水力式升船机关键技术.doc

水力式升船机关键技术一、提名者云南省二、提名奖种提名本项目为国家技术发明奖二等奖。三、项目简介升船机是大型水利水电水运枢纽的三大主体工程之一，是水资源综合利用的重要组成部分。项目发明了一种利用水能作为提升动力和安全保障措施的全新升船机，实现了升船机发展史上真正意义的“全平衡”，适用于大吨位船厢、大水位变幅条件下升船机建设和运行，显著提升了升船机运行安全性、可靠性和适用性。项目在水力式升船机基本原理及三大核心部分-水力驱动系统、机械同步系统和运行控制系统方面取得如下发明：（1）创造性提出了以水力驱动取代传统电力驱动的水力式升船机的基本原理，创建了以水力驱动系统同步为基础、机械同步系统主动抗倾为运行保障、沿程导向系统极限锁定为安全储备的水力式升船机基本构架体系，构建了水力式升船机设计、制造、施工、运行成套理论方法和技术。（2）发明了水力式升船机特有的水力驱动系统，为船厢升降运行提供了同步平稳的动力输出。研发了以“等惯性+等阻力”输水系统为核心，结合多种流量均衡和平衡重稳定升降技术，成功解决了非线性、大流量、高流速条件下水力驱动系统多点驱动均衡出力关键技术难题。（3）发明了水力式升船机机械同步系统，平衡船厢不均匀荷载，为升船机稳定运行提供重要保障。创立了水力式升船机主动抗倾斜理论与技术，研发了微间隙大型封闭环形机械同步系统和船厢自反馈抗倾覆导向系统，解决了水力式升船机无电机纠偏情况下的船厢安全稳定运行技术难题。（4）发明了水力式升船机特有的运行控制系统，通过对输水阀门的启闭控制实现升船机平稳运行和精确对接。创建了水力式升船机非恒定流变速运行控制理论和方法，发明了主辅阀协同控制技术及稳压减振箱与阀前环向强迫掺气装置，攻克了水力式升船机运行速度控制、船厢与闸首精确对接以及高水头工业阀门空化振动等关键技术难题。项目发明的水力式升船机已在澜沧江景洪枢纽工程建成投入运行，实现了水力式升船机从概念模型到工程实践的重大突破，其运行安全可靠，建设成本和运行维护费显著降低。四、客观评价（1）2017年4月7日，召开了“水力式升船机成套技术创新与应用”项目科技成果评价会，中国工程院郑守仁、张超然院士等组成的评价委员会认为：“水力式升船机为世界首创，中国原创，具有我国完全自主知识产权，是世界通航技术领域的重大创新。与传统升船机相比，水力式升船机技术先进，安全可靠，经济合理，节能环保，已在景洪水电枢纽中成功应用，经济和社会效益显著，推广应用前景广阔。项目研究成果达到国际领先水平”。（2）2016年10月19日，召开了“水力驱动式升船机关键技术研究与工程实践”项目科技成果鉴定会，中国工程院梁应辰院士及交通运输部两任总工程师等组成的鉴定委员会认为：“项目成果在景洪水电站升船机工程建设中成功应用，经济和社会效益显著，推广应用前景广阔，项目研究成果总体达到国际领先水平。”五、推广应用情况水力式升船机在技术先进性、安全可靠性、经济合理性等方面具有较大优势，特别在适应下游水位快速变化、应对船厢漏水等极端事故工况与运行维护方面具有显著的优越性，适合我国高坝通航需求。水力式升船机及成套技术在景洪水电工程中成功应用，为澜沧江湄公河客货运输、贸易和旅游发展提供了有力保障，促进了地方经济的发展。水力式升船机设计理论和方法先后在西江那吉等六座工程中应用。项目发明的水力驱动系统同步技术，可推广应用到高水头巨型船闸输水系统；“高水头船闸阀门防空化技术”被交通部列为科技成果推广项目。六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态发明专利一种具有抗倾覆能力的水力式升船机中国ZL201610027194.32017年3月15日2419558华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计院有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、中国水利水电科学研究院马洪琪、袁湘华、向泽江等有效专利发明专利一种直连式升船机同步系统及稳定性判断方法中国ZL201310010662.22015年07月29日1740079中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院曹以南、罗文强、李自冲等马仁超有效专利发明专利水力浮动式升船机运行对接控制方法中国ZL200810242608.X2011年6月23日646425水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院胡亚安、李中华、宣国祥等严秀俊有效专利发明专利水力浮动式转矩平衡重升船机中国ZL99116476.82002年2月20日81054中国长江三峡工程开发总公司郑大迪、史振寰有效专利发明专利带稳定均衡水力驱动系统的抗倾覆水力式升船机中国ZL201610027264.52017年4月12日2453091华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计院