CN111881561A - 一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，包括以下步骤：步骤一、闸室内水位与下游水位齐平、下游人字门关闭、泄水阀门关闭；步骤二、开启充水阀门进行充水，直至充水阀门处于全开状态；步骤三、当剩余水头值达到△H时，开始关闭充水阀门，当充水阀门关至开度n时，停止关阀动作，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，人字门开启至开终，计算等待齐平时间△t值和惯性超高值△h；步骤四、根据△t及△h值，对剩余水头值△H或充水阀门的关阀开度值n进行调整；步骤五、采用调整的△H及n值，重复步骤一~三进行调试，同步计算△t和惯性超高值△h。确定既能保证人字门运行及闸室船舶停泊安全，又能缩短充水时间的阀门提前动水关阀工艺。

Description

一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法
技术领域
本发明涉及船闸水力学技术领域，具体涉及一种缩短分散输水系统船闸充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法。
背景技术
船闸充水过程中输水阀门一般的运行方式为：（1）阀门初始开度0（全关状态）开启至开度1（全开状态），并保持阀门全开状态不变；（2）人字门内外两侧水位齐平后，人字门从全关状态连续开启至全开，阀门保持全开状态不变；（3）待人字门开终（全开状态），阀门从开度1（全开状态）关至开度0（全关状态）。
高水头船闸均采用分散式输水系统，因输水系统复杂，水流惯性大，输水末期闸室水位出现惯性超高的现象。因大部分高水头船闸多采用人字闸门，过大的惯性超高会推开人字门，损伤人字门启闭机构件、对人字门机电设备产生不利影响，同时也危害停泊于闸室内船舶的安全。
因此，为了减小船闸充水末期的闸室水位惯性超高值△h（充水结束后上游人字门两侧水头差，单位m），采用在船闸充水至某一剩余水头差△H（船闸上游水位与闸室水位差，单位m）时刻，提前动水关阀，并在达到指定阀门开度n后停止运行，待闸室内外两侧水位齐平人字门开启及开终后，阀门再启动关至开度0（全关状态）。采用有效的船闸动水关阀调试方法，通过关阀剩余水头值△H、关阀开度值n动态调整，寻求惯性超高值△h满足规范要求且等待齐平时间△t（阀门关至开度n后等待人字门两侧水位齐平的时间，单位s）最短的运行方案，既可保障船闸的正常安全运行，又有利于缩短船闸充水时间，提高通航效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，采用一种判别递进的船闸原型调试方法，确定既能保证人字门运行及闸室船舶停泊安全，又能缩短充水时间的阀门提前动水关阀工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，包括以下步骤：步骤一、闸室内水位与下游水位齐平，下游人字门关闭，泄水阀门关闭；
步骤二、开启充水阀门进行闸室充水，直至充水阀门处于全开状态，即开度值为1；
步骤三、充水过程中同步计算闸室水位与船闸上游水位的差值即剩余水头值△H，当剩余水头值△H=△Hm时，开始关闭充水阀门，△Hm为第m次调试动水关阀剩余水头，当充水阀门关至开度n=na时，停止关阀动作，na为第a次调试开度，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启至开终，计算充水阀门关至开度na时至上人字门开启时刻的等待齐平时间值△t和上游人字门开启过程中惯性超高值△h；
步骤四、根据△t及△h值，对剩余水头值△H或充水阀门的关阀开度值n进行调整；
步骤五、采用调整的△H及n值，重复步骤一~步骤三进行调试，同步计算等待齐平时间△t和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
优选的方案中，所述步骤四中，根据惯性超高值△h及等待齐平时间△t，对n进行调整，直至△h=△h0时，充水阀门的关阀开度值调试结束，△h0为规范要求惯性超高值。
优选的方案中，所述步骤四中，根据△h及△t值，对△H进行调整，直至△t=0且△h=△h0，动水关阀剩余水头值调试结束。
优选的方案中，所述步骤三中的剩余水头△H的理论值△H0和n的理论值n0根据船闸水工模型试验确定或通过数模计算获得，△H的首次调试值△H1=△H0+0.5，n的首次调试值n1=n0。
优选的方案中，所述步骤四中，当△t＜0时，按照公式△H2=△H1+0.1y，并保持阀门关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步计算等待齐平时间△t和上人字门开启时的惯性超高值△h；当△t＞0且△h=△h0时，按照公式△H2=△H1-0.1y，并保持关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步测量等待齐平时间△t和上人字门开启过程中惯性超高值△h。
优选的方案中，所述步骤四中，当△t≥0且△h＜△h0时，按照公式n2=n1+0.01x，并保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试；当△t≥0且△h＞△h0时，按照公式n2=n1-0.01x，并保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试。
优选的方案中，所述步骤三中，当△t=0且△h=△h0时，动水关阀调试结束，△H及n为最终的动水关阀工艺参数。
优选的方案中，所述规范要求惯性超高值△h0=0.25m。
优选的方案中，所述x或/和y为1~5之间的自然数。
