2×1000吨级水力式升船机布置及运行特性仿真分析
发布时间：2021-08-04 08:14
水力式升船机是我国发明的一种新型升船机,尤其适合大吨级、大水位变幅的升船机建设,具有广阔的应用前景。依托岩滩扩能工程,提出2×1 000吨级水力式升船机的总体布置形式,创新了水力驱动系统,在保证塔柱结构稳定性的前提下,改善竖井水流条件,保障平衡重同步、稳定升降,并利用一维数学模型计算分析船厢运行特性。计算结果表明,千吨级水力式升船机的设计合理、可行,可为类似工程提供参考。
【文章来源】：水运工程. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
2×1000吨级岩滩水力式升船机充水工况运行特性曲线
水运工程2020年3千吨级水力式升船机运行特性仿真分析2×1000吨级水力式升船机采用以上设计参数，在上游最高水位与下游低高水位条件下，输水阀门按120s匀速启闭，升船机运行特性曲线见图5、6。可以看出:1)竖井充水，船厢下降运行时间约为550s，空气中平均运行速度约0.17m?s(10.2m?min)，最大运行速度约0.23m?s，最大输水流量约143m3?s。2)竖井泄水，船厢上升运行时间约630s，空气中平均运行速度约0.16m?s(9.6m?min)，最大运行速度约0.22m?s，最大输水流量约140m3?s。图52×1000吨级岩滩水力式升船机充水工况运行特性曲线图62×1000吨级岩滩水力式升船机泄水工况运行特性曲线4结语1)2×1000吨级水力式升船机的总体布置、输水系统及平衡重等关键结构尺寸选择合理，升船机的各项指标基本达到设计要求。2)水力式升船机采用“长廊道纵向均匀出水+均衡稳压消能室+独立竖井”新型水力驱动系统，竖井水位同步性明显优于“独立竖井+等惯性输水系统”，可应用于大吨级船厢和高升程水力式升船机设计。3)输水阀门是水力式升船机的核心设备，其形式比癣阀门开启方式及防空化技术有待进一步研究。参考文献:［1］胡亚安，李中华，宣国祥．水力浮动式升船机应用基础理论研究总报告［Ｒ］．南京:南京水利科学研究院，2010．［2］薛淑．百米级水力式升船机水动力特性研究［D］．南京:南京水利科学研究院，2017．［3］胡亚安，李中华，薛淑．岩滩升船机改扩建选型试验研究［Ｒ］．南京:南京水利科学研究院，2018．［4］莫伟弘，李桂生，招滨，等．岩滩升船机改造工程可行性研究报告［Ｒ］．南宁:中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，2018．(本文编辑王璁)·6·
郊耙好嫖榷ㄐ晕侍馐乔Ф旨端?κ?升船机重点解决的关键技术难题。1大吨级水力式升船机水力驱动系统优化研究景洪水力式升船机采用的水力驱动系统为“独立竖井+等惯性输水系统”的形式，等惯性输水系统的设计原则是分流口至每个出水支孔的惯性长度相等，在平面上布置第1次和第2次分流，在立面上进行第3、4次分流(布置在塔柱结构中)。水流每经过一级分流口后均利用直角弯管改变流向进入下一级分流，通过4次分流，将上游主管道中的水流分配到各独立的竖井中。该输水系统形式从几何构造来看，分支管道是完全对称的，见图2。图2“独立竖井+等惯性输水系统”结构这种水力驱动系统形式在工程中应用时，由于等惯性输水系统须在有限的空间内进行4级分流，受竖井底高程和基础开挖高程的制约，分流口前的直管长度通常较短，导致水流在分流前没有完全平顺，存在偏流现象，影响下一级分流，应采取多种流量均衡措施保障各竖井水位同步升降。同时采用等惯性布置，船厢吊点数量必须为2n(n为分流次数)，这也给不同尺度的船厢布置带来了困难。景洪水力式升船机研究表明，采用“独立竖井+等惯性输水系统”的输水形式，竖井之间仍存在一定水位差，通过采取竖井之间设置连通管道等多种流量均衡与液面稳定技术，能够解决70米级提升高度和500吨级船厢规模的水力式升船机竖井水位同步性问题。随着升程的提高和船厢规模的增大，竖井水位同步性问题会更加凸显，因此有必要对水力式升船机的竖井水位同步技术做进一步研究和讨论。本文提出一种适用于高升程千吨级水力式升船机的“长廊道纵向均匀出水+均衡稳压消能室+独立竖井”新型水力驱动系统，该水力驱动系统以两侧塔柱底部长廊道顶支孔纵向均匀出水输水形式为基础，在竖井与塔柱?
