1進口檢修閘門及其啟閉設(shè)備

由于事故閘門在非小頻率洪水期，長期處于擋水狀態(tài)，且隧洞又較長，水頭較高，經(jīng)分析比較，在事故閘門前設(shè)置1道檢修閘門是必要的，用來事故閘門及其埋件檢修時擋水。檢修閘門孔口尺寸為10.5m×10.5m，按正常蓄水位設(shè)計，設(shè)計水頭為40m。其底坎高程為224.00m，閘門檢修平臺高程為278.25m。檢修閘門為焊接結(jié)構(gòu)，主體材料根據(jù)其工作環(huán)境溫度、操作條件及荷載工況設(shè)計為Q345B，主橫梁采用工字型實腹等截面焊接結(jié)構(gòu)，閘門主支承采用高強度鋼聚甲醛復(fù)合材料滑道，較常用的鑄鐵滑塊摩擦系數(shù)低，可以大大降低啟閉機容量，節(jié)省了工程投資。門葉結(jié)構(gòu)按國家運輸單元劃分標準沿高度方向設(shè)計成5節(jié)制造運輸，在現(xiàn)場焊接連成整體，閘門采用上游止水方式。閘門的操作條件為靜水啟閉，閘門充水平壓方式采取節(jié)間充水平壓方式和小門充水平壓方式兩種進行比較?？紤]閘門孔口尺寸較大，為大型平面滑動閘門，設(shè)計水頭又高，采用節(jié)間充水平壓方式，會引起閘門振動，存在安全隱患。因此，經(jīng)綜合比較采用小門充水平壓方式是合適的，當閘門前后水頭差達到預(yù)先設(shè)定值時靜水啟門。檢修閘門的數(shù)量為1孔1扇，選用1門1機的布置方式，經(jīng)計算選用1×1600kN高揚程固定卷揚式啟閉機操作，閘門平時鎖定在檢修平臺上，不存在鋼絲繩泡水問題，也避免了采用拉桿裝拆繁瑣問題。閘門鎖定梁采用如意式自動鎖定梁，較常用的人工及半自動工字梁操作方便，省時省力，安全可靠。啟閉機平臺的布置根據(jù)啟閉機上極限、閘門充水行程及閘門整節(jié)吊離孔口并留有檢修底水封的空間高度，確定啟閉機平臺高程為296.50m。

2進口事故閘門及其啟閉設(shè)備

在檢修閘門下游側(cè)設(shè)有1道1孔1扇事故閘門，在隧洞及出口工作閘門發(fā)生事故時可起到保護作用。事故閘門孔口尺寸為10.5m×10.5m，其底坎高程為224.00m，閘門擋水水位按萬年校核水位268.50m設(shè)計，設(shè)計水頭按系列水頭取為45m，閘門檢修平臺高程為278.25m。事故閘門為焊接結(jié)構(gòu)，閘門主體材料依據(jù)其工作環(huán)境溫度、操作條件及荷載工況設(shè)計為Q345B，由于底主橫梁荷載較大，采用箱型梁實腹等截面組合梁，其他主橫梁采用工字型實腹等截面組合梁。閘門主輪材料依據(jù)輪壓荷載選為ZG35Cr1Mo,采用偏心軸定輪支承，以便在現(xiàn)場安裝時，調(diào)整各主輪踏面高度，使每個主輪踏面盡量在同一平面內(nèi)。因閘門跨度較大，為保證主輪與主軌踏面接觸良好，主輪軸承選用自潤滑關(guān)節(jié)軸承，以便適應(yīng)主輪處轉(zhuǎn)角。門葉按國家運輸單元劃分標準分5節(jié)設(shè)計、制造及運輸，在工地焊接連成整體。閘門采用上游止水方式，以避免閘門長期處于擋水狀態(tài)而使主輪泡水而發(fā)生銹蝕破壞。閘門的操作條件為利用配重動水閉門，閘門的配重可選擇利用水柱和鑄鐵配重兩種方式，考慮利用水柱閉門閘門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟閉機容量大，投資相對較高，選用了簡便易行的鑄鐵加重塊布置固定在閘門門葉梁格內(nèi)，用來滿足動水閉門的要求。閘門充水平壓方式可采用節(jié)間充水和小門充水兩種方式，考慮閘門孔口尺寸較大，為大型平面定輪閘門，設(shè)計水頭又高，為避免充水時引起閘門振動，埋下安全隱患，采用了在門體上開小門充水平壓方式，當閘門前后水壓差達到設(shè)定的數(shù)值后靜水啟門。閘門啟閉設(shè)備考慮了固定卷揚式啟閉機和液壓啟閉機兩種啟閉設(shè)備，對于該部位兩種啟閉設(shè)備都需要水工布置安裝固定排架，如使用液壓機需配拉桿，增加了施工及運行期安裝與拆卸的工程量。固定卷揚式啟閉機較液壓啟閉機造價低廉，更經(jīng)濟合理，足以滿足操作閘門的要求。因此，閘門選擇了2×2500kN高揚程固定卷揚式啟閉機進行操作。閘門平時處于關(guān)閉狀態(tài)，啟閉機吊具直接與閘門吊耳相連接，由于閘門為上游止水，不存在鋼絲繩泡水問題。啟閉機安裝高程根據(jù)啟閉機上極限、小門充水行程高度及閘門整節(jié)吊離孔口在檢修平臺以上有一定的裕度綜合考慮，確定啟閉機布置在296.50m高程的平臺上。

