带稳定均衡水力驱动系统的抗倾覆水力式升船机的制作方法_3

文档序号:9746196阅读:来源:国知局
1的外侧壁上设有第三通孔344,第三通孔344与供气管相连,供气管与气源 相连,以便将压力空气经供气管送入通气环管341中,再经第一、第二通孔342、327送入输水 主管32中,即向水中掺气,以解决稳定均衡水力驱动系统因高水头非恒定作用下的输水阀 33空化及振动问题,减小压力脉动,使阀门相对空化数由1.0降低到0.5,使阀门的大开度开 启时间提前,输水效率提高60%以上;所述通气环管341上的第一通孔342、第三通孔344以 及输水主管32上的第二通孔327间隔并对称设置四个,且每一个第三通孔344均通过对应的 供气分管343与供气总管345相连,供气总管345与气源--即空气压缩机相连,以通过供气 分管343分多路、多点向通气环管341、输水主管32均匀掺气;
[0076]所述稳压减振箱35包括:内带空腔、其上带进水口 3511和出水口 3512的壳体351, 设置在壳体351外壁的外梁系352,壳体351空腔内间隔设有内梁系隔栏353,所述内梁系隔 栏353包括由纵、横交错的竖直杆3531和水平杆3532设置成与壳体351空腔横断面形状相适 应的镂空板,该镂空板的镂空处间隔设置斜拉杆3536,以便在满足高强度要求的同时,尽量 减少内梁系隔栏对水流的干扰;所述稳压减振箱35内的纵、横交错的竖直杆3531和水平杆 3532及斜拉杆3536均为空心圆管,且竖直杆3531和水平杆3532的纵、横交错位置设有槽形 加强板3533;并在内梁系隔栏353与壳体351空腔侧壁、底壁相连的部位设有垫板3535,同时 在垫板3535与竖直杆3531和水平杆3532之间设置加强筋3534,在内梁系隔栏353与壳体351 空腔顶壁相连的部位设有垫条板3537,以方便与壳体空腔壁相连接,减少其对水流的干扰, 满足水力学要求;所述稳压减振箱35的壳体351上还设有检修用人孔3513,壳体351内的后 部设有集气槽3515,集气槽3515顶部设有排气孔3514,该排气孔3514与排气管相连;所述稳 压减振箱35的外梁系352包设在壳体351所有外壁上,该外梁系352包括等高且间隔设置的 四块主横梁板3521,及位于两两主横梁板3521之间且高度低于主横梁板3521的多块次横梁 板3522、与主横梁板3521和次横梁板组3522相垂直的等高且间隔设置的多块纵梁板3523及 等宽、等长且间隔设置的多块水平梁板3524,多块梁板相互交织连接而成;所述入水口 3511 处的外梁系上设有下凹的多块变截面梁板3525,变截面梁板3525的外侧与法兰354端面平 齐;所述稳压减振箱35入水口 3511设有三个,出水口 3512设有一个,分别位于壳体351的前、 后侧;所述稳压减振箱3 5的三个入水口 3 511分别通过输水阀3 3及输水管与输水主管3 2相 连,其中位于中间入水口的输水阀为主阀,位于两侧的入水口的输水阀为辅阀,且一个主阀 和两个辅阀的阀前输水主管32上均分别设置有环向强迫通气机构34,以便通过输水流量较 小且抗空化能力较优的辅阀控制承船厢低速运行(对接时),又通过输水流量较大的主阀提 高承船厢正常升降阶段的运行速度,消除稳定均衡水力驱动系统产生的非恒定流对承船厢 运行速度稳定性带来的影响。
[0077]所述机械升降系统2包括与船闸室1中的承船厢11两侧的多个部位相连的多根钢 绳21,多根钢绳21的另一端分别绕过对应的设置在顶部的卷筒24以及设置在竖井31中的浮 筒311上的滑轮22固定在竖井31的顶部,多个卷筒24之间通过同步轴25及联轴器26相连,多 个卷筒24及联轴器26和同步轴25分别与承船厢11两侧的钢绳21相对应地设置成两排,两排 之间通过伞齿对28及联轴器26连接有横向同步轴29,构成矩形框连接,以通过同步轴25、横 向同步轴29的微量变形对承船厢11主动产生抗倾覆力矩;所述机械同步传动系统2的每一 卷筒24上均设有常规制动器27,以便在承船厢11受到不平衡荷载作用下出现倾斜时,能通 过主动抗倾覆机械同步系统2的微量变形对承船厢11主动产生抗倾覆力矩,达到控制承船 厢11倾斜量和降低同步轴25扭矩的目的,并在承船厢11倾斜量或同步轴25、29扭矩达到设 计值时,通过制动器27锁定卷筒24,保障升船机整体安全。
