三峽升船機船廂與航道解除對接工藝流程優(yōu)化

李 飛，鄢玲祉

(長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002)

1 三峽升船機現(xiàn)階段工藝流程

三峽升船機工藝流程主要分為5個節(jié)點[1]，分別為(以下行為例)：船廂與上游解除對接、船廂與主體設(shè)備解除對接、船廂下行、船廂與主體設(shè)備對接、船廂與下游對接。集控操作方式主要分為自動運行、分步運行、手動運行，見表1。

表1 三峽升船機工藝流程與操作方式(不含調(diào)整船廂水深時間)

2 改造后流程優(yōu)化

三峽升船機進行停航改造，優(yōu)化其運行工藝流程，主要優(yōu)化了船廂與上(下)游解除對接的方式：

1)原先上游解除對接時不論是否調(diào)整船廂水深，都先關(guān)船廂門，再關(guān)臥倒門[2]。由于上游航道水位較為穩(wěn)定，為提高運行效率，現(xiàn)更改為上游解除對接時，先判斷是否調(diào)整船廂水深，若不需要調(diào)整船廂水深則上閘首臥倒門和上廂頭船廂門同時關(guān)閉；若門關(guān)到位后，檢測到需要調(diào)整船廂水深，重新開啟上閘首臥倒門進行船廂水深調(diào)整。下游解除對接關(guān)門方式按照原流程維持不變。

2)原先泄間隙水采用自流+潛水泵抽水，先使間隙水通過可逆水泵P1、P2抽水的方式泄到船廂水深至5.5 m，余下的水通過自流的方式泄進管道[3]。停航改造后，由于新增加兩根直徑為1.2 m的管道，間隙水管容積增大到原來的2.6倍，所以泄間隙水更改為自流的方式，使間隙水一次全部泄進管道。

3)船廂水深條件的改變見表2。

表2 三峽升船機調(diào)整船廂水深啟停數(shù)值對比

3 流程優(yōu)化可行性分析

3.1 關(guān)上游“兩門”的優(yōu)化

由于上游水位比下游水位變幅小[4]，所以在上游解除對接時更改了關(guān)門方式，當(dāng)上閘首臥倒門和上廂頭船廂門同時關(guān)閉時，相當(dāng)于節(jié)省了關(guān)上游船廂門時間。

據(jù)統(tǒng)計,改造后一年內(nèi)共3 621艘船舶下行通過三峽升船機，348次開門調(diào)整船廂水深。修改關(guān)門方式后，在不需要調(diào)整船廂水深的情況下，相當(dāng)于每個廂次節(jié)省了關(guān)上游船廂門的時間，其中關(guān)船廂門時間約為1.5 min次，則一年節(jié)省的時間約91 h，有效縮短了解除對接的時間。但如果遇到關(guān)門后發(fā)現(xiàn)重新調(diào)整船廂水深，卻又必須令上閘首臥倒門重新開啟，經(jīng)過一年運行，此類情況只占9.6%，但是卻多增加一次開關(guān)上閘首臥倒門時間，也非常耗時。所以一定要掌握上游經(jīng)常調(diào)整船廂水深的規(guī)律，根據(jù)運行一年以來的數(shù)據(jù)，每月船舶下行數(shù)量和重新開門調(diào)水的頻率分布如圖1所示。

圖1 下行船舶數(shù)量和重新開門調(diào)整水深頻率

由圖1可知，上游調(diào)整船廂水深的頻率在3、6、9、11月居多，按照三峽庫區(qū)水位變化趨勢：1—4月是水位消落期，水位在3月時變幅較大；6月是水位汛期，在防洪蓄水期間水位會短時間上漲；9—10月是蓄水期，水位會快速從145 m上漲至175 m；11—12月上游水位維持在175 m，所以在9—12月，觀察到上游水位波動較大時，就不采取同時關(guān)門的方式，而是利用手動方式先關(guān)上廂頭船廂門和降防撞，當(dāng)船廂門關(guān)一半時仍不需要調(diào)整船廂水深，即可手動關(guān)閉上閘首臥倒門。

綜上，修改上游解除對接的方式縮短了工藝流程，具有可行性，但是集控人員不能盲目依賴流程，在上游變幅比較大時，做到準確、及時預(yù)判，必要時還應(yīng)采取手動方式分別關(guān)門。

3.2 泄間隙水優(yōu)化

停航改造前，由于分兩步泄間隙水，第一步采用啟泵的方式使間隙水排進船廂，直至間隙水位為5.5 m時停泵，第二步使剩余5.5 m的間隙水泄進管道。改造后間隙水管容積增大，可以直接一次性采取自流方式開啟V3(上游)閥或者V19(下游)閥，使間隙水全部泄進管道，節(jié)省時間約227 s。

綜上，間隙泄水的優(yōu)化具有可行性，并且極大程度地縮短了運行時間，提高了過機效率。

3.3 調(diào)整船廂水深啟停數(shù)值的優(yōu)化

啟動船廂上(下)行之前，上位機必須將參數(shù)下傳，其中船廂水深參數(shù)下傳為關(guān)船廂門后船廂水深與抽管道水深的總和必須在3.4～3.6 m，調(diào)整船廂水深的目的就是讓承船廂滿足閉鎖啟動條件[5]，同時也讓船廂、船舶、各個機構(gòu)處于安全水深和受力狀態(tài)。經(jīng)過統(tǒng)計，上、下游抽管道水導(dǎo)致船廂水深變化見表3。

