水力自控翻板闸门设计的技术改进.doc

水力自控翻板闸门设计的技术改进 作者： 日期：2 水力自控翻板闸门的设计探讨马 勇乌海市水利工作队 摘要：针对水力自动翻板闸在工程实际运行中普遍存在着启闭不灵、振动、拍打、撞击等问题，生产厂家设计出液控同步双驱动水力自动翻板闸。该翻板闸是在传统自动翻板闸的基础上，增设液压控制同步启动装置，使两者有机结合，可以有效地消除翻板闸存在的振动、拍打、撞击现象。同时针对水力自控翻板门在工程设计、工程施工、实际运用过程中还存在的问题作了分析研究，并在此基础上进行了改进和完善。 关键词：翻板闸门 设计改进 水力自控翻板闸门是一种利用水力作用，能自动启闭以控制水位满足泄洪、灌溉、发电等需要的闸门。内蒙古自治区经过几十年的施工、运行管理，虽然积累了许多成功的经验，但总存在着一些问题，如闸门施工浇筑过程中安装孔位的定位、闸门过流的周期性拍打，以及止水橡皮磨损后老化、飘浮物卡住闸门导致漏水严重或不能正常启闭等一系列问题。通过不断摸索、试验，对施工安装孔位定位、止水橡皮磨损、飘浮物处理以及闸门的拍打等问题，都作了技术性的改进和处理，在实际运用中，已得到充分肯定，现就一些技术改进情况作如下分析。1 工程概况 乌海市首次应用水利自控翻板闸门的工程位于海勃湾区城区防洪干沟，该工程是结合防洪渠改造而建造，其功能主要是防洪和形成蓄水景观。闸址上游有集雨面积23.6km2，设计标准为100年一遇洪水，流量为128m3/s，河床宽度15m。工程设计内容包括三扇1.6m5m的水力自控翻板门和液压泵房等设施。2技术改进2.1 用预埋铁件定位安装孔位水力自控翻板门由3块预制混凝土面板、支腿、支墩等构件通过固定铰座连接组成，并均采用螺栓来固定。预制混凝土闸门在安装的过程中，发现螺孔走位或偏移的现象，为保证钢筋混凝土翻板门预制构件的正确组装，特将闸门面板与支腿、支腿与固定铰座、固定铰座与支墩之间的连接螺栓位置设计成预埋件，并请专业厂家加工制作。施工单位在预制面板、支腿、支墩3个构件前，按闸门设计图将预埋件与钢筋点焊定位，全部尺寸符合设计要求后再浇混凝土，确保了钢筋混凝土闸门预制构件的正确组装。2.2 侧止水采用外包不锈钢片设计水力自控翻板门的侧止水是用P型止水橡皮紧靠在边墩、中墩两侧水磨混凝土来止水，这样在闸门运行过程中，P型橡皮要不停地与水磨混凝土进行摩擦，对P型橡皮的摩损比较严重，加剧了P型橡皮的老化，且混凝土水磨后平整度控制也无法保证，容易漏水。为了克服上述缺陷，在设计中成功地应用了槽钢外包不锈钢片的设计。在一期混凝土浇筑时，预先在边墩和中墩埋设固定钢筋，在每根钢筋上安装1颗正向螺丝；安装槽钢时，在槽钢内侧相应的位置上安装4颗反向螺丝，用槽钢内侧的微调螺丝将槽钢调整到设计位置后点焊固定，再进行二期混凝土浇筑。这样既平整光滑，又安装到位，满足了止水和减少摩擦的要求，达到设计预期目的。2.3 飘浮物排除 当闸门建在山区河道上时，河道行洪时具有来势猛，速度大，冲刷强，漂浮物多特点。当杂草、树枝、树干等杂物堵塞在铰座周围，会影响闸门的回关，严重的将在闸门与底板之间形成缝隙，闸前蓄不上水。汛后清理这些杂物也比较困难，需要千斤顶、吊车或滑轮组把闸门开启起来清除，经管理工作带来很大的麻烦，还会造成一定的经济损失。为了有效地防止这种情况发生，在每扇翻板门背水面设计了2个吊环，就便于起吊闸门，清理和排除飘浮物。2.4 防止闸门产生周期性拍打河道水流的不稳定性，是造成翻板门周期性拍打的主要原因，在总结一些工程实践经验的基础上，提出以下几项技术措施来防止翻板闸门周期性拍打的产生。 (1) 水闸布置上的要求水力自控翻板闸门是靠水压力作用于支承铰中心的力矩与闸门自重及各种摩擦力对支承铰中心的力矩不平衡，促使闸门自动启闭运转，这就要求水流平稳顺直，避免产生急流、旋涡等现象。