一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法與流程

2023-06-19 14:55:41 4

本發明涉及一種升船機船廂補水與放空方法，具體是一種水力驅動式升船機船廂快速補水與放空方法，屬於升船機運行及維護領域。

背景技術：

隨著水運事業的發展，升船機作為超高水頭通航建築物的主要形式越來越得到工程的應用，國內外科學家對升船機的研究也越來越深入。

升船機主要有垂直升船機和斜面升船機兩種型式。垂直升船機根據提升裝置，可以分為鋼絲繩卷揚式、齒輪齒條爬升式、浮筒式和水力驅動式四種類型。其中水力驅動式升船機是我國獨創的新型升船機，利用水能作為提升動力和安保措施，通過向豎井充洩水驅動平衡重的升降從而帶動船廂升降運行；能自動改變平衡重的淹沒深度適應船廂荷載變化，解決船廂漏水等極端事故狀態下升船機的安全問題，尤其適合船廂下水，具有廣闊的應用前景。

升船機在運行維護過程中會根據需要放空船廂內水體，再補水至設計水深。不下水鋼絲繩卷揚式升船機及齒輪齒條爬升式升船機的船廂放空及補水過程較為複雜，需根據船廂水深調整重力平衡重的懸掛數量。水力驅動式升船機均採用船廂下水型式，目前其船廂放空方法是通過在船廂底部設置放空閥進行放空，船廂內水體直接放入船池，受放空閥的排水流量限制，一次放空500噸級的升船機船廂水體耗時超過2小時。水力驅動式升船機向船廂內補水也是利用水泵，在制動器敞閘狀態下，將水泵放入船池向船廂抽水，待船廂加水到設計水深後停泵。受限於水泵的數量及功率，補水過程緩慢，對於500噸級的升船機船廂，採用多臺水泵的情況下，一般需要耗時1～2天才能完成補水。由上可見，水力驅動式升船機可以通過改變平衡重淹沒深度適應船廂側重量的變化，這是其獨特優勢，然而目前水力驅動式升船機船廂放空和補水方法依然相對複雜、效率低下，同時由於水泵需長期放置在船廂上，增加了船廂在運行過程中發生刮擦的安全隱患。因此，有必要根據水力驅動式升船機的特點，發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法。

技術實現要素：

本發明即針對目前水力驅動式升船機船廂放空與補水方法複雜、效率低下問題，發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法，以簡化船廂放空與補水操作並提高效率，便於船廂運行維護。

本發明達到上述目的的技術方案是：利用水力驅動式升船機能夠實時自動調整平衡重淹沒水深以適應船廂側荷載變化的特性，通過控制水力驅動式升船機充洩水系統的工作閥門，在船廂兩端船廂門開啟狀態下，船廂從下遊對接位低速出水至船廂離開船池水面，實現船廂放空；在船廂兩端船廂門開啟狀態下，空船廂下行低速入水至下遊對接位，實現船廂補水。

本發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法，實現船廂放空的具體操作如下：

(1)船廂位於下遊對接位，開啟兩端船廂門，船廂內外水體連通；

(2)開啟輸水系統的洩水閥門小開度運行，豎井洩水，船廂低速上行出水，船廂內水深逐漸減小；

(3)至船廂完全離開船池水面，船廂內水體被放空。

本發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法，實現船廂補水的具體操作如下：

(1)空船廂位於船池水面上方，開啟兩端船廂門；

(2)開啟輸水系統的充水閥門小開度運行，豎井充水，船廂低速下行入水，船廂內水深逐漸增加；

(3)至船廂到達下遊對接位，船廂內水深達到設計水深，關閉兩端船廂門，船廂完成補水，進入正常運行狀態。

本發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水的方法，船廂出水、入水速度由充洩水閥門控制，為確保船廂放空、補水過程中受力安全，船廂運行速度控制在0.25m/min內。

