船廂快速清漂裝置研制及應用介紹

狄宗向 王向輝 何海波

摘 要：向家壩升船機船廂在正常運行過程中會與上/下閘首進行對接，對接時上/下游航道內的漂浮物就可能進入船廂內，進而導致升船機充泄水系統管路堵塞或設備故障。本文主要介紹了升船機船廂快速清漂裝置研制的背景意義、研制過程、解決的實際問題，以及應用取得的顯著效果。

關鍵詞：船廂;閘首;對接;漂浮物;設備故障;快速清漂

中圖分類號：U66? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0063-02

向家壩升船機在正常通航運行過程中，船廂會與上/下閘首對接，上/下游航道內的漂浮物就可能進入船廂內，尤其是在汛期上游水庫漂浮物較多時，大量漂浮物會隨著風浪進入渡槽和船廂內。漂浮物聚集在船廂與閘首對接區域，當升船機解除對接排間隙水時，間隙內的漂浮物會進入充泄水管路導致充泄水系統管路堵塞或閥門故障，同時部分較大漂浮物若沉降至工作門和船廂門附近區域，也可能會導致船廂門、通航門因漂浮物卡阻導致大量漏水事故發生，這些都將對升船機的正常通航運行造成極大影響。另外，大量漂浮物聚集在船廂內也會影響升船機整體美觀和形象。針對汛期向家壩上游漂浮物較多，大量漂浮進入船廂內影響船廂與閘首對接的情況，需研制一種可以及時清除船廂對接區域漂浮物的清漂裝置，從而降低因漂浮物引起的充泄水系統設備故障率，防止船廂門、通航門因漂浮物卡阻導致大量漏水事故發生，提高升船機設備運行可靠性與安全性，進一步提升通航效率。

1升船機設備總體布置

1.1? 上閘首設備

上閘首由擋水壩段和渡槽段組成，兼有擋水壩段及升船機閘首雙重功能。航槽的上游側布置上閘首事故檢修閘門，用于升船機正常和事故檢修以及水庫水位超過上游最高通航水位時防洪擋水。事故檢修閘門后布置壩頂活動橋，用于連接上閘首航槽兩側的交通。

在擋水壩段后設置長為85.45m的渡槽段，其頂高程為382.000m。渡槽段下游端布置上閘首工作閘門，閘門型式選擇下沉式平面閘門，保證升船機適應上游水位變化，滿足不同通航水位運行的要求。

1.2? 船廂設備

向家壩升船機船廂采用盛水結構與承載結構合為一體的自承載式結構型式，由128根Ф74mm的鋼絲繩懸吊。船廂有效水域長116m、寬12m、深3m，船廂結構外形長125m、標準段寬16.4m、高7.3m。船廂結構、設備和3m標準水深的水體總重量約8150t。

1.3? 下閘首設備

下閘首緊鄰船廂室段下游端布置，系整體塢式結構。下閘首起始端布置下閘首工作閘門，閘門型式選擇下沉式平面閘門，保證升船機適應下游水位變化，滿足不同通航水位運行的要求。下閘首檢修閘門設于下閘首工作閘門的下游，用于升船機檢修以及下游水位超過最高通航水位時防洪擋水，閘門采用平面疊梁型式，由下閘首門機主鉤通過自動抓梁操作。

2? 船廂快速清漂裝置研制

2.1? 船廂清漂技術現狀調查

國內大型升船機船廂清漂技術發展現狀如下。

三峽升船機：主要依靠清漂船在上游清漂，若漂浮物進入船廂內，則清漂船進入船廂內清漂。缺點：清漂速度慢，影響通航效率。

福建水口升船機：主要依靠船廂人員人工清漂，效率較低。

向家壩升船機：主要依靠船廂人員人工清漂，效率較低;也進行過人工拉網清漂，但存在安全網不結實、漂浮物不易收集等問題。

2.2? 船廂清漂裝置設計

（1）采用安檢船拉拽清漂、反向拉拽釋放漂浮物的操作方式;

（2）采用浮筒懸掛鋼板網組合式設計（鋼板網分為4段可拆卸），采用U型設計，組合式清漂裝置兩端設置有尼龍繩固定點，全長約11米;

（3）采用高分子聚乙烯材料生產的水上浮筒提供浮力（單個浮筒重約7KG，可提供350Kg/㎡的承載力），側面懸掛深約0.6米的菱形鋼板網收集漂浮物;

（4）該清漂裝置總重量估算在600KG左右，拆卸組裝簡便。

3解決的實際問題

船廂快速清漂裝置研制完成并投運后，主要解決了以下問題：

（1）研制了一種可以在不影響升船機正常通航運行條件下能及時清除船廂對接區域漂浮物的清漂裝置，大大提升了汛期通航效率。

（2）解決了船廂人工清漂費時費力、清漂人員存在落水風險等問題。

（3）通過對升船機對接充泄水系統在船廂快速清漂裝置投用前后升船機故障情況的對比分析，基本摸清了對接充泄水系統故障的主要原因。

4? 應用中取得的顯著效果

4.1? 生產效益

船廂快速清漂裝置投用后，因船廂內漂浮物過多引發的通航流程中斷事件從平均每月8-10次降低至0次，向家壩升船機對接充泄水系統、船廂門、通航門等設備的故障發生率得到極大降低，設備運行更加可靠，升船機通航效率進一步提升，生產效益顯著。

4.2? 經濟效益

直接經濟效益：快速清漂裝置投用前，船廂漂浮物主要依靠船廂協管人員在船廂上人工清理以及安檢船駛入船廂內人工打撈，效率較低。2018年6月至2019年6月一年間，組織人員打撈引航道（含承船廂）范圍內水面漂浮物約有150噸，經核算，人員打撈綜合單價約為320元/噸。船廂快速清漂裝置投用后，可節省約5萬元/年的人工打撈成本，直接經濟效益顯著。

間接經濟效益：向家壩升船機汛期平均每天因漂浮物較多引起的通航流程中斷時間在20分鐘左右，目前單廂次運行平均過機歷時為40分鐘左右，意味著若解決漂浮物問題，向家壩升船機每天可以多運行0.5個廂次，而以每廂次平均通過貨物500噸、以2018年每噸貨物翻壩費用26元為計算標準，向家壩汛期漂浮物較多的時間共計約120天，將間接產生經濟效益78萬元/年。

推廣經濟效益：船廂快速裝置可推廣至國內各大型升船機生產應用，具體經濟效益待估算。

5 結語

船廂快速清漂裝置的研制，解決了船廂人工清漂效率低下、清漂船進入船廂清漂影響升船機通航等問題。研制的船廂快速清漂裝置可以在升船機正常通航過程中進行清漂，清漂方式方便、快捷，大大提升了升船機通航效率。另外，該裝置結構簡單、拆裝簡便，利用現有安檢船作為牽引動力，在未增加太多實際成本的情況下，產生了巨大的直接和間接經濟效益，實用效果顯著。

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