低扬程泵站充气浮箱拍门的技术研究

摘要

拍门类似于铰链逆止阀,是泵站常用工作门型之一.因拍门简单、可靠,与虹吸真空破坏截流闭锁方式相比,可以缩短出水管道(流道)长度,并利于泵系统起动,与快速闸门相比,拍门也有诸多优点,闸门门体易关闭不到位或卡住不能活动,因为门槽和碶块较轴孔容易残留异物,闸门门体克服滑动阻力不仅无机械增益,且阻力和动力不在一直线上,门体易倾斜而自锁,而拍门的工作可靠性则远高于快速闸门.因此,对于泵站工程兴建、改造节省投资及运行使用均有突出的优点.但在拍门运行使用的同时,又时常暴露出一些缺陷,主要有:一是常规的铸铁或铸钢拍门加大了流道的水头损失,特别是对于装机容量较大的排涝泵站,其电能损耗相当可观;二是拍门在自重下下落关闭时,往往由于过多考虑水头损失导致浮重过小而延误闭门时间,致使水体倒灌,再因缓冲装置失灵导致闭门时门体对门框撞击力很大,严重危及站身安全.该文结合安徽滁河一级站拍门技改工程,对充气浮箱式拍门的工作特性和设计计算方法作些研究.在总结前人研究的基础上,对照试验结果,通过数理解析和准则方程分析了拍门水头损失,研究了拍门水流冲力的求解和拍门开启角度的求解,着重研究分析了拍门近似计算方法,分析拍门在水中的运动规律,并结合工程实例,研究探讨充气浮箱式拍门的配重方法及其使用效果,为今后开拓充气浮箱式拍门的运用领域作些探讨研究.阶段模型试验中详细观测了在额定流量下,不同比重拍门的开启角度,水头损失及门体动水压力变化情况,以供工程设计应用参考.该文编制开发了拍门运动电算程序,利用VisualBasic将拍门运动电算程序进一步可视化,实现人机对话,有助于减少重复劳动,提高工作效率.

目录

文摘

英文文摘

一、前言

1.1拍门

1.1.1国内外研究概况

1.1.2拍门特点

1.2研究开发充气浮箱式拍门的目的及其工作原理

2.1概述

2.2拍门水头损失

2.2.1拍门水头损失对泵装置效率的影响

2.2.2拍门水头损失计算

2.3水流冲力分析

2.3.1自由紊流射流的一般特性

2.3.2水流冲力表达式

2.4拍门张角计算

2.4.1拍门受力分析

2.4.2整体式拍门开启角度计算

2.5.1停泵至泵系统流量回零历时

2.6拍门停泵下落运动计算

2.6.2停泵时拍门下落运动计算

2.7拍门停泵撞击力计算

2.7.1拍门停泵撞击计算推导

2.7.2拍门停泵撞击计算总结及讨论

2.8拍门铰位冲击计算及减轻冲击措施

2.8.1拍门铰位冲击计算

2.8.2减轻拍门铰位冲击的措施

三、模型试验及试验结果分析

3.1拍门相似准则和准则方程

3.2模型试验

3.2.1模型试验要求

3.2.2模型设计

3.2.3模型测试技术

3.3试验结果分析

3.3.1试验数据分析

3.3.2误差分析

3.4结论

四、低扬程泵充气浮箱式拍门结构设计计算实例

4.1运用拍门近似计算方法对拍门进行试算

4.2根据试算结果设计拍门结构

五、充气浮箱式拍门自动控制设计

5.1自动控制原理

5.2自动控制系统电路图（详见附图II）

六、拍门电算程序开发

七、工作前景展望

参考文献

附图Ⅰ：滁河—级站充气浮箱式拍门结构图

附图Ⅱ：自动控制系统电路图

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