水利工程论文-下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计.doc

水利工程论文-下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计摘要：后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦崩水渠已运行20多年，发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面，对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。关键词：后浮箱水力自动闸门工作原理结构特点闸门选型1概述自动化是科学技术现代化的重要内容，自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用，可以自动启闭和调节的自动化闸门，具有运行可靠、结构简单等特点，越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程。下游常水位水力自动控制闸门的特点是，在闸后为某一设计水位条件下，当下游需水量改变时，闸门能利用水力作用自动地进行启闭，以满足闸后需水量要求，无论闸上游水位如何变化，闸门的开度大小，以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的，用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等，可实现渠道水力自动调节和输水。我国援助突尼斯共和国建设的麦崩水渠工程，设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门，是我院在国内尚无设计先例，又缺乏技术资料的情况下，自行研制设计的，经过多次室内水工模型试验和中间试验，获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后，进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实：下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修，达到了预想的效果。笔者有幸参加了突尼斯麦崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作，本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识，同大家交流，以有益于推广和应用。2闸门的工作原理下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。图1下游常水位水力自动控制闸门结构图面板和浮箱的前后侧板均做成圆弧形，其圆心都和转动轴轴心重合。浮箱底部的切线方向也通过轴心，门轴高程设置在下游设计水位上，如图2所示。图2面板、浮箱工作原理示意图从图2可以看出，要使闸门处于稳定平衡状态，作用在闸门上的开门力矩（Cp）应等于关门力矩（Cf)，即：Cp=Cf(1)开门力矩Cp=pdsin(2)式中：p为包括配重的闸门重量；d为重心和转轴中心的距离；为浮箱的底部和水面所形成的角度。关门力矩式中:w为水的单位重量；e为浮箱的宽度；R为浮箱的外径；r为浮箱的内径。将(2)、(3)式代入(1)式,即：由此可见，闸门的平衡与角值无关，即当闸后水位为设计水位时，只要在进行闸门设计和安装调整时，适当调整配重，使闸门重量和重心位置满足式(1)或式(4)的要求，则在该下游水位条件下，闸门开启到任何位置，也均能保持平衡。当下游水位降落时，闸门失去平衡，开度加大，下泄流量增加，下游水位回复到与转轴中心相同时，闸门才停止转动；当下游水位超过转轴中心时，闸门转动开度减小，至水位回落到转轴中心相同时，闸门停止转动。这样，能经常保持下游为常水位。3闸门的结构特点（1）闸门是一个有两个上支臂的弧形门，其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来，两个上支臂支撑固定在空心圆筒上，支铰轴与弧形面板同心，浮箱则固定在空心圆筒的下游（见图1所示），浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心，