关于研究翻板闸配装液压系统的应用

滕亚莉

山东省泗水县高峪乡为拦蓄灌溉，在星吴公路上临高峪河上修建一拦河闸工程，根据河道规划、运用要求和水力计算，闸址上游流域面积65km2，拟定拦河闸净宽70米，每孔净宽5米，共14孔。在建筑形式的选择时，若采用开敞式提升闸或橡胶坝，工程估算投资为180万元和220万元。

通过对已建翻板闸工程的实地调研，在借鉴周边县市翻板闸成功经验的基础上，决定采用自动翻板闸并配装液压式启闭传动系统（以下简称液压系统）的方案。经方案比较，该方案既克服了翻板闸在运行中的不足，又使工程投资减少（预算资金为110万元）。根据该方案，完成了该拦河闸工程设计，取得了较为满意的设计成果。

一、自动翻板闸存在的主要问题

1.存在的主要问题

翻板闸门在启闭过程中最大的问题：一是闸门对闸墩撞击力大，常使门墩上的橡皮防冲块被撞坏，以致闸门裂缝甚至断裂。二是闸门在运行过程中，水面受到波浪影响，加之闸门底部水流状态不稳定，以致使得闸门产生周期性的拍打门墩的现象。三是自动翻板闸主要靠水力原理自行启闭，因此，这种闸门不能有效地控制水位和流量，其反向也不能过流，在水利工程运用中受到了限制。

二、液压系统的应用

1.液压系统的组成及工作原理

液压系统主要由液压泵、液压缸以及控制调节元件等组成。液压缸布置在闸门板的下部，距底板0.15—0.20m，并使用铰支座与闸门和支墩连接。液压缸两端各安装一根油管，采用Φ20mm無缝钢管与液压泵联通，液压泵设在管理房内，实行集中操作。当水位达不到翻板闸所需水头需翻板闸调节水量时，需要液压缸施加一定推力，此时，油缸下端接通高压油管，上端接通回油管，液压缸中的活塞在液压作用下，带动连杆，推动闸门的底部，翻板闸门沿支墩支座翻板;当水位达到翻板闸所需水头时，不使用液压启闭传动系统，翻板闸仍能按水力要求自动启闭，此时，液压缸起到减震器的作用。

在翻板闸门自重不足以自动关闭时，需要液压缸施加一拉力，此时可使用阀门调节输油管路，将油缸上端接通高压油管，下端接通回油管，闸门便可在连杆的带动下徐徐下降。翻板闸门在结构设计中已充分考虑了闸门的配重问题，因此，所需拉力很小，一般不使用。

2.液压系统解决的主要问题

（1）撞击支墩：液压传动系统的主要优点是工作平稳、液压控制阀是液压系统中控制油液方向、压力和流量的元件，根据闸门运行条件，在液压缸额定荷载范围内，借助于液压控制阀，对液压缸的启动、停止、方向、速度进行控制、调节，这样就控制了翻板闸门的启闭速度，避免了闸门突然翻倒而撞击支墩的问题;同时液压缸均设有缓冲装置，以免在行程终端发生机械碰撞，也有效地解决了撞击问题。

（2）拍打门墩：自动翻板闸门的主要特点是用水力原理自动启闭。翻板闸的闸门与支墩为铰链联结，闸门在水压力作用下，可沿铰支座转动。当增加液压系统后，安装在闸门后的液压缸与支墩通过铰支座联接，等于增加了一个链杆支座。

翻板闸门处于关门位置时，闸前受动水压力和波浪的影响，当闸前水深达到“临界”翻板水深时，闸门处于“临界”翻板状态，在波浪压力的作用下，将产生周期性拍打门墩的现象。增加液压系统后，在翻板闸门未翻板之前，液压缸与铰支座组成一个几何不变体系，尽管闸门所受外力是不平稳的，但闸门与门墩构成的联动体系却是稳定的，因此解决了“拍打”问题。如果锁紧液压系统的制动回路，闸前水位即使超过设计翻板水位，翻板闸门在液压缸的约束下，也不能翻倒。

翻板闸门处于半开位置时，闸门活动支铰沿圆弧轨道滑动和转动，闸门板处于流水之中，门板受上、下紊流的影响，将造成闸门震动，增加液压系统后，等于增加了一个约束，闸门与门墩构成的联动体系，将减缓闸门的震动。闸门震动的原因十分复杂，由于动水作用的不平衡，当闸门与动水位接触时，总会出现震动，根据对已建翻板闸运行情况的调查，闸门在半开位置时，震动是轻微的。

翻板闸门处于全开位置时，虽然门板仍受上、下紊流的影响，闸门在液压缸、铰支座、支墩三点支撑下，能使翻板闸门处于稳定状态。

（3）调节流量：采用液压装置可使闸门的启闭不再受水位的限制，有效的弥补了单一靠水位升降启闭闸门的缺陷，从而解决了限制水位、控制流量、调节库容、方便维修、利于防汛抢险等问题，提高了工程安全运行程度。

3.液压启闭机主要技术参数的选择

液压启闭机的选择，需计算液压启闭机的负载、最大行程、安装距和开、关门时间等关键数据。

（1）安装距、行程及开、关门时间。①安装距L1：液压缸的安装距由工程设计时拟定。②最大行程：根据翻板闸原理图，由数学公式计算翻板闸全翻后的终止长度L2，最大行程L=L2-L1。③开、关门时间：根据闸门的尺寸、形式及运行条件等因素进行选择，一般为2—3分钟。

（2）液压系统的选择

推力（负载）确定后，根据负载和工程类型，选择液压缸的工作压力P，确定液压缸的内径D和活塞杆直径d。根据设计的开、关门时间，提出自由倾动和控制启闭同时满足的要求，进行液压系统的计算和选择，绘制出泵站原理图。具体可由厂家设计。

该拦河闸闸前有效水深2.5米，闸门净宽5.0米，经计算，推力为5.89吨，最大行程80厘米，开、关门时间2分钟，由陕西省榆次方盛液压机电设备有限公司负责设计、制造及安装调试。液压系统共用一个液压泵站控制全部闸门的启闭，每孔闸门选用2台DG-J100。-E1E-Y3型液压缸。造价每孔1.2万元，仅相当于卷扬式启闭机的25%。

4.液压系统的运行与管理

液压系统必须严格控制操作规程进行。液压系统的高压油泵是液压系统心脏，应密切注视其工作状况，并经常检查液压油质量是否符合要求，储油箱中油液是否充足。使用时，如发现排油量低于额定值的20%或运行中有不正常的声音，应采取措施及时加以排除。