式。采用船闸输水过程数学模型计算了闸室输水水力特性。研究成果表明,输水系统布置是合理的,提出的输水系统布置及各部位尺寸适合沙溪船闸的具体条件,各输水水力特征值满足规范和设计要求,能够达到预期的设计目标。这种闸墙长廊道侧支孔输水布置是一种适用于具有重力式闸墙结构的中水头船闸性能较优的输水系统型式。     

接近开关在三峡船闸的应用

接近开关又称无触点行程开关,它是在船闸闸、阀门设备上广泛应用的传感设备。起闸、阀门位置检测和位置保护等作用。本文主要根据三峡船闸使用环境和功能需求,介绍接近开关选型要点及其在三峡船闸的应用情况。通过接近开关的分类及选型介绍,结合船闸实际使用特点,总结其在船闸的应用实践,以期能对船闸行业接近开关运用有一定借鉴。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

金家堰省水船闸互通式短廊道输水系统计算

小清河复航工程已开工建设,其中金家堰船闸、王道船闸将成为我国首批带省水池的船闸。结合金家堰船闸省水廊道与闸首廊道互通的特点,分析上、下游与省水池直通输水的可能性,提出相应的水力计算方法。基于兼顾输水时间和省水率的原则,推导出闸首阀门最优提前开启时间与省水池阀门提前关闭时间的关系式。结果表明,金家堰船闸的廊道布置使直通输水时阻力系数较大,有效限制了回流量;闸首阀门不超过最优提前时间时,省水率的变化极小,可按常用公式估算,廊道互通的影响也可忽略不计。     

双桥枢纽船闸工作闸门选型和设计

针对双桥枢纽船闸存在开通闸需求且需与新江海河船闸联合调度的问题，在分析国内升卧门式闸门运营情况及本闸开通闸条件的基础上，工作闸门采用三角闸门和升卧门两种方案，从平面布置、运营维护、船闸通过能力、工程量及造价等方面进行技术经济比较。结果表明：升卧门造价低，但过闸效率低，适宜于水位差较小，货运不繁忙，闸门不需要频繁启闭的船闸；三角闸门适应性强，与新江海河船闸通过能力匹配、启闭机运行可靠、运营维护方便，适宜作为推荐门型，可为船闸闸门选型及建设方案评估提供参考。     

基于同步冗余策略的龙溪口船闸启闭机设计

针对龙溪口34 m口门船闸人字门在启闭过程中要求运行平稳、快速、同步性好、关终位门体错位小等问题，深入分析船闸人字门启闭过程中运行阻力矩的变化特性，详细介绍船闸启闭机形式和布置方式。从设备和土建等方面对人字门全开位时启闭机活塞杆与门体垂直和倾斜连接两种布置方式进行对比，得出口门宽度小于等于16 m的船闸宜采用倾斜连接，口门宽度大于16 m的船闸宜采用垂直连接布置形式。梳理了龙溪口船闸启闭机及液压控制设计特点，并基于同步冗余策略开展龙溪口船闸启闭机设计，设置两套位移传感器互备互校，实现人字门高效安全同步。通过龙溪口船闸试运行验证启闭机设计布置、选型和同步冗余策略合理可行。     

并列双线船闸单侧闸墙长廊道输水系统布置及水力学模型试验研究

长洲三线四线船闸为目前国内规模最大的单级船闸。针对其并列布置方案,提出单侧闸墙主廊道闸底横支廊道的输水系统形式。通过水力计算分析及1∶32的水工模型试验研究,提出输水系统的具体布置,确定船闸不同运行方式下的阀门开启方式,得到输水过程的相关水力特性,解决了单侧闸墙廊道布置下闸室水流分布不均的问题。研究表明:提出的输水系统布置是合理可行的,各水力特征值均满足规范和设计要求,且输水系统布置于两线船闸之间,便于管理,减小了工程量,并可减少船闸耗水量。研究成果可为巨型船闸设计及船闸节水研究提供借鉴。     