3出口工作閘門及其啟閉設(shè)備

在隧洞出口閘室段設(shè)1道1孔弧形工作閘門，用來調(diào)節(jié)50年一遇及以下小頻率洪水，閘門平時處于開啟狀態(tài)，當事故閘門開啟需進行充水平壓前，工作閘門下閘擋水，有局部開啟要求。由于弧形閘門無門槽，水流條件較平面閘門好，能更好地滿足閘門局部開啟調(diào)節(jié)泄量的要求，因此，工作閘門型式選用弧形閘門。工作閘門孔口尺寸為8.8m×8.8m，其底坎高程為193.00m，支鉸中心至底板距離確定為13.0m，閘門擋水水位按萬年校核水位268.50m設(shè)計，設(shè)計水頭按系列水頭取為76m，弧門面板外緣半徑為18m，經(jīng)流激振動試驗表明閘門布置合理滿足泄洪時支鉸不阻水及局部開啟要求。閘門采用直支臂主縱梁焊接結(jié)構(gòu)，按常用的計算方法，初步確定斷面形式及尺寸，再通過有限元計算方法進行強度、剛度及穩(wěn)定性分析，根據(jù)有限元計算成果加強了斷面尺寸。門葉主縱梁為焊接組合箱型梁，縱隔板為實腹T型焊接結(jié)構(gòu)，主梁和支臂均采用組合式焊接結(jié)構(gòu)，閘門主體材料依據(jù)其工作環(huán)境溫度、操作條件及荷載工況設(shè)計為Q345B。閘門頂水封結(jié)構(gòu)形式在門葉和門楣上各設(shè)一道,門葉上P型橡皮頂止水可沿水流方向在水封座板上移動,避免了支臂受水壓后的彈性壓縮使閘門漏水，門楣上水封采用轉(zhuǎn)角式,利用水壓力將水封壓緊在面板上。支鉸型式為圓柱鉸，支鉸材料為ZG35Cr1Mo，支鉸軸承為銅基鑲嵌自潤滑球面軸承。支臂與門葉、支臂與支鉸之間均采用螺栓聯(lián)接，為了承受支鉸的作用力和便于閘門的精確安裝,設(shè)置了支承面經(jīng)加工的支承鋼梁,鋼梁埋入二期混凝土內(nèi)與一期混凝土埋件相連接，有效地將閘門所承受的荷載安全的傳遞到混凝土中去。潛孔弧形工作閘門啟閉設(shè)備可選用弧門卷揚式啟閉機和液壓啟閉機兩種型式，但經(jīng)計算該閘門需要1600kN閉門力才可動水閉門，使用弧門卷揚式啟閉機操作需要加配重，這樣必然增加啟門力，啟閉機的容量和重量以及外形尺寸都要相應(yīng)增加，勢必造成開挖量增大，造成浪費。液壓啟閉機本身可以設(shè)計成具有1600kN閉門力的型式，節(jié)省了配重，減小了啟門力，外形尺寸小，布置整齊、美觀。經(jīng)綜合比較選擇了中間鉸支搖擺式液壓啟閉機操作該閘門。液壓啟閉機布置在225.8m高程液壓啟閉機室內(nèi)，啟閉容量為4500kN/1600kN（啟門力/閉門力），一臺液壓啟閉機設(shè)置一套泵站進行操作和控制，液壓啟閉機吊點型式為單吊點，根據(jù)閘門的啟閉高度，確定啟閉機的工作行程13m，最大行程13.2m。

