现代水工闸门与启闭设备的种类和选型

2023年12月30日发(作者：保管员是做什么的)

现代水工闸门与启闭设备的种类和选型

罗江红

【摘 要】闸门是水工建筑物的重要组成部分之一,用来控制水位,调节流量,是蓄水及引水建筑物中必不可少的组成部分.闸门的型式有很多种,闸门的选型和布置,应根据闸门的受力条件、控制运用要求和闸室结构布置等因素选定.启闭机是闸门的主要组成部分之一,其布置与选型在工程中甚为关键.随着当代新材料,新工艺在水利工程上的推广应用,闸门和启闭机的选型应更广泛,正确的闸门选型对水利工程效益的发挥也更重要.

【期刊名称】《黑龙江水利科技》

【年(卷),期】2012(040)012

【总页数】2页(P176-177)

【关键词】平面直升闸门;弧形闸门;人字闸门;翻板闸门;卷扬式启闭机、螺杆启闭机;液压启闭机;选型

【作 者】罗江红

【作者单位】南昌市水利规划设计院,江西南昌330009

【正文语种】中 文

【中图分类】TV547.1

闸门是水工建筑物的重要组成部分之一，用来控制水位，调节流量，是蓄水及引水建筑物中必不可少的组成部分。闸门的型式有很多种，闸门的选型和布置，应根据

闸门的受力条件、控制运用要求和闸室结构布置等因素选定。启闭机是闸门的主要组成部分之一，其布置与选型在工程中甚为关键。

1 闸门

1.1 平面直升闸门

平面直升闸门是用得最为广泛的一种门型，因为它能满足各种类型泄水孔道的需要。它的优点如下:①可封闭相当大面积的孔口。②建筑物顺水流方向的尺寸较小。③闸门结构比较简单，其制造、安装和运输工作相对来说比较简便。④门叶可移动至其他孔口，便于检修维护。⑤门叶可在孔口间互换，故孔口较多时可兼作其他孔的事故门或检修门。⑥门叶可沿高度分成数段，有利于排冰或排砂，也可以减轻起门力。⑦闸门的启闭设备比较简单，对移动式启闭机的适应性较好等。⑧潜孔式平面闸门有时可利用水柱压力闭门，减少门重或配重。

平面直升闸门的缺点如下:①需要较高和较厚的闸墩(但升卧式平面闸门并不需要很高的闸墩)。②具有影响水流的门槽，特别在水头较高的情况，门槽的存在会带来很多的不利。③所需启闭力较大，故需选用较大的启闭机等。

平面直升闸门根据支承行走部分构造形式不同，有滑动式、滚轮式、链轮式几种。平面直升闸门有时可按需要作特殊的考虑。例如:在某些地震强烈较大的地区，启闭机排架不宜太高，则可考虑升卧式闸门。或者，有此船闸，为满足通航净空的要求，其通航孔工作闸门可采用提升横位式平面闸门。

1.2 弧形闸门

弧形闸门也是用得最为广泛的一种门型，因为它也能满足各种类型泄水孔道的需要。它的优点如下:①可封闭相当大面积的孔口。②所需闸墩高度和厚度较小。③没有影响水流流态的门槽。④所需的启闭力较小。⑤埋设件较少等。

弧形闸门的缺点如下:①需要较长的闸墩。②闸门所占的空间位置较大。③不能提出孔口以外进行检修维护，不能在孔口间互换。④闸门承受的总水压力集中于支座

处，对土建结构要求较高。弧形闸门一般总是把凸面布置在上游，这样门底出流比较平顺。但用在船闸输水廊道上的工作门，当水头较高时，则把凸面布置在下游更为有利。

1.3 人字闸门

人字闸门一般只能在静水中操作，普遍应用于单向水级船闸中的工作闸门，近年也有用在双向水级的船闸上。优点为:①可封闭相当大面积的孔口。②闸门受力情况类似于三铰拱，对结构有利，比较经济。③所需的启闭力较小。④通航净空不受限制。

人字闸门的缺点为:①不能在动水中操作运行。②门叶的抗扭刚度较小，长期操作运行容易发生扭曲变形，以至漏水较严重。③闸门长期处于水中，其水下部分的检修维护比较困难。④与直升式平面闸门或横拉式闸门比较，闸首较长。小型船闸有时不用人字形双扇闸门，而仅用单扇闸门，也就是一字门，其操作和布置与人字门类似，见图1。

