水力式升船机塔楼结构分析

塔楼结构是升船机的主体建筑物,针对景洪水电站水力式升船机塔楼的受力特点,采用数值计算方法及模型试验方法对水力式升船机塔楼结构进行深入研究。结果表明:数值计算结果和模型试验结果基本一致。通过施工完建后的相关监测结果对该设计进行论证,可为同类水力式升船机的塔楼设计提供借鉴。     

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。     

水力式升船机平衡重波动机理

水力式升船机是一种新型的通航建筑物,它完全利用水的浮力来驱动承船厢运行,与传统形式升船机相比具有十分明显的优越性。设计并建立了水力式升船机单竖井概化物理模型,初步探讨影响水力式升船机运行稳定性的主要因素,对比不同试验工况下竖井水力学特性及平衡重波动等特性。结果显示:竖井与平衡重间隙比为0.061时,在一定范围内增大流量对平衡重上升过程波动几乎没有影响,且平衡重上升过程相对稳定。     

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。     

超高扬程齿轮齿条升船机动力特性分析*

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、提升系统和地基的超高扬程齿轮齿条爬升式升船机整体模型,并对其进行动力特性分析。计算结果表明：1）提升系统及升船机整体结构的主要低阶特征振型包括横向摆动、竖向扭转、纵向摆动,厢内有船工况下的自振频率要小于厢内无船工况。2）对比塔柱-地基系统模型、有船工况下修正HOUSNER简化船舶模型、流固耦合实体船舶模型,发现考虑提升系统后的升船机整体结构模型的主要振型频率均减小;同时发现采用修正HOUSNER简化船舶模型与流固耦合实体船舶模型具有相似的固有频率值,简化船舶模型的结构系统自振频率均小于实体船舶模型。     

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。     

向家坝升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测*

向家坝水电站坝下河势及地形条件复杂,枢纽泄洪时升船机下游引航道口门区波动现象较为显著。原型观测表明,表孔泄洪时消力池内形成波状水跃,并以短波形式传向下游。受多种复杂条件影响,坝下河道纵向高频波动在升船机下游引航道口门区附近转变为横向振荡波,对船舶航行安全影响显著。通过分析向家坝枢纽不同泄洪流量下升船机下游引航道口门区水力波动特性原型观测结果可知,表孔泄洪是导致引航道口门区短波振荡的主要因素,且其泄量与口门区水力波动呈线性关系,而电站泄流和中孔泄洪利于降低口门区水力波动。     

三峡升船机上下游水情分析及运行应对建议

三峡升船机布置在三峡枢纽左岸,北侧与三峡船闸相邻,右侧与三峡电厂毗邻。与国外升船机布置在人工运河上相比,三峡升船机布置在天然航道上,且地处三峡船闸和三峡电厂中间。受枢纽防洪调度、发电调度及三峡船闸运行的影响,不同时期的水情变化对三峡升船机的运行会产生不同程度的影响。对三峡升船机全年不同时期的上下游水情特点进行分析,并采用数据统计分析的方法分析水位变化对上下闸首工作门门位调整的影响及水位波动导致的水位变幅超限及调整船厢水深次数增加的规律。最后,从运行管理的角度提出加强与调度部门的联系、加强水位数据的运用分析及进一步探索运行操作技巧3个运行应对建议,以期提高运行人员对水位变动的应对水平。