翻板閘門基本原理

應(yīng)用最為廣泛的翻板閘門即為水力自控翻板閘門，其工作原理是杠桿平衡與轉(zhuǎn)動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)，水力自控翻板閘門是利用水力和閘門重量相互制衡，通過(guò)增設(shè)阻尼反饋系統(tǒng)來(lái)達(dá)到調(diào)控水位的目的：當(dāng)上游水位升高則閘門繞“橫軸”逐漸開(kāi)啟泄流；反之，上游水位下降則閘門逐漸回關(guān)蓄水，使上游水位始終保持在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。舉個(gè)例子，滾輪連桿式翻板閘門是一種雙支點(diǎn)帶連桿的閘門，由面板、支腿、支墩、滾輪，連桿等部件組成，根據(jù)閘門水位的變化，依靠水力作用自動(dòng)控制閘門的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)上游水流量加大，閘門上游水位抬高，動(dòng)水壓力對(duì)支點(diǎn)的力矩大于門重與各種阻尼對(duì)支點(diǎn)的力矩時(shí)，閘門自動(dòng)開(kāi)啟到一定傾角，直到在該傾角下動(dòng)水壓力對(duì)支點(diǎn)的力矩等于門重支點(diǎn)的力矩，達(dá)到該流量下新的平衡。流量不變時(shí)，開(kāi)啟角度也不變。而當(dāng)上游流量減少到一定程度，使門重對(duì)支點(diǎn)的力矩大于動(dòng)水壓力與各種阻尼對(duì)支點(diǎn)的力矩時(shí)，水力自控翻板閘門可自行回關(guān)到一定傾角，從而又達(dá)到該流量下新的平衡。

水力自控翻板閘門是我國(guó)水利工程技術(shù)人員歷經(jīng)四十多年的艱苦奮斗，研發(fā)出來(lái)并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種節(jié)能、環(huán)保型閘門。自上世紀(jì)六十年代初第一代水力自控翻板閘門誕生，先后經(jīng)了橫軸雙支鉸型、多支鉸型、滾輪連桿式和滑塊式水力自控型四個(gè)發(fā)展階段。自1982年以來(lái)，第三代滾輪連桿式閘門便開(kāi)始廣泛應(yīng)用。特別是1990年以來(lái)，廣大工程技術(shù)人員刻苦鉆研、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，從理論到水工模型實(shí)驗(yàn)，再到工程實(shí)踐，近幾年終于設(shè)計(jì)研發(fā)出第四代新型滑塊式翻板閘門。該閘門無(wú)論技術(shù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝，還是使用性能，均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

從技術(shù)角度上來(lái)講，翻板閘門發(fā)展過(guò)程中幾個(gè)明顯的進(jìn)步：

（1）1982年初設(shè)計(jì)的面板鉛垂水流方向的雙支點(diǎn)滾輪連桿式閘門：該種翻板閘門采用雙支點(diǎn)帶連桿方式，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，能基本滿足工程需要。但不容否認(rèn)，這種閘門還存在一些不足，主要是在某些水力條件下容易發(fā)生小開(kāi)度振動(dòng)拍打現(xiàn)象，雖然短期內(nèi)不至影響到整個(gè)閘壩的安全，但長(zhǎng)期的小開(kāi)度振動(dòng)拍打會(huì)導(dǎo)致翻板閘門底部和固定壩的疲勞破損，以致閘壩漏水嚴(yán)重，直至造成整個(gè)翻板閘壩工程的破壞。另外，其初啟動(dòng)水位較高、而回關(guān)水位偏低，難以滿足用戶的使用要求。

