三峡升船机船厢对接停位及运行分析

三峡升船机通航水位变化大、变动快一直是运行管理的焦点问题,设计时为保证安全,严格控制船厢准确停位条件,但也导致频发停位不准的故障而重新对位,严重影响效率。针对准确停位效率低的问题,研究对接停位机理,基于船厢跟随水位校准目标位的自动控制方式,采取优化船厢位置与航道水位的偏差控制值和补充人工干预的措施,改善准确停位控制条件,提高对接效率。分析对接停位中航道水位变动及船厢位移、驱动电机转速变化规律,得出下游与上游对接停位运行的差异,提出降低下行停位的速度控制曲线斜率,提高运行的平滑性,为升船机运行安全及提升效率提供参考。     

船舶进出船厢对三峡升船机对接锁定机构受力的影响分析

三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。     

三峡升船机船厢补排水系统对接装置设计

针对三峡升船机船厢补排水系统在使用过程中存在操作繁琐、安全隐患多和效率低下问题,进行了船厢补排水系统结构特点及补排水工艺的研究。设计了补排水系统对接装置,分析装置的受力情况,为装置的设计校核提供理论指导。提出了两种对接装置的安装布置方案,并对比得出了两种方案的优缺点,同时优化了三峡升船机船厢补排水工艺。结果表明：设计的对接装置可提高船厢补排水效率和人员操作的安全性,实现升船机船厢补排水一体化操作,为三峡升船机安全运行提供保障。     

水位波动对三峡升船机运行的影响

三峡升船机水位波动受电站调峰、船闸泄水等因素影响,变化非常复杂,下闸首水位变率可达0.9 m/h。三峡升船机运行期间,水位波动导致的停机故障占比约29%,经常影响升船机运行安全。通过收集升船机运行停机故障数据并展开分析,研究水位波动对升船机运行的影响,并从运行对接前期、船厢与闸首对接期间、开船厢门期间、船厢与航道连通期间4个阶段提出水位监测应对建议。在易受水位波动影响的敏感环节应提前做好水位趋势预判,掌握水位波动规律,及时采取相应措施避免三峡升船机发生停机故障。     

三峡升船机船厢与航道解除对接工艺流程优化

针对如何提高三峡升船机运行中的过机效率问题,利用一年的试运行数据进行统计分析,发现不足后对上游关门方式、泄间隙水、船厢水深启停数值进行调整,经过对新流程使用一年后,采用数据对比、理论结合实际的方法,从安全、稳定运行和过机效率方面综合分析优化后的工艺流程。结果表明,3个方案均有效地缩短了机构运行时间,具有可行性,但仍有优化空间。在此基础上提出相应建议,以充分发挥三峡升船机快速过坝通道的作用。     

三峡升船机船厢门侧止水应力特性数值模拟及结构优化

为查明三峡升船机船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面磨损原因,根据船厢门实际运行工况,建立船厢门侧止水非线性有限元计算模型,通过模拟船厢门挡水与启闭工况,分析计算了不同橡胶材料和预压缩量对船厢门侧止水P头的最大接触应力、正压力及最大偏移量的影响。结果表明,船厢门侧止水P头的接触应力、正压力和最大偏移量均随着橡胶材料的硬度降低而减小,挡水水头越低,材料硬度的敏感程度越高;接触应力和正压力均随预压缩量的增加而增大,特别是预压缩阶段,正压力随着预压缩量的增加而显著增大。最后提出,通过优化侧止水橡胶材料、减小预压缩量等方法可减缓船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面的磨损。     

三峡升船机日运行厢次分析

通过规范公式和运行实际分析升船机运行的时间指标构成,对三峡升船机运行过程中各个环节所需的时间指标及相关运行方式进行分类统计及验算.分别测算了不同速度条件下三峡升船机单向运行和双向运行条件下的日运行厢次,为未来优化升船机运行及相关技术规范修订提供技术支撑.     

缩短三峡升船机船舶进厢时间的措施

为进一步提高三峡枢纽通过能力,根据对现阶段三峡升船机船舶过厢现状的分析,发现三峡升船机设备运行时间相对稳定,船舶进厢时间是影响船舶过厢时间的主要因素,结合三峡升船机船舶调度指挥运行实际提出缩短船舶进厢时间的应对措施。船舶进厢时间明显缩短对提升三峡升船机通航效率具有重要意义。     

