向家壩升船機調控運行風險分析與預控措施淺談

倪權 陳誠 唐川林 馬麟

摘 要：歸納向家壩升船機試通航期間各類運行風險，進行簡析，梳理其產生的原因與影響程度;總結安全事故及隱患的處置過程，提取有效的預防性控制措施與處置經驗;對于長期存在的安全隱患，通過開展技術分析、技術改進與創(chuàng)新，從根本上予以消除，確保升船機長期、安全、穩(wěn)定運行。

關鍵詞：升船機調控運行;安全風險;預控措施

中圖分類號：U642? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）08-0098-03

向家壩電站升船機于2018年5月投入試通航，實行調控一體化管理模式，主要業(yè)務包括設備設施運行與船舶安檢調度。隨著通航業(yè)務的推進，事故隱患逐步暴露，調控運行風險逐漸顯現，辨識風險因素及重大危險源，進行梳理、分析，有助于提出針對性的預控措施和提升應急處置水平，為減輕事故危害程度和消除安全隱患提供技術支持。

1 升船機設備運行風險因素分析

1.1? 因設計或安裝不良，引起運行風險

1.1.1? 對接位，船廂水深與航道水位偏差異常

向家壩升船機允許對接水位差值不超過0.2m，否則自動流程中斷，對接不成功;對接期間，船廂水深與航道水位偏差變化大，若疊加航道水位波動因素，船舶進出廂時，將引起較大的設備運行風險。

伺服電機卡阻或失電;②水位計異常;③位置傳感器漂移;處理措施主要是切除故障水位計或故障浮動標志鏡，強制閉鎖滿足。上述原因①、 ②經處置后，對接偏差可較快恢復正常;原因③則需要對升船機船廂位置進行重新標定，人工測量船廂位置至固定點距離，間接推算船廂實際位置值，并寫入現地站程序，完成船廂整體校驗。

1.1.2? 對接密封裝置C型水封撕裂事件

船廂解除對接期間，上閘首密封裝置C型水封局部破裂產生漏水，該事件處于解除對接過程中泄水動作的初期，致部分間隙水濺入閘門電氣盤柜里。因密封裝置設計結構受力復雜，C型水封受彎拉應力集中，頻繁往復運動產生疲勞;壓緊螺栓因往復運動出現彎曲、伸長，多重因素致水封壓緊螺栓孔處發(fā)生撕裂或變形（C型水封運行周期見表2）。為盡快復航，對事故C形水封整體更換備件;對可能存有隱患仍運行正常的C形水封，采取局部檢查、修復。事后從橡膠水封材料、緊固方式、增大座板與壓板間的摩擦力等多維度對密封裝置進行結構優(yōu)化，消除隱患。

1.2? 運行方式轉換，設備運行狀態(tài)變更，引起運行風險

“對位切除”引起船廂停位標準的變更，船廂運行不再根據程序已設定的浮動標志鏡B3信號觸發(fā)準確停運，而據值班員手動設定運行目標值停運;升船機調控運行由設備操作員與船舶調度員協調執(zhí)行，過程中指令信息傳遞稍有誤差，再疊加水情突變因素，極易造成誤判斷、誤操作，導致運行事故的發(fā)生。

電站機組倒換后，廠用電系統(tǒng)運行方式發(fā)生變更，聯絡至升船機區(qū)域的供電方式也相應變更;由此引發(fā)升船機區(qū)域設備運行狀態(tài)異常，對升船機通航產生直接或間接的運行風險，如表3所示。

1.3 局部作業(yè)或限制性通行與設備動作沖突引發(fā)運行風險

1.3.1 平衡重鋼絲繩潤滑保養(yǎng)作業(yè)與船廂運行之間的沖突

平衡重鋼絲繩潤滑保養(yǎng)定期作業(yè)，采用專用潤滑泵站與鋼絲繩加油夾具逐套完成。作業(yè)期間，維保人員固定好鋼絲繩加油夾具，調控人員操作船廂運行;通航期間，調控人員除進行正常設備操作外，還需兼顧配合;遇作業(yè)節(jié)點，雙方保持溝通至關重要，稍有疏忽將引發(fā)安全事故。