[0078]本发明所述稳定均衡水力驱动系统中的输水主管及多个分支水管按下列方法进 行设置:
[0079]按照水流惯性长度完全相等的要求设置输水主管及多个分支水管,具体是:输水 主管进口至竖井(出口)这一管段的长度、截面几何尺寸与对应的各个分支水管的总长度、 总截面几何尺寸完全相同,以满足等惯性设置要求;
[0080]所述多个分支水管的转角管转角处设置的第一阻力均衡件或/和分叉管处设置的 第二阻力均衡件,通过下列方法设置:
[0081 ] 1)分支水管最大流速<2m/s时,设置第一阻力均衡件,降低分支水管转角处的水流 偏流现象;
[0082] 2)分支水管最大流速<4m/s时,设置第二阻力均衡件,使分支水管分叉管处的流量 均匀;
[0083] 3)分支水管最大流速<6m/s时,同时设置第一、第二阻力均衡件;
[0084]以保证在狭窄垂直空间内各分支水管的流量相等,最大程度地保证各分支水管进 入竖井流量一致,满足等阻力设置要求。
[0085]所述水位平衡廊道最小横截面积通过下列方法计算:
[0087] 式中:ω为水位平衡廊道面积,单位为m2;
[0088] C为相邻竖井面积,单位为m2;
[0089] H为相邻竖井允许最大水位差,单位为m;
[0090] μ为水位平衡廊道流量系数;
[0091 ] T为最大水位差允许持续时间,单位为s ;
[0092] K为安全系数,1.5~2.0;
[0093] g为重力加速度,单位为m/s 一2。
[0094] 通过竖井底部水位平衡廊道的设置以及水位平衡廊道最小横截面积的确定,对竖 井之间的水位不一致进行调节,避免竖井之间水位差的累积;所述稳定均衡水力驱动系统 的其它设置按常规进行。
[0095] 本发明通过输水阀阀前设置的环向强迫通气机构及阀后设置的稳压减振箱,解决 输水阀的空化及振动问题,减小压力脉动,使输水阀的大开度开启时间提前,提高输水效 率,避免水力空化对输水阀及输水管路的破坏。经观测结果表明:阀前环向强迫通气机构及 阀后稳压减振箱两种措施结合使用,能够有效抑制输水阀的空化、空蚀,减小振动加速度, 提尚输水效率,即:
[0096] a)稳压减振箱与现有技术相比,在相同开度输水阀作用水头普遍提高5m的条件 下,最大流量由14.3m3/s增大到21. Om3/s;输水时间由35min缩短至15.4min;同时,稳压减振 箱大大改善了现有技术不利的水流条件,相同开启方式下,压力脉动均方根最大值由2.7m 水柱(见图14)下降到0.09m水柱(见图15);输水阀相对空化数提高30~40%,抗空化作用突 出;此外,稳压减振箱各测点振动最大加速度均方根值平均下降52%,其自振频率高,超过 IkHz,不会与水流脉动荷载发生共振,结构设计、安装满足抗振设计要求。
[0097] b)采用环向强迫通气机构及稳压减振箱联合使用后,使压力脉动进一步降低,普 遍下降20%左右;通过环向强迫通气机构掺气后,输水阀空气声级平均降低5dB,在没有混 响声的范围内,水流噪声平稳,没有异常响声;几乎未检测到空化脉冲信号,见图16、17;空 化噪声声压级下降20~30dB,掺气保证了无空化运行状态,输水管振动平均减小80%~ 90 %,表明掺气减振效果显著,见图18,60 %气体能排出,40 %气体进入竖井13,未形成气 囊,不影响竖井13水面的平稳性,掺气后竖井13水面波动幅值小于± 0.05m,见图19;
[0098] c)环向强迫通气机构及稳压减振箱这两种措施结合使用后,大大提高了输水主阀 对应开度作用水头,减少输水时间,经过合理优化后的开启方式,能保证输水时间在15min 以内。
[0099]通过本发明水力式升船机原型观测可知,采用本发明的水力稳定平衡系统进行优 化改造后,在流量超过2
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