專利名稱：一種水利升船系統(tǒng)的制作方法
一種水利升船系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水利領(lǐng)域，具體涉及一種水利升船系統(tǒng)。
技術(shù)背景
升船機、船閘，是水利樞紐重要組成部分。水利樞紐升船機、船閘擔(dān)負船舶過壩運輸任務(wù)。因此，升船機、船閘功能優(yōu)劣直接影響水利樞紐功能和經(jīng)濟效益。三峽水利樞紐已建成的五級船間和規(guī)劃建設(shè)中的升船機都是世界上最大最先進的工程項目，具有國際先進水平。
船閘兩大主要經(jīng)濟指標(biāo)，一是船舶過壩噸位，二就是船舶過壩時間。三峽船閘設(shè)計年運輸能力5000萬噸，滿足長江近遠期航運要求(現(xiàn)在看，不能滿足要求了)。但船舶過壩時間需3. 5小時就太長了，過葛州壩和三峽船閘總歷時約為4. 5到5. 0小時。宜昌至重慶約600公里，在建鐵路或高速公路，全程歷時也不過4到5小時，乘船還沒有過兩個船閘， 乘汽車或火車已到重慶。在經(jīng)濟運行中，時間就是效益，時間就是金錢，已是人人為之熟悉的衡量經(jīng)濟效益的準(zhǔn)則。運輸時間和運輸能力，有時兩者是同等重要。也有時運輸時間顯得更重要。另外，在發(fā)電和調(diào)豐運行與升船機對水位變化要求、船間備用有許多矛盾和缺欠。今后水運和陸運將在激烈的市場竟?fàn)幹猩婧桶l(fā)展。長江水運具有運輸能力大、成本低的優(yōu)勢，但由于過壩運輸時間比陸路運輸時間長和能力不足而失去其竟?fàn)巸?yōu)勢。船閘過壩時間長的問題，不僅影響三峽水利樞紐運輸效益問題，如果不能很好解決，繼續(xù)采用這種閘型，將直接影未來工程項目的經(jīng)濟效益。
豐水期上游運行水位經(jīng)常變化是不可避免的，其幅度遠不止4米。這對升船機運行非常不利，意味著隨水位變化，頻繁調(diào)整大型平板門，無法保證升船機正常運行。發(fā)電是樞紐主要經(jīng)濟來源，結(jié)果只有升船機讓路?？菟谏嫌芜\行水位變化不大，后期水位下降， 也是逐漸變化的。但調(diào)峰發(fā)電使尾水位短時間變化很大。特別是擴建地下六臺機組，其主要用于調(diào)峰發(fā)電(豐水期發(fā)電效益很小)，調(diào)峰容量和時間大大增加，調(diào)峰使水位變化及回復(fù)時間升船機無法保證正常運行。
起重達11500噸龐大的設(shè)備(加配重，實際上下運行重量23000噸)；長時間、復(fù)雜的運行程序。為正常運行和維護帶來許多困難；綜上所述升船機能否達到快速通道目的，產(chǎn)生很大的疑問，即使為它讓路，也要付出少發(fā)電、少調(diào)峰運行，付出重大經(jīng)濟代價。因其過壩能力小，也起不到五級船閘因事故或檢修能力不足，所須補充的備用作用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種水利升船系統(tǒng)，其提高間室(機室下同)水位升降速度，使間室水位升降速度可控、勻速、平穩(wěn)，速度一次從最大降到零，大大縮短運行時間。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案一種水利升船系統(tǒng)，它包括深井式閘室，閘室一端的下部設(shè)有下閘首，下閘首內(nèi)設(shè)有閘門，閘門頂部設(shè)有啟閉機，閘室另一端的上部設(shè)有上閘首，上閘首內(nèi)設(shè)有人字門，閘室內(nèi)設(shè)有閘室充水排水系統(tǒng)，所述的間室內(nèi)設(shè)有浮動船廂，所述的間室充水排水系統(tǒng)包括上游供水池，上游供水池下接充水閥門室，充水閥門室內(nèi)裝有第一球型閥組和第一平板閥門組，充水閥門室通過上述第一球型閥組、第一平板閥門組與充水廊道連通，充水廊道與間室相通， 閘室另一側(cè)設(shè)有排水廊道，排水廊道通過排水閥門室的第二球型閥門組、第二平板閥門組與尾水池相通；所述的浮動船廂包括通過導(dǎo)向裝置設(shè)置在間室兩側(cè)壁的浮桶，兩浮桶底部連接有穩(wěn)流柵板，浮桶內(nèi)裝有動力設(shè)備。
上述的第一平板閥門組和第二平板閥門組可用弧形閥門組替換。
上述的穩(wěn)流柵板由長方形空心型鋼十字交叉焊接組成，上面為波浪板，波浪板上開有均壓孔。
