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        底軸驅(qū)動式翻板閘門沖淤系統(tǒng)介紹及深化設(shè)計(jì)

        2014-02-27 06:44:54尤寬山楊文艷
        治淮 2014年8期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        尤寬山 楊文艷 張 俊

        底軸驅(qū)動式翻板閘門沖淤系統(tǒng)介紹及深化設(shè)計(jì)

        尤寬山 楊文艷 張 俊

        由于我國城市用水、景觀建設(shè)及環(huán)境整治和灌溉、發(fā)電的需要,底軸驅(qū)動式翻板閘門得到廣泛運(yùn)用。底軸驅(qū)動式翻板閘門是一種新型可調(diào)控溢流壩,由土建結(jié)構(gòu)、帶固定軸的鋼性壩體、驅(qū)動裝置設(shè)備等組成。這種建筑物適合于河道孔口較寬(10~100m)而水位差比較小的工況(1~6m),由于其可以設(shè)計(jì)得較寬,可以省去數(shù)孔閘墩,不但結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省土建投資,而且可以立壩蓄水、臥壩行洪排澇;同時(shí)還可以利用壩頂過水,形成人工瀑布的景觀效果。但是翻板閘門全開時(shí),孔口上游底板基本與閘門門板齊平,底檻下游側(cè)有一跌檻,泄流時(shí)容易使泥沙沉積,影響閘門的開啟。因此,在底檻處需設(shè)置沖淤設(shè)施。同理,一些沿軌道運(yùn)行的閘門(比如船閘橫拉門)在長時(shí)間運(yùn)行過程中,閘門門槽泥沙淤積會導(dǎo)致閘門底臺車運(yùn)行受阻,需布置一套沖淤系統(tǒng)對軌道進(jìn)行間斷性沖淤。

        本文著重以江蘇省泰州市城市水生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程底軸驅(qū)動式翻板閘門工程為例介紹沖淤系統(tǒng)。

        一、沖淤系統(tǒng)介紹

        該底軸驅(qū)動式翻板閘門工程由老通揚(yáng)運(yùn)河、鳳凰河、南官河、翻身河4個控制工程組成,每個控制工程中都設(shè)置一套沖淤系統(tǒng)。

        1.沖淤系統(tǒng)原理

        沖淤系統(tǒng)利用沖淤管道裝置系統(tǒng)清淤,基本思路為:將沖淤管道裝置系統(tǒng)安裝在水閘底檻處,通過動力設(shè)備(沖淤泵)給管道系統(tǒng)提供高壓水流,高壓水流通過噴嘴射出作用在淤積處,使淤積的泥沙揚(yáng)動懸浮,再借助河道自然水流將其輸送到下游河段,從而達(dá)到清除特定區(qū)域的淤積物,以期不妨礙翻板閘門的啟閉。

        2.沖淤系統(tǒng)組成

        該沖淤系統(tǒng)由依次連接的吸水口攔污柵、吸水管道、沖淤水泵、控制閘閥、高壓出水管道組成,沿閘門底軸軸線方向上布設(shè)有一條高壓出水管,高壓出水管道上每隔一段距離有變徑噴頭,噴頭的噴嘴對著底軸可能淤積的方向進(jìn)行沖刷,將淤泥或泥沙沖走。

        3.沖淤系統(tǒng)整體布置

        翻板閘門沖淤系統(tǒng)布置如圖1所示,將攔污柵設(shè)置在內(nèi)河側(cè)吸水口,沖淤泵及控制閘閥放置在液壓啟閉機(jī)機(jī)房內(nèi),以方便對閘閥、水泵的控制和日常維護(hù)。

        圖1 翻板閘門沖淤系統(tǒng)布置圖

        二、沖淤水泵的選型

        通過對底軸式翻板閘門沖淤系統(tǒng)的分析,發(fā)現(xiàn)沖淤系統(tǒng)中的主要裝置就是沖淤水泵。沖淤水泵的選型不一,對整個系統(tǒng)的組成就造成很大的區(qū)別,所以沖淤系統(tǒng)中沖淤水泵的選型非常重要。沖淤泵的選擇主要看泵的流量、揚(yáng)程、功率等參數(shù)是否滿足沖淤的要求,在滿足這些基本參數(shù)的要求外,還要根據(jù)工地現(xiàn)場的具體情況來定水泵的型號。

        圖2 沖淤系統(tǒng)工況示意圖

        該沖淤系統(tǒng)工況示意如圖2。此工程

        中,沖淤水泵及電動閘閥布置在液壓啟閉機(jī)房里,地基高程為1.5m。設(shè)計(jì)院原先選用自控自吸泵來進(jìn)行沖淤,所謂自吸泵,就是在啟動前不需灌水,經(jīng)短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn),靠泵本身的作用,即可把水吸上來,投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但根據(jù)現(xiàn)場工況,泵吸水口的內(nèi)側(cè)水位高程為2.8m,遠(yuǎn)高于泵的進(jìn)水口2.15m高程,此時(shí)可選用同流量、揚(yáng)程、功率的立式管道離心泵,此工況下立式管道離心泵在啟動前也無需灌水,而且立式管道泵的效率要比自控自吸泵的高,價(jià)格也要比自控自吸泵低得多,結(jié)構(gòu)也要比自控自吸泵簡單得多,將來日常的使用維護(hù)成本也大大降低。由此可見,沖淤泵的選型要考慮多方面因素。

        三、沖淤系統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)

        沖淤系統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)主要有沖淤管道中噴嘴的選型及噴射角度問題。

        1.噴嘴形狀的選擇

        根據(jù)理論分析,雖然無限邊界的平面射流的流速沿程衰減比圓形管嘴射流慢,但在實(shí)際使用過程中難以達(dá)到無限邊界的要求,只能是有限邊界的矩形管嘴射流。矩形管嘴在一定的寬高比范圍內(nèi)形不成平面射流的特征,并且當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)奶卣鏖L度作射流強(qiáng)度中的長度尺度時(shí),其沖刷坑與圓形管嘴并無區(qū)別。因此,管嘴形狀選用圓形管嘴。

        2.噴嘴噴射角度的選擇

        根據(jù)射流沖刷試驗(yàn)分析結(jié)果得:單個噴嘴在靜水中垂直沖刷河床面時(shí),沖刷坑的基本形狀為圓形,當(dāng)入射角不為90°時(shí),沖刷坑的基本形狀可近似看成是長方形;當(dāng)入射角較大時(shí)(噴嘴與床面夾角30°~60°),最終的沖淤范圍較大,此時(shí)沖淤效果較好。

        四、結(jié)語

        泰州市城市水生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程底軸驅(qū)動式翻板閘門工程自2012年項(xiàng)目竣工以來,沖淤系統(tǒng)運(yùn)行良好,翻板閘門啟閉正常,沖淤達(dá)到預(yù)期效果■

        (作者單位:江蘇省水利機(jī)械制造有限公司 225003)

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