大跨度平板闸门滚轮的养护与改造

常州丹金船闸使用的升卧式平板钢闸门尺寸为江苏省交通船闸中最大级别的,其在运行数年后每次启闭门均发生金属摩擦及啸叫声。分析其滚轮出现的问题原因,并提出有效解决方案。

基于物联网的渠道平板闸门系统研究

针对东港灌区建设年份久远,加上维护水平不高,提水站和设备老化的问题,研究设计了基于物联网的渠道平板闸门系统,以提高灌溉效率、加强对灌区的信息化管理。结果表明,所设计的系统闸门开度控制误差小,最大为1mm,响应时间短,最长为0.05s,数据丢包率最高为0.052%,响应速度快、控制精度高、网络传输的流量较为完整和可靠。综上所述,研究设计的基于物联网的渠道平板闸门系统对于灌区的现代化发展具有一定促进作用。

灌区中小渠道一体化测控平板闸门设计与测湍状况分析

立足盘锦地区的实际需求,研究设计了一种基于物联网和PLC技术的一体化测控平板闸门。采用纵向齿条设计,有效保证了运行稳定性。结合湍流分析策略,分析水流流动特性,发现壅高现象与流量呈正相关关系。对流量计算方法进行对比,设计方法Cv值最小,达到0.863,精度最高。研究结论指出,在进行明渠自由出流控制时,需根据流量和闸门开度等关键因素进行相应调整和控制,以优化水流流态的稳定和流动特性,这对于水力学性能优化和测量精度提高具有借鉴意义。

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后水流流态较全开时不同,流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究,结果表明:小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象,流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段;闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小,随流量的增加而增加;时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后,闸后底板有负压出现,容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中,需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态,避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。

U形渠道弧底平板闸门水力性能研究

为解决灌区U形渠道缺少流量测控设施的问题,根据U形渠道断面尺寸设计一种弧底平板闸门,由闸板和闸墩组成。设计1∶1、2∶3、1∶2共3种收缩比的闸门,采用原型试验和数值模拟相结合的方法研究弧底平板闸门的水力性能。结果表明:不同收缩比的闸门水面线变化规律基本一致,但水头损失随着收缩比的减小而增大。优选收缩比为1∶1的弧底平板闸门作为U形渠道测控设施,建立闸孔出流测流公式。通过Flow-3D软件得到渠道弧底平板闸门上、下游断面水流流速和佛汝德数沿程分布规律,不同开度下的闸前流速分布规律一致,最大流速位于中垂线处自由水面中心以下区域。闸门上游佛汝德数小于0.5,符合测流条件,下游佛汝德数最大值的区域集中于闸后贴近渠壁两侧的自由水面。研究结果可作为U形渠道测控设施的设计和优化提供依据。

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性及改善措施试验研究

深孔有压隧洞平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较严重,流态较为复杂,需要采取一定的工程措施来改善闸后水流流态。基于物理模型试验与理论分析相结合的方法研究了不同导流坎坎高下的闸后水力特性。结果表明:闸后水流侧收缩现象随导流坎坎高的增加而减小,闸后水流水舌高度和水舌长度明显降低且底板负压基本消失,压强分布趋于均匀。但闸室导流坎坎高的增加对过流能力有一定影响,相对平底闸室,闸下过流能力随导流坎坎高的增加而减小,为避免影响过流能力,导流坎坎高不宜太大。

不同底缘形式的平板闸门水力特性数值模拟

为优化闸门体型,探究不同底缘形式下闸门的水力学特性,采用RNG k-ε模型和VOF方法,结合动网格划分技术,对高水头平板闸门闭门过程中水力学特性进行了数值模拟分析。采用模型试验实测数据验证了数值方法的可靠性;利用非平稳随机过程处理技术(EMD),有效地提取底缘压力趋势项,进而开展底缘形式与水流脉动、持住力相关关系的探讨;通过综合考量底缘压力脉动、空化及持住力特性,寻求最佳底缘体型。结果表明,闸门底缘形式的改变对启闭力影响显著,前倾角底缘形式启闭力最小,底缘压力脉动较小,最不易出现空蚀破坏。

