水工平板閘門自動清洗裝置可行性分析

劉欣然 喬偉聰 盧云杉 郭振乾 董金凱

摘 要：閘門是重要的水工建筑物之一，也是大壩、水電站等水利水電大型工程必不可少的水工建筑，其主要作用是封堵大壩、水電站等水工建筑物的進出水口，然后按照需要打開閘門放水，調整上下游的水位，排除一些沉沙、冰塊等？。但是傳統閘門清洗裝置移動性差，試劑噴灑不均勻，使得閘門的清洗工作效率較低。所以，拆裝簡單，操作方便，清除效率高，便于懸掛的水利工程閘門清洗裝置在水利工程中就顯得尤為重要。

關鍵詞：平板閘門；固定裝置；傳動裝置；清洗裝置；自動

一、引言

閘門是水工建筑物的重要組成部分，閘門的良好運行保障水利樞紐建筑物的安全，發揮水利樞紐的綜合效益，保障下游城鄉居民的生命安全和財產安全2。由于鋼閘門長期處于干濕交替狀態，容易附著泥垢，生長青苔和鐵銹，影響水閘的正常工作，需要定期對閘門進行清理。現有的鋼閘門清洗裝置結構較為復雜、部件安裝形式固定不易更換、難以在閘門上自動移動、化學除垢液體噴灑不均勻，整體操作較為繁瑣，導致清洗過程費時費力，除銹效率低，裝置維護不方便。因此，為了解決現有技術問題，擬設計一種拆裝簡單，操作方便，除垢效率高的水利工程閘門自動清洗裝置，現分析其運行的可行性。

二、裝置結構描述

本平板閘門自動清洗裝置由三大部分組成：

第一部分固定裝置：連接塊、管卡、伸縮輪、鋼板和拉伸彈簧。連接塊用是由兩個直角鋼板組成，其中一個與橫向導軌焊接，另一個直角鋼板夾著閘門上沿，通過螺絲把兩個直角鋼板固定在一起，使外伸的鋼板和豎向導軌不會因為重力作用帶動橫向滑塊傾覆。兩個直角鋼板上的接觸面表面粗糙，以提高穩定性；拉伸彈簧一端連接在鋼板內側，另一端連接在豎向滑塊上，使毛刷能在彈力作用下緊貼閘門表面。豎向導軌背部連接兩個伸縮輪，用來支撐導軌下部防止受外界干擾而產生晃動和閘門不平而造成靠近閘門表面的豎向導軌的磨損；管卡用于托穩導管；鋼板用于連接橫向絲桿導軌和豎向絲桿導軌。

第二部分傳動裝置：由電機、水平絲桿導軌、滑動塊、豎向絲桿導軌構成。電機用于驅動絲桿導軌；橫向絲桿導軌上有一水平滑動塊，通過鋼板帶動豎向絲桿導軌上各裝置水平運動；豎向絲桿導軌上有一豎向滑動塊，用來帶動清潔毛刷等結構的豎向移動。

第三部分清洗裝置：由清潔毛刷、卷縮器、水泵、儲液桶、鋼管和導管組成。清潔毛刷用于清洗閘板；卷縮器能夠在導管收縮時能自動儲存或放出導管；水泵放在儲液桶上口，用來從儲液桶中抽取液體并加壓傳送液體；儲液桶是放在離閘門較近的空地上，內裝有清洗用的液劑；導管、鋼管輸送液體。

三、裝置附圖

四、裝置運行過程描述

本裝置各部分具體運行方式如下：

傳動裝置：在閘門頂部固定橫向絲桿導軌，橫向滑動塊在電機驅動下沿著絲桿做水平運動；其上附有鋼板與豎向絲桿導軌相連，豎向滑動塊在電機驅動下豎直運動；其上固定有清洗裝置。

清洗裝置：清洗裝置由三排剛性毛刷和化學液體噴灑裝置構成。毛刷上部具有加壓裝置，方便其緊貼閘板。液體噴灑裝置包括儲液筒、水泵、導管、卷縮器、三通、噴頭等；液體儲存于儲液筒中，經過水泵加壓，由導管運輸至三通分流，流至噴頭處，向閘板噴灑高壓化學液體。待液體留下，通過傳動裝置帶動毛刷運動，通過摩擦以達到清潔效果。

五、裝置可行性分析

閘門是水工建筑物中活動的擋水結構，用來關閉、開啟或局部開啟過水孔口，以控制水位、調節流量、過運船只、排放泥沙等。因此，在水利工程的諸多作用中，閘門是發揮關鍵作用的結構物。它的安全和適用，在很大程度上影響著整個水工建筑物的運行效果。

由于鋼閘門強度高、重量輕、構造簡單、使用輕巧、養護方便、價格低廉、壽命長等優點，鋼閘門應用較為普遍，廣泛應用于大中小型堤壩、水庫、灌溉、防洪排澇、農田改造、水利發電站等行業。但是，現有的鋼閘門清洗裝置結構較為復雜、部件安裝形式固定不易更換、難以在閘門上自動移動、化學清洗液體噴灑不均勻，整體操作較為繁瑣，導致清洗過程費時費力，去污效率低，裝置維護不方便。

本次研究的開展，主要針對試劑噴灑裝置和傳動移動裝置進行深入的研究，設計出一種拆裝簡單，操作方便，清除效率高，便于懸掛的水利工程閘門清洗裝置，提高閘門養護工作效率，從而對消除工程隱患，保持閘門免于腐蝕損傷，延長使用壽命具有重要的工程意義。

本裝置利用絲桿導軌作為傳動軌道，由電機驅動使其自動運轉，節約清洗過程中的人力物力，加快清洗速度；裝置固定由兩個直角鋼板組成，其中一個與橫向導軌焊接，另一個直角鋼板夾著閘門上沿，通過螺絲把兩個直角鋼板固定在一起，提高裝置穩定性；清潔部分由三排剛性毛刷以及化學液體噴灑裝置夠成，化學液體由水泵加壓經導管輸送至高壓噴頭出，提高噴射動力和清潔效率。且裝置易安裝、易操作，整體拆卸不需要太多人力物力，工程風險較小。

六、結語

在水利工程中，水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物重要組成部分，其工作性能的優劣直接關系到工程預定功能的實現。對鋼閘門的清洗與維護在水利工程設計中是非常重要的，所以一種拆裝簡單，操作方便，除垢效率高的水利工程閘門自動清洗裝置更是必不可少的。

參考文獻：

[1]陳緒云.淺談水工閘門的設計[C].中華民居，2013，09期：339-340

[2]付強，周海輪. 關于水工鋼閘門可靠度的論述[C].科技經濟市場，2015，10期：190

作者簡介：

劉欣然（1999.12.20-）女，漢族，山東省黃縣，身份證號：230183199912200727，本科生，研究方向：水利類

喬偉聰（1998.11.12-）男，漢族，湖南省岳陽市，身份證號：430602199811127133，本科生，研究方向：水利水電工程

盧云杉（1997.08.15-）女，漢族，河南省周口市，身份證號：412701199708150543，本科生，研究方向：水利水電工程

郭振乾（1998.11.05-）男，漢族，河南省南陽市，身份證號：411302199811056030，本科生，研究方向：水利水電工程

董金凱（1998.02.12-）男，漢族，內蒙古自治區呼倫貝爾市，身份證號：15210319980812033X，本科生，研究方向：水利水電工程