向家坝升船机调控运行风险分析与预控措施浅谈

倪权 陈诚 唐川林 马麟

摘 要：归纳向家坝升船机试通航期间各类运行风险，进行简析，梳理其产生的原因与影响程度;总结安全事故及隐患的处置过程，提取有效的预防性控制措施与处置经验;对于长期存在的安全隐患，通过开展技术分析、技术改进与创新，从根本上予以消除，确保升船机长期、安全、稳定运行。

关键词：升船机调控运行;安全风险;预控措施

中图分类号：U642             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0098-03

向家坝电站升船机于2018年5月投入试通航，实行调控一体化管理模式，主要业务包括设备设施运行与船舶安检调度。随着通航业务的推进，事故隐患逐步暴露，调控运行风险逐渐显现，辨识风险因素及重大危险源，进行梳理、分析，有助于提出针对性的预控措施和提升应急处置水平，为减轻事故危害程度和消除安全隐患提供技术支持。

1 升船机设备运行风险因素分析

1.1  因设计或安装不良，引起运行风险

1.1.1  对接位，船厢水深与航道水位偏差异常

向家坝升船机允许对接水位差值不超过0.2m，否则自动流程中断，对接不成功;对接期间，船厢水深与航道水位偏差变化大，若叠加航道水位波动因素，船舶进出厢时，将引起较大的设备运行风险。

伺服电机卡阻或失电;②水位计异常;③位置传感器漂移;处理措施主要是切除故障水位计或故障浮动标志镜，强制闭锁满足。上述原因①、 ②经处置后，对接偏差可较快恢复正常;原因③则需要对升船机船厢位置进行重新标定，人工测量船厢位置至固定点距离，间接推算船厢实际位置值，并写入现地站程序，完成船厢整体校验。

1.1.2  对接密封装置C型水封撕裂事件

船厢解除对接期间，上闸首密封装置C型水封局部破裂产生漏水，该事件处于解除对接过程中泄水动作的初期，致部分间隙水溅入闸门电气盘柜里。因密封装置设计结构受力复杂，C型水封受弯拉应力集中，频繁往复运动产生疲劳;压紧螺栓因往复运动出现弯曲、伸长，多重因素致水封压紧螺栓孔处发生撕裂或变形（C型水封运行周期见表2）。为尽快复航，对事故C形水封整体更换备件;对可能存有隐患仍运行正常的C形水封，采取局部检查、修复。事后从橡胶水封材料、紧固方式、增大座板与压板间的摩擦力等多维度对密封装置进行结构优化，消除隐患。

1.2  运行方式转换，设备运行状态变更，引起运行风险

“对位切除”引起船厢停位标准的变更，船厢运行不再根据程序已设定的浮动标志镜B3信号触发准确停运，而据值班员手动设定运行目标值停运;升船机调控运行由设备操作员与船舶调度员协调执行，过程中指令信息传递稍有误差，再叠加水情突变因素，极易造成误判断、误操作，导致运行事故的发生。

电站机组倒换后，厂用电系统运行方式发生变更，联络至升船机区域的供电方式也相应变更;由此引发升船机区域设备运行状态异常，对升船机通航产生直接或间接的运行风险，如表3所示。

1.3 局部作業或限制性通行与设备动作冲突引发运行风险

1.3.1 平衡重钢丝绳润滑保养作业与船厢运行之间的冲突

平衡重钢丝绳润滑保养定期作业，采用专用润滑泵站与钢丝绳加油夹具逐套完成。作业期间，维保人员固定好钢丝绳加油夹具，调控人员操作船厢运行;通航期间，调控人员除进行正常设备操作外，还需兼顾配合;遇作业节点，双方保持沟通至关重要，稍有疏忽将引发安全事故。

1.3.2 下闸首门机作业与船厢运行之间的冲突

下闸首门机轨道行程定位桩号为0+316.95～0+356.95，位于296m高程;船向下游侧延伸至定位桩号0+321.70处，设计运行区间为265.8m～380m;因此，通航期间两者存在局部运行冲突的安全隐患，设计不合理;运行管理单位后期组织在下闸首门机轨道地面喷涂安全标识线，防范作业风险。

1.3.3  船厢防撞装置升降动作与安全通行之间的冲突

因船厢防撞桁架未设计通行功能，船厢两侧通道也不完善，为适应通航与检修期间的工作通行需要，对船厢防撞桁架进行全新设计、制作、安装，整体更换后大大改善了船厢通行的便利;因防撞装置是全流程化动作机构，其动作前无明显的安全闭锁或声光警示，存在安全隐患。人员通行前主要依靠与控制室保持通讯，确认机构状态后再通过;机构虽装设有安全标识牌，但过度依赖主观判断而缺乏被动保护。

1.3.4  船厢运行与疏散扶梯安全通行间的冲突

疏散扶梯为高度可调的楼梯，共4套;船厢升降中途遇事故紧急停机后，人员可通过此处疏散到塔柱。扶梯长度5.12m ，净宽1.25m，最大可调高度3.55m;疏散扶梯作为日常进出船厢的主要通道，船厢停运后可通行，安全风险容易判断，但塔柱侧未装设直观的船厢运行状态指示，人员通过扶梯登上船厢，则存在安全隐患。