三峡升船机145 m水位上游对接厢内水面波动特性实船试验研究*

与其他升船机相比,三峡升船机具有上游通航水位变幅大的特点,同时还受三峡五级双线船闸充水影响。通过4条不同船型、尺度、排水量的船舶13个航次的实船试验,获取了三峡升船机上游145 m水位下,上游水位变化对船厢对接过程的影响,主要内容为船厢水面波动及变化特性,为三峡升船机过机船舶技术要求的制定提供了重要依据。研究发现,当上游水位在145～150 m时,受双线船闸充水影响,升船机上游引航道水位变化对船厢上游对接影响明显加剧,且易导致船厢水深不足,影响升船机及船舶安全。     

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°。     

通过三峡升船机的船舶排水量校验技术

受三峡升船机船厢结构强度的限制以及防止船舶发生触底,通过升船机的船舶排水量不能超过3 000 t,但目前行业内暂无相应的船舶排水量快速校验方法。通过分析不同类型船舶三维尺度与排水量的对应关系,以船舶方形系数为关键点,得出快速计算船舶总排水量的经验公式,并通过实例验证,从而提出校验三峡过坝船舶排水量的校验方法。结果表明,船舶排水量计算经验公式精度符合要求,提出的校验方法快速、准确。     

三峡升船机锁定机构单点保压失效时小齿轮受力变化

通过对三峡升船机船厢水深与锁定机构设定特定的研究条件,分析锁定机构单个驱动点保压失效状态下小齿轮受力变化和船厢水深对锁定机构受力的影响,通过研究不同条件下小齿轮的受力特点、动作规律,使用数学方程核算船厢倾斜状态对锁定机构受力的影响,从理论上得出此研究条件下小齿轮受力的定性和定量变化规律。结果表明,锁定机构的保压性能失效会引起船厢驱动机构的受力变化;船厢倾斜对锁定机构动作的允许偏载水深是有影响的,但此影响较小。     

景洪水力式升船机下游对接过程实船试验

在下游对接过程中,对接水位差和船舶进出厢引起水面波动是影响船舶停泊条件及升船机安全运行的主要因素。为了研究该因素对景洪升船机的影响,进行了重载和空载船舶在不同速度进出船厢、不同对接水位差启闭卧倒门的实船试验,得到相应工况下船厢水面波动、同步轴扭矩、船舶系缆力等变化特性,建立同步轴扭矩与影响因素间的相互关系,提出满足景洪水力式升船机安全运行的船舶进出厢航速与升船机对接水位差的安全控制指标。     

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。     

三峡升船机防撞桁架下降速度异常分析

针对三峡升船机防撞桁架下降速度异常的问题,分析有杆腔回油口节流面积、桁架摩擦阻力、桁架下降行程减速点3种因素对防撞桁架下降速度变化的影响规律。通过建立防撞桁架下降动作的力学模型,结合防撞桁架的液压系统、机械机构、电气控制等原理,采取数学方程建模和AMESim仿真的分析方法,从理论上得出3种因素对防撞桁架下降速度的影响规律。结果表明,有杆腔回油口节流面积、桁架摩擦阻力、桁架下降行程减速点这3种因素均会明显造成防撞桁架下降速度异常。研究成果可为类似工程提供参考。     

三峡升船机平衡重框架干油集中润滑系统设计

针对三峡升船机平衡重框架润滑难度大、安全风险高、作业时间长的问题,根据三峡升船机平衡重框架的结构形式、运行特点以及润滑点的分布,设计一种便携式单线递进干油集中润滑系统。分析平衡重框架润滑点的摩擦类型、运行参数,确定合适的润滑剂,计算各润滑点的需油量、管路压力损失,确定管路的规格、路径、系统工作压力,以选择合适的分配器和润滑脂泵。结果表明,改造后的平衡重框架干油集中润滑系统操作简单、作业方便,同时降低了施工劳动强度和油脂损耗。     

三峡船闸闸室水位检测工艺的优化与应用

闸室水位检测是船闸正常运行的一项重要检测工艺。在三峡船闸目前闸室水位计布设的基础上,以南线船闸1#、2#闸室作为试验对象,在相邻两个闸室的4个水位计井中各增设2支水位计,根据奇数表决法的原理,每个水位计井中的3支水位计形成自动判断机制,增加单点水位检测的可靠性,并实现单点水位计跳变在线故障检测、异常预警和不停航条件下的故障水位计更换等功能,解决了原单支水位计无法实现自校准判断的难题。     

下游引航道船行波对景洪升船机运行特性的影响

通过快艇在下游引航道快速航行主动制造船行波,研究船行波对景洪水力式升船机运行特性的影响。结果表明:下游引航道船行波对船厢池水面波动无明显影响;船厢与下游引航道对接待机时,船行波对船厢内水面波动有不利影响,并威胁到试验船舶在船厢内的停泊安全。景洪升船机船厢与下游引航道对接且厢内有系缆船舶时,为确保船厢内船舶停泊安全,须严格控制下游引航道船舶的航行速度。