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。     

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。     

景洪水力式升船机机械系统设计

结合景洪升船机的设计,对水力式升船机机械系统各子系统及部件的功能进行论述,对其结构和设计参数进行研究,并给出水力式升船机卷筒及同步系统、浮筒及动滑轮装置、钢丝绳组件和下水式承船厢的主要结构和设计参数。对水力式升船机浮筒的配重进行探讨,特别针对无间隙同步系统、承船厢充压对接密封装置提出新颖的结构,为同类工程设计提供参考。     

景洪水力式升船机首次大修实践

针对水力式升船机的特点和运行中存在的主要问题,制定科学的工作方案和严格的质量控制措施,完成了景洪水力式升船机首次大修。在开展金属结构、机电、电气等专业常规项目检修的同时,重点检修了水力式升船机特有水力驱动系统。研究提出一种更加安全、科学的船厢锁定和解锁方式,并掌握了同步轴扭矩超标处理方法,解决了扭矩超标停机问题。通过首次大修,设备设施整体技术状态得到大幅改善,并积累了丰富经验,为水力式升船机检修规程编制奠定了基础。     

景洪水力式升船机上闸首工作大门设计

针对闸门尺寸大、功能多、结构复杂、布置空间有限等技术难题,门体结构采用大门内套垂直升降小门的新结构、水封结构创新设计、启闭装置和排水系统紧凑的布置方案等新的设计思路和措施,较好地解决了闸门结构布置、启闭机布置、闸门止水、充水、排水以及闸门内部设备布置等问题。该闸门成功投入运行,为今后的同类设计和运用实践提供参考。     

景洪水力式升船机事故工况及应对措施

水力式升船机包括水力输水系统、机械系统、上(下)闸首设备及电气系统等。分析升船机各系统可能出现的故障,以及这些故障对升船机运行可能造成的影响,结合升船机运行流程,对几种典型事故工况进行分析,提出水力式升船机运行事故工况分类及应对措施。研究成果可对类似升船机的设计提供参考。     

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。     

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。     

下水式升船机船厢入水过程船池形式

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢入水速度对下水式升船机船厢出入水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢面积之差与船厢面积比β的增大可有效降低船厢入水过程船池内水面壅高、船池、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件,同时考虑β的增大将引起工程投资的增加,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

船池形式对下水式升船机船厢出水过程水动力特性的影响

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢出水速度对下水式升船机船厢出水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢间隙面积与船厢面积比β的增大可有效降低船厢出水启动力、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件;结合船厢入水过程水动力特性以及工程实际,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

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。     

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°。     

水力式升船机竖井内水体的振动分析

地震荷载下升船机系统内水体与浮筒间的耦合作用是影响升船机安全运行的一个难题。通过流体动力学模拟(CFD)方法,讨论在不同频率的正弦激励下升船机竖井内水体的振荡。结果表明:竖井的水体存在一个自振频率,此频率比相同径度、相同水深的矩形池的值大约10%,自振周期约为0.42s;竖井水体的自振频率基本不随高度变化。     

船舶进出船厢下沉量预测

由于升船机承船厢断面系数较小,船舶进出船厢是一个复杂的三维水流与船舶运行耦合的问题,水力学问题十分复杂。需要根据船舶航行下沉量制定合理的船舶吃水控制标准和船舶航行方式,防止船舶发生触底以保障船舶航行及船厢对接安全。首先介绍了船舶进出船厢过程中船舶航行特性,分析船舶下沉量的主要影响因素,概述前人进行的理论分析和公式推导,总结相关经验公式。其次,针对船舶进出船厢这一过程,对比分析了各经验公式的计算结果。最后提出未来船舶进出升船机船厢下沉量研究工作的方向与内容。     

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。