基于改造底缘的水电站事故平板闸门启闭力优化试验研究

通过加拿大Mica水电站进水口事故闸门水工模型试验,研究论证了该电站加大流量情况下事故闸门的闭门持住力特性。针对闸门启闭机设计容量不足的问题,给出了5种闸门底缘改造方案,分析比较了不同方案对降低闸门持住力的效果,提出了可行的工程方案措施,为闸门的设计及安全运行提供了参考依据。

高水头平板闸门水力特性研究

结合三峡水电站排沙底孔工作平板闸门进行了高水头闸门水力特性试验研究 .内容包括在开启过程中 ,闸门底缘后漩涡水流剪切空化引起的闸门空蚀、振动及通气减蚀措施 ;闸门总体布置及最佳体型 ;闸门位置及底缘合理形式 ;加折流器及闸室区水流脉动特性 .提出了防止闸门空蚀及振动的具体措施 。

快速定量装车站平板闸门强度分析

针对快速定量装车系统普遍使用的平板闸门,利用离散单元法建立平板闸门工作时料仓内的物料堆积模型并获得闸板所受载荷大小,在有限元工具中进行建模加载,得出平板闸门在满载状态下闸板的受力变化,为装车站平板闸门设计加工提供依据。

高水头闸室平板闸门小开度流量系数试验研究

高水头闸室闸门小开度情况下,根据闸前的水流流态可分为闸前有长有压段、短有压段两类,根据闸后水流流态可分为自由出流和淹没出流两类。平板闸门的流量系数公式形式应随着闸前闸后的水流条件的不同而不同,对于不同的类别应采取相应的流量系数公式进行计算。通过试验推导出高水头闸室平板闸门小开度闸前为长有压段闸后为自由出流的闸孔处流量系数,为工程设计和运行提供了试验依据。

宽顶堰上平板闸门水力计算的探讨

根据平板闸门水流条件对流量系数的影响 ,对闸门的水流条件进行分类 ,通过试验研究 ,对平板闸门流量系数计算公式的适用条件进行了较为细致的讨论并加以分类 ,使闸门的水力计算更加清晰、准确 。

基于混沌理论的平板闸门流激振动特性

鉴于闸门流激振动过程的复杂性,对水弹性模型试验中闸门在不同开度下的实测加速度响应数据进行了混沌特性分析。首先,对实测数据进行相空间重构,分别采用平均互信息法和平均伪最近邻域法计算最佳时间延迟和最佳嵌入维数;然后,基于嵌入参数计算关联维数D_2和最大Lyapunov指数λ_1,并对各计算参数的分布规律进行分析。研究表明：闸门侧向振动的复杂性相对其他振动方向更高,中间开度时的振动复杂性比大开度或小开度更显著;竖直向振动与顺流向振动中呈现出了较低维（D_2=3.342~5.130）的混沌吸引子,表明较少的独立变量即可描述闸门竖直向及顺流向振动的规律;λ_1随闸门开度的变化规律呈现＂两边小中间大＂的趋势,表明闸门在中间开度时的振动预测准确性较低。

平板闸门流激振动效应对启门力的影响

为探究流激振动对闸门启闭力的影响机理,通过对固定的上、下游水位和底缘形式的平板闸门进行流固耦合分析,结果表明引起闸门振动的激振力和由闸门振动位移产生的摩擦系数和摩擦力臂的变化是造成启闭力变化的主要原因。在前人统计的闸门振动较大的不利开度的基础上,利用波形合成法以及振动理论提出作用于闸门面板上的激振力的计算公式,并考虑其对闸门启门摩擦系数、摩擦力臂以及启门摩擦力的影响,总结出流激振动效应下平板闸门启门力的计算方法。通过与石泉水电站中孔平板闸门启门力实测资料对比发现,理论计算的结果与实际工程的实测值吻合良好,可为实际工程的启闭力计算提供一定的科学依据。