所以水闸枢纽布置时，在地质条件满足要求的情况下，优先选择在河道顺直、河底平整、纵坡平缓地段，使进闸和出闸水流比较均匀平顺，有利于闸门正常运转。 (2) 闸门重量要适宜闸门太轻，则转动惯量小，稳定性差；过重，则很费材料，操作困难。经理论分析和实践表明23m高的预制钢筋混凝土闸门重量W与闸门开始启动时所承受的总水压力P之比WP03较适宜，15m以下的钢筋混凝土闸门应03。 (3) 堰坝顶应有一定水平宽度闸门安置在堰坝水平直段上，且支墩不宜设在堰坝下游的斜面上，以防止闸门全开时坝前水位突然下降而引起拍打。为了水流平稳要求，堰坝上游做成圆弧、椭圆曲线或WES堰型，下游做成斜坡，坡率11，支墩应离下游斜坡的距离LB4（B为闸门的高度）较为适宜。2.5 减震问题及液压缸设计各类翻板闸如没有减震装置，都不同程度地存在震动、拍打、撞击现象，要解决这些问题就需增设减震装置。由于减震器的阻尼作用，能有效地降低或消除震动、拍打及撞击现象，油压减震器被液压缸所代替，在正常运行时，液压缸就起减震器的作用，而且由于控制系统中液压阀的作用，油的流动更均匀，液压缸运动更平稳，从而使闸板的翻转也更平稳。液压缸设计时，主要确定以下因素：闸门静止挡水时，油缸初始长度（安装距）L1；闸门全部翻倒时，油缸终止长度L2；L1，L2可由翻板闸原理图，按几何关系计算求得；最大行程L=L2L1；推力、拉力计算:根据闸门运行时可能出现的最不利情况，确定推力、拉力的大小；油缸推力、拉力确定。 上述计算完成后，结合油缸外形安装及连接尺寸即可选出合适的油缸。油泵站设计的关键是液压阀的选择.根据翻板闸的工作特点，在液压回路设计中设置了两台“Y”形和“O”形电磁换向阀，在电磁换向阀均失电情况下，翻板闸处于自由翻动状态，当两位阀通电时，又可通过三位阀两个电磁铁的通断电，实现翻板闸的开启、关闭或锁定.电磁换向阀型号的选择，由回油路最大流量和系统工作压力确定。而回油路最大流量取决于闸门的设计开、闭门速度。因此，当开、关门速度设计确定后，根据油缸的行程以及内径D即可计算出最大流量，结合系统工作压力即可确定电磁阀的型号。为使闸门运行同步，确保运行安全，在系统回路中，必须加设同步装置。同步阀的选择方法与电磁阀的选择相似。上述液压阀是油泵站中的关键部件，闸的运行方式取决于阀的功能。因此，当液压阀确定后，油泵站设计的主要任务也就完成了。 翻板闸液压系统的工作环境在野外，其工作环境的相对湿度、风沙、粉尘污染较大，且夏季环境温度较高,因此在系统设计时应采取以下措施。a. 液压系统的主油泵应选用齿轮泵，该种泵成本低，抗污染力强，对液压系统的清洁度要求低，所以该泵最适合于翻板闸液压系统。b. 电磁阀应选择电磁线圈全塑封式结构的电磁阀，以便适宜在各种潮湿的工作环境下工作，从而延长其使用寿命。 通过上述的技术改进后，在预制钢筋混凝土闸门构件安装时，既方便又减少损失，且保证了工期。但在设计计算过程中，忽略了采用预埋铁件的比重大于混凝土的比重和P型止水橡皮摩擦系数的减少等因素，以致于在实际运行过程中发现实际启动水位比设计启动水位高；另外，翻板闸门的周期性拍打问题，的确是一个难以彻底解决的难题，特别是在单扇闸门运行时表现得比较明显，多扇闸门运行时相互间会自动调节使之与上游水位和流量相适应。总之，水力自控翻板闸门的设计已不断走向成熟，但还有待于今后进一步改进和完善。 作者简介：马勇，1972年11月出生，于1998年7月毕业于北京工业大学，现工作于乌海市水利工作队，水利工程师，2003年被评为水利系统先进工作者荣誉称号，联系地址：乌海市海勃湾区千里山东街水利工作队，联系电话电子邮箱：。several group number, then with b a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertical errors for measurement, General in iron angle code