本文编号：3321350
【文章来源】：水运工程. 2020,(11)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
2×1000吨级岩滩水力式升船机充水工况运行特性曲线
水运工程2020年3千吨级水力式升船机运行特性仿真分析2×1000吨级水力式升船机采用以上设计参数，在上游最高水位与下游低高水位条件下，输水阀门按120s匀速启闭，升船机运行特性曲线见图5、6。可以看出:1)竖井充水，船厢下降运行时间约为550s，空气中平均运行速度约0.17m?s(10.2m?min)，最大运行速度约0.23m?s，最大输水流量约143m3?s。2)竖井泄水，船厢上升运行时间约630s，空气中平均运行速度约0.16m?s(9.6m?min)，最大运行速度约0.22m?s，最大输水流量约140m3?s。图52×1000吨级岩滩水力式升船机充水工况运行特性曲线图62×1000吨级岩滩水力式升船机泄水工况运行特性曲线4结语1)2×1000吨级水力式升船机的总体布置、输水系统及平衡重等关键结构尺寸选择合理，升船机的各项指标基本达到设计要求。2)水力式升船机采用“长廊道纵向均匀出水+均衡稳压消能室+独立竖井”新型水力驱动系统，竖井水位同步性明显优于“独立竖井+等惯性输水系统”，可应用于大吨级船厢和高升程水力式升船机设计。3)输水阀门是水力式升船机的核心设备，其形式比癣阀门开启方式及防空化技术有待进一步研究。参考文献:［1］胡亚安，李中华，宣国祥．水力浮动式升船机应用基础理论研究总报告［Ｒ］．南京:南京水利科学研究院，2010．［2］薛淑．百米级水力式升船机水动力特性研究［D］．南京:南京水利科学研究院，2017．［3］胡亚安，李中华，薛淑．岩滩升船机改扩建选型试验研究［Ｒ］．南京:南京水利科学研究院，2018．［4］莫伟弘，李桂生，招滨，等．岩滩升船机改造工程可行性研究报告［Ｒ］．南宁:中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，2018．(本文编辑王璁)·6·
郊耙好嫖榷ㄐ晕侍馐乔Ф旨端?κ?升船机重点解决的关键技术难题。1大吨级水力式升船机水力驱动系统优化研究景洪水力式升船机采用的水力驱动系统为“独立竖井+等惯性输水系统”的形式，等惯性输水系统的设计原则是分流口至每个出水支孔的惯性长度相等，在平面上布置第1次和第2次分流，在立面上进行第3、4次分流(布置在塔柱结构中)。水流每经过一级分流口后均利用直角弯管改变流向进入下一级分流，通过4次分流，将上游主管道中的水流分配到各独立的竖井中。该输水系统形式从几何构造来看，分支管道是完全对称的，见图2。图2“独立竖井+等惯性输水系统”结构这种水力驱动系统形式在工程中应用时，由于等惯性输水系统须在有限的空间内进行4级分流，受竖井底高程和基础开挖高程的制约，分流口前的直管长度通常较短，导致水流在分流前没有完全平顺，存在偏流现象，影响下一级分流，应采取多种流量均衡措施保障各竖井水位同步升降。同时采用等惯性布置，船厢吊点数量必须为2n(n为分流次数)，这也给不同尺度的船厢布置带来了困难。景洪水力式升船机研究表明，采用“独立竖井+等惯性输水系统”的输水形式，竖井之间仍存在一定水位差，通过采取竖井之间设置连通管道等多种流量均衡与液面稳定技术，能够解决70米级提升高度和500吨级船厢规模的水力式升船机竖井水位同步性问题。随着升程的提高和船厢规模的增大，竖井水位同步性问题会更加凸显，因此有必要对水力式升船机的竖井水位同步技术做进一步研究和讨论。本文提出一种适用于高升程千吨级水力式升船机的“长廊道纵向均匀出水+均衡稳压消能室+独立竖井”新型水力驱动系统，该水力驱动系统以两侧塔柱底部长廊道顶支孔纵向均匀出水输水形式为基础，在竖井与塔柱?
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