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、技術改進與創新，從根本上予以消除，確保升船機長期、安全、穩定運行。

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，主要業務包括設備設施運行與船舶安檢調度。隨著通航業務的推進，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化，消除隱患。

1.2? 運行方式轉換，設備運行狀態變更，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，導致運行事故的發生。

電站機組倒換后，廠用電系統運行方式發生變更，聯絡至升船機區域的供電方式也相應變更;由此引發升船機區域設備運行狀態異常，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 局部作業或限制性通行與設備動作沖突引發運行風險

1.3.1 平衡重鋼絲繩潤滑保養作業與船廂運行之間的沖突

平衡重鋼絲繩潤滑保養定期作業，采用專用潤滑泵站與鋼絲繩加油夾具逐套完成。作業期間，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;遇作業節點，雙方保持溝通至關重要，稍有疏忽將引發安全事故。

1.3.2 下閘首門機作業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? 航道及口門區通航水流條件復雜引發礙航

升船機下游航道及口門區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，避免發生翻船、沉船、人員傷亡及環保等二次事故。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。船舶吃水檢測系統投運后，可實時監控船舶吃水及船廂富余水深，有效降低了觸底發生率;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生撞擊產生明顯凹傷，并有水柱射出。

升船機航速檢測系統的投運，對船舶航速采取實時監控，發現超速或違規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，既要確保通航業務穩定開展，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新。如為掌握下游航道水情規律，研發投用了“升船機下游水位變幅（波幅）監測系統”;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”;為防控船舶凈空高超限，啟動了關聯參數預警項目的研發。

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節之一。

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、助力區域經濟發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新多層面加快建設通航參數及關聯信息的采集通道、監測平臺，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。

參考文獻：

[1]林宗霖. 升船機安全運行風險分析與預控措施探討 [C]//中國航海學會船閘專業委員會2014年學術交流會 論文集.武漢： 中國航海學會船閘專業委員會，2014.

[2]王建平， 王美如， 張儒學，李智，等. 基于模糊理論的三峽升船機重大危險源風險分析[J]. 人民長江， 2018 49（9）： 98-102.

[3]鄢玲祉. 三峽升船機常見運行風險分析[J]. 現代工業經濟和信息化， 2019（10）： 119-121.

[4]賀治林. 垂直升船機在水電站中的應用[J]. 水電與新能源， 2013（z1）： 59-61.

[5]李中華， 胡亞安， 等. 非恒定水流作用下升船機對接安全預警措施研究[J]. 重慶交通大學學報（自然科學版）， 2015（4）： 87-90.