株洲二线船闸闸门及启闭机优化设计

株洲二线船闸人字门为超大型闸门,控制闸门的变形量是设计的重点和难点,船闸启闭机集中布置在闸首上部,需充分考虑吊装及检修方便。闸门门体结构进行多方案布置,分别进行结构计算,研究结构本身抵抗变形的能力,对闸门的附件进行优化设计。启闭机布置采用两种方案,并进行优缺点比选,重点考虑吊装、检修、通行、美观等因素。结果表明,闸门采用多主横梁+八隔板+水平次梁的方案刚度最好,防护系统及人行桥优化设计后更趋合理,启闭机布置采用空箱+吊物孔电动盖板方案,实现了吊装检修和通行方便。     

船闸运转件耐久性提升方法探讨

船闸闸、阀门运转件在长期高负荷运转条件下,易发生锈蚀磨损等问题,影响船闸安全高效运行,也给后期管养工作带来诸多不便。本文从计算理论与结构设计、材料与工艺、润滑设计等方面分析了影响船闸运转件耐久性的制约因素,并探讨了运转件耐久性提升的进一步研究方向。     

西津二线船闸阀门段空化特性及抑制效果

针对船闸阀门段空化问题,以新建的西津二线船闸为例开展原型观测研究,观测表明：充泄水阀门采用设计阶段阀门模型推荐的门楣体型,原型中实现了门楣自然通气,充泄水阀门双边开启最大通气量分别为0.11、0.17 m³/s。门楣通气抑制阀门段空化效果显著,整个阀门开启阶段,闸顶未听见不通气存在的明显的空化泡溃灭声及雷鸣声;与不通气相比,门楣通气后充泄水阀门双边开启过程中空化噪声强度平均降低60%、82%;充泄水过程中,闸顶声级计在开阀期间所采集的平均噪声分别为68、79 dB;门楣通气后,阀门吊杆振动得到明显改善。防空化措施能够有效保护阀门及阀门段廊道免受空蚀侵害,保障船闸安全高效运行。     

省水船闸在高坝通航中的应用

采用带省水池船闸降低阀门工作水头是解决高水头船闸技术难题的一种尝试。依托乌江银盘36.5 m高水头枢纽工程提出了带两级省水池的船闸方案,整体水力学模型实验结果表明,通过合理拟定阀门开启方式和控制省水池水位变幅,将总水头降低一半左右和减少船舶每次过闸耗水量45%以上的设想是可行的,并且闸室的灌泄水时间、船舶系缆力等技术指标均满足规范和设计要求。     

白马枢纽省水船闸布置及输水水力特性初步分析

绣江复航工程白马枢纽船闸若按常规单级船闸设计,枯水期天然来流量小于船闸正常运行平均耗水量,不能满足船舶过闸用水需求。参照国内外研究成果和经验,提出带两级开敞式省水池的省水船闸和输水系统的布置方案。建立一维数学模型,经不同阀门启闭方式的输水水力指标计算和初步分析,得到较为合理的阀门启闭方式组合、省水率及闸室水力特性。结果表明,按照计算分析得到的较优阀门启闭组合方式运行,输水时间控制在12 min以内,省水率不小于49%,所提出的省水船闸布置方案可有效解决枯水期正常运行水量不足的问题。     

孟洲坝二线船闸输水系统水力学试验研究

通过建立1:30比尺的物理模型,对孟洲坝二线船闸输水系统水力特性、闸室停泊条件进行了观测。试验结果表明:孟洲坝二线船闸采用闸墙长廊道侧支孔输水系统形式布置是合理的,推荐的阀门开启方式下各输水水力特征均满足设计和规范要求。     

中水头巨型船闸闸墙长廊道侧支孔输水系统水动力学研究*

闸墙长廊道侧支孔输水系统,因其相对于集中输水系统更优的水流条件以及相对其他分散输水系统更简单的结构和更低的建设维护成本,而广泛应用于中水头大型船闸中。近年来,湘江航运干线设计和建设了４座中水头巨型船闸,该输水系统能否满足巨型船闸高输水能量下的船闸自身与过闸船舶安全要求需要加以研究论证。本文以大源渡二线船闸为例,通过1:30物理模型试验,对其闸室船舶停泊条件、输水水力特性及引航道水流条件进行研究。结果表明：在推荐的消能布置和阀门开启方式下,各项指标均能满足规范和设计要求。