水力液壓雙控翻板閘門在水電工程中的應(yīng)用

【摘要】水力液壓雙孔翻板閘門的優(yōu)點(diǎn)在于運(yùn)行的時(shí)候具有很高的可靠性、消能水平高、不需要過(guò)多維護(hù)等，在水電工程中得到了廣泛的運(yùn)用。本文在分岸布置的原則下將水力液壓雙控翻板閘門應(yīng)用在了某水電工程中，為該水電工程帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】水力液壓；翻板閘門；水電工程

1、前言

閘門是水閘的一個(gè)部分，按照結(jié)構(gòu)形式可以將其分為球形閘門、人字閘門、弧形閘門以及平面閘門等，在水利工程中應(yīng)用最廣泛的平面閘門就是翻板閘門，而水力自控翻板閘門又是翻板閘門中最常見(jiàn)的。閘門的工作原理是受到閘門自身重力和水壓力的作用，閘門根據(jù)力矩平衡原理繞水平鉸軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的開(kāi)啟和閉合。水力液壓雙控翻板閘門因?yàn)榫哂辛己玫目煽啃院托苄Ч⑶也恍枰?jīng)常維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，在水電工程中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)于徑流式水電站以及攔河活動(dòng)壩等工程來(lái)說(shuō)非常適用。它只是將正常的蓄水位提高了上來(lái)，并沒(méi)有抬高洪水位，河道的泄流能力是基本保持不變的。鋼板門的材質(zhì)是鋼筋混凝土，只需要平板提升閘門四分之一左右甚至三分之一的造價(jià)就能制造出來(lái)。水力自控翻板閘門是水力液壓雙控翻板閘門的發(fā)展基礎(chǔ)，可以對(duì)水位變化進(jìn)行監(jiān)控并且自動(dòng)開(kāi)合，運(yùn)動(dòng)過(guò)程緩慢并且具有良好的運(yùn)動(dòng)同步性以及消能效果，相比起常規(guī)的閘門來(lái)說(shuō)具有更強(qiáng)的泄洪可靠性。

2、水力液壓雙控翻板閘門的構(gòu)造

水力液壓雙控翻板閘門用于支撐和擋水的部分的材質(zhì)一般是預(yù)制鋼筋混凝土，用金屬部件將其一一連接起來(lái)形成一個(gè)整體的閘門，圖1為水力液壓雙控翻板閘門的結(jié)構(gòu)圖。使用螺栓將槽形門板和實(shí)心門板固定于支腿位置，螺栓還需要對(duì)側(cè)止水和底止水進(jìn)行固定，使其安裝在門板前面，在壩體上需要預(yù)留好孔洞并且將支墩下部埋入其中，澆筑二期混凝土進(jìn)行固定，將連桿座和滑輪固定在支墩上，連桿的作用是連接支腿和支墩，通過(guò)支腿上的導(dǎo)板和滑輪靠接可以有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，小連桿一端連接的是輪滑上的軸，支腿上的連桿軸可以滑動(dòng)在小連桿另一端的深槽內(nèi)，閘門運(yùn)動(dòng)的支點(diǎn)部分在導(dǎo)板靠接滑輪處，將液壓控制系統(tǒng)安裝在大壩頂端，將液壓油缸安裝在支墩和支腿之間的位置，油缸通過(guò)油管連接到控制系統(tǒng)上，對(duì)液壓控制開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作就可以自由的伸縮液壓油缸，從而保證在任意位置閘門都可以停留不動(dòng)并且自如的打開(kāi)或者關(guān)閉。

3、水力液壓雙控翻板閘門的工作原理

閘門蓄水的時(shí)候水位會(huì)隨之升高，在閘門板上產(chǎn)生作用的水壓力合力作用點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)的進(jìn)行上升。當(dāng)蓄水位超出了閘門約15cm高度的時(shí)候，水壓力合力相對(duì)于支點(diǎn)會(huì)有力矩產(chǎn)生，同時(shí)閘門板和支腿重力也會(huì)有相對(duì)于支點(diǎn)的力矩產(chǎn)生，前者比后者要大。導(dǎo)板會(huì)在滑輪的表面呈現(xiàn)出相對(duì)運(yùn)動(dòng)，支點(diǎn)因此被抬高，閘門所處的狀態(tài)為動(dòng)平衡狀態(tài)，水位變化打破了這種動(dòng)平衡隨之有新的動(dòng)平衡位置產(chǎn)生，一直持續(xù)大閘門完全打開(kāi)或者關(guān)閉的時(shí)候。