图1 人字门图

1.4 翻板闸门

翻板闸门早期是以水力自控翻板闸门的形式出现，因其具有不设启闭设备，根据特定水位自动开启、关闭，以及门体大多采用钢筋混凝土，节省钢材等优点，在钢材缺乏时期建设的中、小型水利工程中曾得到推广，但由于门体采用脆性材料，或者存在制造缺陷，在翻转过程中易发生振动、撞击，容易造成门叶受损而漏水以及无法人为控制调节流量等缺点，影响翻板闸门的推广应用。为克服这些缺点，逐渐发展为液压钢制翻板闸门，门体材料采用钢材，由固定支铰支承，配置液压启闭机作为控制设备。液压翻板闸门有上翻式、下卧式等类型，具有以下优点:①没有门槽，闸墩厚度较小，没有启闭机排架，坝面简洁、美观。②所需的启闭力较小。③液压启闭机有阻尼作用，可减少闸门振动。④相对平面直升式闸门来说，埋设件较少，

节省钢材等。

液压翻板闸门的缺点为:①闸门开启时，门叶在水流中，影响过流能力，并可能引起闸门震动。②闸门、启闭机布置在孔口中，检修维护困难。③闸门控制流量局部开度范围小，门叶顶、底都过流，流态较差。此种闸门缺点是一般只适用于低水头工况运行，一般为1～5 m水头差范围内比较适用，而且造价较高，见图2。

图2 液压钢制翻板闸门图

其他门型如横位门、舌瓣门、浮箱式闸门等，取水输水建筑物中使用比较少，这里就不一一叙述了。

2 启闭机

启闭机的类型也是多种多样的，不同类型启闭机多数用它的机构特征来命名，如固定卷扬式启闭机、液压式启闭机等。启闭机按传动形式分为机械传动的和液压传动的。机械传动的启闭机按布置形式分为固定式和移动式两大类。液压传动的启闭机一般只有固定式。

下面就3种常用的启闭机来分别介绍它们的特点和适用范围。

2.1 固定卷扬式启闭机

固定卷扬式启闭机有结构紧凑、承载能力大、运行平稳可靠、安装维护方便等优点，而在启闭力和扬程方面有宽广的适应范围，因此使用最为广泛，主要用于靠自重、水柱或其它加重方式关闭孔口的闸门，见图3。其缺点是不能产生下压力，自重相对较大，尤其是大容量的固定卷扬式启闭机更是如此。

2.2 螺杆式启闭机

螺杆式启闭机主要用在需要下压力的闸门上。螺杆式启闭机具有结构简单、造价低廉以及操作方便等优点，其缺点是启闭力不能太大，速度较低，行程也受限制。

图3 卷扬式启闭机图

2.3 液压启闭机

液压启闭机依靠液压传动来实现闸门的启闭。近年来，由于机械制造工艺水平和液压元件系列化、标准化水平的提高，启闭机液压化的趋势在国内外都是明显的，所以液压启闭机的地位越来越高。液压启闭机具有传动效率高、运行平稳、启闭容量大、结构紧凑及用钢量少等优点，特别是它具有布置简单、适应性强、体积小、附属土建简单的优点得到了日益广泛的应用。液压启闭机的缺点是加工精度较高、造价相对略高。目前国内已有QPPY、QPKY、QHLY等系列化液压启闭机。近几年国内部分厂家已经研发生产了新一代机、电、液一体化的新型液压启闭机集成式启闭机，并在部分水利工程中推广使用。

3 结论

随着当代新材料，新工艺在水利工程上的推广应用，出现了许多新型闸门和启闭设备，所以在闸门设计中还应提倡创新精神，要积极慎重地采用新技术、新材料、新门型、新结构、新工艺，力求闸门设计经济合理、技术先进、安全可靠、运用方便，从而使工程最大限度地发挥经济效益和社会效益。同时闸门选型要根据工程的实际情况选择适合的闸门及配套的启闭机，例如在城市景观水利工程中我们可以多考虑景观要求，选择外形美观，结构简单的液压启闭机，但在农村水利工程中我们一般不选择液压启闭机，而更倾向选择螺杆式启闭机，因为螺杆式较液压启闭机造价低，而且建在农村方便管理。总之闸门选型布置要因地制宜，不要照抄照搬，不要脱离工程实际情况，只有经反复论证拟定之后，才可顺利地进行闸门的结构布置与结构设计计算。

参考文献:

［1］陈宝华，张世儒.水闸［M］.北京:中国水利水电出版社，2006.

［2］水利水电规划设计管理局.SL265—2001水闸设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2001.

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［4］水利水电规划设计管理局.SL/T191—96水工混凝土结构设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，1997.

［5］水利水电规划设计管理局.DL5077—1997水工建筑物荷载设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，1997.

［6］水利水电规划设计管理局.GB50288—99灌溉排水工程设计规范［S］.北京:中国计划出版社，1999.

［7］水利水电规划设计管理局.SL252—2000水利水电工程等级划分及洪水标准［S］.北京:中国水利水电出版社，2000.