1.3.2 下閘首門機作業(yè)與船廂運行之間的沖突

下閘首門機軌道行程定位樁號為0+316.95～0+356.95，位于296m高程;船向下游側延伸至定位樁號0+321.70處，設計運行區(qū)間為265.8m～380m;因此，通航期間兩者存在局部運行沖突的安全隱患，設計不合理;運行管理單位后期組織在下閘首門機軌道地面噴涂安全標識線，防范作業(yè)風險。

1.3.3? 船廂防撞裝置升降動作與安全通行之間的沖突

因船廂防撞桁架未設計通行功能，船廂兩側通道也不完善，為適應通航與檢修期間的工作通行需要，對船廂防撞桁架進行全新設計、制作、安裝，整體更換后大大改善了船廂通行的便利;因防撞裝置是全流程化動作機構，其動作前無明顯的安全閉鎖或聲光警示，存在安全隱患。人員通行前主要依靠與控制室保持通訊，確認機構狀態(tài)后再通過;機構雖裝設有安全標識牌，但過度依賴主觀判斷而缺乏被動保護。

1.3.4? 船廂運行與疏散扶梯安全通行間的沖突

疏散扶梯為高度可調的樓梯，共4套;船廂升降中途遇事故緊急停機后，人員可通過此處疏散到塔柱。扶梯長度5.12m ，凈寬1.25m，最大可調高度3.55m;疏散扶梯作為日常進出船廂的主要通道，船廂停運后可通行，安全風險容易判斷，但塔柱側未裝設直觀的船廂運行狀態(tài)指示，人員通過扶梯登上船廂，則存在安全隱患。

2 升船機外部環(huán)境引起的風險因素分析

2.1? 電站調峰對下游引航道水位變幅影響

因升船機緊鄰電站和泄洪壩段，下游河段急劇變窄，下泄流量對航道水位變化影響較大，設有輔助閘室及配套閘門設施。其功能為：關閉閘門，隔斷與下游水域連通，船舶進出船廂期間水位變幅較小;開啟閘門，船廂與下游水域連通，當水位變幅超0.2m時，安全機構螺紋副間隙將產生變化，水位變幅持續(xù)增大，螺紋副間隙則隨之減小，直至完全消失時船廂將無法正常運行，引起短時非計劃停航。因電站機組參與系統(tǒng)調峰調頻運行，開停機與倒換頻次高，航電運用水能沖突的特性，此類運行風險將長期存在。

2.2? 航道及口門區(qū)通航水流條件復雜引發(fā)礙航

升船機下游航道及口門區(qū)連接段通航水流條件差，影響通航安全因素復雜（通航參數見表4）。

如某船舶因觸礁進水，造成樞紐河段水域采取臨時水上交通管控及升船機短時停航（水情信息見表4）。當通航水位或流量處臨界區(qū)間時，船舶通航與調控運行風險相對更高。一方面實施航道整治、加強枯水期航標設施的檢查維護，完善應急救援設施配備，避免發(fā)生翻船、沉船、人員傷亡及環(huán)保等二次事故。另一方面通過試驗，深挖水情與通航條件間的規(guī)律，如1000t級標準船舶允許通航條件為出庫流量不超8500 m?/s，泄洪流量不超2200 m?/s;核載量500 t以上的非標船舶允許通航出庫流量不超7500 m?/s，泄洪流量不超1000 m?/s。

2.3? 船舶水面以上高度超過通航凈空高，引發(fā)觸頂隱患

船舶水面以上高度超過水面距離頂部固定點間的高度，將導致觸頂事故;或船廂運行至對接位期間，上游水位突漲，誘發(fā)觸頂隱患。升船機通航凈空高值按10m為限控標準，航道水位存在一定變化幅度，且船舶安檢測量存在誤差，易導致凈空高超限，繼而引發(fā)觸頂隱患的產生;復核船高不超限值是現階段主要的防控措施（公式見表5）。

