水利自動翻板閘門概要:

水力自動翻板閘門它是利用水力和閘門重量平衡的原理,增設阻尼反饋系統來達到閘門隨上游水位升高,而逐漸開啟泄流;上游水位下降,而逐漸回關蓄水,使上游水位始終保持在要求的范圍內(即上游正常水位)。舉個例來說,連桿滾輪式翻板閘門是一種雙支點帶連桿的閘門,它是根據閘前水位的變化,依靠其水力平衡作用自動控制閘門開啟和關閉,在運行過程中無撞擊和拍打的一種翻板閘門。此種閘門由門葉、支腿、支墩、滾輪,連桿等部件組成。當上游來流量加大,門上游水位抬高,動水壓力對支點的力矩大于門重與摩阻力對支點的力矩時,閘門自動開啟到一定傾角,直到在該傾角下動水壓力對支點的力矩等于門重對支點的力矩,達到該流量下的新的平衡。流量不變時,開啟角度也不變。而當上游流量減少到一定程度,使門重對支點的力矩大于動水壓力與摩阻力對支點的力矩時,水力自控翻板閘門可自行回關到一定傾角,達到該流量下的新的平衡。因此,水力自控翻板閘門具有不需啟閉機械及相應設施、不需人為操作,完全由水流及時自動控制的特點。

自動翻板閘門的工作原理及發展歷程

水力自動翻板閘門的工作原理:

現在應用最為廣泛的翻板閘門即為水力水力自控翻板閘門,其工作原理是杠桿平衡與轉動,具體來說,水力自控翻板閘門是利用水力和閘門重量相互制衡,通過增設阻尼反饋系統來達到調控水位的目的:當上游水位升高則閘門繞“橫軸”逐漸開啟泄流;反之,上游水位下降則閘門逐漸回關蓄水,使上游水位始終保持在設計要求的范圍內。舉個例子,滾輪連桿式翻板閘門是一種雙支點帶連桿的閘門,由面板、支腿、支墩、滾輪,連桿等部件組成,根據閘門水位的變化,依靠水力作用自動控制閘門的開啟和關閉。當上游來流量加大,閘門上游水位抬高,動水壓力對支點的力矩大于門重與各種阻尼對支點的力矩時,閘門自動開啟到一定傾角,直到在該傾角下動水壓力對支點的力矩等于門重支點的力矩,達到該流量下新的平衡。流量不變時,開啟角度也不變。而當上游流量減少到一定程度,使門重對支點的力矩大于動水壓力與各種阻尼對支點的力矩時,水力自控翻板閘門可自行回關到一定傾角,從而又達到該流量下新的平衡。

水力自控翻板閘門的發展歷程:

水力自動翻板閘門與鋼壩的優劣對比

(1)脈動(拍打現象)水力自控翻板閘門在運行過程中的流態相當復雜,閘門受泄水量和風浪的影響,門前水位往往在變化之中,而閘門隨著門前水位的變化,力系失衡后,閘門的開度也不斷發生變化,嚴重時將會使閘門產生越來越大幅度的擺動,以致不能控制,從而使閘門失衡。出現“拍打”現象時,易導致閘門壩坎結構毀壞,大大縮短翻板門的壽命,甚至使閘門、門基礎全部毀壞。而鋼壩可以有效的避免這一系列現象的發生。(2)、安全運行水利自動翻板閘門由于其工作原理是由水壓與自重平衡的作用,使門體自動打開,不受人為控制。加上各種運行時的阻卡不一樣,門什么時候開,很難把握。而下游一旦有人畜或其他臨時建筑,在沒有征兆通知,上游就翻壩泄洪,有很多安全隱患。而鋼壩塌壩與升壩都是人為控制。準備塌壩可提前通知下游,故安全性很高。

(3)、泥沙淤積對啟門影響由于自動翻板閘門采用中間支鉸結構,門前泥沙力矩為啟門阻力距,有時致使水力到開啟閘門,因此在閘門下游往往需要增加啟閉輔助設備,即便是如此也很難保證啟閉自如的效果,因為泥沙淤積量常常難以預測。而鋼壩是向一側傾倒淤積或石頭等雜質對壩的升和塌無法形成阻擋,它的淤積力矩為塌壩動力矩,更利于塌壩,更利于泄洪順利進行,不至于導致上游被淹沒的情況發生。(4)影響泄洪斷面一般情況,水力自控翻板閘門因為考慮到依靠自重翻門,所以門體制作比較厚,當翻倒泄洪時,中間形成一道很厚的阻水面,有時厚度達到1m,嚴重影響泄洪斷面,當上下游水位較大時,易造成將閘門沖走,而鋼壩是向下游傾倒,倒下后壩體在壩底板高層以下,不會形成阻水現象。(5)關門受阻當自動翻板閘門打開一段時間,上游水位下降后,需要自動關門時,如果這時泥沙、石頭淤積在閘門的底部或樹枝等浮游硬物卡在轉動支鉸部位時,閘門就無法自動關閉,只能等到上游水放盡,人工清淤后,閘門才能復位,而此時上游河底已露出水面(難看),重新蓄滿水需要很長時間或很多費用,但鋼壩應急泄洪后,根據上游來水情況,當達到上游需要設定水位時,啟動鋼壩的驅動裝置,可以隨時立壩蓄水,門體及附近是否有淤積(包括樹干、樹枝或其他雜物)對立壩沒有任何影響。

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