下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计.doc

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1、下游常水位后浮箱水力自动控制闸门的设计摘要：后浮箱水力自控闸门在突尼斯麦—崩水渠已运行20多年，发挥了很好的调节控制作用。本文结合工作实践,从闸门的工作原理、结构特点、闸门选型等方面，对该闸门进行了简明的技术分析和造型介绍及设计体会、认识。关键词：后浮箱水力自动闸门工作原理结构特点闸门选型　　1概述　　自动化是科学技术现代化的重要内容，自动闸门则是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。浮箱水力自动化闸门是一种借助水力和重力作用，可以自动启闭和调节的自动化闸门，具有运行可靠、结构简单等特点，越来越被广泛地应用于供水、灌溉

2、、防洪、发电、水运等工程。　　下游常水位水力自动控制闸门的特点是，在闸后为某一设计水位条件下，当下游需水量改变时，闸门能利用水力作用自动地进行启闭，以满足闸后需水量要求，无论闸上游水位如何变化，闸门的开度大小，以下游需水量的大小而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的，用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等，可实现渠道水力自动调节和输水。　　我国援助突尼斯共和国建设的麦－崩水渠工程，设计要求水渠的水位实现自动控制。该工程采用的控制下游水位的后浮箱闸门，是我院在国内尚无设计先例，又缺乏技术资料的情况下，自行研制设计的，经过多

3、次室内水工模型试验和中间试验，获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后，进行了施工详图设计和制造。经安装运行后证实：下游常水位水力自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、易于维修，达到了预想的效果。　　笔者有幸参加了突尼斯麦—崩水渠自动控制下游常水位的后浮箱闸门的设计工作，本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识，同大家交流，以有益于推广和应用。　　2闸门的工作原理　　下游常水位闸门主要由面板、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图1)。　　4　　　　图1下游常水位水力自动控制闸门结构图　　面板和浮箱

4、的前后侧板均做成圆弧形，其圆心都和转动轴轴心重合。浮箱底部的切线方向也通过轴心，门轴高程设置在下游设计水位上，如图2所示。　　　　　　图2面板、浮箱工作原理示意图　　从图2可以看出，要使闸门处于稳定平衡状态，作用在闸门上的开门力矩（Cp）应等于关门力矩（Cf)，　　即：Cp=Cf　　　　　　　　　　　　　(1)　　开门力矩Cp=pdsinα　　　　　　　　(2)　　式中：p为包括配重的闸门重量；d为重心和转轴中心的距离；α为浮箱的底部和水面所形成的角度。　　关门力矩　　式中:w为水的单位重量；e为浮箱的宽度；R为浮箱的

5、外径；r为浮箱的内径。将(2)、(3)式代入(1)式,　　即：　　由此可见，闸门的平衡与α角值无关，即当闸后水位为设计水位时，只要在进行闸门设计和安装调整时，适当调整配重，使闸门重量和重心位置满足式(1)或式(4)的要求，则在该下游水位条件下，闸门开启到任何位置，也均能保持平衡。当下游水位降落时，闸门失去平衡，开度加大，下泄流量增加，下游水位回复到与转轴中心相同时，闸门才停止转动；当下游水位超过转轴中心时，闸门转动开度减小，至水位回落到转轴中心相同时，闸门停止转动。这样，能经常保持下游为常水位。　　3闸门的结构特点4　

6、　（1）闸门是一个有两个上支臂的弧形门，其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来，两个上支臂支撑固定在空心圆筒上，支铰轴与弧形面板同心，浮箱则固定在空心圆筒的下游（见图1所示），浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心，并且圆心为支铰轴心。　　（2）为防止过水时水流冲击浮箱下部，在浮箱的下部装设一个护套，让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入，以保持较平稳的运行。　　（3）后浮箱水力自动闸门可以是露顶式也可以为潜没式，当上游取水的河道水位升降变化幅度大，而又能满足取水要求时，可选择为潜没式孔口，即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸

7、门转动的支铰轴为同心，所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心，不产生启、闭门力，所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。　　（4）为保证启闭灵活，门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触，其间留一些小的缝隙，同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面，以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承，使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。　　（5）由于渠道内是经常有水的，所以闸门一般也均为开启状态，只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时，将后浮箱闸门上游的平板检修闸门

8、关闭，使其不漏水，即可完全断流。　　（6）闸门（包括浮箱）的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧，以使闸门自重为一个开度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置，可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的，因此可以调整制造中产生的误差。　　4闸门的选型　　下游常水位后浮箱水利自