電氣自動化閘門在水電站中的運用

劉書奇

摘 要：當(dāng)今社會，網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展，使得自動化技術(shù)也進(jìn)入了一個快速發(fā)展的時代。面對水電站管理水平要求的不斷提高，將自動化技術(shù)應(yīng)用到水電站閘門的設(shè)計中成為了水電站今后重要的建設(shè)方向。該文介紹了電氣自動化閘門的組成結(jié)構(gòu)以及其在水電站中的應(yīng)用，并對今后水電站自動化技術(shù)的發(fā)展做出了展望。

關(guān)鍵詞：電氣自動化 ?自動化閘門 ?水電站

中圖分類號：TM622 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0071-01

1 自動化閘門結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 閘門梁系設(shè)計

多數(shù)自動化閘門的梁系都采用多主橫梁同層結(jié)構(gòu)布置，除了底部主梁之外，閘門的上部主梁的荷載都要均等分布，主梁的截面也要盡量相同，這樣可以方便施工。底部主梁的類型選用雙腹板箱型，為了配合閘門底檻下游側(cè)存在的偏角，同時還能減少門底底部主梁以下部分懸伸長度、滿足底部主梁到底止水的距離符合地緣布置的要求，以減小底部主梁的荷載，所以應(yīng)設(shè)計一個合理的下游傾角和底部主梁與底檻的夾角。

在計算主梁荷載時可以采用相鄰間距和之半法、力矩法以及連續(xù)梁法等等，前兩種方法雖然比較常用，但是并沒有涉及到縱梁對主梁的約束作用，只考慮到了水壓力的作用。目前多數(shù)的閘門，由于構(gòu)造方面的原因，縱梁需要與主梁的高度一致，作為一個超靜定的計算問題，在對主梁閘門的荷載進(jìn)行計算時，要考慮到在經(jīng)過主梁的分隔后，縱梁的跨度是十分小的，同時相對于縱梁來說，主梁的剛度相對較小。在之前的閘門設(shè)計中，由于要對連續(xù)梁內(nèi)力進(jìn)行多次超靜定的計算，整個計算過程過于繁瑣復(fù)雜，所以一般都會采用相鄰間距和之半法和力矩法兩種。這兩種方法在進(jìn)行計算時會有較大的誤差，如果將閘門設(shè)計成多節(jié)來配合假定的體系，在設(shè)計和制造的過程中又過于復(fù)雜，這將會對閘門的整體剛度造成嚴(yán)重的影響，避振的效果就會大大削弱。

如今，隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)和一些工程軟件的應(yīng)用也越來越廣泛，對于連續(xù)梁內(nèi)力的多次超靜定的計算已經(jīng)變得非?？焖俸秃唵巍Ｒ虼?，連續(xù)梁法更適合在今天來計算主梁的荷載。在采用連續(xù)梁法計算主梁的荷載時，以閘門的傳力特點來分析，將縱向單位寬度面板作為支撐于主梁上的連續(xù)梁，更能接近于主梁結(jié)構(gòu)的實際受力情況。然后利用計算機(jī)和相關(guān)工程軟件進(jìn)行計算即可得到每個主梁的支反力，也就是主梁所承載的單寬荷載，然后將計算結(jié)果相加即可得到主梁荷載。計算出結(jié)果后，按照受均布荷載的簡支梁進(jìn)行主梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計。這種方法得到的計算誤差非常小，還不需要將閘門進(jìn)行分支設(shè)計，在進(jìn)行設(shè)計時比較簡單，設(shè)計起來效率就會比較高，同時這樣的設(shè)計閘門結(jié)構(gòu)比較簡單，整體的剛度還得到了加強(qiáng)，使得閘門的避振效果大為改善。

1.2 閘門主支撐設(shè)計

如今，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新材料也在不斷地出現(xiàn)并被運用到閘門主支撐的設(shè)計材料中來，為了方便布置，已經(jīng)產(chǎn)生了水工專用的關(guān)節(jié)軸承。以后置式帶輪架線接觸簡支輪為例，主輪軸采用的是自潤滑關(guān)節(jié)軸承可以確保滾輪的線接觸性，保證了大跨度、高輪壓的主支撐輪的設(shè)置。主輪的支座采用的是偏心軸套，可以克服傳統(tǒng)偏心軸所造成的密封偏心問題。主輪按照近似等荷載布置，可以充分利用材料，然后利用計算機(jī)和相關(guān)的工程軟件進(jìn)行計算即可得到每個主輪的支反力，也就是主輪所承受的荷載。

2 閘門在工程運行中的運用研究

2.1 閘門結(jié)構(gòu)振動特性研究

對閘門結(jié)構(gòu)振動的研究內(nèi)容包括振型、質(zhì)量、剛度、阻尼參數(shù)、固有頻率等等。在結(jié)構(gòu)體型確定的情況下，閘門結(jié)構(gòu)的固有特性也是確定的，閘門結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生劇烈的振動與這些特性具有很大的聯(lián)系，在實際的工程運行中要密切關(guān)注閘門出現(xiàn)較大振動的工況。

2.2 閘門水彈性振動研究

在閘門運行的過程中，閘門的結(jié)構(gòu)會在水的動力作用下產(chǎn)生振動。所以，要對閘門在振動時的加速度、動位移以及動應(yīng)力等參數(shù)進(jìn)行精確的測取，并且研究在不同運行水位和不同的開度條件下閘門的振動特性是否相同，從而尋找閘門振動的原因，并研究減振的措施。

2.3 閘門水動力荷載研究

水流荷載和閘門結(jié)構(gòu)動力特性的不利組合是閘門在運行過程中出現(xiàn)強(qiáng)烈振動的根本原因，尤其是二者發(fā)生共振的情況下，閘門的振動產(chǎn)生的危害更為嚴(yán)重。所以要對閘門發(fā)生振動的外部因素尤其是水動力荷載對閘門的作用進(jìn)行深入的研究。

3 水電站自動化建設(shè)的展望

隨著自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，同時對于水電站管理水平要求的不斷提高，今后自動化技術(shù)在水電站中的應(yīng)用也將不斷地深入。

3.1 水電站無人值班技術(shù)的推進(jìn)

無人值班技術(shù)是水電站自動化水平運用的重要標(biāo)志。無人值班技術(shù)除了要將高性能的控制元件和自動化元件應(yīng)用到水電站中之外，還要提高無人值班技術(shù)的可靠性，比如采用智能控制回路和先進(jìn)的智能傳感器等等，以達(dá)到簡化復(fù)雜環(huán)節(jié)的目的。

3.2 數(shù)字化技術(shù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建

如今，網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在水電站建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣，包括監(jiān)控系統(tǒng)、分析系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等在內(nèi)的各個系統(tǒng)都開始采用智能設(shè)備。針對水電站設(shè)備數(shù)據(jù)信息量龐大、數(shù)據(jù)采集頻率高等特點，今后水電站應(yīng)構(gòu)建數(shù)字化技術(shù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺，加強(qiáng)大型通用實時數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)軟件的應(yīng)用。

4 結(jié)語

水電站電閘電氣自動化的實現(xiàn)，加強(qiáng)了水電站的科學(xué)管理水平，對于水電站正常的工作指導(dǎo)和事故處理操作指導(dǎo)具有很大的顯示意義。電氣自動化電閘既解決了以往水電站在水庫蓄水、泄洪以及水電站發(fā)電等方面的難題，而且還增加了水電站運行和工作的安全可靠性，為社會和經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的效益。

參考文獻(xiàn)

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