犍为船闸335 m库水位输水系统水力特性原型调试研究

输水系统是船闸的重要组成部分之一，为避免船闸水力学中模型缩尺效应的影响并保证犍为船闸在335 m库水位的安全运行，对其输水系统水力特性进行原型观测与调试。通过在船闸闸室、各阀门井(检修阀门井)、上(下)闸首人字门前后、上下游引航道等部位布置19个水位计测点，得出输水系统充泄水工况下的水力特性。结果表明：充水阀门以推荐t_v=4 min启闭时，闸室内出现明显的超灌(泄)现象，双边充(泄)水惯性超高(降)分别为0.40、0.10 m,对船闸人字门及过闸船舶安全产生不利影响。通过对闸、阀门运行方式的优化，有效缓解了闸室超灌(泄)现象，双边充(泄)水惯性超高(降)分别降至0.15、0.10 m以下。提出适应335 m库水位的船闸运行方式，为船闸的安全运行和船舶高效通航提供保障。     

飞来峡二、三线船闸人字门及阀门原型调试研究

飞来峡二、三线船闸是目前广东省内最大船闸,为保证船闸人字门和输水工作阀门正常安全高效工作,同时更好地积累大型船闸金属结构设备的运行经验,对飞来峡二、三线船闸人字门和输水工作阀门运行特性进行调试研究,结果表明:人字门采用三阶段加减速启闭过程,液压启闭机油压过程线较为平稳,油压值和压力值均远小于液压启闭机设计额定值,能满足液压启闭机安全运行要求;工作阀门启闭过程中,油缸有杆腔最大压力基本已接近或超过设计值,运行过程需重点调试;工作阀门在开启过程中各向加速度值均较小,振动强度小,运行较平稳。     

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。     

西津二线船闸输水系统水力特性原型观测

输水系统是船闸的重要组成部分之一,西津二线船闸是西江航运干线中的重要通航枢纽,为确保西津二线船闸能够安全高效运行,试通航前,通过在闸室、阀门井、检修门井、上（下）闸首人字门前后和上游引航道等部位布置水位计,各输水阀门及人字门有杆腔、无杆腔布设油压传感器,对船闸输水系统水力特性、阀门启闭特性及人字门启闭特性进行综合监测、调试与分析,提出合理的运行方式。结果表明：在推荐的运行方式下,惯性超高（降）基本控制在0.10 m之内,大幅改善人字门及活塞杆受力条件,保障船闸的安全运行和高效通航。     

大型人字门水动力特性综合研究*

船闸大型人字门具有平面尺度大、挡水水头高、淹没水深大等特点,其性能及运行安全问题与水动力学特性密切相关。采用数学模型与物理模型相结合的方法,对大型人字门水动力特性开展综合研究。在分析门库边界条件对人字门动水阻力矩峰值影响特性的基础上,提出科学合理的大型人字门门库体型,确定门底间隙、门库深度以及门库与上下游边墙的连接方式。通过1:20的人字门物理模型,研究匀速和变速运行条件下的人字门启闭力和动水阻力矩特性,分析不同启闭方式下的人字门门位和角速度的变化规律,并提出大藤峡船闸人字门变速运行方式。试验结果表明,该变速运行方式可显著降低人字门最大启闭力、减小启闭机设计难度。通过研究船闸及枢纽不同运行工况下的惯性水头和反向涌浪特征指标,以及反向涌浪作用下的人字门漂移特性,提出应对大型人字门漂移的综合措施。     

人字门启闭力影响分析及Z值选取

目前设计规范未对人字门启闭力计算公式中的闸门前后水压差Z值选取做出明确规定,在计算人字门启闭力时通常会取大值,从而导致工程浪费。对大藤峡船闸人字门水动力与启闭特性进行数值模拟和物理模型试验研究,定量分析启闭力影响因素的效果,以便更科学合理地选取Z值。结果表明,适当增大门底间隙、门龛深度和采用变速启闭运行方式有利于闸门前后水体流动顺畅,在闸门启闭过程中形成的Z值则较小,相应的人字门启闭力也变小。综合考虑人字门启闭运行水动力特性的影响因素,合理选取Z值,可得到比较准确的计算结果,优化启闭机容量。     

