基于水利工程中平面鋼閘門設(shè)計的探討

1、<p>　　基于水利工程中平面鋼閘門設(shè)計的探討</p><p>　　摘要：平面鋼閘門是水利工程中非常重要的控制性設(shè)備之一，對水利工程的整體工作狀況影響較大，因此工程設(shè)計人員在設(shè)計過程中要充分考慮平面鋼閘門管理的便捷性。筆者通過對閘門總體布置及閘門選型的分析，提出了潛孔工作閘門設(shè)計的注意事項，給出了降低閘門啟閉機械的工作容量的合理化建議，希望可以為平面鋼閘門的設(shè)計人員提供有效的幫助。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：水利工程；鋼閘門；設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TV 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　平面鋼閘門在水利工程中是極其關(guān)鍵的設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于安裝，維修便捷，運行安全可靠，價格低廉等優(yōu)點，在中、小型水利樞紐及水電站工程中運用較為廣泛。但平

3、面鋼閘門在運行過程中常出現(xiàn)一些問題，例如密封不嚴(yán)，容易銹蝕，開關(guān)不靈活等。為了提高平面鋼閘門在運行過程中的可靠性，工作人員需在其設(shè)計、生產(chǎn)與維修等方面制定出合理的方案。水利工程中的平面鋼閘門不但要求安全可靠，方便運行，還要保證結(jié)構(gòu)簡單，布局合理。因此，閘門總體布置、閘門的選型、潛孔工作閘門的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及閘門的啟閉容量都是在設(shè)計過程中需要注意的問題。 </p><p>　　1.閘門總體布置及閘門的選型 </p

4、><p>　　總體布置是閘門設(shè)計中的十分重要的環(huán)節(jié)之一，要在符合水利樞紐綜合利用的基礎(chǔ)上，抓主要矛盾，因地制宜，權(quán)衡利弊，合理布局，選擇最為合理、經(jīng)濟、美觀的方案。在工作最初制定總體布置方案時，要注意從細(xì)小之處出發(fā)，看重具體條件，要靈活變通，不能一味地墨守成規(guī)。為了達(dá)到安全可靠，經(jīng)濟合理的目的，工作人員要從地形、地質(zhì)、施工等細(xì)節(jié)因素出發(fā)，綜合考慮利弊，因地制宜，盡量滿足經(jīng)濟適用的原則，既需節(jié)約投資又可簡化設(shè)計與施工。

5、 </p><p>　　閘門選型也是十分重要的環(huán)節(jié)之一，應(yīng)該根據(jù)水利工程樞紐的具體要求，選擇一種技術(shù)上先進(jìn)成熟，經(jīng)濟上比較合理適用，運行時又可靠安全的門型。當(dāng)取水量較少時，應(yīng)該采用錐形閥作為工作閘門，并且盡可能布置在取水洞身的出口。經(jīng)驗表明，這樣的平面閘門經(jīng)久耐用，具有較好的調(diào)節(jié)性能，工作相對安全可靠。在大中型水閘中，應(yīng)該選擇弧形閘門作為工作閘門。這樣的工作閘門可以精確地控制流量，有效避免空蝕和侵蝕的危害。當(dāng)荷載

6、很大或者孔口跨度較大時，閘門布置、結(jié)構(gòu)、材料等問題都有一定的局限性，應(yīng)當(dāng)合理選擇滑動支撐材料。經(jīng)過多年的發(fā)展，滑動支撐材料已經(jīng)有了很大的改善，選擇合適的支撐材料，可以有效降低摩擦阻力，減少因摩擦而產(chǎn)生的機械損失，同時可以提高閘門的使用壽命，降低啟閉機械的工作容量，簡化設(shè)計，節(jié)約人力、財力的投資，更好的適應(yīng)現(xiàn)代化要求。 </p><p>　　2.潛孔工作閘門設(shè)計的注意事項 </p><p>

7、　　潛孔閘門的振動問題一直是工程設(shè)計人員難以克服的一道難題，同時如何降低啟閉機械的工作容量也是一個難以解決的問題。閘門的振動原理比較復(fù)雜，是在眾多因素共同作用下產(chǎn)生的物理運動，因此這個問題一直以來難以解決。國際上，早在20世紀(jì)30年代就已經(jīng)開始著手研究，而我國在20世紀(jì)50年代也參與了研究的工作，但是由于原理復(fù)雜，影響方式多種多樣，至今還沒有一套成熟的理論和計算方法提供參考。 </p><p>　　在潛孔工作閘門