本發明的優點是：

(1)極大得提高了升船機船廂放空與補水效率，一次放空或補水耗時在半小時以內；

(2)操作簡單，全過程均由中控室控制，避免了人工開泵補水及開閥放空；

(3)節約了水泵的費用及能耗、避免了由其帶來的安全隱患；

(4)特別適合大尺度船廂放空與補水。

附圖說明

附圖1不下水卷揚式船廂補水示意圖。

附圖2傳統水力式升船機放空示意圖

附圖3傳統水力式升船機補水示意圖。

附圖4本方法船廂放空過程示意圖

附圖5本方法船廂補水過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行說明。

實施例一

附圖1為不下水卷揚式船廂補水示意圖，附圖2和附圖3為水力式升船機傳統放空與補水示意圖，附圖4和附圖5為本方法船廂補水與放空過程示意圖。圖中1為制動器，2豎井，3為水力式升船機平衡重，4為船廂，5為船廂門，6為鋼絲繩，7為船廂水位，8為下遊引航道水位，9為充水閥門，10為洩水閥門，11為水泵，12為水源，13為鋼絲繩卷揚式升船機平衡重(重力平衡重或可控平衡重)，14為放空閥，15為船池。

不下水卷揚式升船機放空及補水方法如附圖1，該方法放空操作為：制動器1上閘固定船廂4的位置，水泵11由船廂4向水源12抽水，在抽水過程中隨船廂水深減少減掛重力平衡重13，直至船廂4內水體排完。補水操作為制動器1上閘，水泵由水源12向船廂4內加水至運行水深，在抽水過程中根據船廂水深增掛平衡重13直至船廂內水深達到運行水深停止。

水力驅動式升船機傳統放空方法如圖2，以景洪水力驅動式升船機放空為例，其船廂4上下遊均設置有3個放空閥14(2個1個)。船廂4放空方法是通過在船廂4底部設置放空閥14進行放空，船廂4內水體直接放入船池15，一般步驟：船廂4停在船池15水面上2m左右，人工下到船廂4底部，上下遊同時打開放空閥14，船廂4水體放空後關閉放空閥14。該方法一次性將船廂內2.5m水排完需耗時2個小時左右。

水力驅動式升船機傳統補水方法如圖3，以景洪水力驅動式升船機放空為例，船廂4停在船池15水面上2m左右，制動器1打開狀態太下水泵11由船池15向船廂4內抽水，當船廂內水深達到運行水深時停止加水。船廂平面水域面積為833m2，一次性補水到2.5m水深需耗時8小時左右。

本發明一種水力驅動式升船機船廂快速放空與補水方法如附圖4及附圖5，其具體實施步驟為：

1.放空過程

以景洪水力式驅動升船機船廂內水深為2.5m需放空為例，船廂4運行至船廂內水面與下遊引航道水面齊平時，關閉充水閥門9，捲筒制動器1上閘，打開船廂上下遊船廂門5，此時船廂內水面與下遊水面連通，在船廂門5開啟狀態下豎井2洩水船廂上行，洩水閥門10主輔閥開度均為30％，船廂4上行速度為0.2m/min。隨著船廂4高程逐漸升高，船廂4內水體被排出，待船廂4底部脫離水面，關閉洩水閥門10，此時船廂4內水已經排完。

2.補水過程

以景洪水力驅動式升船機船廂內為空廂補水至2.5m為例。船廂4運行至下遊水面8以上0.5m，打開上下遊船廂門5，並控制充水閥門9主輔閥開度均為30％，船廂4慢速入水，下行速度在0.2m/min左右。隨著船廂4下行，船廂內水位7逐漸增加，當廂內水深7達2.5m時，快速關閉充水閥門9，船廂4停止下行，關閉上下遊船廂門5，則船廂內水深7已經達2.5m。

通過觀測景洪水驅動式升船機對該方法的使用，結果如下：

(1)升船機補水由原來的8小時縮短為15min，排水由原來的2小時縮短為15min，表明該方法是高效的。

(2)在整個補水及排水過程中，同步軸最大扭矩均在允許範圍內，表明該方法是安全可行的。

本發明雖然是針對水力驅動式升船機的，但電力驅動下水式升船機的電機功率較大，能滿足船廂出入水，故該也適用該方法。