高水头大型船闸人字门门库布置

船闸人字门门库布置关系到人字门启闭过程的局部水流结构及水体交换是否通畅,直接影响人字门启闭力及动水阻力矩的大小,对高水头大型船闸尤为重要。通过数学模型分析人字门启闭过程中的局部水流特征,论证门库各项边界条件对动水阻力矩的影响,进而提出高水头大型船闸人字门门库布置技术,给出科学合理的人字门门库体型及特征尺寸,可显著降低人字门启闭初期与末期的动水阻力矩峰值,从而解决高水头大型船闸人字门及启闭设备的设计难题,有利于人字门安全可靠运行。     

大型单级船闸人字门启闭机开式齿轮自动润滑系统设计*

针对某大型单级船闸人字门启闭机开式齿轮传统人工润滑效率低、消耗大等问题,对船闸的人字门启闭机运行特点、润滑方式、润滑成膜效果等进行系统分析,结合自动润滑方式比选研究结果,设计出一种开式齿轮外置油轮式自动润滑系统。实际应用结果表明,开式齿轮自动润滑系统能可靠实现人字门启闭机开式齿轮自动润滑和精准定量供油,从而改善人字门启闭机开齿润滑效果,提高设备使用寿命。     

激光雷达开度仪在三峡船闸中的应用

三峡船闸人字门开度仪的正常工作是三峡船闸安全、高效运行的重要保障。三峡船闸人字门在用的开度仪存在备件因停产无法采购、检修施工程序较为复杂且耗时较长、维护更换成本较高以及运行状态不稳定等一系列的问题。针对这些情况,采用可编程逻辑控制技术与计算机监控技术,进行了激光雷达开度仪在三峡船闸的应用性研究。实践表明,激光雷达开度仪测量数据与在用的内置式开度仪测量数据较为一致,激光雷达开度仪满足三峡船闸人字门"同步启闭""对中合拢"核心控制工艺的要求。     

长洲船闸阀门抗振及抑制空化措施研究

长洲三线四线船闸采用特大型平面输水阀门,阀门平面尺度4.6 m×6.0 m,远超国内外水平,空化和振动问题十分突出,其阀门抗振动和防空化措施是该船闸群建设中的一项重大关键技术难题。通过原型观测,检验了模型研究提出的阀门抑制空化及抗振措施效果,取得了满意的调试成果。     

中低水头船闸人字门浮箱及背拉杆抗扭能力研究

浮箱和背拉杆是中低水头船闸人字门提高抗扭能力的有效措施,但是考虑二者共同预应力的研究工作较少。基于江苏某在建船闸人字门,建立人字门空间薄壁结构有限元模型,对比设置不同浮箱的人字门抗扭能力,提出了较为合理的浮箱设置方案。在此基础上,研究不同背拉杆布置方式下人字门的抗扭能力,提出一种背拉杆预应力的改进优化模型,使施加预应力后闸门的整体抗扭能力得到更大提高。研究结果表明：采用U形浮箱及预应力背拉杆进行人字门组合抗扭的方案,可有效提高闸门的整体抗扭能力。研究方法和研究成果可为中低水头船闸人字门的设计提供参考。     

葛洲坝1号船闸增设防撞安全设施的探讨

葛洲坝1号船闸由于与三峡船闸匹配运行,船舶实行导航墙待闸,下行船舶在导航墙停靠时距离人字门较近,而且下行船舶首船进闸后停靠位置与下闸首人字门距离较近,都具有碰撞人字门的风险。针对葛洲坝1号船闸人字门存在被碰撞的风险,结合上、下闸首的现场情况分别就上、下闸首人字门增设防撞设施方案的可能性进行分析,提出提升式、侧开式和下沉式等方案,并讨论各方案实现的可能性、优势及不足,为船闸人字门防撞安全设施的方案设计及应用提供参考。     

