1、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
2、、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，
3、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
4、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
5、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
6、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 ZL201610027194.3 2017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 ZL201310010662.2 2015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
7、、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.X 2011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 ZL99116476.8 2002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 ZL201610027264.5 2017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
8、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 ZL201610026919.7 2017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 ZL201610028180.3 2017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
9、利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究马洪琪、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 ZL201610027319.2 2011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 ZL201310121881.8 2015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
10、： 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。
11、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
12、。（ 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
13、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
14、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步系统及其设置方法”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“带自反馈稳定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“一种抗倾覆水力升船机输水系统用稳压减振箱”获得国家知识产权局授权。 2017 年 ， 胡亚安 、马洪琪 等 合作完成的 水力式升船机水力学应用基础研究专著的编写，并由人民交通出版社出版。
