關(guān)于研究翻板閘配裝液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

滕亞莉

山東省泗水縣高峪鄉(xiāng)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(jù)河道規(guī)劃、運(yùn)用要求和水力計(jì)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(shí)，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(duì)已建翻板閘工程的實(shí)地調(diào)研，在借鑒周邊縣市翻板閘成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，決定采用自動(dòng)翻板閘并配裝液壓式啟閉傳動(dòng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱液壓系統(tǒng)）的方案。經(jīng)方案比較，該方案既克服了翻板閘在運(yùn)行中的不足，又使工程投資減少（預(yù)算資金為110萬元）。根據(jù)該方案，完成了該攔河閘工程設(shè)計(jì)，取得了較為滿意的設(shè)計(jì)成果。

一、自動(dòng)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(duì)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(yùn)行過程中，水面受到波浪影響，加之閘門底部水流狀態(tài)不穩(wěn)定，以致使得閘門產(chǎn)生周期性的拍打門墩的現(xiàn)象。三是自動(dòng)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(yùn)用中受到了限制。

二、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

1.液壓系統(tǒng)的組成及工作原理

液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓缸以及控制調(diào)節(jié)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(lián)通，液壓泵設(shè)在管理房?jī)?nèi)，實(shí)行集中操作。當(dāng)水位達(dá)不到翻板閘所需水頭需翻板閘調(diào)節(jié)水量時(shí)，需要液壓缸施加一定推力，此時(shí)，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(dòng)連桿，推動(dòng)閘門的底部，翻板閘門沿支墩支座翻板;當(dāng)水位達(dá)到翻板閘所需水頭時(shí)，不使用液壓?jiǎn)㈤]傳動(dòng)系統(tǒng)，翻板閘仍能按水力要求自動(dòng)啟閉，此時(shí)，液壓缸起到減震器的作用。

在翻板閘門自重不足以自動(dòng)關(guān)閉時(shí)，需要液壓缸施加一拉力，此時(shí)可使用閥門調(diào)節(jié)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(dòng)下徐徐下降。翻板閘門在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tǒng)解決的主要問題

（1）撞擊支墩：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn)、液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中控制油液方向、壓力和流量的元件，根據(jù)閘門運(yùn)行條件，在液壓缸額定荷載范圍內(nèi)，借助于液壓控制閥，對(duì)液壓缸的啟動(dòng)、停止、方向、速度進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，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(shí)液壓缸均設(shè)有緩沖裝置，以免在行程終端發(fā)生機(jī)械碰撞，也有效地解決了撞擊問題。

（2）拍打門墩：自動(dòng)翻板閘門的主要特點(diǎn)是用水力原理自動(dòng)啟閉。翻板閘的閘門與支墩為鉸鏈聯(lián)結(jié)，閘門在水壓力作用下，可沿鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)增加液壓系統(tǒng)后，安裝在閘門后的液壓缸與支墩通過鉸支座聯(lián)接，等于增加了一個(gè)鏈桿支座。

翻板閘門處于關(guān)門位置時(shí)，閘前受動(dòng)水壓力和波浪的影響，當(dāng)閘前水深達(dá)到“臨界”翻板水深時(shí)，閘門處于“臨界”翻板狀態(tài)，在波浪壓力的作用下，將產(chǎn)生周期性拍打門墩的現(xiàn)象。增加液壓系統(tǒng)后，在翻板閘門未翻板之前，液壓缸與鉸支座組成一個(gè)幾何不變體系，盡管閘門所受外力是不平穩(wěn)的，但閘門與門墩構(gòu)成的聯(lián)動(dòng)體系卻是穩(wěn)定的，因此解決了“拍打”問題。如果鎖緊液壓系統(tǒng)的制動(dòng)回路，閘前水位即使超過設(shè)計(jì)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(shí)，閘門活動(dòng)支鉸沿圓弧軌道滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)，增加液壓系統(tǒng)后，等于增加了一個(gè)約束，閘門與門墩構(gòu)成的聯(lián)動(dòng)體系，將減緩閘門的震動(dòng)。閘門震動(dòng)的原因十分復(fù)雜，由于動(dòng)水作用的不平衡，當(dāng)閘門與動(dòng)水位接觸時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)，根據(jù)對(duì)已建翻板閘運(yùn)行情況的調(diào)查，閘門在半開位置時(shí)，震動(dòng)是輕微的。

翻板閘門處于全開位置時(shí)，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(diǎn)支撐下，能使翻板閘門處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）調(diào)節(jié)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(bǔ)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(diào)節(jié)庫容、方便維修、利于防汛搶險(xiǎn)等問題，提高了工程安全運(yùn)行程度。

3.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的選擇

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的選擇，需計(jì)算液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的負(fù)載、最大行程、安裝距和開、關(guān)門時(shí)間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（1）安裝距、行程及開、關(guān)門時(shí)間。①安裝距L1：液壓缸的安裝距由工程設(shè)計(jì)時(shí)擬定。②最大行程：根據(jù)翻板閘原理圖，由數(shù)學(xué)公式計(jì)算翻板閘全翻后的終止長(zhǎng)度L2，最大行程L=L2-L1。③開、關(guān)門時(shí)間：根據(jù)閘門的尺寸、形式及運(yùn)行條件等因素進(jìn)行選擇，一般為2—3分鐘。

（2）液壓系統(tǒng)的選擇

推力（負(fù)載）確定后，根據(jù)負(fù)載和工程類型，選擇液壓缸的工作壓力P，確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。根據(jù)設(shè)計(jì)的開、關(guān)門時(shí)間，提出自由傾動(dòng)和控制啟閉同時(shí)滿足的要求，進(jìn)行液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇，繪制出泵站原理圖。具體可由廠家設(shè)計(jì)。

該攔河閘閘前有效水深2.5米，閘門凈寬5.0米，經(jīng)計(jì)算，推力為5.89噸，最大行程80厘米，開、關(guān)門時(shí)間2分鐘，由陜西省榆次方盛液壓機(jī)電設(shè)備有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、制造及安裝調(diào)試。液壓系統(tǒng)共用一個(gè)液壓泵站控制全部閘門的啟閉，每孔閘門選用2臺(tái)DG-J100。-E1E-Y3型液壓缸。造價(jià)每孔1.2萬元，僅相當(dāng)于卷揚(yáng)式啟閉機(jī)的25%。

4.液壓系統(tǒng)的運(yùn)行與管理

液壓系統(tǒng)必須嚴(yán)格控制操作規(guī)程進(jìn)行。液壓系統(tǒng)的高壓油泵是液壓系統(tǒng)心臟，應(yīng)密切注視其工作狀況，并經(jīng)常檢查液壓油質(zhì)量是否符合要求，儲(chǔ)油箱中油液是否充足。使用時(shí)，如發(fā)現(xiàn)排油量低于額定值的20%或運(yùn)行中有不正常的聲音，應(yīng)采取措施及時(shí)加以排除。