[实用新型]一种水力浮动式升船机的非等惯性输水系统布置体型

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水利技术领域的输水系统布置体型，具体的说是一种水力浮动式升船机的非等惯性输水系统布置体型。

背景技术

随着水运事业的发展，升船机作为超高水头通航建筑物的主要形式越来越得到工程的应用，国内外科学家对升船机的研究也越来越深入。

升船机主要有垂直升船机和斜面升船机两种型式。垂直升船机根据提升装置，可以分为钢丝绳卷扬式、齿轮齿条爬升式、半水力式和水力浮动式升船机四种类型。其中水力浮动式升船机是我国独创的新型升船机，利用水能作为提升动力和安保措施，通过缠绕在卷筒上的钢丝绳两端分别连接承船厢和安装在竖井中的平衡重，并通过充泄水驱动平衡重浮筒的升降从而带动承船厢升降运行；能自动改变平衡重浮筒的淹没深度适应船厢荷载变化，解决了船厢漏水等极端事故状态下升船机的安全问题，具有广阔的应用前景。

由于水力浮动式升船机是通过水能驱动平衡重来带动承船厢的升降运行，因此，为了承船厢的安全运行，必须保证所有平衡重同步平稳升降，即要保证竖井内水位的同步升降，目前采取复杂的等惯性输水系统布置型式来实现：水流通过四次分流，将上游主管道1中的水流均匀地分配到各独立的竖井2中, 上游设上游充水阀门6，下游设泄水阀门7，一个竖井2中设置一个平衡重8，竖井2与平衡重8均为圆柱形，具体可见图1和图2。

等惯性输水系统从理论上可以保证竖井中平衡重的水力同步性，但实际工程中因其结构的特殊性存在以下问题，影响升船机的安全运行：

⑴等惯性输水系统在实际工程中，由于施工精度等方面的原因不可能实现分流管道的体型、尺寸、糙率等完全一致，因此输水过程中各竖井不可避免存在水位差。管道设计时，为了保证水流平顺，一般要求压力管道转弯段前后直线长度不小于5倍管径。但水力浮动式升船机等惯性输水系统中，按照每侧8个平衡重的布置要求，管道必须在有限的空间内进行4次分流，包括两次水平分流和2次垂直分流，特别是垂直分流，受竖井底高程和基础开挖高程的制约，垂向空间有限，垂直转弯前后距离短，达不到大于5倍管径的要求，影响了支管分流的均匀性。

⑵等惯性输水系统中的各竖井相互独立，竖井水位不能及时互相调节平衡，从而产生水位差。除施工因素外，受非恒定水流的紊动作用，以及分流口布置的局限性，采用等惯性输水系统布置的各竖井间存在水位差，尽管采取设置联通廊道的工程措施可有效降低竖井水位差，但由于水流惯性的影响，导致竖井之间的水位差无法彻底消除。竖井间存在水位差是影响船厢平稳安全运行的重要原因。竖井水位差直接导致各平衡重升降不同步，从而使同步轴产生扭矩、变形，由于水力浮动式升船机的同步轴比较长，而且没有减速装置，一端的微小的扭转变形在另一端会产生放大的变形效果，船厢可能发生倾斜，船厢内的水体晃动反过来也会引起同步轴的扭矩，相互作用非常复杂。因此需尽量降低竖井之间的水位差。

⑶受等惯性输水系统限制，平衡重的数量必须是2的幂次方，布置缺乏灵活性。根据目前国内船厢尺寸，一般按每侧塔柱8个平衡重的布置设计。因此也就限制了船厢上的吊点布置，设计人员不能从船厢本身受力条件出发进行优化设计。

⑷等惯性输水系统结构复杂，施工精度要求高、难度大。等惯性输水系统能够提高升船机运行时的水力同步性是基于其良好的结构对称性，若施工精度达不到一定的要求，反而会产生相反的效果，影响水力同步性。因此，等惯性输水系统对施工的要求较高。

综上，如何更好地解决等惯性输水系统带来的问题，是研究的关键。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种水力浮动式升船机的非等惯性输水系统布置体型，可以提高竖井水位的同步性，减小输水系统的惯性长度，大大增加出水孔淹没水深从而削弱竖井内水流能量，利于平衡重升降的平稳性，并且不限制平衡重数量，便于设计和施工。

一种水力浮动式升船机的非等惯性输水系统布置体型，水流由上游主管道出来后分成两支，分别通向两侧长方体形状的竖井正下方的廊道，廊道顶部设有出水支孔与相应竖井连通；上游主管道上设有上游充水阀门，下游管道上设有泄水阀门。

水流从上游主管道流出，经过上游充水阀门后分成两支流进廊道，最后分别汇入下游，下游设泄水阀门控制竖井水面的下降速度，保证所有平衡重同时下降。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前述的水力浮动式升船机的非等惯性输水系统布置体型，同一个竖井中设有至少两个长方形平衡重。平衡重的横截面积为长方形，多个（至少两个）平衡重位于同一个竖井中，连通的水域可以迅速调整水位差，有利于竖井各处水位和平衡重同步性。