上述的球型閥可在不同高度多層布置。
上述的浮桶上設(shè)有欄桿和拴船樁，拴船樁為套桶結(jié)構(gòu)，隨水位上升，船舶和套桶一起與浮動船廂分開。
上述的導(dǎo)向裝置為彈性體。
上述的動力設(shè)備設(shè)置在浮桶的四角內(nèi)部，每個浮桶內(nèi)設(shè)有四個動力設(shè)備。
本發(fā)明取得的技術(shù)效果1、本發(fā)明適用于中高水頭水利樞紐。一級運行，每上行或下行一次，船隊一次進一次出；上下閘門開啟和關(guān)閉各一次。可以充分利用高水頭的特點，在有足夠安全措施的條件下，提高間室(機室下同)水位升降速度，使間室水位升降速度可控、勻速、平穩(wěn)，速度一次從最大降到零，大大縮短運行時間。雙線水力升船機一線停運，另一線正常運行，運力僅下降一半，比五級船閘下降小，較好的做到互為備用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中閘室充水排水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中浮動船廂的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中穩(wěn)流柵板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明中水頭升降速度對比圖； 圖6為現(xiàn)有技術(shù)中五級船閘運行圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。
參見圖1-4，一種水利升船系統(tǒng)，它包括深井式閘室4，閘室一端的下部設(shè)有下閘首2，下閘首內(nèi)設(shè)有閘門3，閘門頂部設(shè)有啟閉機1，閘室另一端的上部設(shè)有上閘首5，上閘首內(nèi)設(shè)有人字門6，閘室內(nèi)設(shè)有閘室充水排水系統(tǒng)，所述的閘室內(nèi)設(shè)有浮動船廂7，所述的閘室充水排水系統(tǒng)包括上游供水池8，上游供水池下接充水閥門室9，充水閥門室內(nèi)裝有第一球型閥組10和第一平板閥門組11，充水閥門室通過上述第一球型閥組、第一平板閥門組與充水廊道12連通，充水廊道與間室相通，間室另一側(cè)設(shè)有排水廊道13，排水廊道通過排水閥門室1 4的第二球型閥門組15、第二平板閥門組16與尾水池17相通；所述的浮動船廂包括通過導(dǎo)向裝置18設(shè)置在間室兩側(cè)壁的浮桶19，兩浮桶底部連接有穩(wěn)流柵板20，浮桶內(nèi)裝有動力設(shè)備22。上閘首5與現(xiàn)有五級船閘一級閘首基本相同。為同時滿足豐水和枯水運行要求， 人字門高37米，在淹沒水深39米下啟閉，阻力大，操作難度大，但其不再隨水頭增加再增大。深井式閘室4與此五級船閘寬度相同34米，長度280米(升船機長寬相應(yīng)減小)， 深約140米，承受水壓113米。主要為混凝土構(gòu)筑物，封閉型，承受水壓力好，內(nèi)部有浮動船廂。底部設(shè)有穩(wěn)流刪，可為混凝土或金屬建造。下閘首2有進船孔門，其各部高程按最低尾水位以下有4米水深，最低高程為58 米；考慮最高尾水位以上有14米空間，孔門頂部高程為90米；孔門凈高32米，寬34米(升船機長寬相應(yīng)減小)。32X34平方米，承受水壓113米的大型平板間門。這可能是受水壓面積和丞受水壓力最大的平板閘門。在靜水下啟閉，密封性能良好，操作難度減小，設(shè)計、制造難度可以解決。下閘首平板閘門用啟閉機啟閉，采用平衡配重，啟閉機功率小，運行簡單可罪。 船進出閘過程上閘首人字門關(guān)閉，閘室水位與尾水位相同，打開下閘首平板閘門，船進入閘室；關(guān)閉平板閘門，閘室水位升至與上游水位相同，打開人字門，船出閘室。與低水頭一級船間基本相同。水力升船機主要用于中高水頭水利樞紐。在閘室充排水過程中，閘室水位升降速度，開始速度迅速增大，以后隨水頭下降而減小，(如附圖5曲線I)，水面不穩(wěn)，船舶擺動大， 增重或失重大，引起司乘人員不適。為保證間室水面升降平穩(wěn)，首先要采用適應(yīng)高水頭、動水操作性能好，流量大的閥門(成組使用)，使間室水位升降速度可控。以便對間室水位進行成組調(diào)節(jié)。因此，間室水位升降速度可控，是水力升船機一項重要技術(shù)。1、球型閥門組和平板閥門組選擇和運行