1基本概況

涼州區(qū)位于甘肅省河西走廊東端，祁連山北麓，處于石羊河流域上游，總?cè)丝?8.4萬人，現(xiàn)有耕地面積165.089萬畝，有效灌溉面積139.01萬畝。涼州區(qū)屬典型的大陸性溫帶干旱氣候區(qū)，降水稀少、氣候干燥、蒸發(fā)強烈,多年平均降水量160mm，年平均蒸發(fā)量2020mm，農(nóng)業(yè)完全依賴灌溉，是一個典型的“非灌不殖，以水定豐欠”的商品糧生產(chǎn)基地。區(qū)內(nèi)水資源較為緊缺，黃羊、雜木、金塔、西營四條山水河系，多年徑流量平均為8.14億m3，地下水可開水量3.31億m3，人均占有水資源量約887m3，為全國人均水資源量的37%，全省人均水資源量的68%，畝均可利用水資源量為605m3，占全國畝均水量的34.2%，與全省畝均水平基本相近。全區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水多年平均為10.2億m3，占社會總用水量的95%，正常年份農(nóng)田灌溉用水缺口在1億m3左右，干旱年份缺口更大。

2水利工程建設(shè)概況

近五十年來，涼州區(qū)把水利建設(shè)放在經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略高度，從干旱缺水實際出發(fā)，堅持蓄、引、提并舉，開源與節(jié)流相結(jié)合，大搞以抗旱為中心的農(nóng)田水利基本建設(shè)，大力發(fā)展節(jié)水工程，基本實現(xiàn)了渠、路、林、田相配套和比較完善的灌溉體系，提高了農(nóng)田保灌程度，促進了全區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。已建成3座中型水庫，總庫容9994萬m3，有效庫容6838萬m3。截止2002年，襯砌干支渠道1006.85km/243條，襯砌配套斗農(nóng)(井)渠7258.38km/13539條，興建各類水工建筑物101283座，打成機電井3957眼，建成日光溫室16986座，集雨水窖2876眼，人飲水窖5619眼。這些水利工程的建成，對發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改善人民生活，促進節(jié)水型農(nóng)業(yè)的發(fā)展起了舉足輕重的作用。

3工程管理現(xiàn)狀

工程建設(shè)是基礎(chǔ)，工程管理是工程正常運行和發(fā)揮效益的有力保障。目前涼州區(qū)四個山水灌區(qū)和三個井泉灌區(qū)現(xiàn)有職工1900人，其中工程管理人員600多人。由于我區(qū)地域遼闊，各灌區(qū)斗農(nóng)渠分布范圍廣、數(shù)量大，對斗農(nóng)渠管理工作難度也較大。斗農(nóng)渠管理的好壞程度，對保證整個渠系的工程質(zhì)量，安全運行和發(fā)揮工程效益具有重要作用，在長期運行過程中逐步形成了適合我區(qū)實際特點的工程管理措施。

摘要：本文提出的智能破冰系統(tǒng)由破冰設(shè)備和智能防凍系統(tǒng)構(gòu)成，破冰設(shè)備實現(xiàn)潛水泵自動升降并可全角度進行噴射，智能防凍系統(tǒng)準確設(shè)定系統(tǒng)的最佳工作時間，并能實現(xiàn)遠程智能控制破冰系統(tǒng)的啟停時間、監(jiān)控潛水泵的運行工況等功能。

