船厢快速清漂装置研制及应用介绍

狄宗向 王向辉 何海波

摘 要：向家坝升船机船厢在正常运行过程中会与上/下闸首进行对接，对接时上/下游航道内的漂浮物就可能进入船厢内，进而导致升船机充泄水系统管路堵塞或设备故障。本文主要介绍了升船机船厢快速清漂装置研制的背景意义、研制过程、解决的实际问题，以及应用取得的显著效果。

关键词：船厢;闸首;对接;漂浮物;设备故障;快速清漂

中图分类号：U66            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0063-02

向家坝升船机在正常通航运行过程中，船厢会与上/下闸首对接，上/下游航道内的漂浮物就可能进入船厢内，尤其是在汛期上游水库漂浮物较多时，大量漂浮物会随着风浪进入渡槽和船厢内。漂浮物聚集在船厢与闸首对接区域，当升船机解除对接排间隙水时，间隙内的漂浮物会进入充泄水管路导致充泄水系统管路堵塞或阀门故障，同时部分较大漂浮物若沉降至工作门和船厢门附近区域，也可能会导致船厢门、通航门因漂浮物卡阻导致大量漏水事故发生，这些都将对升船机的正常通航运行造成极大影响。另外，大量漂浮物聚集在船厢内也会影响升船机整体美观和形象。针对汛期向家坝上游漂浮物较多，大量漂浮进入船厢内影响船厢与闸首对接的情况，需研制一种可以及时清除船厢对接区域漂浮物的清漂装置，从而降低因漂浮物引起的充泄水系统设备故障率，防止船厢门、通航门因漂浮物卡阻导致大量漏水事故发生，提高升船机设备运行可靠性与安全性，进一步提升通航效率。

1升船机设备总体布置

1.1  上闸首设备

上闸首由挡水坝段和渡槽段组成，兼有挡水坝段及升船机闸首双重功能。航槽的上游侧布置上闸首事故检修闸门，用于升船机正常和事故检修以及水库水位超过上游最高通航水位时防洪挡水。事故检修闸门后布置坝顶活动桥，用于连接上闸首航槽两侧的交通。

在挡水坝段后设置长为85.45m的渡槽段，其顶高程为382.000m。渡槽段下游端布置上闸首工作闸门，闸门型式选择下沉式平面闸门，保证升船机适应上游水位变化，满足不同通航水位运行的要求。

1.2  船厢设备

向家坝升船机船厢采用盛水结构与承载结构合为一体的自承载式结构型式，由128根Ф74mm的钢丝绳悬吊。船厢有效水域长116m、宽12m、深3m，船厢结构外形长125m、标准段宽16.4m、高7.3m。船厢结构、设备和3m标准水深的水体总重量约8150t。

1.3  下閘首设备

下闸首紧邻船厢室段下游端布置，系整体坞式结构。下闸首起始端布置下闸首工作闸门，闸门型式选择下沉式平面闸门，保证升船机适应下游水位变化，满足不同通航水位运行的要求。下闸首检修闸门设于下闸首工作闸门的下游，用于升船机检修以及下游水位超过最高通航水位时防洪挡水，闸门采用平面叠梁型式，由下闸首门机主钩通过自动抓梁操作。

2  船厢快速清漂装置研制

2.1  船厢清漂技术现状调查

国内大型升船机船厢清漂技术发展现状如下。

三峡升船机：主要依靠清漂船在上游清漂，若漂浮物进入船厢内，则清漂船进入船厢内清漂。缺点：清漂速度慢，影响通航效率。

福建水口升船机：主要依靠船厢人员人工清漂，效率较低。

向家坝升船机：主要依靠船厢人员人工清漂，效率较低;也进行过人工拉网清漂，但存在安全网不结实、漂浮物不易收集等问题。

2.2  船厢清漂装置设计

（1）采用安检船拉拽清漂、反向拉拽释放漂浮物的操作方式;

（2）采用浮筒悬挂钢板网组合式设计（钢板网分为4段可拆卸），采用U型设计，组合式清漂装置两端设置有尼龙绳固定点，全长约11米;

（3）采用高分子聚乙烯材料生产的水上浮筒提供浮力（单个浮筒重约7KG，可提供350Kg/㎡的承载力），侧面悬挂深约0.6米的菱形钢板网收集漂浮物;

（4）该清漂装置总重量估算在600KG左右，拆卸组装简便。

3解决的实际问题

船厢快速清漂装置研制完成并投运后，主要解决了以下问题：

（1）研制了一种可以在不影响升船机正常通航运行条件下能及时清除船厢对接区域漂浮物的清漂装置，大大提升了汛期通航效率。

（2）解决了船厢人工清漂费时费力、清漂人员存在落水风险等问题。

（3）通过对升船机对接充泄水系统在船厢快速清漂装置投用前后升船机故障情况的对比分析，基本摸清了对接充泄水系统故障的主要原因。

4  应用中取得的显著效果

4.1  生产效益

船厢快速清漂装置投用后，因船厢内漂浮物过多引发的通航流程中断事件从平均每月8-10次降低至0次，向家坝升船机对接充泄水系统、船厢门、通航门等设备的故障发生率得到极大降低，设备运行更加可靠，升船机通航效率进一步提升，生产效益显著。

4.2  经济效益

直接经济效益：快速清漂装置投用前，船厢漂浮物主要依靠船厢协管人员在船厢上人工清理以及安检船驶入船厢内人工打捞，效率较低。2018年6月至2019年6月一年间，组织人员打捞引航道（含承船厢）范围内水面漂浮物约有150吨，经核算，人员打捞综合单价约为320元/吨。船厢快速清漂装置投用后，可节省约5万元/年的人工打捞成本，直接经济效益显著。

间接经济效益：向家坝升船机汛期平均每天因漂浮物较多引起的通航流程中断时间在20分钟左右，目前单厢次运行平均过机历时为40分钟左右，意味着若解决漂浮物问题，向家坝升船机每天可以多运行0.5个厢次，而以每厢次平均通过货物500吨、以2018年每吨货物翻坝费用26元为计算标准，向家坝汛期漂浮物较多的时间共计约120天，将间接产生经济效益78万元/年。

推广经济效益：船厢快速装置可推广至国内各大型升船机生产应用，具体经济效益待估算。

5 结语

船厢快速清漂装置的研制，解决了船厢人工清漂效率低下、清漂船进入船厢清漂影响升船机通航等问题。研制的船厢快速清漂装置可以在升船机正常通航过程中进行清漂，清漂方式方便、快捷，大大提升了升船机通航效率。另外，该装置结构简单、拆装简便，利用现有安检船作为牵引动力，在未增加太多实际成本的情况下，产生了巨大的直接和间接经济效益，实用效果显著。

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