（2）1983年下半年設(shè)計(jì)的面板向下游有一定的預(yù)傾角度的滾輪連桿式閘門：

針對(duì)面板鉛垂的滾輪連桿式閘門存在的問(wèn)題，作了如下幾個(gè)方面的改進(jìn)：

a)將翻板閘門改進(jìn)成向下游預(yù)傾一個(gè)角度的型式，經(jīng)過(guò)多次水工模型試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，證明其能有效防止翻板閘門的小開(kāi)度振動(dòng)拍打現(xiàn)象，并使初始啟門水位得以降低，關(guān)門水位得以提高；b)門下堰頂設(shè)有一個(gè)斜坡式跌落，使門下的堰型由寬頂堰改造成為梯形斷面實(shí)用堰，增大了流量系數(shù)，使上游洪水位低于采用其它形式的翻板閘門的情況，減少了淹沒(méi)損失；

c) 在連桿長(zhǎng)度及支鉸位置、滾輪直徑方面作多次修改和調(diào)整，運(yùn)行更加準(zhǔn)確可靠。而且翻板閘門的啟門水位可以根據(jù)業(yè)主要求設(shè)計(jì)為高于正常水位5~30cm之內(nèi)的任一值，設(shè)計(jì)成果與實(shí)際使用的水位差值可控制在5cm以內(nèi)，一般只有一、兩個(gè)厘米；

d)在閘門前增設(shè)防護(hù)墩，防護(hù)墩可以有效防止上游來(lái)物撞擊閘門及漂浮物堵在閘門支鉸下造成破壞。

經(jīng)近40年全國(guó)近30個(gè)省市實(shí)例工程的運(yùn)行證明，該種面板有預(yù)傾角的滾輪連桿式翻板閘門已相當(dāng)成熟可靠，具有廣泛推廣應(yīng)用的價(jià)值。2100433B

《變配重可控水力自動(dòng)定軸翻板閘門實(shí)踐研究》基于“變配重可控水力自動(dòng)定軸翻板閘門”發(fā)明專利，在湖南省茶陵縣仁源村小溪流上興建了仁源水閘，系統(tǒng)總結(jié)了該水閘的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、預(yù)結(jié)算和管理等。

《變配重可控水力自動(dòng)定軸翻板閘門實(shí)踐研究》主要內(nèi)容包括緒論、水力自動(dòng)水閘發(fā)展歷程，仁源水庫(kù)設(shè)計(jì)、施工、預(yù)結(jié)算和管理等，重點(diǎn)介紹了目前仁源水閘理論計(jì)算方法，總結(jié)了整個(gè)過(guò)程存在的問(wèn)題和取得的經(jīng)驗(yàn)，提出了進(jìn)一步改進(jìn)研究的設(shè)想。

《變配重可控水力自動(dòng)定軸翻板閘門實(shí)踐研究》可供水利、環(huán)保、電力、航道等行業(yè)相關(guān)的科研、設(shè)計(jì)及管理人員學(xué)習(xí)參考，也可作為有關(guān)高等院校師生研究、學(xué)習(xí)的參考書(shū)。

前言

第1章 緒論

1．1 問(wèn)題的提出

1．2 研究目標(biāo)

1．3 研究意義

1．4 研究思路和方法

1．5 研究?jī)?nèi)容

第2章 水力自動(dòng)閘門發(fā)展概況和存在的問(wèn)題

2．1 現(xiàn)有水力自動(dòng)閘門類型

2．2 水力自動(dòng)閘門國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

2．3 現(xiàn)有水力自動(dòng)閘門研究方法

2．4 目前存在的問(wèn)題

第3章 變配重可控水力自動(dòng)定軸翻板閘門發(fā)明簡(jiǎn)介

3．1 發(fā)明內(nèi)容

3．2 附圖說(shuō)明

3．3 具體實(shí)施方式

3．4 發(fā)明附圖

3．5 已獲發(fā)明專利證書(shū)

第4章 仁源水閘設(shè)計(jì)

4．1 工程概況

4．2 閘門啟閉翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

4．3 閘門結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核

4．4 閘門結(jié)構(gòu)剛度校核

4．5 閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4．6 蓄水池和管道設(shè)計(jì)

4．7 水閘進(jìn)出水建筑物設(shè)計(jì)

4．8 工程概預(yù)算和結(jié)算

第5章 研究結(jié)論和建議

5．1 發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)

5．2 本次研究新增加創(chuàng)新點(diǎn)

5．3 與其他翻板閘門比較的優(yōu)點(diǎn)

5．4 建議

5．5 進(jìn)一步改進(jìn)研究設(shè)想

參考文獻(xiàn)

后記2100433B