带中间渠道船闸运转方式的试验研究

带中间渠道的分散梯级船闸是高坝通航建筑物的布置型式之一,它具有调度灵活、通过能力大等特点。但其上下级船闸采用不同运转方式时,所产生的非恒定流水流条件十分复杂,严重时将影响船舶(队)停泊和航行条件,还会对船闸运转及人字闸门产生不利影响。通过1:40的水工概化模型试验,对断面为规则的矩形中间渠道进行了上下级船闸单独、同时与错时灌泄水3种运转方式渠道内的水力特性研究,否定了船闸同时运转方式;对渠长2 000 m和1 400 m在特定条件下的船闸错时运转方式,找出了最佳错开时间;对3种运转方式的水力要素进行综合对比后,最终推荐采用先泄后灌运转方式。     

基于光纤布拉格光栅的船闸人字门健康状态远程监测系统

为解决船闸人字门长期工作过程中形成的结构损伤及积累损伤,提出了一种基于光纤布拉格光栅（fiber bragg grating,简称FBG）的船闸人字门健康状态远程实时监测技术方案。依据船闸人字门实际受力状况及特殊水域环境工作状态,布设FBG传感器网络对船闸状态进行远程监控,经信号解调、数据处理与分析、损伤识别与安全评定系统综合评定船闸人字门的整体健康状态,解决了定期停航进行人工检修方式存在的影响航道运输、无法实时监测及预警等弊端。对提高安全通航效率、保障设备设施运行安全具有重要意义。     

基于Ansys的大型船闸人字闸门背拉杆预应力设计

大型船闸的人字闸门结构的整体抗扭刚度较小,在自重、风压力以及水压力作用下,闸门在运行过程中容易发生过大的扭曲变形。为了提高人字闸门的抗扭刚度,减少人字闸门在运行过程中的变形,在设计中一般采用对人字闸门背拉杆施加预应力。结合汉江雅口航运枢纽工程船闸,利用Ansys有限元分析软件对人字门背拉杆施加预应力问题进行分析研究。分析结果可为背拉杆预应力的应用提供参考,同时为同类闸门背拉杆预应力的设计计算提供借鉴。     

龙溪口航电枢纽工程船闸输水系统设计

龙溪口航电枢纽工程的主要开发任务为畅通岷江航运通道，船闸作为该枢纽的唯一航运设施，是岷江通道畅通中的重要一环，故输水系统作为该船闸核心的组成部分，其重要性不言而喻。针对该船闸输水规模较大、水力指标要求较高的问题，对船闸进行水力学计算分析以及单体物理模型试验研究。结果表明，龙溪口航电枢纽船闸输水系统设计采用闸墙长廊道侧支孔输水形式是合理的，满足设计规范要求；闸室灌泄水时水流条件及阀门开启方式满足船舶安全通行需要。     

船闸人字门高位顶门固门工装优化

船闸人字门高位顶落门施工须安装固门工装,而传统的固门工装安装复杂、安全性较差。针对现有的固门情况及缺陷,设计研究了三峡、葛洲坝船闸人字门顶落门新型固门工装,并用于工程实践。优化后的固门工装安装简单、安全可靠,有效节约了施工时间和空间、降低了施工成本。根据应用情况提出今后进一步的优化思路。     

垂直河道布置的内循环输水系统船闸工程设计

上海国际航运服务中心项目船闸工程设计研究创新包括在比较复杂的周边环境中合理确定闸位、兼顾景观效果的节能环保输水系统、特殊的船闸运营工艺流程,和具有较好防波及防淤性能的横拉式船闸闸门。