關(guān)鍵詞：智能破冰；自動升降；萬向噴頭；物聯(lián)網(wǎng)；遠程監(jiān)控

1引言

我國北方冬季寒冷而漫長，壩體和閘門等建筑物冬季破冰工作，是水庫管理者冬季重要工作之一。國內(nèi)外的專家學(xué)者對破冰系統(tǒng)進行深入研究，并發(fā)表了許多研究成果。在國外，JANG等人研發(fā)了可交換破冰工具破碎機的破冰船[1]；BiaoSu等人通過冰模型試驗?zāi)M破冰模式[2]；相較于國外來說，國內(nèi)對于破冰系統(tǒng)的研究，尤其是水庫破冰系統(tǒng)的研究成果更豐富。張雷等人對五種破冰方法分析比較，研發(fā)了“浮筒-索道”式自動升降防凍裝置[3]；劉登海設(shè)計出控制系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控弧門破冰裝置的運行情況和溫度控制器自動控制加熱[4]。相較于上述國內(nèi)外傳統(tǒng)破冰系統(tǒng)，本智能破冰系統(tǒng)的先進性在于設(shè)備重量較輕，安裝方便，擾動水面區(qū)域大、范圍廣，防止結(jié)冰效果明顯，運行成本低，運行中穩(wěn)定可靠，自動化程度高，監(jiān)測調(diào)整智能性強，降低管理人員的勞動強度，最大程度的保障工作人員的人身安全。

2智能破冰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

水庫閘門智能破冰系統(tǒng)由破冰設(shè)備和智能防凍系統(tǒng)兩部分組成。破冰設(shè)備為智能破冰系統(tǒng)提供噴射深層水實現(xiàn)破冰的功能，智能防凍系統(tǒng)則是為系統(tǒng)提供智能化的監(jiān)測、監(jiān)控功能，兩部分結(jié)合構(gòu)成一套完整的智能破冰系統(tǒng)。2.1破冰設(shè)備結(jié)構(gòu)組成。破冰設(shè)備是用小型潛水泵將水庫深層水提升到水面表層，通過雙噴頭對水面表層噴水產(chǎn)生擾動與升溫，達到破冰的目的。該設(shè)備由13部分組成，分別是1.噴射泵、2.電纜吊索、3.第一固定支撐件、4.水泵控制柜、5.第二固定支撐件、6.牽引鋼絲繩、7.浮筒、8.套管、9.固定鋼絲繩、10.萬向噴頭、11.T型噴射管、12.連接軟管、13.配重錘，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。2.2智能防凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。智能防凍系統(tǒng)是通過采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制中心處理數(shù)據(jù)，自動發(fā)出工作指令控制系統(tǒng)的啟停，可實現(xiàn)故障報警功能，同時管理人員可實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀況，達到智能化監(jiān)測、控制的目的。智能防凍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為六個模塊，分別為供電系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號傳輸模塊、控制中心平臺模塊、系統(tǒng)啟?？刂浦行哪K、客戶監(jiān)控中心模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

1問題的提出

水庫建成之后，隨著泥沙淤積的不斷發(fā)展，最終將會淤積到壩前。為了排泄壩前淤泥及維持水庫長期使用庫容，往往需要設(shè)置底孔。在底孔關(guān)閉期間，門前會有泥沙淤積[1]。淤積在門前的泥沙不僅增加了對閘門的水平壓力，而且還增加了對閘門的附著力(粘結(jié)力)，導(dǎo)致閘門啟門力增大。由于啟門力是選擇閘門啟閉機容量的重要依據(jù)，所以泥沙淤積對閘門啟門力的影響是設(shè)計人員所關(guān)注的重要問題之一。