本发明提供的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，根据数模计算和（或）物模试验，初步确定船闸充水过程动水关阀工艺，并在实际调试中基于各观测参数，采用判别递进的方法，确定惯性超高恰能满足规范要求、且等待齐平时间△t最短的提前关阀工艺，既能保证人字门运行及闸室船舶停泊安全，又能尽量缩短充水时间。本发明提出的调试方法简单安全，操作方便，可达到减少船闸运行调试的组次及时间、提高船闸通行效率的目的，具有良好工程应用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为船闸充水示意图；
图2为动水关阀调试流程图；
图3为船闸输水阀门运行开度过程示意图。
具体实施方式
如图1~3所示，一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，包括以下步骤：步骤一、闸室内水位与下游水位齐平、下游人字门关闭、泄水阀门关闭。
步骤二、开启充水阀门进行闸室充水，直至充水阀门处于全开状态，即开度值为1。
步骤三、充水过程中同步计算闸室内水位与船闸上游水位的差值即剩余水头△H值，当剩余水头△H=△Hm时，开始关闭充水阀门，△Hm为第m次调试动水关阀剩余水头，当充水阀门关至开度n=na时，停止关阀动作，na为第a次调试关阀开度，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启至开终，计算充水阀门关至开度na时至上人字门开启时刻的等待齐平时间△t值和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
剩余水头△H的理论值△H0和n的理论值n0根据船闸水工模型试验确定或通过数模计算获得，△H的首次调试值△H=△H0+0.5，n的首次调试值n=n0。
步骤四、根据等待齐平时间△t及惯性超高值△h值，进行△H2或者n2调整，△H2为第二次调试时的动水关阀剩余水头，n2为第二次调试时的关阀开度，根据调整后的△H及n值，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步计算等待齐平时间△t和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
第二次调试过程如下：
当△t=0且△h=△h0时，表明阀门关阀开度达到n值时，人字门同时开启，且惯性超高值满足规范要求，动水关阀调试结束，△H及n为最终的动水关阀工艺参数，△h0为规范要求惯性超高值。
当△t＜0时，表明阀门还未关闭到指定关阀开度n1值时，闸室水位与船闸上游水位已经齐平人字门已具备开启条件，说明所选择的关阀剩余水头值△H1偏小，按照公式△H2=△H1+0.1y，y为自然数，根据调试结果分析，按照减少调试次数的原则在1至5之间选择；保持阀门关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步计算等待齐平时间△t和上人字门开启过程中惯性超高值△h。
当△t＞0且△h=0.25m时，表明阀门到达关阀开度n1后还需在开度下继续充水△t时间，将导致充水时间延长，说明选择的关阀剩余水头△H1偏大，按照公式△H2=△H1-0.1y，并保持关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，并计算等待齐平时间△t和上人字门开启过程中惯性超高值△h。
当△t≥0且△h＞0.25m时，说明惯性超高值超过了规范要求，表明动水关阀运行工艺选择的关阀开度值偏大，按照公式n2=n1-0.01x，x为自然数，根据调试结果分析，按照减少调试次数的原则在1至5之间选择。并保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试；
当△t≥0且△h＜0.25m时，说明动水关阀运行工艺选择的阀门关阀开度值偏小，按照公式n2=n1+0.01x进行调试，保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试；
以某船闸为例进行说明，如图2所示，船闸双边充水，实际运行中发现船闸充水末期存在超灌，最大惯性超高达到0.5m。通过数模计算或物模试验，初步确定阀门动水关阀工艺，关阀剩余水头△H0=2.4m，关阀开度n0=0.7。
步骤一、闸室内水位与下游水位齐平、下游人字门关闭、泄水阀门关闭。
步骤二、开启充水阀门进行闸室充水，直至充水阀门处于全开状态，即开度值为1。
步骤三、充水过程中同步测量闸室水位与船闸上游水位的差值即剩余水头△H值，△H的首次调试值△H1=△H0+0.5，n的首次调试值n1=n0，即△H1=2.9m，关阀开度n1=0.7；
当剩余水头△H=2.9m时，开始关闭充水阀门，当充水阀门关至开度n=0.7时，停止关阀动作，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启，计算充水阀门关至开度0.7至上人字门开启时刻的等待齐平时间△t值和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
观测发现，动水关阀实时开度达到n=0.8时，闸室内外两侧水位齐平，人字门开启，惯性超高△h=0.4m。
步骤四、根据步骤三的观测结果，表明阀门还未关闭到指定关阀开度n=0.7时，闸室水位与船闸上游水位已经齐平人字门已具备开启条件，即△t＜0，说明所选择的关阀剩余水头值△H1偏小，确定关阀剩余水头△H2=3.2=2.9+0.1y，其中y为3，关阀开度n保持不变，n2=n1=0.7，重复步骤一~三，测量第二次调试结果，观测发现，动水关阀达到初定关阀开度n=0.7，等待齐平时间△t=80s后，闸室内外两侧水位齐平，人字门开启，惯性水头△h=0.4m。
步骤五、根据步骤四中第二次调试结果，动水关阀达到初定关阀开度n=0.7，等待齐平时间△t=80s后，闸室内外两侧水位齐平，人字门开启，惯性水头△h=0.4m。