適用中高水頭又有運行經(jīng)驗閥門有球型閥門和平板閥門。球型閥門在高水頭，頻繁進行動水操作方便，穩(wěn)定性能、密封性能良好。大型球型閥(直徑五米或更大球型閥門)在設(shè)計、制造不存在任何技術(shù)問題，但成本較高。平板閥門在高水頭下，頻繁進行動水操作，水流特性相對較差。但其成本較低。在中水頭可以考慮采用，高水頭慎重采用。采用以球型閥組為主平板閥門組為付的充水排水系統(tǒng)。充水排水過程中，在高水頭時，應(yīng)用球型閥門組，通過打開閥門的程度和數(shù)量來控制間室水位速度，使速度升或降平穩(wěn)達到最高值，隨水頭下降，增加開啟閥門數(shù)量，保持閘室水位均勻升或降。當(dāng)水頭降到50 米以下時(為保證動水操作性能良好，安全可靠，限制平板閥門在50米以下使用)，按控制需要開啟平板閥門組。按設(shè)計要求全部閥門投入后，升降速度隨水頭下降而下降，直至零。成組調(diào)節(jié)速度曲線見附圖5曲線II。2、閘室充水排水設(shè)施和過程
閘室充過程全部排水閥門關(guān)閉；逐漸打開充水球型閥門組，間室水位上升，水頭下降；當(dāng)水頭降至50米時開啟平板閥門組，水頭繼續(xù)下降，直至零，閘室水位升到最高。閥門的開啟大小和數(shù)量，按設(shè)計好的附圖5的曲線II進行操作。閘室排水過程全部充水閥門關(guān)閉；高水頭段投入排水球型閥門組，水頭降到50 米以下，投入排水平板閥門組，直至閘室水位與尾水位相同。同樣，閥門的開啟大小和數(shù)量，按設(shè)計好的附圖5的曲線II進行操作。3、幾項注意和要求
(1)、各球型閥門組和平板閥門組是控制閘室水位升降速度的關(guān)鍵性設(shè)備，采用液壓啟閉機操作，能機旁和遠距離自動控制；
(2)、球型閥可在不同高度多層布置；
(3)、充水平板閥門組，承受靜水壓力和運行水頭均在50米以下。因此，也可以采用弧
型閥門。水力升船機閘室充水排水系統(tǒng)，采用以球型閥組為主平板閥門組為付的充水排水設(shè)備，有足夠的充水、排水能力，間室水位升降速度可調(diào)節(jié)控制，為平穩(wěn)、快速，安全、可靠運行提共良好條件。附圖3為浮動船廂結(jié)構(gòu)示意圖，浮動船廂為槽形，兩端敞開(船可自由進出)靠閘室兩側(cè)壁設(shè)兩條浮桶19，船廂內(nèi)水深約4米(大于船的最大吃水深度)。底部用穩(wěn)流柵板20 連接成整體。浮桶上兩側(cè)設(shè)有可伸出或收回(船和船廂一起進出間室)的彈性滾動導(dǎo)向裝置 18，浮桶上設(shè)有欄桿和拴船樁21，浮桶上四角浮桶內(nèi)裝有動力設(shè)備22。浮桶上也可設(shè)簡易頂棚，配設(shè)燈光。以減輕人們在深井中升降不習(xí)慣和恐懼感。1、浮桶19 斷面為空心長方形，提供船廂主要浮力，其上部浮出水面不小于一米。 如長度過長，可適當(dāng)分段制成，活動連接。2、底部用穩(wěn)流柵板20，如附圖4，由長方形空心型鋼23十字交叉焊接組成，型鋼間空孔面積，不小于總面積40%，上面為波浪板M，波浪板上開有均壓孔，孔面積不小于水平面積20%。穩(wěn)流柵板功能是消除或減小浮動船廂下水流水壓波動，保持浮動船廂內(nèi)水體穩(wěn)定，水面平穩(wěn)。3、導(dǎo)向裝置18設(shè)計成彈性，以減小沖擊力。設(shè)計成可伸出或收回，是為大型船閘進出船舶數(shù)量多，船舶和浮動船廂一起進出閘室，縮短進出時間。進出時可收回。4、拴船樁21 船舶與船廂固定，既能防止碰撞又能增加平穩(wěn)。但是，在閘室水位上升時，如遇到因船廂受阻(卡住)或失去浮力(浮桶破損)，船舶和船廂不能分開，將使事故殃及船舶。為此，必需把拴船樁設(shè)計成套桶結(jié)構(gòu)，隨水位上升，船舶和套桶一起與船廂分開。水位下降時，一般不會卡住。如船廂加速下沉亦可分開。保證船的安全。5、浮桶上四角裝有動力設(shè)備22:需要船和浮動船廂一起進出時，提供動力(可采用水泵或柴油機)。浮動船廂即能提高閘室水位升降速度，又為減少進出船閘時間創(chuàng)造了可行的條件。是船閘建設(shè)重要設(shè)備