在閘門前有泥沙淤積情況下，如何確定啟門力，目前還幾乎沒有方法可循。工程設(shè)計中常常是在確定了清水啟門力之后，然后考慮到門前泥沙淤積，再乘以一個大于1的系數(shù)，作為有泥沙淤積時的啟門力，但該系數(shù)確定往往憑經(jīng)驗而定，帶有相當?shù)拿つ啃?。文獻[2]針對三門峽水庫具體情況，曾給出一個有泥沙淤積時啟門力經(jīng)驗公式，但在應(yīng)用中也有一定的局限性。那么，解決該問題的另一途徑就是模型試驗。但由于模型試驗中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題至今未解決，如門前淤泥相似等，所以這方面的模型試驗工作還未見諸報道，可以說還是一個空白。而工程設(shè)計又迫切需要模型試驗研究人員提供有泥沙淤積時閘門啟門力，因而盡早開展這方面的研究工作非常必要。本文對門前淤泥相似準則及模擬試驗方法進行了探討，以便能夠更好地開展這方面研究工作，滿足工程設(shè)計需要。

2門前淤泥相似準則

粘性細顆粒淤泥，隨著其固結(jié)程度，含水量不同，其所處的物理狀態(tài)也不同。當淤泥未固結(jié)，含水量較多時，屬于賓漢體泥漿。隨著淤泥固結(jié)，含水量變小，其力學(xué)性質(zhì)發(fā)生根本變化，不再具有泥漿性質(zhì)，而屬于土力學(xué)所研究的范圍。淹沒在水下的壩前粘性細顆粒新鮮淤積物多數(shù)情況下為賓漢體泥漿。文獻[3]認為，如果淤泥的干容重在810kg/m3～1080kg/m3左右，那么就屬于泥漿。表1統(tǒng)計了國內(nèi)幾座大型水庫實測的壩前淤泥干容重[4]?？梢?，這些水庫壩前淤泥大部分為泥漿。

對于處在靜止狀態(tài)下的泥漿，作用的外力同時有重力、粘結(jié)力及壓力，而粘結(jié)力起主導(dǎo)作用。由于影響粘結(jié)力的因素十分復(fù)雜，目前還難以用理論關(guān)系式表達，但粘結(jié)力與切力之間存在如下關(guān)系[5]

編者按：本文主要從結(jié)構(gòu)布置；啟閉運行；注意要點；實際運用；有序?qū)嵤?；改進方向進行論述。其中，主要包括：圩口閘閘門設(shè)計主要參數(shù)、為等高雙扉鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)、擱門器一端用Φ16園鋼焊接把手、電動葫蘆選用南京起重機械總廠生產(chǎn)的CDⅠ3-6D型電動葫蘆、工作橋頂面預(yù)埋可移動導(dǎo)向小車運行軌道的安裝鐵件、可移動導(dǎo)向小車、閘門正常啟閉運行時應(yīng)有2人配合操作、閘門開啟的操作順序,與關(guān)閉時相反、牛腿位置的布置原則、上扉門底部預(yù)留洞、設(shè)置閘門就位標志、普遍采用手拉葫蘆人工啟閉方式、電動啟閉的圩口閘及時關(guān)閉,有效擋御外水進入等，具體請詳見。

1.結(jié)構(gòu)布置

圩口閘閘門設(shè)計主要參數(shù):外河水位3.6m(廢黃河高程,下同),內(nèi)河水位1.6m,設(shè)計水頭差2.0m;閘底板頂面高程-0.3m,交通橋梁底高程4.0m,閘孔凈寬4.0m。圩口閘電動啟閉結(jié)構(gòu)見下圖。

(1)閘門。為等高雙扉鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)。單扇門高215cm,門總寬440cm,閘門邊梁高20cm,面板厚6cm,單扇門重約2.5t。閘門頂部設(shè)置吊點3個,中間吊環(huán)為電動啟閉使用,兩側(cè)吊環(huán)為人工啟閉備用。上扉門底部設(shè)吊環(huán)預(yù)留孔洞。

(2)擱門牛腿。在高程3.95m處設(shè)置下扉門擱門牛腿(牛腿頂平面),上扉門擱門底面設(shè)在高程4.03m處。擱門器采用熱軋等邊角鋼對焊(b=50mm,d=6mm),擱門器長度70cm,擱門器一端用Φ16園鋼焊接把手,長度70cm,擱門器重量約8kg。

