拦污栅布置对自身安全运行的影响

供应商耀禹水利

叠梁闸门效益及推广前景

    经济效益：利用叠梁闸门实现分层取水与达到同样目的的其他分层取水方式相比，可大幅度降低工程量和工程投资。以锦屏一级水电站为例：多层取水叠梁闸门方案工程投资方案比常规的双层取水口方案节约投资约2.7亿元。

    社会效益：利用叠梁闸门实现分层取水结构以于2008年获得国家知识产权局实用新型专利建筑物，降低了工程对场地的要求，尤其解决了高坝、深库、大流量、场地狭小的水电站的分层取水问题。叠梁闸门技术具有布置简单、运行灵活方便、可靠性较好且透支节省、对枢纽布置影响小，对电动站能指标影线小等有优点，近年来已在光照、溪洛渡、两河口、双江口等大型中型水电站中推广使用。

叠梁闸门水脉动压力特性研究

    以叠梁闸门脉动水压力为研究对象，采用s变换方法对叠梁闸门泄水过程的脉动压力信号进行时频分析处理，研究脉动压力信号能量在时频内的分布规律，确定脉动水压力在不同泄水方案下的优势频率。通过脉动压力优势频率和叠梁闸门的固有频率分析比较，判定在泄水过程中叠梁闸门发生共振现象的可能。结果表明，脉动水压力为低频分布，不同时刻的频率明显不同，不同取水方案时频率成分有明显的变化，随着取水高程的增加，脉动能量分布越来越广泛，频率成分也越来越丰富，在泄水过程中脉动水压力频率较小，远小于叠梁闸门固有频率，闸门运行过程中不会出现共振现象。

    水工闸门振动引起水工建筑无法正常运行时水利工程中普遍存在的问题，闸门产生的剧烈振动有可能引起金属构件的疲劳，导致门叶发生变形，严重的闸门振动还有可能导致水工建筑失事。如何正确认识叠梁闸门上的水流脉动压力特性，关系到能否为叠梁闸门结构设计方案提供正确载荷依据，从而有效控制闸门的激流振动。

叠梁闸门设计特点

    叠梁闸门依靠自身重量和橡胶止水带达到止水目的。一般由多于两块的闸板叠合而成。在下闸或开闸时，一块一块放入或一块一块逐次取出，使用频率较低，但整体轻便、不易变形，即使闲置较长时间后再使用，可保证止水效果好，不漏水。

    每块闸板的高度一定，每块的形状都基本相同，每块都有凸起和凹槽，凸起和凹槽内镶有止水胶条，这样可以一块一块叠放起来，达到需要的高度而基本不漏水或无明显漏水。每块闸板上还设有两个拉环，便于放下或取出。

    叠梁闸门闸槽用钢板折成槽型，与渠道上预埋钢板焊接安装。依靠叠梁闸门上设置的弹簧和水压的作用，止水橡胶受压后与闸槽精密贴合，止水效果良好。

叠梁闸整体材质为Q235钢，钢板的厚度与强度保证在运输和安装过程中，不受损，不变形，如有破损变形，予以可靠的修补。胶条嵌合牢固，长久使用也不脱落或断裂老化。拉环也牢固可靠，反复使用也不松脱。

检修叠梁闸门

检修叠梁闸门

⑴、检修叠梁闸门附件组装焊接完成后进行水封安装。

⑵、安装侧(底)水封橡胶。侧(底)水封橡胶联接处应避开节间连接缝。

⑶、橡胶水封按水封制造厂粘接工艺进行冷粘接，再与水封座板一起配钻螺栓孔。螺栓孔采用空心钻头使用旋转法加工，而且孔径应比螺栓直径小1mm。

⑷、橡胶水封安装后，两侧止水中心距离的极限偏差为±3.0mm，止水表面的平面度公差为2.0mm，门叶处于工作状态时，橡胶水封的压缩量应符合设计图样规定。

拦污栅的布置得当与否对建筑物和拦污栅自身的安全运行是非常重要的。如果布置不妥当，会在经济上、运行上造成很大的损失和不便。 
影响拦污栅布置的主要因素有：
1、工程大小、建筑物的等级及引水方式。
2、进水口的形式、用途、位置及在水下的深度。
3、管道在引用流量及允许过栅流速。 
4、水流所挟污物的性质、大水及数量、机组、闸门或阀的类型尺寸等等。 
5、当地气候条件及水库水位的变化情况。 
6、清污方式。 
拦污栅设计时应考虑的问题 ：根据国内20多个工程的拦污栅事故调查统计，由于水流中污物的特殊性使污物塞栅，或者拦污栅的设计欠妥，往往造成栅体压弯、振动及失稳等问题。
1）栅条间距。栅条间距一般应按水轮机的类型和转轮直径D控制。轴流式水轮机D／20，混流式水轮机D／30，冲击式水轮机为喷嘴直径的1／5。在具体工程设计中，栅条间距应结合水流中污物的性质和数量，尽可能选择*允许值。对大流量大机组，如轴流式水轮机，适当考虑以“排”为主。对小流量小机组，如混流式水轮机，则应以“拦”为主，栅条间距不宜大于100mm，但也不宜小于50mm。冲击式水轮机的栅条间距一般也不应小于20mm。   
2）拦污栅栅条稳定性分析。拦污栅栅面布置一般为双悬臂形式，由于栅条截面的狭长矩形特性，其侧向抗弯刚度和抗扭刚度相对其他型钢而言较低，常可能在弯应力尚未达到屈服点之前就发生失稳。由于这种整体失稳破坏往往突然发生的，失事前没有明显的征兆，故设计时应特别注意，不但要进行强度计算，还必须验算其稳定性。   栅条进行稳定计算时，一般总是将悬臂和跨中分开考虑，即悬臂部分用悬臂梁的稳定计算公式验算；跨中部分用简支梁的稳定计算公式验算。验算矩形截面用的稳定安全系数不小于2。由于栅条是一个整体，虽然各栅条由连杆和套管（或肋片和槽口）横向固定，但一般考虑更换方便而采用拼紧螺母或压板固定，这种连接方式对X轴方向的约束很小。因此目前采用的这种验算稳定的简化方法，对栅条支承的位置选择及截面大小的确定影响较大。   以栅条承受均布荷载，采取双支承为例，栅条的实际弯矩和挠度。简支梁稳定验算的适用范围应为L0段（端弯矩为0），固端悬臂梁稳定验算适用范围为m0段（反弯点开始）。为了充分利用材料的特性，设计支承时尽可能使整个栅条稳定的安全系数相同，即通过满足条件：a）跨中和悬臂稳定安全系数相等；b）反弯点绕X轴转角为0；c）跨中点反弯点内弯矩为0。求得的理想支承位置m＝0．2263 L；适用简支梁的跨距L0＝0．3077 L；适用固端悬臂的长度m0＝0．2334 L。对于2个以上支承以及承受清污设备的集中荷载时，栅条设计可按同样方法进行荷载、弯矩及绕X轴转角进行分析。