表3 上、下游抽管道水導(dǎo)致船廂水深變化

由表3可看出，上、下游抽完管道水會讓船廂水位都平均增加0.050 m，最大值為0.052 m，最小值為0.047 m。所以按0.003 m的余量計算，最大值則為0.055 m、最小值則為0.044 m，按最大值計算出上、下游解除對接時船廂水深范圍為3.345～3.545 m,按最小值計算出上、下游解除對接時船廂水深范圍為3.356～3.556 m，則關(guān)門后船廂水深數(shù)值必須在3.356～3.545 m，改造前啟動補水條件是3.38 m(下游3.36 m)至3.40 m結(jié)束，排水的啟動條件是3.54 m至3.48 m結(jié)束，這兩個調(diào)整水深范圍都比較大，沒有必要再繼續(xù)等待調(diào)整水深，所以改造后修改了調(diào)整水深的啟動條件，使補水值更接近計算值且調(diào)整范圍縮小，由3.36 m啟動至3.38 m停泵，減少了開關(guān)閥件以及啟停水泵的頻率，節(jié)省了過機時間。修改后排水的啟動值3.53 m比修改前3.54 m有進一步縮小，但是修改前3.54 m更接近計算值，所以現(xiàn)階段的3.53 m起泵條件增加了起泵頻率和管道振動的頻率，也對船廂補排水管道伸縮節(jié)有一定的影響。綜上所述，調(diào)整船廂水深的補水值具有可行性，但是排水值可進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

4 后期優(yōu)化建議

4.1 關(guān)上游“兩門”的建議

對于同時關(guān)上閘首門和船廂門后又重新開臥倒門調(diào)整水深的情況，大部分是由上游水位波動較大引起，小部分是由于船廂對位較低，同時關(guān)門時，上閘首臥倒門又涌進一部分水，使船廂水深增加。但集控界面上只有一個停止按鍵，對所有子站有效，當(dāng)上游4個機構(gòu)同時動作時，船廂門關(guān)到位不滿足船廂水深就應(yīng)停止關(guān)閉臥倒門，但是點停止鍵又對運行過程中的防撞產(chǎn)生作用，不利于機構(gòu)的穩(wěn)定性，常會等待臥倒門關(guān)閉到位后再重新開門，耗時較長。

故建議：1)修改自動流程。通過自動命令下發(fā)的解除對接令，當(dāng)上閘首臥倒門關(guān)閉的過程中持續(xù)3 s檢測到船廂水深不滿足條件時，自動停止關(guān)閉上閘首臥倒門，重新開門即可，手動和分步命令不做此修改。2)其他命令界面新增各子站停止按鍵。集控上位機新增停止按鍵，既要有總停止，又要有各子站的停止按鍵，此命令僅顯示在其他命令菜單中即可。

4.2 泄間隙水的建議

改造后，間隙水可以一次性泄進管道，但是管道無法容納兩次間隙水，集控手動操作和現(xiàn)場操作上必須注意，泄一次間隙水，就必須抽一次管道水。

故建議：泄間隙水和抽管道水在程序上改為一個聯(lián)動動作，不論是何種方式操作，可以默認為泄水完畢后直接抽管道水，不需要再次單獨發(fā)令。

4.3 調(diào)整船廂水深的建議

理論計算出船廂水深值在3.356～3.545 m時，滿足船廂上、下行啟動條件，甚至滿足流程中所有船廂水深的閉鎖條件。現(xiàn)階段的補水條件3.36～3.38 m是接近理論計算值，但是排水值3.51～3.53 m過于縮小理論值，本就滿足水位條件常需要起泵調(diào)整水深，對機構(gòu)和過機效率都會有影響。

故建議排水值適當(dāng)放大，由船廂水深3.545 m作為起泵條件，3.525 m作為停泵條件，即排水值為3.525～3.545 m，這樣不僅減少起泵頻率，也減少上游重新開門調(diào)整水深的頻率，同時也滿足船廂水深閉鎖條件，提高了通航效率。

5 結(jié)論

1)上游解除對接時，同時關(guān)船廂門和臥倒門縮短了工藝流程，具有可行性。關(guān)門后遇到調(diào)整船廂水深又重開門的情況占比較低，通過對一年內(nèi)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，驗證出上游關(guān)門方式的改變確實提高了運行效率。集控人員在上游水位變幅比較大時，做到及時、準確預(yù)判，特別是調(diào)整船廂水深頻率在3、6、9、11月居多時，必要時采取手動方式分別關(guān)門。建議后期可在集控界面增加上閘首停止按鍵，當(dāng)關(guān)門時發(fā)現(xiàn)船廂水深不滿足條件時，可只對上閘首關(guān)門動作進行停止。

2)由于新增加兩根直徑為1.2 m的管道，間隙水管容積增大，由原來的102 m3增加為現(xiàn)在的265 m3，使間隙水通過自流方式全部泄進管道。因此相比較原先泄間隙水采用的自流+潛水泵抽水方式，節(jié)省時間約227s，大幅縮短運行時間，提高了過機效率。建議后期使泄間隙水和抽管道水在程序上更改為一個聯(lián)動動作，避免管道容不下泄兩次間隙水的情況。

3)調(diào)整船廂水深啟停數(shù)值的改變，補水由3.36 m啟動至3.38 m停泵，接近計算值，但是排水?dāng)?shù)值通過理論計算可進一步放大，啟動由3.530 m更改為3.545 m，停泵由3.510 m更改為3.525 m，這樣不僅減少了起泵頻率和管道振動的頻率，也減少上游重新開門調(diào)整水深的頻率，同時也滿足船廂水深閉鎖條件，提高了通航效率。