(3)電動葫蘆選用南京起重機械總廠生產(chǎn)的CDⅠ3-6D型電動葫蘆,啟吊力3t,啟吊高度6m。電動葫蘆安裝在可移動導(dǎo)向小車上。

摘要:計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在節(jié)制閘閘門系統(tǒng)中，在充分考慮遵從先進技術(shù)的基礎(chǔ)之上，同時還必須保證系統(tǒng)在實際工作環(huán)境中的安全穩(wěn)定性。文章主要論述了節(jié)制閘閘門中應(yīng)用計算機監(jiān)控系統(tǒng)所具備的優(yōu)勢特色以及相應(yīng)的維護和管理措施，實現(xiàn)了閘門運行的計算機監(jiān)控模式，同時提高了整個系統(tǒng)的安全可靠性。

關(guān)鍵詞:節(jié)制閘;計算機;監(jiān)控系統(tǒng);安全運行

計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在節(jié)制閘閘門系統(tǒng)中，在充分考慮遵從先進技術(shù)的基礎(chǔ)之上，同時還必須保證系統(tǒng)在實際工作環(huán)境中的安全穩(wěn)定性。在具體的設(shè)計應(yīng)用環(huán)節(jié)綜合考慮實用性高，系統(tǒng)操作維護簡單方便的原則。實現(xiàn)國際上最先進的工業(yè)太網(wǎng)與現(xiàn)場總線分布式開放結(jié)構(gòu)計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。確保在系統(tǒng)投入運營后實現(xiàn)“無人值班，少人值班”的功能性要求。

1節(jié)制閘閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)階段國際上發(fā)展較為先進的節(jié)制閘閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)都已經(jīng)完全實現(xiàn)了開放式全分布系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)模式，這一系統(tǒng)中分別設(shè)有主控級和現(xiàn)地單元控制級2個方面如圖1。1.1主控級功能介紹。節(jié)制閘閘門的主控制級中心主要有兩部分構(gòu)成，操作員工作站與外圍設(shè)備組。其中的員工中心操作站是節(jié)制閘閘門的主核心控制部分，這一部分中操作員工完成閘門的自動化運行以及閘門運行中其他配套的管理工作，例如閘門的啟閉操作，閘門歷史運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計記錄與數(shù)據(jù)檔案的存儲，并進行歸類檢索以及進行管理。必要的情況下還需要對閘門運行情況數(shù)據(jù)生成運行表并打印。人機接口的部位功能主要是實現(xiàn)對完成設(shè)備運行情況的實施監(jiān)控與控制，并將其監(jiān)控到的內(nèi)容直接顯示在與之連接的顯示屏上來獲取現(xiàn)地控制單元LCU的實時工作情況。1.2現(xiàn)地單元控制級。在節(jié)制閘閘門的運行生產(chǎn)現(xiàn)場，系統(tǒng)按照被控制對象的不同，分別設(shè)置了不同的現(xiàn)地控制單元，并在此單元上配備有專門的觸摸屏，工作人員可以借助觸摸屏實現(xiàn)對每一閘門實際運行情況的跟蹤檢查，了解其閘門具體的荷重或是實際開度等信息，另外為了極大限度上的滿足工作人員對單獨閘門工作的控制與管理，在閘門動力箱上每一閘門都配有常規(guī)單獨的控制按鈕，以方便工作人員獨立于PLC而直接實施對閘門運行的操作。

2節(jié)制閘閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

1．閘門啟閉機簡介

1．1卷揚啟閉機。卷揚啟閉機是較為傳統(tǒng)的水利水電啟閉機，它的造價相對較低，容易加工制造，并且安全性較高，在出現(xiàn)問題時容易及時發(fā)現(xiàn)并且維修較為方便簡單，因此他在水利水電中應(yīng)用較為廣泛。這種啟閉機大都有兩個主要部分組成，左半機和右半機，兩部分由中心軸鏈接起來，使兩部分可以相互協(xié)同工作。以右半機為例，其工作原理如下，電動機帶動減速機，減速機纏繞繩鼓使鋼絲收放，最后有鋼絲拉動提升閘門，進而達到控制閘門的目的。

