连杆滚轮式水力自控翻板闸门水力学试验研究 - 广东省水利水电科学 .pdf

连杆滚轮式水力自控翻板闸门水力学试验研究 陈灿辉 李一平 程永东 （广东省水利水电科学研究院，广州，510610） 摘 要：通过对3m×6m （高×宽）连杆滚轮式水力自控翻板闸门的水力学试验研究，主要介绍该闸门运行稳定最 佳设计后支承点位置。把试验成果应用于实际工程中，取得较好效果。可供相同门型及尺寸的闸门设计参考。 关键词：水力自控翻板闸门 支点 运行稳定 1 前言 因水力自控翻板闸门具有结构简单，靠水的作用力自动启闭，节省能源、造价低廉、并兼有 泄洪、蓄水功能，在各小型水利工程上得到广泛应用。但是，水力自控翻板闸门的水力特性较复 杂，闸门的过流特性、动水压力和运行的稳定性仍处在研究阶段。 在最早进行水力自控翻板闸门研究者发现，水力自控翻板闸门在运行中会出现周期性来回拍 击支墩或坝坎的现象，破坏性极大。“拍打”的原因是由多方面引起：（1）控制闸门运行的支承条 件；（2）闸门面板压强、门后空腔泄流、下游水位顶托、门后空腔中负压等水力因素；（3）面板 型式和堰的型式的形状因素。其中支承条件是引起闸门“拍打”的主要原因。为了解决闸门拍打 问题，将最初闸门设计的两铰及多铰支承的形式进行改造。双支点连杆滚轮式翻板闸门型式为改 进后的支承形式。其布置见图 1。 通过对3m×6m （高×宽）连杆滚轮式翻板闸门的后支承点的水力学试验，研究该闸门运行的 稳定性，提出闸门运行稳定的最佳后支承点位置，并将试验成果应用于工程设计中，经原体运行 观测，取得较好效果。 2 试验研究与成果 2.1 模型设计 3m×6m 连杆滚轮式水力自控 翻板闸门安装在曲线非真空实用 堰上，见图1。在80cm 宽的玻璃 水槽进行试验研究。模型比例 1 ∶7.5。按弗劳德重力相似定律 设计模型。闸门用水泥加细铁砂 混合材料浇铸而成。连杆及两端 的活动铰用铜件制造。做到几何 尺寸相似，容重相似。为保证模 型制作的精度 ，对闸门重量和 重心进行率定 。闸门重量误差 0.85%，重心位置无误差，使闸门 的运动相似。模型率定成果见表1 图1 3m×6m 连杆滚轮式水力自控翻板闸门结构图 2.2 试验方案 水力自控翻板闸门稳定的运转，合理选择支承点很重要，试验中对闸门支承后支点的位置进 行6 个方案的试验研究，各方案后支点位置从图1 座标系KOZ 可见，其座标值见表2。 1 表1 模型率定成果 重心位置(m) 情 况 门重(T) XC YC 原体门重 11.118 0.2584 1.4138 模型门理论重 0.02635 0.1885 模型门实际重 0.02613 0.1885 误 差 0.85% 0 注：重心座标见图1 中XO′Y 座标系。 表2 自控翻板闸门6 个方案后支点坐标 K(m) Z(m) 方案 试验值 计算值 误差 试验值 计算值 误差 1 －0.8325 －0.84 0.9%