DN2000球面浮箱式拍门结构和水力特性研究.pdfVIP

·拦污及断流设施· DN2000球面浮箱式拍门结构和水力特性研究 陈坚1，杨群1，李娟1，白海瑞1，周东阳2，曹诗金2，杨金山2，贲曙光2 (1．武汉大学水资源与水电工程科学幽家重点实验室，湖北武汉430072： 2．百里洲泵站更新改造-T程建设管理办公室．湖北枝江443200) 摘要：球面浮箱式拍门是在球壳形拍门基础上经改进提出的一种新型拍门．它吸收了球壳和浮箱式拍门的优点， 结构轻巧、运行阻力和闭门撞击力小。依据国内普遍采用的2m直径拍门，利用水力学和刚体力学原理，分析研究这 种拍门的动力学特性．包括它的开肩角度、闭门时间和闭门撞击力等．得到DN2000球面浮箱式拍门的最优设汁参数。 研究表明：这种拍门较平板或平面浮箱式拍门在水中的浮重小．开启角度大。能有效减小水流阻力、节能省电；第 二，它重量轻、转动惯量小．从而使闭前角速度和闭门撞击力减小；第三，因门扇为球面，受力条件改善，其强度、 刚度好．有望取代同种规格的其他型式拍门。 关键词：拍门；球面浮箱式；结构；水力特性 1问题的提出 拍门是低扬程泵站不可缺少的断流设施之一。按照GB／T50265—97《泵站设计规范》的规 m3／s及以下(特别是口径1．6 定，当泵站单台泵流量在8 m及以下的轴流泵或导叶式混流泵)， 其出口可选用整体自由式拍f-j；当单台泵流量较大时，可选用快速闸门或双节自由式或液压控制式 及机械控制式拍门…。但是，无论是哪种形式的拍门或闸门，都面临运行阻力、闭门撞击力及停机 断流的安全可靠等问题。 目前国内外口径1．6 m及以下的泵，其出水流道m口一般采用整体自由起落式拍门。为增大拍 门运行时的张开角、减小运行阻力和闭门撞击力，最早采用了平衡锤装置，后来改为加设液压缓冲 装置。由于这些设施、设备常年浸泡在水下，维护管理不便，工作不可靠，后来将拍门改为空腹结 构，即做成浮箱式，以增加浮力、减小运行阻力。 球壳形拍门最早于20世纪80年代中期在湖北黄冈出现，以后在湖北、湖南等一些水泵口径为 1．6m的大型泵站中有所采用，并一度受到欢迎，但由于研究不够，没有得到重视和推广。1993年， 作者单位在调查、研究和总结的基础上对其进行了改进，并应用于湖北公社闸泵站，多年的运用经 验表明其使用效果较好，但研究尚不充分，结构有待进一步优化和完善。 平面浮箱式拍门是用型钢和钢板焊接而成，目前许多泵站都有采用。这种拍门的主要缺点是耗 材多，门扇笨重、受力非对称，安装使用都不方便。本文所述球面浮箱式拍门是在球壳形拍门的基 础上经改进提出来的，其门扇仅由球面板和腹板焊成，内部是空腔。这种拍门结构轻巧，受力条件 和刚度好，能兼收球壳型拍I-J平n平面浮箱式拍门的优点。本文将重点研究这种拍门的结构、受力和 闭门撞击力问题，探索以此取代平面浮箱式拍门的可能性。 2球面浮箱式拍门的结构 球面板厚8 倾斜15。(规范规定为10。左右川)，流道出口管道内径Do=2000mm，则斜置拍门管口结合面处 275 2009’全国大型泵站更新改造研讨暨新技术、新i舡品交流大会论文集 内径为。=磊等≥=207。mm嵌于门座上的拍门止水，采用嵌帆布带的橡胶密封罔，该圈内径略 大于D，取其为DJ=2075mrtl，橡胶密封头部突起处直径d=45ITlm(见图2)，其中心线直径 2=2320 D2=2075+45=2120mm，密封圈外径即为D3=2120+100Xmm。拍门腹板直径可取 历=／兔=2320mm。 图1球面浮箱式拍门安装图 f