1．2螺桿啟閉機。螺桿啟閉機是通過提升的方式來實現(xiàn)對閘門開關(guān)的控制的，它通常被用在水工建筑物中，一般為小中型的水利啟閉設(shè)備。它的優(yōu)點有:結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、密閉性好、可靠性高、便于管理和維護。不過相對而言，它也有一定的缺點，它缺乏減速程序的控制這嚴重制約了它的啟閉能力;螺桿經(jīng)常會出現(xiàn)被壓彎的情況，嚴重影響其正常工作;大多數(shù)的螺桿啟閉機均為手動的，沒有電動的支持也會影響工作速度。

1．3液壓啟閉機。液壓啟閉機顧名思義是通過液體壓力的原理為啟閉機提供工作的動力，來實現(xiàn)控制閘門的啟閉的效果。液壓啟閉機是水利項目中較為常見的閘門啟閉設(shè)備，相比較于其他閘門啟閉設(shè)備而言，有著諸如方便、可靠、造價低等眾多優(yōu)點，因此它將來可能會取代眾多傳統(tǒng)的卷揚式和螺桿式啟閉設(shè)備。

2．水利水電閘門啟閉機管理工作中存在的問題

2．1更新工作較為緩慢。目前，我國在水利水電的閘門啟閉機的管理中常常會有這樣一種現(xiàn)象，就是對于閘門的啟閉機通常是只要還可以使用，就會一直用下去，直到它壞了為止，一般不會考慮去主動更新先進的設(shè)備，許多閘門啟閉設(shè)備都處在遠遠超過使用期限的狀態(tài)下。由于啟閉機的延期工作，導(dǎo)致設(shè)備老化嚴重，加之維修管理不當，會嚴重影響我國水利水電工程的質(zhì)量問題和工程安全問題。

摘要：本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，在灌區(qū)遠程測報系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行了閘門自動控制研究，通過無線調(diào)制解調(diào)器連接上位機（PC機）與下位機（單片機），將下位機采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，根據(jù)用戶要求的流量控制閘門的開度和時間，為灌區(qū)的運行和管理提供保證，為提高系統(tǒng)的可靠性，采用了一些可供類似工程借鑒的可行技術(shù)。

關(guān)鍵詞：遠程自動化控制閘門單片機

閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的研究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進行遠程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外特別是歐美等先進國家在這方面已經(jīng)達到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動化灌溉系統(tǒng)，可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其他信息，通過計算機處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對閘門的自動監(jiān)控進行了研究。

1、系統(tǒng)的總體設(shè)計

本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，分一個主站和若干個子站，通過無線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個無線通訊網(wǎng)絡(luò)，對多個斷面的數(shù)據(jù)信息進行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對水位及閘門開度信號進行編碼，在通過避雷器將編碼信號傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機，上位機即系統(tǒng)主站，可分別與不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測點的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對各閘門進行控制，下位機中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過計算，發(fā)出控制信號自動控制閘門到一定的開度，達到自動控制的目的。

2、下位機系統(tǒng)設(shè)計

摘要:針對傳統(tǒng)泄流曲線率定方法存在的流量系數(shù)難以測定、率定成本過高的問題,結(jié)合退水階段入庫流量過程線受閘門啟閉影響發(fā)生突變的現(xiàn)象,根據(jù)歷史洪水調(diào)度資料提取多種閘門泄流工況,并基于水量平衡方程,通過反推入庫流量過程線的偏差來量化泄流曲線存在的偏差,進而對泄流曲線進行率定。以烏江流域大花水電站為例,根據(jù)2015~2020年洪水調(diào)度資料,利用該方法率定了右中孔泄流曲線,通過對比分析,率定結(jié)果較為準確,與實際相符。

