λ 2 [J ( ) M
M M
P 11
P2
P3
]+ λ M
P 12
K ( ) + M
[
P 13
]= 0
求解该特性方程可得闸门系的稳定性特征.当翻板闸门形成"拍打"特征值入实部即衰减率 为正,并且闸门运行各角度总力矩的平均值为正,此条件可作为闸门稳定性的判定准则.对 3(m) ×6(m)翻板闸门进行验算,当闸下游水位较低时,力矩变化率为负,即闸门开度增大开门力矩 减小,对闸门"拍打"有抑制作用;当闸下游水位升高,力矩的变化率逐渐由负转为正,即闸门 开度增大开门力矩也增大,不稳定性因素扩大,闸门的稳定运行受到影响.对上游水压力力矩随 开度的变化率计算,其值为负,说明上游水压力对闸门"拍打"有抑制作用,因此可以认为下游 水压力的作用是形成"拍打"的主要因素.这一结论在模型试验中也加以验证. 2.5 试验成果 (1)各后支点方案试验表明:闸门最大开度不相同,在 65°～74°之间.闸门运行无"拍 打"失稳现象,闸门运行是稳定的. (2)闸门后支点提高,开门与关门的水位与开门角度关系曲线间距增大,即闸门运行阻尼增 大. (3)闸门开门的曲线与关门曲线的差距,初步认为是水力自控翻板闸门结构体系的阻尼值. 阻尼越大,闸门抗"拍打"的能力越强. (4)为保证闸门有较大的开度,闸门在运转过程中有平稳的阻尼值,闸门渐开性好,具有较 好的抗"拍打"性能,试验表明方案 1 为较优方案. (5)当闸下游水位对闸门有顶托时,为保证工程的安全,最好进行水工模型试验.
3 实际工程应用
3.1 广东省紫金县洋头下寨子水电站,电站装机容量 800kw.浆砌石溢流坝,坝面为曲线实用堰 型,采用面流消能.在坝上设 8 扇 3m×6m(高×宽)连杆底滚轮式水力自控翻板闸门.设计流量 2065m/s, 上游水位 178.95m, 下游水位 175.35m; 校核流量 2928.5m/s, 上下游水位分别是 180.76m, 176.90m.闸门的后支点位置,按推荐方案 1 的位置设计,闸门于 1996 年建成投入运用.根据多 年现场观察,闸门开关自如,最大开度 74°,保持正常蓄水位,闸门无"拍打"失稳的现象发生, 运行良好. 3.2 广东和平县铁潭水陂位于明镇东南.具有灌溉,发电,排洪和美化城镇环境的作用.水坡断 面为曲线实用堰,坝高 3m,堰顶高程 98.0m.在其上安装 10 扇 3m×6m 连杆滚轮式水力自控翻板
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闸门.闸下采用底流消能.设计流量 920m /s,上游水位 102.80m,下游水位 99.56m,上下游水位 差值较小. 闸门支承后支的设计采用上述的方案 1. 闸门于 1998 年 3 月建成, 在闸门运转过程中, 支点设计合理,闸门运行稳定,发挥工程的综合效益.
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4 结语
试验研究与实际工程应用表明,3m×6m 连杆滚轮式水力自控翻板闸门,其后支点的设计采用 试验推荐的方案 1,闸门开度较大,渐开性好,运转稳定.本试验成果可供相同门型及尺寸的闸 门设计参考. 参考文献 [1] 李一平,连杆滚轮式水力自控翻板闸几个水力学问题的试验研究 广东省水利水电科学研究 院,1991.3. [2] 叶镇国,梁其泰,水力自控翻板闸门防拍打理论及水力计算理论研究 湖南大学土木系,广州 市白云区水电局,1993.5. [3] 陈继建, 连杆滚轮式水力自控翻板闸门的振动和水流压力脉动测试分析报告 天津大学水资源 与港湾工程学,1992 [4] 陈继建,李一平,水力自控翻板门拍振机理的研究 水利学报,1997,11
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