在閘門完全開(kāi)的狀態(tài)下，水流會(huì)從閘門板上下一起流過(guò)，如果是洪水的話閘門板的上下壓力差會(huì)非常小，這個(gè)時(shí)候閘門就很容易浮起來(lái)并且被水流沖擊的脫離支墩上部，換句話說(shuō)就是閘門板浮走了；因此在設(shè)置結(jié)構(gòu)的時(shí)候增加了小連桿，其作用就是當(dāng)閘門完全開(kāi)啟的時(shí)候拉住支腿上的連桿軸，這樣一來(lái)支墩、連桿以及連桿軸之間就形成了一個(gè)三角形，形態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，避免閘門“浮走”。

閘門在運(yùn)行中有時(shí)會(huì)有雜物被沖到支墩和支腿之間的位置并且卡住，閘門因此會(huì)傾斜向上游部分，在閘門下部流經(jīng)的水流過(guò)大，造成水位不斷降低，閘門沒(méi)有支撐會(huì)倒至上游位置，產(chǎn)生巨大的損失；所以可以設(shè)置防護(hù)墩在支墩正前方閘門板的位置，這樣一來(lái)就一方面支墩和支腿之間不會(huì)有雜物卡住，另一方面閘門也不會(huì)向前倒下。漂浮物有時(shí)候在閘門運(yùn)行的時(shí)候會(huì)卡在閘門板下方，閘門因此會(huì)有漏水情況產(chǎn)生，這時(shí)候需要將閘門拉起來(lái)人工去進(jìn)行清潔，但是有水的狀態(tài)下人很難在打滑的壩面往返前進(jìn)，所以可以建一座人行工作橋于支墩后部，工人清理雜物的時(shí)候會(huì)變得更加方便，同時(shí)維護(hù)閘門的安全性也得到了大幅度提高。

面對(duì)小型洪水的時(shí)候上流水位的高度還不足以讓閘門完全開(kāi)啟，如果閘門不能完全開(kāi)啟的話，過(guò)流量與泄洪的要求就會(huì)有一定差距，造成的直接后果就是上游水位比設(shè)計(jì)的要求要高很多。而遇到大洪水的時(shí)候閘門為了達(dá)到泄洪的要求會(huì)處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)水位下降至預(yù)定高度的時(shí)候才會(huì)完全關(guān)閉，這樣會(huì)損失一定的水頭。為了避免這種情況，可以安裝一個(gè)液壓控制系統(tǒng)在大壩頂端，操作液壓來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，使閘門可以在任何位置停留并且開(kāi)、關(guān)。同時(shí)為了保障閘門運(yùn)行的安全性，當(dāng)水位比閘門蓄水標(biāo)準(zhǔn)位置高出約20cm的時(shí)候必須通過(guò)液壓系統(tǒng)將閘門打開(kāi)，并鎖定在完全開(kāi)啟的狀態(tài)下，直到洪水水位下降到標(biāo)準(zhǔn)水位之下，這樣可以避免在洪水中有物體正面的撞擊到閘門上。閘門是比較沉重的，如果使用人工方式去開(kāi)啟或者關(guān)閉閘門的話不僅需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且需要使用較多人力資源，利用液壓系統(tǒng)在幾分鐘之內(nèi)就可以完成開(kāi)啟或者關(guān)閉閘門的動(dòng)作。

4、結(jié)束語(yǔ)

在水電工程中應(yīng)用了水力液壓雙控翻板閘門后，不僅可以與水電工程的運(yùn)行要求相滿足，還可以起到降低成本的作用，提高了經(jīng)濟(jì)效益并且減少了成本投資。在大江大河上我們是很少使用水力液壓雙孔翻板閘門的，所以如果要采用的話必須做好閘門的管理維護(hù)以及調(diào)節(jié)調(diào)度工作，其附屬設(shè)施同樣要管理好，不僅要設(shè)置攔污設(shè)施去有效地?cái)r截泄洪設(shè)施上端的雜物，還要對(duì)閘門的搶修維護(hù)措施不斷進(jìn)行完善，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)補(bǔ)充運(yùn)行管理制度。

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作者簡(jiǎn)介： 王江彥，1981年5月13日，男，漢族，籍貫甘肅酒泉，學(xué)歷大學(xué)本科，職稱，研究方向 水利工程建設(shè)與管理 水庫(kù)運(yùn)行管理。