弱爬振现象对平板闸门振动的影响研究

本文基于巴塘水电站几何比尺为1:25的闸门水弹性模型,为研究闸门在动水闭门过程中可能出现的弱爬振现象,改变其上游水位使闸门产生微弱爬振,分析平面闸门下落过程中发生爬振前后门体不同部位局部应力、整体加速度和位移的变化,研究闸门微弱爬行振动特性。研究结果表明:(1)弱爬振不改变闸门原有的整体振动类型;弱爬振时闸门垂向振动加速度能量增加了2.6倍。(2)闸门垂向振动位移在弱爬振时约为无爬振的11倍,其均方差幅值已超出标准,属于严重振动,可能会对闸门及其连接结构产生不利影响。(3)弱爬振情况下,受影响最大的是吊耳正下方测点15#,闸门在高水头运行时有可能发生吊耳撕裂;应力主频增大约10倍,门体在微弱爬振的影响下,闸门局部受迫振动转变为周期性振动。因此,应该对闸门主纵梁上侧及吊耳等受爬振影响较大的部位进行加固强化,避免发生破坏。

平板闸门垂向自激振动数学模型研究

在分析前人实验结论和平板闸门自激振动机理的基础上,将结构—尾流振子模型应用到闸门垂向自激振动的研究中,振子模型采用von der por方程,在结构的控制方程中合理地加入了附加质量项。通过确定模型其他参数并对模型进行计算得到闸门稳定自激振动(共振区)下的垂向振动峰值和频率比。计算值和实测值能较好地吻合,从而实现了影响闸门自激振动参数的整合及对闸门自激振动的定量研究,为进一步深入分析闸门自激振动的机理提供了更加可靠的依据。

平板闸门小开度时侧收缩引起的水流现象试验研究

平板闸门小开度运行时,闸后水流侧收缩现象比较明显.侧收缩作用影响闸后水流流态,降低泄水建筑物的过流能力,因此需要采取一定的工程措施来改善过流条件,减少侧收缩作用.通过试验分析研究了闸后水舌的流态变化规律及其对泄水建筑物的影响;采用涡流理论分析研究闸后水舌侧收缩角的计算方法;根据侧收缩角计算出闸门槽的最优错距,从而改善闸孔出流的水流条件.

基于Fluent的灌区明渠平板闸门三维流场数值模拟

为确定水位传感器的安放位置对平板闸门的三维流场进行数值模拟,采用了包含VOF模型的k-ε方程,利用Fluent软件模拟了在不同条件下的三维流场,得到了水位、流速、压力的分布规律。计算结果表明:在闸前0.5~1.5 m及闸后2.5~4.5 m区域内水位、流速和压力均相对稳定。研究结果为合理确定灌区明渠平板闸门计量用水位传感器的位置,提高水位监测精度,提供了理论依据。

平板闸门淹没出流流量的实验研究

搭建了一个水力学的实验模型,并对平板闸孔淹没出流的流量进行了实验,利用理论分析方法分析了平板闸门在淹没出流的流态下的流量计算公式,得出了淹没出流流量值主要与流量系数有关。为了对其流量系数进行研究分析,以常用的3种淹没出流流量系数的计算公式计算出流量,将计算得出的3种理论流量值分别与实验测得的流量值进行对比,得出了最优的计算方法,为工程应用中淹没流量系数计算公式的选择提供了实验依据。

泄水涵洞中平板闸门流量系数的试验研究

通过对有平板闸门泄水涵洞的水流进行了试验,对涵洞关键点的压强、流量以及闸后收缩水深进行测量,对相应各点的水头损失进行了计算,对试验数据进行了分析,得出了涵洞中闸后收缩水深的拟合计算式,最后分析得出了涵洞中平板闸门的流量系数。结果表明了涵洞中的闸门流量系数主要与涵洞前水库水深和涵洞的高度有关,其值比堰顶的流量系数大,比管嘴出流的流量系数小。