大型灌溉工程下游渠道常水位机械自动控制分流闸门探究

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1、大型灌溉工程下游渠道常水位机械自动控制分流闸门探究　　摘要：大型灌溉工程灌区覆盖范围广且较为偏僻，电力供应不便，要实现渠道分流闸门电动操作和电气自动化控制较为困难。为避免漫堤和分水不均，实现下游渠道常水位的机械自动控制具有十分重要的意义。该文对一种利用下游渠道水位变化实现机械自动启闭的分流闸门的原理和典型结构进行了介绍和研究，对国内企业从事灌溉工程分流控制闸门的设计、施工和国产化制造具有一定的借鉴作用。关键词：大型；灌溉工程；下游渠道常水位；机械自动控制闸门中图分类号：TV663文献标识码：A大型灌溉工程灌区覆盖范围广且较为偏僻，电力供应不

2、便，要实现渠道分流闸门电动操作和电气自动化控制较为困难。为避免漫堤和分水不均，实现下游渠道常水位的机械自动控制具有十分重要的意义。本文对一种渠道下游常水位自动控制闸门的原理和典型结构进行了研究，并对安装调试施工进行了介绍，对国内企业从事灌溉工程渠道分流控制闸门的设计、施工和国产化制造具有一定的借鉴作用。6该类闸门结构简单，不需要任何电力启闭设施，终身免维护，可实现无人区机械自动操作，具有广阔的应用推广前景。1国内外应用现状渠道下游常水位控制闸门在国内灌溉工程上应用较少，但国外已有较为成熟的工程应用经验并实现了专业、量化生产，专业厂家有法国E

3、YRTEC及巴西HYDROSTEC等。我司承担的苏丹麦洛维灌溉工程项目业主就明确要求采用该种渠道下游常水位分流控制闸门。2工作原理如图2所示，下游常水位控制闸门由梯形断面的圆柱体门叶，闸门主纵梁支臂及轴动部分，圆柱体浮箱及配重等组成。转动轴中心的安装高程需与下游目标常水位保持一致。转动轴中心与门叶及浮箱圆柱体的几何中心重合。作用在闸门门叶上的水压力作用线通过转动轴中心，不会产生扭转力矩和驱动闸门启闭。驱动闸门启闭的力矩为结构体重力P及作用在浮箱上的浮力F所产生综合作用力矩。在理论开度（该开度下闸门流量与下游平均用水量基本匹配）下，通过调整固

4、定在门叶框架上的配重或在浮箱内额外增加填充物，使自控闸门转动轴中心在与下游目标常水位同一高程时，重力矩和浮力矩能相互抵消。6当下游水位与转轴中心高程不一致时，作用在浮箱上的浮力将发生变化，打破闸门原平衡状态，闸门在不平衡力矩作用下开度将发生调整，并重新建立平衡：如下游渠道用水需求量下降，下游侧水位上升，浮箱浮力增加，闸门开度将适度减小，下泄流量减少，经过一段时间后，下游水位再次与转轴安装高程重合，重新建立闸门系统的平衡。如下游渠道用水需求量增加，下游侧水位下降，浮箱浮力下降，闸门开度将适度增大，下泄流量增加，直至闸门重新建立平衡。3结构及制

5、造闸门为钢板、钢管及碳钢卷板所构成的焊接结构件。要求钣金工作精细准确，误差控制严格，以保证闸门在后续运行中无故障操作；闸门的可移动部件可分拆以便运输。下游常水位控制闸门分潜孔式和敞开式（自由水面）两种。3.1潜孔式下游常水位控制闸门典型结构形式3.2敞开式下游常水位自动控制闸门典型结构形式3.3部件介绍潜孔式下游常水位控制闸门弧形面板为上宽下窄的梯形结构，剖面形式为弧型，与主纵梁进行焊接，在主纵梁上开孔及在弧形面板上焊接底部开孔的缓冲箱以减少非恒定流过流时对闸门稳定的影响和避免漩涡的产生。6闸门支臂结构采用螺栓连接，前端部与主纵梁相连，后端

6、部和浮箱相连。支臂上焊有吊耳，以便安装、检修及起吊使用。浮箱为封闭结构，上部有开口和盖板以用于添加配重和密封。转动轴分大小轴，小轴支撑在左右混凝土门槽上，为减少阻力，大轴和小轴的连接方式采用滚动轴承连接，大轴和支臂浮箱焊接连接。浮箱套用于盛放浮箱之用，浮箱的浮力是依靠浮箱套内的水产生的。浮箱套后端部和后面的铁梯螺栓连接，浮箱套与闸门结构无固定连接，浮箱套前端通过滚轮支撑和转动轴接触。浮箱套上预留与PVC管相配的孔，连接到下游明渠，避开水跃的影响。4安装为使控制闸门开闭自如，应尽量减少闸门与渠道或进水口钢衬的接触，将使用敞开式自控闸门的渠道设

7、计为梯形断面；为避免闸门在全关闭时被锁死，安装闸门时使闸门与渠道和进水口钢衬留有少量间隙。因此，闸门在关闭状态时将有少量漏水。如需控制闸门在长时间关闭时的漏水量，特别是潜孔式闸门的漏水量，可在闸门上游侧安装手动定轮平板检修闸门。6工地现场组装整体构件，支臂端部和面板上的主纵梁连接，连接形式为螺栓连接；组装后，把左右支铰临时固定于相应门槽内。对闸门进行全行程试验，检查闸门面板与梯形门槽有无卡阻现象；闸门在全关位置时，确保弧形面板与左右两侧门槽有少量空隙，底部面板与门槽底槛接触良好。支铰转动中心高程与下游控制常水位相齐平。自控闸门现场试验与调试

8、，分无水状态和有水状态。当闸门在自由水面中运行时，精确调整配重箱内和浮箱内的配重，使闸门整体重心平衡，保证闸门处于全关状态（有微小开度）时，重心位于支铰轴中心上方。当闸门在动水中