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。     

水力式升船机组合阀运行方式优化

基于运行特性要求,水力式升船机将控制阀门设计为"一主两辅"的组合形式,多阀门同时向同一有限腔体内排放水体。为尽量降低多股紊动射流对阀门段的冲击影响,亟待解决分配三阀流量问题。以景洪水力式升船机为依托,基于充水系统阀门段建立三维数值模型,研究组合阀不同运行方式下的阀门段流场特性,讨论组合阀运行方式与流场均匀度的关系。研究成果表明:1)在主阀、辅阀单独运行或主阀与一台辅阀联合运行时,阀门段存在明显的偏流和涡旋低压区。2)在突扩体的整流稳压作用下,这些不利水力现象虽然不会危及升船机的运行安全,但考虑到运行的合理性和高效性,这些极端工况也应尽量避免。3)基于流场均匀度分析可知,三阀联合运行是最佳的组合阀运行方式。     

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。     

犍为船闸阀门防空化措施研究

阀门空化问题是高水头船闸设计中最为关键的技术难题。门楣和底缘空化特别严重时,会引发“声振”,“声振”会导致阀门面板及廊道混凝土剥蚀,严重影响工程安全。依托实际工程研究阀门防空化措施,取得了满意的成果。所采用的研究方法及措施具有普适性,可供相关工程参考借鉴。     

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。     

下水式升船机船厢底缘形式研究*

通过比尺为1:20的船厢出入水过程概化物理模型,对下水式升船机船厢主体底缘形式进行系统研究,探讨不同底缘形式的船厢对出入水过程船厢池水面波动、吸附力、拍击力及附加水动力荷载的影响。研究表明：船厢底缘角度的增大可有效降低船厢出水吸附力与入水拍击力,同时考虑到船厢底缘角度的增大会引起船厢质量的增加,提出船厢底缘较优角度为4°。     

下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。     

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。     

高水头船闸阀后突扩体升坎形式优化

针对船闸输水阀门后突扩廊道的水力学问题,以银盘船闸为依托,建立比尺为1∶10的泄水阀门段物理模型,对突扩体升坎形式进行优化。通过非恒定流物理模型试验,对比研究了6种突扩廊道升坎形式的动水压力特性,探讨升坎形式对突扩廊道水动力荷载特性的影响,并提出了最优升坎形式。研究成果对高水头船闸阀门段廊道体形的优化设计具有一定的指导意义,可为其提供理论依据和技术支撑。     

三峡船闸紧急关阀工况输水阀门工作条件原型观测*

输水阀门是船闸输水系统的关键部位,运行过程中受水动力荷载显著,极易诱发空化、振动,威胁阀门的安全运行。阀门在开启过程中遇紧急情况需动水关闭时,廊道水流呈现负水击波特性,门前压力迅速上升,而门后压力陡降,阀门工作条件恶化。通过现场原型观测,监测了三峡船闸北4闸首输水阀门在紧急关闭时的工作特性,包括流量和门井水位变化,阀门空化、流激振动及启闭力特性,分析了阀门在动水关阀时所承受的最大作用水头响应规律。结果表明：三峡船闸输水阀门在紧急关闭工况下,工作条件安全可靠。