關(guān)鍵詞:泄流曲線率定;退水過程;水量平衡方程;大花水電站

1引言

水庫的泄流曲線是修建水庫時按設(shè)計要求根據(jù)模型試驗得出的理論值,水庫建成投運后,泄洪道施工誤差、閘門建造誤差、水的實際流態(tài)與設(shè)計流態(tài)不同等因素導(dǎo)致實際泄流曲線與設(shè)計值往往存在差異[1]。在電站實際調(diào)度運行中,泄流曲線的精度直接影響下泄水量的計算結(jié)果,進而影響水庫調(diào)洪演算方案和調(diào)度決策的合理性。目前針對泄流曲線的偏差校正問題主要是采用水力學(xué)公式,通過模型試驗或電站運行數(shù)據(jù)確定流量系數(shù),從而達到率定泄流曲線的目的[2-4]。然而,對于同一種堰型采用不同的經(jīng)驗公式,所得結(jié)果通常不太一致;而采用模型試驗實測流量系數(shù)法又存在率定成本過高、模型試驗與原型可能有較大差距,導(dǎo)致率定精度不高、率定過程費時費力等問題。鑒此,針對傳統(tǒng)泄流曲線率定存在的諸多問題,本文從閘門啟閉導(dǎo)致退水過程的入庫過程線發(fā)生陡升或陡降現(xiàn)象出發(fā),探究了泄流曲線偏差與退水過程入庫流量過程線的相關(guān)關(guān)系,通過Depuit-Boussinesq退水方程對退水過程進行擬合[5],從而反推出保證滿足退水過程一般規(guī)律的水位-開度-泄水流量序列[6],并據(jù)此提出了新的泄流曲線率定方法;根據(jù)2015~2020年大花水電站歷史運行數(shù)據(jù)對其閘門泄流曲線進行率定,并利用率定曲線對實際工況進行校驗,結(jié)果表明率定的曲線精度較好,能夠指導(dǎo)實際泄洪閘門調(diào)度,為泄流曲線率定提供了一種新思路、新方法,且基于實際調(diào)度資料,適用性較好,對其他電站的閘門泄流曲線率定具有一定的參考價值。

2基于洪水調(diào)度資料的水庫閘門泄流曲線率定

2.1基本原理

摘要：為了適應(yīng)三代核電站技術(shù)及更先進堆型的核電站發(fā)展需要，設(shè)計了能夠承受水沖擊壓力為1MPa的水閘門，對水閘門的總體結(jié)構(gòu)、門框結(jié)構(gòu)、門扇結(jié)構(gòu)、鉸鏈結(jié)構(gòu)和啟閉鎖緊機構(gòu)進行了詳細設(shè)計，確保水閘門能將換料水池一分為二并實現(xiàn)密封，保證構(gòu)件池可以維持滿水狀態(tài)以屏蔽上部堆內(nèi)構(gòu)件及堆內(nèi)核測儀表的放射性劑量。

關(guān)鍵詞：核電站；水閘門；結(jié)構(gòu)設(shè)計

核能是一種通過裂變產(chǎn)生的清潔高效能源，具有很高的安全性和經(jīng)濟性。百萬級核電站多采用非能動型壓水堆核電站，能夠保證核電站的可靠性[1-4]。水核電站安全殼廠房的換料水池分為構(gòu)件池與反應(yīng)堆水池兩部分。構(gòu)件池中安裝有堆內(nèi)構(gòu)件存放架，反應(yīng)堆水池安裝有反應(yīng)堆壓力容器。參考國內(nèi)其他核電站的運行經(jīng)驗，反應(yīng)堆卸料和裝料期間，需要在水位低于壓力容器法蘭面條件下進行部分檢修工作。水閘門的功能是將換料水池一分為二并實現(xiàn)密封，保證構(gòu)件池可以維持滿水狀態(tài)以屏蔽上部堆內(nèi)構(gòu)件及堆內(nèi)核測儀表的放射性劑量[5-6]。

1設(shè)計要求

大型安全屏蔽門設(shè)計要求包括機械運行性能和壓力要求，具體要求為：（1）水閘門規(guī)格為2145mm（長）×1170mm（寬）×120mm（厚）；（2）水閘門主要材料為Q235-B和45鋼；（3）啟閉鎖緊機構(gòu)能夠平穩(wěn)運行；（4）能夠承受1MPa水沖擊壓力。

2水閘門總體結(jié)構(gòu)設(shè)計