2 升船机外部环境引起的风险因素分析

2.1  电站调峰对下游引航道水位变幅影响

因升船机紧邻电站和泄洪坝段，下游河段急剧变窄，下泄流量对航道水位变化影响较大，设有辅助闸室及配套闸门设施。其功能为：关闭闸门，隔断与下游水域连通，船舶进出船厢期间水位变幅较小;开启闸门，船厢与下游水域连通，当水位变幅超0.2m时，安全机构螺纹副间隙将产生变化，水位变幅持续增大，螺纹副间隙则随之减小，直至完全消失时船厢将无法正常运行，引起短时非计划停航。因电站机组参与系统调峰调频运行，开停机与倒换频次高，航电运用水能冲突的特性，此类运行风险将长期存在。

2.2  航道及口门区通航水流条件复杂引发碍航

升船机下游航道及口门区连接段通航水流条件差，影响通航安全因素复杂（通航参数见表4）。

如某船舶因触礁进水，造成枢纽河段水域采取临时水上交通管控及升船机短时停航（水情信息见表4）。当通航水位或流量处临界区间时，船舶通航与调控运行风险相对更高。一方面实施航道整治、加强枯水期航标设施的检查维护，完善应急救援设施配备，避免发生翻船、沉船、人员伤亡及环保等二次事故。另一方面通过试验，深挖水情与通航条件间的规律，如1000t级标准船舶允许通航条件为出库流量不超8500 m?/s，泄洪流量不超2200 m?/s;核载量500 t以上的非标船舶允许通航出库流量不超7500 m?/s，泄洪流量不超1000 m?/s。

2.3  船舶水面以上高度超过通航净空高，引发触顶隐患

船舶水面以上高度超过水面距离顶部固定点间的高度，将导致触顶事故;或船厢运行至对接位期间，上游水位突涨，诱发触顶隐患。升船机通航净空高值按10m为限控标准，航道水位存在一定變化幅度，且船舶安检测量存在误差，易导致净空高超限，继而引发触顶隐患的产生;复核船高不超限值是现阶段主要的防控措施（公式见表5）。

2.4  船舶吃水超标引发触底隐患

船厢设计运行水深3.0 m，设计吃水标准2.0 m，船厢富余水深理论值约1.0 m。因船厢断面系数较小，船舶进出承船厢时的阻塞效应明显、水面波动及船舶下沉量更大，吃水超标极易引发船舶触底。提升吃水标准将显著提升通航效益;同时，船舶违规超载超吃水与触底隐患也将与之并行。试验性地提升吃水标准是破题关键，一方面实施更加细化的安检程序，严把船舶吃水和装载复核关;另一方面开展船舶吃水检测技术研究。船舶吃水检测系统投运后，可实时监控船舶吃水及船厢富余水深，有效降低了触底发生率;先后提出吃水标准由2.0 m提升至2.2 m、2.3-2.4m，试验效果均符合预期。

2.5  船舶因失速或违规行驶撞击升船机设备设施事故

船舶允许进出引航道航速不超1.0 m/s，进出船厢航速不超过0.5 m/s。据通航日志记载：船舶因失速撞击趸船，致使该处护栏及照明设施撞损;某船因失速撞击上游浮堤，致使该处检测设备撞损;船舶“东升号”船艏处插杠未提升到位，与下闸首金结设备发生撞击产生明显凹伤，并有水柱射出。

升船机航速检测系统的投运，对船舶航速采取实时监控，发现超速或违规行驶将予以警告或协同海事部门对肇事船舶进行处罚。通过增加船舶插杠及固定装置、活动设施等一系列安检项目，该类事故发生率明显降低。

3 升船机调控运行风险的预控措施浅谈

通过分析升船机调控运行期间各类风险因素、安全隐患，特征表现为：①危险源分布覆盖面广;②风险危害层级高;③安全隐患不易根除且反复出现。因此，既要确保通航业务稳定开展，也要积极防控运行风险。

克服运行管理经验的不足，建立和完善管控体系。如编制《××年度升船机试通航运行方案》、《××船舶调度安检实施细则》、《××设备运行管理规定（试行）》、《××事故现地处置方案》、《××设备故障处置卡》等。

部分隐患在兼顾“通航优先”原则的前提下，不具备短期消缺的条件，只能采取临时防控措施;如通过切除故障水位计或故障标志镜，或重新标定船厢位置等有限方式处置对接水位偏差异常;如欠缺被动保护的条件下，通过主观判断形式防范限制性通行与设备运行间的风险;如在提升吃水标准的需求下防控违规超载超吃水的隐患，实施分阶段试验。

长期、反复出现的安全隐患，为避免酿成重大事故，应开展专项技术改进与创新。如为掌握下游航道水情规律，研发投用了“升船机下游水位变幅（波幅）监测系统”;为解决船舶超吃水超航速痛点，建成投运了“升船机吃水及航速检测系统”;为防控船舶净空高超限，启动了关联参数预警项目的研发。

除完善组织和技术措施外，定期开展事故演练和事故预想活动，提升应急处置水平，主动减轻危害损失也是预控重要环节之一。

4 结论与建议

随着金沙江向家坝枢纽河段翻坝货运总量逐年攀升，现阶段缺乏大宗物资快速转运渠道，通过升船机的船舶数量短期将显著增加，调控运行面临的风险与防控形势将愈加严峻。挖潜通航效益、助力区域经济发展的前置条件是确保通航安全，主动提升预控能力和应急处置水平是长期工作重心;完善管控体系和内外部协调机制，加大通航信息共享力度，从运行管理和技术创新多层面加快建设通航参数及关联信息的采集通道、监测平台，推动通航安全自动化、信息化进程，实现通航安全与效益最大化并存的新格局。

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