[發(fā)明專利]高水頭船閘一字閘門的門庫及一字閘門運(yùn)行控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610001639.0
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105442519B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李云;劉本芹;陳瓊;徐新敏;覃業(yè)傳
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院
• 主分類號: E02C1/00
• 分類號: E02C1/00;E02B7/20
• 代理公司: 南京同澤專利事務(wù)所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 閆彪,李賓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船閘的門庫及閘門運(yùn)行控制方法，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來我國西部河流上規(guī)劃興建多座單級船閘均屬于高水頭船閘，由于西部山區(qū)河流多具有狹窄、落差大等特點(diǎn)，此類船閘閘室為“窄而高”的型式。

選擇合適的船閘門型，對于保證船閘安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。一字閘門兼有人字閘門及平面閘門的特性，對于水頭高、閘室寬度相對小的船閘而言，較之同等條件下的人字閘門，能夠顯著降低閘門門體的“高寬比”，在滿足閘門抗扭剛度的同時，利于閘門制造安裝，避免人字閘門不易安裝、難以調(diào)試同步性和關(guān)閉狀態(tài)下止水性等方面問題，能夠適應(yīng)山區(qū)河流船閘閘門工作水頭大、通航水位變幅大、航寬窄等運(yùn)行條件中有特殊的優(yōu)勢。

但是，申請人發(fā)現(xiàn)：1）高水頭船閘一字閘門啟閉機(jī)采用液壓直聯(lián)式機(jī)型，啟閉機(jī)活塞桿勻速啟閉過程，門體受到動水阻力矩呈兩頭大中間小馬鞍形曲線，在啟動初期及運(yùn)行末期出現(xiàn)阻力矩峰值，啟閉機(jī)能力不能充分利用。另外，船閘一字閘門由于其特殊閘墻及門庫邊界條件，會使大淹沒水深情況下水流條件更為復(fù)雜：隨著淹沒水深的增大，開門初期的閘門前進(jìn)方向水位壅高和相反方向水位下降所形成的門體兩側(cè)水位差更為明顯，門頭附近漩渦強(qiáng)度較大，在啟閉過程中承受動水阻力作用明顯增大，對船閘閘門及啟閉機(jī)安全運(yùn)行將會提出極大的挑戰(zhàn)，不利的啟閉方式會大大增加啟閉機(jī)負(fù)擔(dān)；2）由于一字閘門開門初期和關(guān)門末期過流斷面狹小，主流呈大角度扭曲，因此并不適宜采用類似人字閘門的簡單矩形門庫。同時，矩形門庫布置忽視了船閘一字閘門在大淹沒水深情況下特有的水流條件：隨著淹沒水深的增大，開門初期閘門前進(jìn)方向水位壅高和相反方向水位下降所形成的水位差更為明顯，門頭附近漩渦強(qiáng)度增大，一字閘門啟閉過程承受的動水阻力作用明顯增大，嚴(yán)重增加啟閉機(jī)負(fù)擔(dān)，因此對船閘閘門及啟閉機(jī)安全運(yùn)行將會提出極大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種可減小動水阻力矩的高水頭船閘一字閘門的門庫。

本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問題是，在解決上述第一個技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種可降低一字閘門啟閉力的高水頭船閘一字閘門運(yùn)行控制方法。

本發(fā)明要解決的第三個技術(shù)問題是，在解決上述第一個技術(shù)問題和第二個技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種可改善一字閘門啟閉過程的水流條件的高水頭船閘一字閘門的門庫。

本發(fā)明為解決上述第一個技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種高水頭船閘一字閘門的門庫，用于安置設(shè)于船閘上閘門的門體，所述門庫包括設(shè)于門體上下游處的閘墻，所述門庫還包括相對設(shè)置在門體處閘首兩側(cè)的第一門庫和第二門庫，所述第一門庫和第二門庫分別由閘墻向兩側(cè)凸伸形成，所述第一門庫和第二門庫是與所述閘首上游側(cè)水體連通的半開敞的門庫，所述第一門庫用于門體全開時容納門體停靠，所述第二門庫用于門體關(guān)門擋水時支承門體的門頭，所述第一門庫、第二門庫的寬度與門體厚度之比為1.9～2.2：1.2：1，所述第一門庫、第二門庫的長度與門體寬度之比為1.5：1.3：1；當(dāng)門體全開并停靠在第一門庫內(nèi)時，所述第一門庫與第一門庫的門庫邊墻之間的間隙距離長度與門體厚度之比為0.9～1.2：1。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是：（1）在門體全開并停靠在第一門庫內(nèi)時，第一門庫與第一門庫的門庫邊墻之間的間隙距離長度與門體厚度之比為0.9～1.2：1，第一門庫內(nèi)有充足的空間使得積水從第一門庫及時排出，降低了第一門庫內(nèi)水的高度，減少了水的涌高對門的力，在門體關(guān)閉時，第二門庫的設(shè)計(jì)也可以及時降低了第二門庫內(nèi)水的高度，減少了水的涌高對門的力，大大降低一字閘門啟閉運(yùn)行過程的動水阻力矩，降低閘門啟閉力；（2）門庫結(jié)構(gòu)簡單，施工維護(hù)方便，能夠減少門庫泥沙淤積，大大降低船閘運(yùn)行維護(hù)成本。

本發(fā)明為解決上述第二個技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種高水頭船閘一字閘門運(yùn)行控制方法，采用如權(quán)利要求1所述高水頭船閘一字閘門的門庫，該門庫安置一字閘門，所述一字閘門上連有液壓啟閉機(jī)，所述液壓啟閉機(jī)連接有中央處理器，包括以下步驟：所述中央處理器中存儲有用于液壓啟閉機(jī)控制門體開關(guān)的閘門開門運(yùn)行速度控制曲線和閘門關(guān)門運(yùn)行速度控制曲線，所述閘門開門運(yùn)行速度控制曲線和閘門關(guān)門運(yùn)行速度控制曲線均包括在液壓啟閉機(jī)運(yùn)動初期和末期采用級變速進(jìn)行速度的線性勻速緩慢增長或降低，在閘門啟閉過程的中間時段采用勻速運(yùn)行；在指定總運(yùn)行時間下，開門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時間段比值為3：1：2，關(guān)門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時間段比值為3：1：3。