有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院马洪琪、袁湘华、向泽江等有效专利发明专利抗倾覆水力式升船机用主动抗倾覆机械同步系统及其设置方法中国ZL201610026919.72017年5月15日2530631华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计院有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院马洪琪、袁湘华、向泽江等有效专利发明专利带自反馈稳定系统的抗倾覆水力式升船机中国ZL201610028180.32017年3月15日2419559华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计院有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院马洪琪、袁湘华、向泽江等有效专利发明专利一种抗倾覆水力升船机输水系统用稳压减振箱中国ZL201610027319.22011年11月14日2696694华能澜沧江水电股份有限公司、中国电建集团昆明勘测设计院有限公司、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院马洪琪、袁湘华、向泽江等有效专利发明专利一种垂直升船机机械同步系统的相似模拟方法中国ZL201310121881.82015年1月14日1567986水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院胡亚安、陈莹颖、李中华等有效专利七、主要完成人情况第一完成人：马洪琪，中国工程院院士，华能澜沧江水电股份有限公司。项目总负责人，组织项目的策划、项目的立项和实施，提出项目的主要研究思路及技术路径，主持重大技术问题的决策。对1-4主要技术发明点均做出重要贡献。（1）提出水力式升船机建设方案，发明了以水力驱动同步系统、机械同步系统和沿程导向系统为核心的安全保障体系，构建了水力式升船机施工、制造、安装控制标准；（2）发明了“等惯性+等阻力”设计的输水系统及其流量均衡和液面稳定新技术；（3）发明了船厢抗倾斜技术；（4）发明了主辅阀协同控制技术。第二完成人：曹以南，教授级高级工程师，中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司。景洪升船机项目设计主要负责人，提出首台水力式升船机实施过程中的主要研究思路及技术路径，参与重大技术问题的决策。对1、3项主要技术发明点做出贡献。（1）提出水力式升船机的设计理论和方法，构建了水力式升船机设计控制标准；（2）提出微间隙机械同步系统及设计理论和方法，提出升船机自反馈沿程导向系统及设计理论和方法。第三完成人：胡亚安，教授级高级工程师，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院。项目科研工作负责人，对2-4项主要技术发明点做出贡献：（1）参与发明了以“等惯性+等阻力”输水为核心的水力驱动同步技术及竖井环型消能工等流量均衡和液面稳定新技术。（2）参与揭示了机械同步系统卷筒间隙、同步轴刚度等对船厢倾斜的影响机理。（3）发明了主辅阀协同控制技术、稳压减振箱与阀前环向强迫掺气技术。第四完成人：郑大迪，高级工程师，中国长江三峡集团公司。对第1项主要发明做出贡献：（1）是水力浮动式转矩平衡重升船机专利技术发明人；（2）参与过景洪水力式升船机的咨询工作。第五完成人：袁湘华，教授级高级工程师，华能澜沧江水电股份有限公司。景洪枢纽水力式升船机方案应用主要实践者和决策者，对1-3项主要技术发明点做出贡献。（1）参与提出水力式升船机建设方案，构建了水力式升船机施工、制造、安装控制标准；（2）参与发明了“等惯性+等阻力”设计的输水系统；（3）参与发明了船厢抗倾斜技术。第六完成人：吴一红，教授级高级工程师，中国水利水电科学研究院。项目科研工作负责人之一，对2、3项主要发明点做出贡献（1）参与发明了竖井/平衡重最优间隙、锥形体平衡重等流量均衡和液面稳定新技术；（2）参与揭示了水力式升船机水-机-厢多重耦合作用下的船厢倾斜机理。八、完成人合作关系说明项目完成人紧密围绕建成具有工程实用价值的水力式新型升船机开展相关工作，马洪琪院士为项目总负责人，曹以南同志为设计工作主要负责人，胡亚安同志为项目科研工作主要负责人，郑大迪同志为水力式升船机基本原理提出人，袁湘华同志为项目建设工作主要负责人，吴一红同志为项目科研工作主要负责人之一。2017年，马洪琪、袁湘华、曹以南、胡亚安、吴一红等合作完成的发明专利“一种具有抗倾覆能力的水力式升船机”获得国家知识产权局授权。2017年，马洪琪、袁湘华、曹以南、胡亚安等合作完成的发明专利“带稳定均衡水力驱动系统的抗倾覆水力式升船机”获得国家知识产权局授权。2017年，马洪琪、袁湘华、曹以南、胡亚安等合作完成的发明专利“抗倾覆水力式升船机用主动抗倾覆机械同