△h＞0.25m，说明惯性超高值超过了规范要求，表明动水关阀运行工艺选择的关阀开度值偏大，按照公式n3=n2-0.0.01x，其中x=3，计算n3=0.67，保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，即△H3=△H2=3.2，重复步骤一~步骤三继续进行调试。
当剩余水头△H=3.2m时，开始关闭充水阀门，当充水阀门关至开度n=0.67时，停止关阀动作，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启，计算充水阀门关至开度0.67至上人字门开启时刻的等待齐平时间△t值和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
观测发现，动水关阀达到指定开度n=0.67，等待齐平时间△t=60s后，闸室内外两侧水位齐平，人字门开启，惯性水头△h=0.25m。说明，惯性超高刚好满足规范要求，说明动水关阀运行工艺选择的关阀开度值最优，确定船闸动水关阀工艺n=0.67，充水阀门的关阀开度值调试结束。
根据△t值，保持步骤五调整后的关阀开度n=0.67值不变，对剩余水头△H进行调整，直至△t=0，调试结束。
因步骤五中△t=60s，△t＞0，按照公式△H4=△H3-0.1x=3.2-0.1=3.1，其中x=1，计算并保持关阀开度n=0.67，重复步骤一~步骤三继续进行调试。
当剩余水头△H=3.1m时，开始关闭充水阀门，当充水阀门关至开度n=0.67时，停止关阀动作，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启，测量充水阀门关至开度0.67至上人字门开启时刻的等待齐平时间△t值和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
观测发现动水关阀达到指定开度n=0.67，等待齐平时间△t=0s后，闸室内外两侧水位齐平，人字门开启，惯性水头△h=0.25m。
△t=0s，△h0=0.25m动水关阀剩余水头值调试结束。
因此，动水关阀运行工艺的关阀剩余水头值△H=3.1m及关阀开度n=0.67合适，作为动水关阀推荐工艺参数。

Claims (9)

1.一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、闸室内水位与下游水位齐平，下游人字门关闭，泄水阀门关闭；
步骤二、开启充水阀门进行闸室充水，直至充水阀门处于全开状态，即开度值为1；
步骤三、充水过程中同步计算闸室水位与船闸上游水位的差值即剩余水头值△H，当剩余水头值△H=△Hm时，开始关闭充水阀门，△Hm为第m次调试动水关阀剩余水头，当充水阀门关至开度n=na时，停止关阀动作，na为第a次调试开度，继续充水直至闸室水位与船闸上游水位齐平，上游人字门开启至开终，计算充水阀门关至开度na时至上人字门开启时刻的等待齐平时间值△t和上游人字门开启过程中惯性超高值△h；
步骤四、根据△t及△h值，对剩余水头值△H或充水阀门的关阀开度值n进行调整；
步骤五、采用调整的△H及n值，重复步骤一~步骤三进行调试，同步计算等待齐平时间△t和上游人字门开启过程中惯性超高值△h。
2.根据权利要求1所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤四中，根据惯性超高值△h及等待齐平时间△t，对n进行调整，直至△h=△h0时，充水阀门的关阀开度值调试结束，△h0为规范要求惯性超高值。
3.根据权利要求1所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤四中，根据△h及△t值，对△H进行调整，直至△t=0且△h=△h0，动水关阀剩余水头值调试结束。
4.根据权利要求1所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤三中的剩余水头△H的理论值△H0和n的理论值n0根据船闸水工模型试验确定或通过数模计算获得，△H的首次调试值△H1=△H0+0.5，n的首次调试值n1=n0。
5.根据权利要求1所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤四中，当△t＜0时，按照公式△H2=△H1+0.1y，并保持阀门关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步计算等待齐平时间△t和上人字门开启时的惯性超高值△h；当△t＞0且△h=△h0时，按照公式△H2=△H1-0.1y，并保持关阀开度n1值不变，重复步骤一~步骤三进行第二次调试，同步测量等待齐平时间△t和上人字门开启过程中惯性超高值△h。
6.根据权利要求2所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤四中，当△t≥0且△h＜△h0时，按照公式n2=n1+0.01x，并保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试；当△t≥0且△h＞△h0时，按照公式n2=n1-0.01x，并保持步骤四中的动水关阀剩余水头值△H2不变，重复步骤一~步骤三继续进行调试。
7.根据权利要求3所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述步骤三中，当△t=0且△h=△h0时，动水关阀调试结束，△H及n为最终的动水关阀工艺参数。
8.根据权利要求2所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述规范要求惯性超高值△h0=0.25m。
9.根据权利要求5或6所述的一种缩短充水时间的船闸动水关阀工艺调试方法，其特征在于，所述x或/和y为1~5之间的自然数。
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