水力液壓雙控翻板閘門在水電工程中的應用

【摘要】水力液壓雙孔翻板閘門的優點在于運行的時候具有很高的可靠性、消能水平高、不需要過多維護等，在水電工程中得到了廣泛的運用。本文在分岸布置的原則下將水力液壓雙控翻板閘門應用在了某水電工程中，為該水電工程帶來了明顯的經濟效益。

【關鍵詞】水力液壓；翻板閘門；水電工程

1、前言

閘門是水閘的一個部分，按照結構形式可以將其分為球形閘門、人字閘門、弧形閘門以及平面閘門等，在水利工程中應用最廣泛的平面閘門就是翻板閘門，而水力自控翻板閘門又是翻板閘門中最常見的。閘門的工作原理是受到閘門自身重力和水壓力的作用，閘門根據力矩平衡原理繞水平鉸軸開始轉動，以實現自動的開啟和閉合。水力液壓雙控翻板閘門因為具有良好的可靠性和效能效果，并且不需要經常維護的優點，在水電工程中得到了廣泛的應用，對于徑流式水電站以及攔河活動壩等工程來說非常適用。它只是將正常的蓄水位提高了上來，并沒有抬高洪水位，河道的泄流能力是基本保持不變的。鋼板門的材質是鋼筋混凝土，只需要平板提升閘門四分之一左右甚至三分之一的造價就能制造出來。水力自控翻板閘門是水力液壓雙控翻板閘門的發展基礎，可以對水位變化進行監控并且自動開合，運動過程緩慢并且具有良好的運動同步性以及消能效果，相比起常規的閘門來說具有更強的泄洪可靠性。

2、水力液壓雙控翻板閘門的構造

水力液壓雙控翻板閘門用于支撐和擋水的部分的材質一般是預制鋼筋混凝土，用金屬部件將其一一連接起來形成一個整體的閘門，圖1為水力液壓雙控翻板閘門的結構圖。使用螺栓將槽形門板和實心門板固定于支腿位置，螺栓還需要對側止水和底止水進行固定，使其安裝在門板前面，在壩體上需要預留好孔洞并且將支墩下部埋入其中，澆筑二期混凝土進行固定，將連桿座和滑輪固定在支墩上，連桿的作用是連接支腿和支墩，通過支腿上的導板和滑輪靠接可以有相對運動產生，小連桿一端連接的是輪滑上的軸，支腿上的連桿軸可以滑動在小連桿另一端的深槽內，閘門運動的支點部分在導板靠接滑輪處，將液壓控制系統安裝在大壩頂端，將液壓油缸安裝在支墩和支腿之間的位置，油缸通過油管連接到控制系統上，對液壓控制開關進行操作就可以自由的伸縮液壓油缸，從而保證在任意位置閘門都可以停留不動并且自如的打開或者關閉。

3、水力液壓雙控翻板閘門的工作原理

閘門蓄水的時候水位會隨之升高，在閘門板上產生作用的水壓力合力作用點也會相應的進行上升。當蓄水位超出了閘門約15cm高度的時候，水壓力合力相對于支點會有力矩產生，同時閘門板和支腿重力也會有相對于支點的力矩產生，前者比后者要大。導板會在滑輪的表面呈現出相對運動，支點因此被抬高，閘門所處的狀態為動平衡狀態，水位變化打破了這種動平衡隨之有新的動平衡位置產生，一直持續大閘門完全打開或者關閉的時候。

在閘門完全開的狀態下，水流會從閘門板上下一起流過，如果是洪水的話閘門板的上下壓力差會非常小，這個時候閘門就很容易浮起來并且被水流沖擊的脫離支墩上部，換句話說就是閘門板浮走了；因此在設置結構的時候增加了小連桿，其作用就是當閘門完全開啟的時候拉住支腿上的連桿軸，這樣一來支墩、連桿以及連桿軸之間就形成了一個三角形，形態相對穩定，避免閘門“浮走”。

閘門在運行中有時會有雜物被沖到支墩和支腿之間的位置并且卡住，閘門因此會傾斜向上游部分，在閘門下部流經的水流過大，造成水位不斷降低，閘門沒有支撐會倒至上游位置，產生巨大的損失；所以可以設置防護墩在支墩正前方閘門板的位置，這樣一來就一方面支墩和支腿之間不會有雜物卡住，另一方面閘門也不會向前倒下。漂浮物有時候在閘門運行的時候會卡在閘門板下方，閘門因此會有漏水情況產生，這時候需要將閘門拉起來人工去進行清潔，但是有水的狀態下人很難在打滑的壩面往返前進，所以可以建一座人行工作橋于支墩后部，工人清理雜物的時候會變得更加方便，同時維護閘門的安全性也得到了大幅度提高。

面對小型洪水的時候上流水位的高度還不足以讓閘門完全開啟，如果閘門不能完全開啟的話，過流量與泄洪的要求就會有一定差距，造成的直接后果就是上游水位比設計的要求要高很多。而遇到大洪水的時候閘門為了達到泄洪的要求會處于完全開啟狀態，當水位下降至預定高度的時候才會完全關閉，這樣會損失一定的水頭。為了避免這種情況，可以安裝一個液壓控制系統在大壩頂端，操作液壓來對開關進行控制，使閘門可以在任何位置停留并且開、關。同時為了保障閘門運行的安全性，當水位比閘門蓄水標準位置高出約20cm的時候必須通過液壓系統將閘門打開，并鎖定在完全開啟的狀態下，直到洪水水位下降到標準水位之下，這樣可以避免在洪水中有物體正面的撞擊到閘門上。閘門是比較沉重的，如果使用人工方式去開啟或者關閉閘門的話不僅需要耗費很長時間，而且需要使用較多人力資源，利用液壓系統在幾分鐘之內就可以完成開啟或者關閉閘門的動作。

4、結束語

在水電工程中應用了水力液壓雙控翻板閘門后，不僅可以與水電工程的運行要求相滿足，還可以起到降低成本的作用，提高了經濟效益并且減少了成本投資。在大江大河上我們是很少使用水力液壓雙孔翻板閘門的，所以如果要采用的話必須做好閘門的管理維護以及調節調度工作，其附屬設施同樣要管理好，不僅要設置攔污設施去有效地攔截泄洪設施上端的雜物，還要對閘門的搶修維護措施不斷進行完善，總結工作經驗來補充運行管理制度。

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作者簡介： 王江彥，1981年5月13日，男，漢族，籍貫甘肅酒泉，學歷大學本科，職稱，研究方向 水利工程建設與管理 水庫運行管理。