浮動船廂另一大功能是，船和浮動船廂一起進出閘室，節(jié)省了大量的時間，如五級閘船 (如圖6的方式)進出時間70分鐘，占總歷時41% ；水力升船機船進出時間沈分鐘，占總歷時46%。船進出時間占總歷時占比重很大?？s短船進出時間是縮短船過壩時間起重要作用。 如三峽、葛州壩大型船閘，每次都有7-10只。船和浮動船廂一起進出閘室，可以縮短船進出閘室時間約50%。就可縮短過壩時間25%。按每次有五只船以上，就可采用浮動船廂和船一起過間。在上、下游候船區(qū)各設(shè)一部浮動船廂，船在候船時就進入浮動船廂(船間一只，共三只)。在浮動船廂上裝動力設(shè)備(可進退和調(diào)整方向)和定位、導(dǎo)向裝置，按設(shè)定程序，固定路線往返閘室和之間。從而進一步縮短船隊整體進出船閘時間。此方案亦可用于大型、低水頭船閘。 浮動船廂，既解決了閘室水位快速升、降水面平穩(wěn)問題，又有效的縮短了船舶過壩時間。
權(quán)利要求
1.一種水利升船系統(tǒng)，它包括深井式閘室(4)，閘室一端的下部設(shè)有下閘首(2)，下閘首內(nèi)設(shè)有閘門(3)，閘門頂部設(shè)有啟閉機(1)，閘室另一端的上部設(shè)有上閘首(5)，上閘首內(nèi)設(shè)有人字門(6)，閘室內(nèi)設(shè)有閘室充水排水系統(tǒng)，其特征在于所述的閘室內(nèi)設(shè)有浮動船廂(7)，所述的閘室充水排水系統(tǒng)包括上游供水池(8)，上游供水池下接充水閥門室(9)，充水閥門室內(nèi)裝有第一球型閥組(10)和第一平板閥門組(11)，充水閥門室通過上述第一球型閥組、第一平板閥門組與充水廊道(12)連通，充水廊道與間室相通，間室另一側(cè)設(shè)有排水廊道(13)，排水廊道通過排水閥門室(14)的第二球型閥門組(15)、第二平板閥門組(16)與尾水池(17)相通；所述的浮動船廂包括通過導(dǎo)向裝置(16)設(shè)置在間室兩側(cè)壁的浮桶(19)， 兩浮桶底部連接有穩(wěn)流柵板(20 )，浮桶內(nèi)裝有動力設(shè)備(22 )。
2.如權(quán)利要求1所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的第一平板閥門組和第二平板閥門組可用弧形閥門組替換。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的穩(wěn)流柵板由長方形空心型鋼(23)十字交叉焊接組成，上面為波浪板(24)，波浪板上開有均壓孔。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的球型閥可在不同高度多層布置。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的浮桶上設(shè)有欄桿和拴船樁(21)，拴船樁為套桶結(jié)構(gòu)，隨水位上升，船舶和套桶一起與浮動船廂分開。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)向裝置為彈性體。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的水利升船系統(tǒng)，其特征在于所述的動力設(shè)備設(shè)置在浮桶的四角內(nèi)部，每個浮桶內(nèi)設(shè)有四個動力設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水利升船系統(tǒng)，閘室內(nèi)設(shè)有浮動船廂，所述的閘室充水排水系統(tǒng)包括上游供水池，上游供水池下接充水閥門室，充水閥門室內(nèi)裝有第一球型閥組和第一平板閥門組，充水閥門室通過上述第一球型閥組、第一平板閥門組與充水廊道連通，充水廊道與閘室相通，閘室另一側(cè)設(shè)有排水廊道，排水廊道通過排水閥門室的第二球型閥門組、第二平板閥門組與尾水池相通；所述的浮動船廂包括通過導(dǎo)向裝置設(shè)置在閘室兩側(cè)壁的浮桶，兩浮桶底部連接有穩(wěn)流柵板，浮桶內(nèi)裝有動力設(shè)備。本發(fā)明提高閘室水位升降速度，使閘室水位升降速度可控、勻速、平穩(wěn)，速度一次從最大降到零，大大縮短運行時間。
文檔編號E02C1/00GK102535422SQ20111041583
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者賈福裕 申請人:賈福裕