水力液压双控翻板闸门在水电工程中的应用

【摘要】水力液压双孔翻板闸门的优点在于运行的时候具有很高的可靠性、消能水平高、不需要过多维护等，在水电工程中得到了广泛的运用。本文在分岸布置的原则下将水力液压双控翻板闸门应用在了某水电工程中，为该水电工程带来了明显的经济效益。

【关键词】水力液压；翻板闸门；水电工程

1、前言

闸门是水闸的一个部分，按照结构形式可以将其分为球形闸门、人字闸门、弧形闸门以及平面闸门等，在水利工程中应用最广泛的平面闸门就是翻板闸门，而水力自控翻板闸门又是翻板闸门中最常见的。闸门的工作原理是受到闸门自身重力和水压力的作用，闸门根据力矩平衡原理绕水平铰轴开始转动，以实现自动的开启和闭合。水力液压双控翻板闸门因为具有良好的可靠性和效能效果，并且不需要经常维护的优点，在水电工程中得到了广泛的应用，对于径流式水电站以及拦河活动坝等工程来说非常适用。它只是将正常的蓄水位提高了上来，并没有抬高洪水位，河道的泄流能力是基本保持不变的。钢板门的材质是钢筋混凝土，只需要平板提升闸门四分之一左右甚至三分之一的造价就能制造出來。水力自控翻板闸门是水力液压双控翻板闸门的发展基础，可以对水位变化进行监控并且自动开合，运动过程缓慢并且具有良好的运动同步性以及消能效果，相比起常规的闸门来说具有更强的泄洪可靠性。

2、水力液压双控翻板闸门的构造

水力液压双控翻板闸门用于支撑和挡水的部分的材质一般是预制钢筋混凝土，用金属部件将其一一连接起来形成一个整体的闸门，图1为水力液压双控翻板闸门的结构图。使用螺栓将槽形门板和实心门板固定于支腿位置，螺栓还需要对侧止水和底止水进行固定，使其安装在门板前面，在坝体上需要预留好孔洞并且将支墩下部埋入其中，浇筑二期混凝土进行固定，将连杆座和滑轮固定在支墩上，连杆的作用是连接支腿和支墩，通过支腿上的导板和滑轮靠接可以有相对运动产生，小连杆一端连接的是轮滑上的轴，支腿上的连杆轴可以滑动在小连杆另一端的深槽内，闸门运动的支点部分在导板靠接滑轮处，将液压控制系统安装在大坝顶端，将液压油缸安装在支墩和支腿之间的位置，油缸通过油管连接到控制系统上，对液压控制开关进行操作就可以自由的伸缩液压油缸，从而保证在任意位置闸门都可以停留不动并且自如的打开或者关闭。

3、水力液压双控翻板闸门的工作原理

闸门蓄水的时候水位会随之升高，在闸门板上产生作用的水压力合力作用点也会相应的进行上升。当蓄水位超出了闸门约15cm高度的时候，水压力合力相对于支点会有力矩产生，同时闸门板和支腿重力也会有相对于支点的力矩产生，前者比后者要大。导板会在滑轮的表面呈现出相对运动，支点因此被抬高，闸门所处的状态为动平衡状态，水位变化打破了这种动平衡随之有新的动平衡位置产生，一直持续大闸门完全打开或者关闭的时候。

在闸门完全开的状态下，水流会从闸门板上下一起流过，如果是洪水的话闸门板的上下压力差会非常小，这个时候闸门就很容易浮起来并且被水流冲击的脱离支墩上部，换句话说就是闸门板浮走了；因此在设置结构的时候增加了小连杆，其作用就是当闸门完全开启的时候拉住支腿上的连杆轴，这样一来支墩、连杆以及连杆轴之间就形成了一个三角形，形态相对稳定，避免闸门“浮走”。

闸门在运行中有时会有杂物被冲到支墩和支腿之间的位置并且卡住，闸门因此会倾斜向上游部分，在闸门下部流经的水流过大，造成水位不断降低，闸门没有支撑会倒至上游位置，产生巨大的损失；所以可以设置防护墩在支墩正前方闸门板的位置，这样一来就一方面支墩和支腿之间不会有杂物卡住，另一方面闸门也不会向前倒下。漂浮物有时候在闸门运行的时候会卡在闸门板下方，闸门因此会有漏水情况产生，这时候需要将闸门拉起来人工去进行清洁，但是有水的状态下人很难在打滑的坝面往返前进，所以可以建一座人行工作桥于支墩后部，工人清理杂物的时候会变得更加方便，同时维护闸门的安全性也得到了大幅度提高。

面对小型洪水的时候上流水位的高度还不足以让闸门完全开启，如果闸门不能完全开启的话，过流量与泄洪的要求就会有一定差距，造成的直接后果就是上游水位比设计的要求要高很多。而遇到大洪水的时候闸门为了达到泄洪的要求会处于完全开启状态，当水位下降至预定高度的时候才会完全关闭，这样会损失一定的水头。为了避免这种情况，可以安装一个液压控制系统在大坝顶端，操作液压来对开关进行控制，使闸门可以在任何位置停留并且开、关。同时为了保障闸门运行的安全性，当水位比闸门蓄水标准位置高出约20cm的时候必须通过液压系统将闸门打开，并锁定在完全开启的状态下，直到洪水水位下降到标准水位之下，这样可以避免在洪水中有物体正面的撞击到闸门上。闸门是比较沉重的，如果使用人工方式去开启或者关闭闸门的话不仅需要耗费很长时间，而且需要使用较多人力资源，利用液压系统在几分钟之内就可以完成开启或者关闭闸门的动作。

4、结束语

在水电工程中应用了水力液压双控翻板闸门后，不仅可以与水电工程的运行要求相满足，还可以起到降低成本的作用，提高了经济效益并且减少了成本投资。在大江大河上我们是很少使用水力液压双孔翻板闸门的，所以如果要采用的话必须做好闸门的管理维护以及调节调度工作，其附属设施同样要管理好，不仅要设置拦污设施去有效地拦截泄洪设施上端的杂物，还要对闸门的抢修维护措施不断进行完善，总结工作经验来补充运行管理制度。

参考文献：

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作者简介： 王江彦，1981年5月13日，男，汉族，籍贯甘肃酒泉，学历大学本科，职称，研究方向 水利工程建设与管理 水库运行管理。