[發明專利]一種水力式升船機意外上閘事故的風險預測方法

有效

• 申請號: 201710003519.9
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106779244B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 胡亞安;薛淑;李中華;李學義;王新;程璐;王蛟;賴東亮
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院;河海大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 任立;艾中蘭

本發明涉及一種水力式升船機意外上閘事故的風險預測方法，該方法將卷筒受力的機械問題轉化為水力學問題，應用有壓管道流計算公式通過積分手段計算豎井水體變化量與臨界值比較，進行水力式升船機意外上閘事故工況的風險預測：本發明可提前對水力式升船機制動器意外上閘這一極端事故工況進行風險預測，防患于未然，規避風險。經原型觀測試驗驗證，該風險預測方法結果可靠，能夠有效保障升船機的運行安全，避免生命財產損失。

技術領域

本發明屬于通航水力學領域，涉及一種水力式升船機意外上閘事故工況的風險預測方法。

背景技術

水力式升船機利用水能作為提升動力，通過輸水系統向豎井充、泄水，驅動平衡重升降，經卷筒轉向帶動承船廂運行，能自動調整平衡重淹沒深度以適應船廂出入水產生的重量變化，是我國自主研發的全新升船機型式，總體布置型式見圖1。水力式升船機一般采用“2個輔閥+1個主閥”并聯構成輸水閥門系統，見圖3。

水力式升船機頂部安裝多組卷筒，通過同步軸形成封閉系統，每組卷筒均安裝一套液壓盤式制動器，制動器在升船機正常運行時不投入工作，制動盤處于松開狀態，若制動器液壓管路發生壓力泄漏，制動器撐開壓力不足以抵擋制動器預壓彈簧的收縮力時，制動器會自動閉合造成意外上閘，此外，制動器驅動子站斷電、人為誤操作等也可能導致制動器的意外上閘。

制動器意外上閘除了會引起船廂加速度及鋼絲繩拉力突變、船廂水面波動增大等問題，還可能對同步軸造成機械破壞——制動器一旦上閘、承船廂立即停止運行，此時一般采取關閉輸水閥門、事故門的措施截斷水流，但是閥門與事故門完全關閉需要耗費一定時間，在此過程中豎井水位將繼續變化，平衡重所受浮力會因為豎井水位繼續增大或減小而改變，導致卷筒兩邊出現不平衡力。若沒有及時采取有效措施，產生的不平衡力過大，可能引起平衡重漂浮鋼絲繩脫槽或制動力不足的現象，一旦制動力不足，制動盤打滑，相鄰同步軸扭矩會迅速增大，甚至引起同步軸斷裂等嚴重后果。水力式升船機上、下行過程中制動器意外上閘風險分析如下：

(1)豎井充水船廂下行意外上閘風險分析：輸水系統向豎井充水時，若制動器意外上閘，船廂與平衡重立即停止運行，豎井水位繼續上升，平衡重浮力增加，卷筒兩側受力不平衡：1)若船廂側重力對卷筒的作用力矩小于制動器的設計制動力矩，則制動力在任何情況下滿足制動要求，但可能會出現平衡重漂浮、鋼絲繩松散脫槽的現象；2)若船廂側重力對卷筒的作用力矩大于制動器的設計制動力矩，則卷筒的制動力為控制條件，在某些運行工況下會出現制動力不足船廂下滑的現象。

(2)豎井泄水船廂上行意外上閘風險分析：豎井經輸水系統向下游泄水時，若制動器意外上閘，船廂與平衡重立即停止運行，豎井水位繼續下降，平衡重浮力減小，卷筒兩側受力不平衡，則可能出現制動力不足船廂向上滑動的現象。

水力式升船機在運行過程中意外上閘屬于極端事故工況，嚴重威脅升船機的安全，因此在升船機正式投入運行前進行制動器意外上閘風險評估非常必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對水力式升船機在運行過程中意外上閘的極端事故工況，提出一種風險評估的方法。

本發明解決以上技術問題的技術方案是：

一種水力式升船機意外上閘事故的風險預測方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：計算卷筒制動器制動力正好達到制動力設計值的豎井水體變化臨界值V_1j；

步驟二：率定充、泄水閥門，上、下游事故門各開度下的局部阻力系數；

步驟三：根據步驟二得到的局部阻力系數計算輸水系統的總阻力系數與流量系數；

步驟四：根據步驟三得到的輸水系統流量系數及工作水頭，通過有壓管道流公式計算關門過程中輸水系統各時刻的流量；