[實用新型]一種測量閘門動水起閉時動摩阻力的試驗裝置

有效

• 申請號: 201920680795.3
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN209802556U
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 劉昉;李文勝;吳敏睿;王暢
• 申請（專利權）人: 天津大學前沿技術研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 12223 天津耀達律師事務所
• 代理人: 張耀

一種測量閘門動水起閉時動摩阻力的試驗裝置，屬于水利水電工程鋼結構領域，包括閘門，閘門頂部設有閘門吊耳。包括拉力傳感器，連接在閘門吊耳上；包括支撐滑塊，設置在閘門下游側兩邊縱梁上，所述的閘門下游側兩邊的縱梁還設有陶瓷軸承，并使陶瓷軸承與閘門槽之間的寬度小于原有支承滑塊與閘門槽之間的寬度。當閘門通過拉力傳感器測量陶瓷軸承所產生的持柱力時進行上游水封，在相同的工況下，利用陶瓷軸承測出的持柱力與原閘門體型測得持住力做差運算，可以計算出閘門下游側與門槽之間的摩阻力。解決在計算閘門摩阻力時對摩阻力計算不準確造成閘門落不到位的實際工程問題。

技術領域

本實用新型屬于水利水電工程鋼結構領域。

背景技術

閘門是水工建筑物中活動的擋水結構,用它來關閉、開啟或局部開啟過水孔口，以控制水位、調節流量等。因此，閘門的安全穩定對于水利樞紐的正常運行具有重要意義。平面閘門因構造簡單、使用輕巧、養護方便，價格低廉、對建筑物的布置要求較低且容易實現，一直以來在水利工程中被廣泛使用。然而，隨著高壩大庫水利樞紐工程的建設，常需要滿足高水頭、大泄量的運行條件，平面事故閘門在動水中能否正常關閉，以及其在關閉過程中的水動力特性，一直是閘門設計及運用中的焦點問題。在工程實踐中，常發生閘門閉門時門葉自重和水柱壓力不足以克服摩阻力，從而造成平面事故閘門閉門卡阻，甚至無法完全關閉的工程問題，嚴重威脅機組及上、下游建筑物的安全。

目前我國現行的《水利水電工程鋼閘門設計規范》(SL74-95)中，給出了平面閘門和弧形閘門的啟門力的計算公式。前人的研究大多針對常見潛孔式平面閘門的啟閉力，而有關閘門所受的摩阻力的試驗研究較少提及，只能通過《水利水電工程鋼閘門設計規范》(SL74—95)對幾種典型的摩擦系數在一個范圍內進行選定。“鋼對鋼(干摩擦)的摩擦系數為0.15～0.60；滑動軸承摩擦系數：鋼對青銅(干摩擦)的摩擦系數為0.16～0.30，鋼基銅塑復合材料對鍍鉻鋼(不銹鋼)的摩擦系數為0.05～0.14”。這些摩擦系數只是給出了一個范圍，具體取多少根據當時情況而定，這樣在計算摩擦力時就有很大的盲目性,很容易因取值不當造成所得摩擦力偏大或偏小，這將直接導致啟閉機容量選擇不當。如巴西、巴拉圭的伊泰普水電站的導流底孔平面閘門，其擋水面積為7.6m×22m、水頭為 140m、總水壓力為199.81MN(約19000t)。假設在設計階段進行行走支承摩擦力計算時，選用的摩擦系數為0.1，摩擦力的計算結果為1900t。如果選用的摩擦系數與實際摩擦系數相差10％，那么所計算的行走支承摩擦力就相差190t。這就是一個非常驚人的偏差，因此在設計階段如何更加科學、合理地計算摩擦阻力對于高水頭閘門啟閉機容量的選擇非常重要。如果選取不當，輕者導致所選啟閉機容量偏大、造成浪費，重者造成所選啟閉機容量偏小不能及時開啟閘門釀成重大事故，所以對閘門摩阻力的研究就顯得十分必要。本實用新型為一種創新的測量閘門動水起閉時動摩阻力的實驗裝置，可以設有的通過拉力傳感器分別測量平面閘門上用陶瓷軸承支承型式(其產生的摩擦力可近似為0)測得持柱力和平面閘門用滑塊支承型式測得的持柱力，二者做差運算便可直接得出閘門在下落過程中與閘門槽產生摩阻力大小的方法，其優點在于閘門在動水閉門過程中可以直接測出產生的摩阻力，避免了盲目選取摩擦系數產生誤差。從而可以準確的選擇啟閉機容量和增加或減小閘門運行時的持住力，實現閘門的順利閉門。

發明內容

本實用新型是一種測量閘門運行時所產生摩阻力的裝置，用以解決平面事故閘門在動水閉門過程中，因摩擦系數選取不當造成啟閉機容量選取不當和對實際摩阻力的估算不足造成難以克服摩阻力而導致的閉門卡阻、閘門落不到位等實際工程問題。同時，對于實際中已投入長期運行的平面事故閘門，由于水質和門槽材料銹蝕等原因會導致閘門在運行時摩阻力變大，可以在閘門槽有限的條件下，通過在閘門結構上布設陶瓷軸承，計算出閘門運行時的摩阻力，這對重新判定啟閉機容量和持住力有指導意義。

本實用新型采用的技術方案是：