關于研究翻板閘配裝液壓系統的應用

滕亞莉

山東省泗水縣高峪鄉為攔蓄灌溉，在星吳公路上臨高峪河上修建一攔河閘工程，根據河道規劃、運用要求和水力計算，閘址上游流域面積65km2，擬定攔河閘凈寬70米，每孔凈寬5米，共14孔。在建筑形式的選擇時，若采用開敞式提升閘或橡膠壩，工程估算投資為180萬元和220萬元。

通過對已建翻板閘工程的實地調研，在借鑒周邊縣市翻板閘成功經驗的基礎上，決定采用自動翻板閘并配裝液壓式啟閉傳動系統（以下簡稱液壓系統）的方案。經方案比較，該方案既克服了翻板閘在運行中的不足，又使工程投資減少（預算資金為110萬元）。根據該方案，完成了該攔河閘工程設計，取得了較為滿意的設計成果。

一、自動翻板閘存在的主要問題

1.存在的主要問題

翻板閘門在啟閉過程中最大的問題：一是閘門對閘墩撞擊力大，常使門墩上的橡皮防沖塊被撞壞，以致閘門裂縫甚至斷裂。二是閘門在運行過程中，水面受到波浪影響，加之閘門底部水流狀態不穩定，以致使得閘門產生周期性的拍打門墩的現象。三是自動翻板閘主要靠水力原理自行啟閉，因此，這種閘門不能有效地控制水位和流量，其反向也不能過流，在水利工程運用中受到了限制。

二、液壓系統的應用

1.液壓系統的組成及工作原理

液壓系統主要由液壓泵、液壓缸以及控制調節元件等組成。液壓缸布置在閘門板的下部，距底板0.15—0.20m，并使用鉸支座與閘門和支墩連接。液壓缸兩端各安裝一根油管，采用Φ20mm無縫鋼管與液壓泵聯通，液壓泵設在管理房內，實行集中操作。當水位達不到翻板閘所需水頭需翻板閘調節水量時，需要液壓缸施加一定推力，此時，油缸下端接通高壓油管，上端接通回油管，液壓缸中的活塞在液壓作用下，帶動連桿，推動閘門的底部，翻板閘門沿支墩支座翻板;當水位達到翻板閘所需水頭時，不使用液壓啟閉傳動系統，翻板閘仍能按水力要求自動啟閉，此時，液壓缸起到減震器的作用。

在翻板閘門自重不足以自動關閉時，需要液壓缸施加一拉力，此時可使用閥門調節輸油管路，將油缸上端接通高壓油管，下端接通回油管，閘門便可在連桿的帶動下徐徐下降。翻板閘門在結構設計中已充分考慮了閘門的配重問題，因此，所需拉力很小，一般不使用。

2.液壓系統解決的主要問題

（1）撞擊支墩：液壓傳動系統的主要優點是工作平穩、液壓控制閥是液壓系統中控制油液方向、壓力和流量的元件，根據閘門運行條件，在液壓缸額定荷載范圍內，借助于液壓控制閥，對液壓缸的啟動、停止、方向、速度進行控制、調節，這樣就控制了翻板閘門的啟閉速度，避免了閘門突然翻倒而撞擊支墩的問題;同時液壓缸均設有緩沖裝置，以免在行程終端發生機械碰撞，也有效地解決了撞擊問題。

（2）拍打門墩：自動翻板閘門的主要特點是用水力原理自動啟閉。翻板閘的閘門與支墩為鉸鏈聯結，閘門在水壓力作用下，可沿鉸支座轉動。當增加液壓系統后，安裝在閘門后的液壓缸與支墩通過鉸支座聯接，等于增加了一個鏈桿支座。

翻板閘門處于關門位置時，閘前受動水壓力和波浪的影響，當閘前水深達到“臨界”翻板水深時，閘門處于“臨界”翻板狀態，在波浪壓力的作用下，將產生周期性拍打門墩的現象。增加液壓系統后，在翻板閘門未翻板之前，液壓缸與鉸支座組成一個幾何不變體系，盡管閘門所受外力是不平穩的，但閘門與門墩構成的聯動體系卻是穩定的，因此解決了“拍打”問題。如果鎖緊液壓系統的制動回路，閘前水位即使超過設計翻板水位，翻板閘門在液壓缸的約束下，也不能翻倒。

翻板閘門處于半開位置時，閘門活動支鉸沿圓弧軌道滑動和轉動，閘門板處于流水之中，門板受上、下紊流的影響，將造成閘門震動，增加液壓系統后，等于增加了一個約束，閘門與門墩構成的聯動體系，將減緩閘門的震動。閘門震動的原因十分復雜，由于動水作用的不平衡，當閘門與動水位接觸時，總會出現震動，根據對已建翻板閘運行情況的調查，閘門在半開位置時，震動是輕微的。

翻板閘門處于全開位置時，雖然門板仍受上、下紊流的影響，閘門在液壓缸、鉸支座、支墩三點支撐下，能使翻板閘門處于穩定狀態。

（3）調節流量：采用液壓裝置可使閘門的啟閉不再受水位的限制，有效的彌補了單一靠水位升降啟閉閘門的缺陷，從而解決了限制水位、控制流量、調節庫容、方便維修、利于防汛搶險等問題，提高了工程安全運行程度。

3.液壓啟閉機主要技術參數的選擇

液壓啟閉機的選擇，需計算液壓啟閉機的負載、最大行程、安裝距和開、關門時間等關鍵數據。

（1）安裝距、行程及開、關門時間。①安裝距L1：液壓缸的安裝距由工程設計時擬定。②最大行程：根據翻板閘原理圖，由數學公式計算翻板閘全翻后的終止長度L2，最大行程L=L2-L1。③開、關門時間：根據閘門的尺寸、形式及運行條件等因素進行選擇，一般為2—3分鐘。

（2）液壓系統的選擇

推力（負載）確定后，根據負載和工程類型，選擇液壓缸的工作壓力P，確定液壓缸的內徑D和活塞桿直徑d。根據設計的開、關門時間，提出自由傾動和控制啟閉同時滿足的要求，進行液壓系統的計算和選擇，繪制出泵站原理圖。具體可由廠家設計。

該攔河閘閘前有效水深2.5米，閘門凈寬5.0米，經計算，推力為5.89噸，最大行程80厘米，開、關門時間2分鐘，由陜西省榆次方盛液壓機電設備有限公司負責設計、制造及安裝調試。液壓系統共用一個液壓泵站控制全部閘門的啟閉，每孔閘門選用2臺DG-J100。-E1E-Y3型液壓缸。造價每孔1.2萬元，僅相當于卷揚式啟閉機的25%。

4.液壓系統的運行與管理

液壓系統必須嚴格控制操作規程進行。液壓系統的高壓油泵是液壓系統心臟，應密切注視其工作狀況，并經常檢查液壓油質量是否符合要求，儲油箱中油液是否充足。使用時，如發現排油量低于額定值的20%或運行中有不正常的聲音，應采取措施及時加以排除。