，

(四川沃土項目投資管理有限公司，成都，610096)

1 概述

水利水電工程上將啟閉閘門、攔污柵所采用的各種啟閉設(shè)備統(tǒng)稱為啟閉機(jī)，根據(jù)布置形式，啟閉機(jī)主要分為固定式和移動式兩類，其中固定式啟閉設(shè)備主要有卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，螺桿式啟閉機(jī)和液壓啟閉機(jī)。QPPY系列液壓啟閉機(jī)適用于平面閘門的啟閉操作，主要分為頂升式、提升式和倒掛式。

頂升式液壓啟閉機(jī)油缸結(jié)構(gòu)為雙吊點柱塞頂升式單作用啟閉機(jī)，油缸安裝在閘墩內(nèi)的預(yù)埋鋼筒中，閘門在頂部兩側(cè)各設(shè)置外伸式吊耳，柱塞桿直接頂起吊耳帶動閘門提升，自重閉門。倒掛式液壓啟閉機(jī)油缸結(jié)構(gòu)采用活塞提升式單作用啟閉機(jī)，油缸缸體穿入門體，活塞桿末端倒掛在閘壩上部的排架梁上，通過活塞桿收入油缸中來提升閘門，自重閉門。

2 組合啟閉閘門方案的提出

旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程(一期)開發(fā)任務(wù)是完善旺蒼縣城區(qū)防洪排澇體系，改善城市水生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康發(fā)展。項目建設(shè)內(nèi)容主要包括旺月閘和石龍閘，其中旺月閘采用露頂式平面定輪鋼閘門，閘門尺寸14m×8.6m，閘室底板高程457.40m，正常蓄水位466.00m，百年一遇校核洪水位471.60m，閘門最大提升高度15m，正常蓄水位和校核洪水位變幅達(dá)5.6m；石龍閘同樣采用平面定輪鋼閘門，閘門尺寸14m×9.8m，閘室底板高程448.60m，正常蓄水位458.40m，百年一遇校核洪水位462.50m，閘門最大提升高度14.9m，正常蓄水位和校核洪水位變幅達(dá)4.1m。

由于兩座閘壩均位于旺蒼縣城區(qū)，若采用常規(guī)的卷揚(yáng)式啟閉機(jī)、提升式或倒掛式液壓啟閉機(jī)，均需設(shè)置高排架，嚴(yán)重影響城市景觀；若采用常規(guī)的頂升式液壓啟閉機(jī)，雖可取消排架，但需在閘門門葉兩側(cè)布置又高又大的吊耳，不僅增加風(fēng)荷載，而且增加了頂升式液壓啟閉機(jī)的受力情況，同時柱塞桿工作行程基本上達(dá)到15m，需加大桿徑、缸徑，技術(shù)難度及設(shè)備費用顯著增加；若采用帶滑輪組的頂升式液壓啟閉機(jī)，雖可以減少液壓啟閉機(jī)行程，但由于閘門提升高度較高，已基本脫離門槽，無法抵抗風(fēng)荷載，對閘門結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和運行安全不利。

根據(jù)旺月閘和石龍閘的實際情況，結(jié)合頂升式液壓啟閉機(jī)和倒掛式液壓啟閉機(jī)的工作原理，提出了頂升式和倒掛式液壓啟閉機(jī)組合啟閉閘門的新型啟閉方式。目前，該新型的組合啟閉方式已由發(fā)明人申請實用新型專利和發(fā)明專利。

3 組合啟閉閘門方案工作原理及適用條件

3.1 工作原理

頂升式與倒掛式液壓啟閉機(jī)組合啟閉閘門方案，同常規(guī)的頂升式液壓啟閉機(jī)方案和倒掛式液壓啟閉機(jī)方案在布置和工作原理上基本相同，所不同的是前者閘門兩側(cè)不再設(shè)置外伸式吊梁，閘壩上部也不設(shè)置固定排架梁，而是通過一根活動的操作橫梁連接頂升式液壓啟閉機(jī)柱塞桿和倒掛式液壓啟閉機(jī)活塞桿，工作原理見圖1所示。

圖1 頂升式與倒掛式液壓啟閉機(jī)組合啟閉閘門方案工作原理

閘門采用雙吊點，門葉左右兩側(cè)主梁分別固定一支倒掛式液壓啟閉機(jī)，活塞桿頭采用軸承與操作橫梁鉸接。閘墩左右分別埋設(shè)一支頂升式液壓啟閉機(jī)，柱塞桿頭采用軸承與操作橫梁鉸接。啟門時，先由頂升式啟閉機(jī)頂推操作橫梁帶動閘門至油缸最大行程，再由倒掛式啟閉機(jī)提升閘門至全開位置或檢修位置；閉門時，先由頂升式啟閉機(jī)下放操作橫梁帶動閘門至頂升油缸全縮狀態(tài)，再由倒掛式啟閉機(jī)將閘門下放至全關(guān)。

3.2 適用條件

根據(jù)頂升式與倒掛式液壓啟閉機(jī)組合啟閉閘門方案的工作原理，考慮到機(jī)械加工能力有限，液壓啟閉機(jī)最大行程僅能達(dá)到20m左右。組合啟閉閘門方案適用于閘門提升較高(≥10m)、正常蓄水位和校核洪水位變幅較大(≥3m)的城市水景觀攔河壩的平面閘門。

