[发明专利]一种水力驱动式升船机系统摩擦力测量方法

权利要求书

1.一种水力驱动式升船机系统摩擦力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)安装传感器；具体包括在竖井底部安装水位传感器，竖井顶部安装激光位移传感器；

(2)测量和计算船厢上行浮力及浮力过程；将上行浮力F_u与船厢运行位置建立关系，形成上行浮力F_u随船厢上行位置变化曲线；

(3)测量和计算船厢下行浮力及浮力过程；将下行浮力F_d与船厢运行位置建立关系，形成下行浮力F_d随船厢下行位置变化曲线；

(4)计算船厢在同一高程处的摩擦力为：

其中T为船厢侧钢丝绳拉力，其中T_d为下行期间钢丝绳拉力，T_u为上行期间钢丝绳拉力，M为浮筒质量，g为重力加速度，F_d为船厢下行期间浮筒浮力，F_u为船厢上行时浮筒所受浮力，f为系统摩擦力；

(5)将(4)得到的摩擦力按每5m高程进行平均以消除阀门开启过程加速度的影响，则得到上下行过程中某高程处系统摩擦力；

(6)换向过程中由于浮筒位置不变，仅为竖井水位变化，升船机系统摩擦力变现为静摩擦力，故其无需考虑加速度影响，得到水力驱动式升船机摩擦力-船厢高程位置关系线。

2.根据权利要求1所述的一种水力驱动式升船机系统摩擦力测量方法，其特征在于：所述的(2)测量和计算船厢上行浮力及浮力过程方法为：船厢起动上行，水位传感器以1Hz-100Hz频率采集竖井水面高程，得到采集井水位时间变化曲线；激光位移传感器以1Hz-100Hz频率采集浮筒顶部到激光位移传感器的距离，得到浮筒到激光位移传感器距离-时间变化曲线；浮筒顶高程减去竖井水面高程得浮筒出水高度，将浮筒总高减去浮筒出水高度可以得到浮筒入水深度，据此可以计算浮筒浮力：

F_u＝ρ(h₁-(h_2u-h_3u))sg+F_v (a)

其中F_u船厢上行时为浮筒所受浮力，h₁为浮筒圆筒段高度，h_2u为船厢上行期间浮筒高程，h_3u为船厢上行期间竖井水面高程，s为浮筒圆筒段截面积，g为重力加速度，ρ是水体密度；浮筒F_v为浮筒非圆筒段浮力，并且此段一直处于水下。

3.根据权利要求1所述的一种水力驱动式升船机系统摩擦力测量方法，其特征在于：所述的(3)测量和计算船厢下行浮力及浮力过程方法为：船厢起动下行，水位传感器以1Hz-100Hz频率采集竖井水面高程，得到采集井水位时间变化曲线；激光位移传感器以1Hz-100Hz频率采集浮筒顶部到激光位移传感器的距离，得到浮筒到激光位移传感器距离-时间变化曲线；浮筒顶高程减去竖井水面高程得浮筒出水高度，将浮筒总高减去浮筒出水高度可以得到浮筒入水深度，据此可以计算浮筒浮力；

F_d＝ρ(h₁-(h_2d-h_3d))sg+F_v (b)

其中F_d为船厢下行期间浮筒浮力，h₁为浮筒圆筒段高度，h_2d为船厢下行期间浮筒高程，h_3d为船厢下行期间竖井水面高程，s为浮筒圆筒段截面积浮筒，g为重力加速度；由此得到船厢下行时浮筒浮力F_d；ρ是水体密度，F_v为浮筒非圆筒段浮力，并且此段一直处于水下。