2.4? 船舶吃水超標引發(fā)觸底隱患

船廂設計運行水深3.0 m，設計吃水標準2.0 m，船廂富余水深理論值約1.0 m。因船廂斷面系數較小，船舶進出承船廂時的阻塞效應明顯、水面波動及船舶下沉量更大，吃水超標極易引發(fā)船舶觸底。提升吃水標準將顯著提升通航效益;同時，船舶違規(guī)超載超吃水與觸底隱患也將與之并行。試驗性地提升吃水標準是破題關鍵，一方面實施更加細化的安檢程序，嚴把船舶吃水和裝載復核關;另一方面開展船舶吃水檢測技術研究。船舶吃水檢測系統(tǒng)投運后，可實時監(jiān)控船舶吃水及船廂富余水深，有效降低了觸底發(fā)生率;先后提出吃水標準由2.0 m提升至2.2 m、2.3-2.4m，試驗效果均符合預期。

2.5? 船舶因失速或違規(guī)行駛撞擊升船機設備設施事故

船舶允許進出引航道航速不超1.0 m/s，進出船廂航速不超過0.5 m/s。據通航日志記載：船舶因失速撞擊躉船，致使該處護欄及照明設施撞損;某船因失速撞擊上游浮堤，致使該處檢測設備撞損;船舶“東升號”船艏處插杠未提升到位，與下閘首金結設備發(fā)生撞擊產生明顯凹傷，并有水柱射出。

升船機航速檢測系統(tǒng)的投運，對船舶航速采取實時監(jiān)控，發(fā)現超速或違規(guī)行駛將予以警告或協同海事部門對肇事船舶進行處罰。通過增加船舶插杠及固定裝置、活動設施等一系列安檢項目，該類事故發(fā)生率明顯降低。

3 升船機調控運行風險的預控措施淺談

通過分析升船機調控運行期間各類風險因素、安全隱患，特征表現為：①危險源分布覆蓋面廣;②風險危害層級高;③安全隱患不易根除且反復出現。因此，既要確保通航業(yè)務穩(wěn)定開展，也要積極防控運行風險。

克服運行管理經驗的不足，建立和完善管控體系。如編制《××年度升船機試通航運行方案》、《××船舶調度安檢實施細則》、《××設備運行管理規(guī)定（試行）》、《××事故現地處置方案》、《××設備故障處置卡》等。

部分隱患在兼顧“通航優(yōu)先”原則的前提下，不具備短期消缺的條件，只能采取臨時防控措施;如通過切除故障水位計或故障標志鏡，或重新標定船廂位置等有限方式處置對接水位偏差異常;如欠缺被動保護的條件下，通過主觀判斷形式防范限制性通行與設備運行間的風險;如在提升吃水標準的需求下防控違規(guī)超載超吃水的隱患，實施分階段試驗。

長期、反復出現的安全隱患，為避免釀成重大事故，應開展專項技術改進與創(chuàng)新。如為掌握下游航道水情規(guī)律，研發(fā)投用了“升船機下游水位變幅（波幅）監(jiān)測系統(tǒng)”;為解決船舶超吃水超航速痛點，建成投運了“升船機吃水及航速檢測系統(tǒng)”;為防控船舶凈空高超限，啟動了關聯參數預警項目的研發(fā)。

除完善組織和技術措施外，定期開展事故演練和事故預想活動，提升應急處置水平，主動減輕危害損失也是預控重要環(huán)節(jié)之一。

4 結論與建議

隨著金沙江向家壩樞紐河段翻壩貨運總量逐年攀升，現階段缺乏大宗物資快速轉運渠道，通過升船機的船舶數量短期將顯著增加，調控運行面臨的風險與防控形勢將愈加嚴峻。挖潛通航效益、助力區(qū)域經濟發(fā)展的前置條件是確保通航安全，主動提升預控能力和應急處置水平是長期工作重心;完善管控體系和內外部協調機制，加大通航信息共享力度，從運行管理和技術創(chuàng)新多層面加快建設通航參數及關聯信息的采集通道、監(jiān)測平臺，推動通航安全自動化、信息化進程，實現通航安全與效益最大化并存的新格局。

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