4 組合啟閉閘門設(shè)計要點

旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程(一期)旺月閘和石龍閘，閘門提升較高(15m和14.9m)，正常蓄水位和校核洪水位變幅較大(5.6m和4.1m)，率先采用了頂升式與倒掛式液壓啟閉機(jī)組合啟閉閘門的啟閉方式。本文以旺月閘為例，對組合啟閉閘門的設(shè)計要點進(jìn)行分析。

旺月閘頂升式液壓啟閉機(jī)容量為2×1000kN，工作行程9m，吊點間距16.7m；倒掛式液壓啟閉機(jī)容量為2×800kN，工作行程6m，吊點間距13.2m。

4.1 啟閉機(jī)安裝高程

啟閉機(jī)的安裝高程需綜合考慮閘門開啟高度、洪水、啟閉機(jī)行程、景觀效果等。安裝高程既要避免過低，防止啟閉機(jī)、行程檢測控制裝置經(jīng)常受洪水侵襲，又不宜過高，防止超過閘頂影響美觀。旺月閘啟閉機(jī)安裝高程以上柱塞桿和操作橫梁總高度為1.96m，如安裝高度選擇在閘前校核洪水位471.60m以上40cm，橫梁將超過閘頂，影響美觀；且會增加倒掛式啟閉機(jī)的工作行程，影響其在門體中的布置?？紤]到百年一遇校核洪水不常遇到，且旺月閘啟閉機(jī)安裝高程更多的是受到下游校核洪水位471.08m的影響，故安裝高程確定為471.50m，操作橫梁低于壩面0.04m。

圖2 旺月閘啟閉機(jī)安裝高程示意

4.2 油路布置

旺月閘閘門左右兩側(cè)均布置頂升式液壓啟閉機(jī)和倒掛式液壓啟閉機(jī)，為避免單獨布置油管控制倒掛式液壓啟閉機(jī)而帶來的油路布置問題。經(jīng)設(shè)計人員分析研究，采用頂升式液壓啟閉機(jī)柱塞桿空腔過油，通過柱塞桿端頭的液壓油管，進(jìn)入倒掛式啟閉機(jī)活塞桿液壓缸中，通過柱塞桿和活塞桿受力面積差，實現(xiàn)先頂推啟閉機(jī)推動閘門，后倒掛啟閉機(jī)提升閘門。倒掛液壓缸無桿腔油流入布置于門葉上的副油箱中。

4.3 閘門同步控制

由于每道閘門布置4臺液壓啟閉機(jī)，閘門啟閉過程中液壓系統(tǒng)依靠比例調(diào)速閥實現(xiàn)液壓啟閉機(jī)的同步，同時每臺啟閉機(jī)配1套恒張力鋼絲繩行程檢測裝置，輸出SSI信號，設(shè)極限位位置開關(guān)。在閘門啟閉過程中，閘門開度及行程檢測控制裝置全程連續(xù)檢測四臺液壓啟閉機(jī)的行程偏差，當(dāng)偏差值≥8mm時，電磁鐵自動斷電，調(diào)整液壓缸進(jìn)、出油量，使同步偏差值縮小至5mm以內(nèi)，糾偏調(diào)節(jié)停止；當(dāng)偏差達(dá)到15mm時報警，超過25mm時停機(jī)。

4.4 橫梁溫度應(yīng)力

旺月閘操作橫梁為金屬結(jié)構(gòu)，總長度17.5m，其中頂升式液壓啟閉機(jī)吊點間橫梁長度16.7m，倒掛式液壓啟閉機(jī)吊點間橫梁長度13.2m，需考慮溫度變化帶來的操作橫梁縱向的結(jié)構(gòu)變形和位移。如操作橫梁兩端與柱塞桿(活塞桿)完全固定，沒有伸張的余地，高溫環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力不能釋放，夜間溫度降低導(dǎo)致的收縮又產(chǎn)生新的溫度應(yīng)力，有可能產(chǎn)生破壞使結(jié)構(gòu)失效。本工程通過頂升式啟閉機(jī)柱塞桿端頭軸承和倒掛式啟閉機(jī)活塞桿端頭關(guān)節(jié)軸承，與操作橫梁分別鉸接，有效解決操作橫梁溫度應(yīng)力帶來的輕微變形產(chǎn)生的不利影響，確保了結(jié)構(gòu)安全。

4.5 液壓啟閉機(jī)安裝精度

同一孔口兩側(cè)的預(yù)埋缸筒頂面中心連線應(yīng)位于設(shè)計位置連線的同一側(cè)，且偏差均不大于2mm，頂升式液壓啟閉機(jī)預(yù)埋鋼筒在孔口寬度方向的位置均按吊點間距16700mm控制，倒掛式液壓啟閉機(jī)門葉及橫梁的預(yù)留空洞位置均按吊點間距13200mm控制，同一孔口兩側(cè)的預(yù)埋鋼筒頂面中心相對孔口中心線的偏差不超過±2mm。

5 結(jié)語

頂升式液壓啟閉機(jī)與倒掛式液壓啟閉機(jī)組合提升閘門，在保證閘門提升高度不變的情況下，有效地降低了單個液壓啟閉機(jī)的行程和容量，使設(shè)備布置更加緊湊、結(jié)構(gòu)更加安全、運行更加可靠，對校核洪水位和正常洪水位相差較大的城市水景觀攔河閘工程來說，是一種行之有效的解決啟閉機(jī)行程過長的啟閉方案。