8、的開啟過程中，當(dāng)高處的水管道閘門局部開放時，閘門下游的水流開始流動，引起較低的負(fù)壓，這在水利工程中是不利的。為了避免這樣的負(fù)壓產(chǎn)生，工作人員需要進(jìn)行補氣。通氣量充足能夠有效避免閘門的空氣腐蝕和振動。但是補氣的方法有很多種，由于需氣量不易控制，至今都無法采取合適的措施合理地補充所需的氣量。由于水利工程的結(jié)構(gòu)分為很多種，水的流動姿態(tài)也不好控制，科學(xué)家很難推導(dǎo)得出一個簡易而又統(tǒng)一的運算公式，而且這種現(xiàn)實問題也尋找不到符合邏輯的數(shù)學(xué)方法，工作人

9、員只能通過經(jīng)驗和試驗測定選擇出相對符合實際情況的經(jīng)驗公式。我國針對這一問題也采取了很多措施，不斷對水利工程的平面閘門的空氣管道進(jìn)行驗證和測試，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，提出了實踐與理論結(jié)合的通氣管面積計算公式。筆者根據(jù)計算公式提出建議：在計算所得的實踐與理論結(jié)合的通氣管面積計算基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大管道的直徑，能夠使水管道流態(tài)更加穩(wěn)定，有效地避免空氣的腐蝕，減少閘門的動載荷，控制閘門承載的壓力，對于閘門的硬度、強度也有一定的保障，從而增加材料

10、的使用壽命。根據(jù)這個公式，對于輸水發(fā)電的管道，由于水流速度比較小，相對應(yīng)的通氣量也比較小，工作人員一般取通</p><p>　　對于高頭泄水管道的閘門設(shè)計，需要設(shè)置具有彈性的反向輪和支墊。同時要更加注意門葉結(jié)構(gòu)強度和剛度。在設(shè)計過程中，應(yīng)該留有適度的空隙，以便于控制門葉自身的自激振動。在設(shè)計水利工程的平面閘門的底緣結(jié)構(gòu)，要盡可能采用最好的水利設(shè)計。采取銳角底緣結(jié)構(gòu)，改善水利條件。要嚴(yán)格采取水柱關(guān)門閘門前傾60&#

11、176;和后傾30°的斜面底緣結(jié)構(gòu)。盡量防止門葉底緣產(chǎn)生負(fù)壓引起門體振動。根據(jù)實踐經(jīng)驗與不斷的總結(jié)，筆者建議最好保證下傾角30°，使傾角面連續(xù)與整體一致，能夠使水流邊界改善，減少下吸力。水密封件的設(shè)計和造型選擇上都要保證止水性能良好，對于較高的水頭下工作的閘門，工作人員最好采用四層帆布的橡膠水封，以便于保證止水性能。橡膠與水不親和，具有良好的密封性，價格又便宜，易于取材，但是只是適用于較低的水頭，因為橡膠的硬度無法滿

12、足需求。另一種方法是采用具有特殊形狀的截面的壓板進(jìn)行水封，來抑制住水封的可撓性，要盡量防止因為水封不實而漏水導(dǎo)致水封彈頭的振動使門閘振動。目前在國內(nèi)廣泛使用的橡膠止水一般運用在60米水頭以下，若是較高的水頭，使用起來會遇到一些困難。因為橡膠密封的承載力較差，強度偏低。倘若增大強度，又會導(dǎo)致柔韌性較差的</p><p>　　在對高水頭泄水管道閘門的設(shè)計時，在門槽結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計方面，應(yīng)該盡量保證讓門槽的寬度和深度有較好

13、的比值，一般取1.5～2.0。并且要使門槽的下游保護角要設(shè)計成流線型，適應(yīng)水流狀態(tài)，通過改善閘門的工作條件和水流條件來達(dá)到預(yù)防空氣腐蝕和閘門振動的目的。 </p><p>　　3.如何降低閘門啟閉機械的工作容量 </p><p>　　關(guān)于降低閘門啟閉機械的工作容量問題，工作人員需要研究幾個問題。如何選擇合適的門型才能減少阻力和摩擦力，怎樣改善門葉底緣樣式才能對通氣更為有利。這幾個問題一直都

14、在討論，比如弧形門的啟閉力較平板門較小，這時我們應(yīng)該如何衡量不同形狀門之間的利弊，以便于我們能因地制宜，有效地利用不同形式門板的優(yōu)勢。當(dāng)采用自潤滑材料減小摩擦阻力時，合理采用滾輪材料及尺寸可有效降低摩阻力大小。門葉底緣采用較好的水利設(shè)計形式，降低吸引力，以及保證水利工程的平面閘門的通氣量都是有效降低啟閉容量的措施。 </p><p><b>　　4.結(jié)語 </b></p>&l

15、t;p>　　鋼閘門是水利工程中應(yīng)用最早、最廣泛的閘門型式，具有很強的空間效應(yīng)的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)和工作條件的復(fù)雜性,使得其在運行中存在著諸多不可忽視的問題。因此設(shè)計人員要做好平面鋼閘門的設(shè)計工作，努力使其既要更加安全可靠的運行和工作，又要符合布局結(jié)構(gòu)合理性和經(jīng)濟性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]趙福，劉廣.水利水電工程