太浦河泵站多叶拍门设计

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1、太浦河泵站多叶拍门设计摘要：抽水泵站断流保护装置是泵站安全、可靠运行的重要保障。太浦河泵站断流保护装置的设计，综合考虑了泵站的总体布置型式及泵组运行工况和运行要求，比选了现有的几种断流保护装置，吸收了各断流保护装置的优点，确定直升式快速多叶拍门为泵站的断流保护装置，并进行了直升式快速多叶拍门的模型试验。根据拍门模型试验结果，吸取了国内已建工程的成功经验，确定了多叶拍门的结构型式，对多叶拍门的结构、支承和拍门铰链进行了优化设计。关键词：太浦河泵站多叶拍门设计1概述太浦河泵站工程位于江苏省吴江市境内庙港镇太浦河节制闸附近，泵站装设六台斜15°轴伸泵，泵站设计总流量为

2、300m3/s。单机容量为50m3/s，设计净扬程1.39m，叶轮直径4.1m，是目前国内最大的斜轴伸泵。由于进出水流道尺寸大，中间设有隔墩，所以每台水泵的进口设置两孔检修闸门，出口设置两扇快速多叶拍门和两扇快速事故闸门。整个泵站共设有12扇快速多叶拍门和12扇快速事故闸门，均采用液压启闭机操作。启闭机安装在出水口6.0m的高程平台上。该平台设置一台2×65kN双向门机，用于快速多叶拍门、快速事故闸门以及液压启闭机的安装、维护和检修。2闸门的运行要求及布置型式泵站的水泵运行都有启动和断流两种要求，可采用虹吸式出水流道、快速闸门和拍门三种方式。虹吸式出水流道适应于

3、立式轴流泵，对太浦河泵站不适用；在保证闸门起升和关闭速度的条件下，快速闸门可以满足启动和断流的要求，太浦河泵站流道两孔断面尺寸均为宽4.00m，高4.703m，平板门提升和关闭速度很快，对启闭设备要求很高；拍门启动和断流的可靠性都比较高，但大尺寸拍门关闭时撞击力很大，虽然采用液压缓闭装置可以减小撞击力，但结构复杂要求很高，更主要是对特低扬程泵站，拍门的水力损失是泵站扬程的一部分，使水泵装置效率难以满足泵站设计规范要求。根据工程的具体情况，吸收快速闸门和拍门的特点，借鉴国内有关工程的经验，采用直升式快速多叶拍门，操作设备为快速液压启闭机。快速多叶闸门的结构型式是在

4、平板门上开设拍门，特点是水力损失小、结构较简单、检修方便、使用安全可靠，与虹吸真空破坏截流闭锁方式相比，还可以缩短出水管（流道）长度，并利于泵系统启动。快速多叶闸门的工作方式为，水泵启动时，大拍门自由开启过流，以减小水泵启动阻力，启动完毕后，提起多叶拍门。当水泵停机或出现事故时，闸门快速关闭截断水流。多叶拍门布置在水泵出口处快速事故闸门的上游侧，闸门孔口尺寸为宽4.00m，高4.703m，底槛高程-4.45m，挡水水头为7.99m，运行水头为1.39m。闸门为悬臂轮支承，每侧布置两个轮子，每扇闸门四个轮子。闸门单向止水，采用P型水封橡皮止水。在闸门门体上布置三个

5、大拍门，大拍门上下排列，每个大拍门的孔口尺寸均为宽3.0m，高1.0m。闸门与液压启闭机单吊点联接。每台水泵出口的两扇拍门同步动作。3模型实验为了确定多叶拍门的水力损失、拍门的孔口面积及结构布置型式，在设计过程中，利用了太浦河泵站斜15°轴伸式水泵模型装置，对水泵出口设置的拍门进行了模型水力损失试验。试验先后进行了二排8个小拍门自由开启、三排12个小拍门自由开启和三排12个小拍门开启55°、70°的不同流量水力损失试验。为进一步减少水力损失，又增加三排6个大拍门自由开启和三排6个大拍门开启55°、60°、70°的不同流量水力损失试验。根据上述八种工况不同流量水力

6、损失试验结果分析：（1）拍门阻力损失与过水面积大小关系密切，即三排拍门过水面积比二排拍门大，大拍门过水面积比小拍门大，故相应阻力损失小。同理，三排排门开启70°比开启55°、60°的过水面积大，所以相应阻力损失亦小。（2）从三排12个小拍门自由开启、开启55°和开启70°的三条试验曲线对比来看：三排小拍门自由开启的水力损失最小，说明在该工况下，三排小拍门自由开启的角度比70°大。按开启70°相同流量的水力损失值的比例计算，三排小拍门自由开启的角度约为87.1°左右。同样，从三排6个大拍门自由开启、和开启55°、60°、70°的四条试验曲线对比来看：三排6个大拍门

7、自由开启的水力损失最小，说明在该工况下，三排6个大拍门自由开启的角度比70°大。按开启55°相同流量的水力损失值的比例计算，三排6个大拍门自由开启的角度约为74°左右。（3）由于拍门出流仍属于孔口出流，故流量与拍门阻力损失成直线关系，即Q=K√Δh。从二排8个小拍门自由开启、三排12个小拍门自由开启和三排6个大拍门自由开启三个工况对流量系数（K）计算看出，三种拍门自由开启工况Q与√Δh基本成直线关系。流量系数K值误差与流量大小、水流冲击力和铰链连接摩擦力等有关。其K值平均值分别为K8=0.247；K12=0.396；K6=0.479。结论：1）在模型额定流量为Q

8、=260l/s时，二排8