高水頭船閘一字閘門的門庫(kù)及一字閘門運(yùn)行控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種船閘的門庫(kù)及閘門運(yùn)行控制方法，屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來我國(guó)西部河流上規(guī)劃興建多座單級(jí)船閘均屬于高水頭船閘，由于西部山區(qū)河流多具有狹窄、落差大等特點(diǎn)，此類船閘閘室為“窄而高”的型式。
[0003]選擇合適的船閘門型，對(duì)于保證船閘安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。一字閘門兼有人字閘門及平面閘門的特性，對(duì)于水頭高、閘室寬度相對(duì)小的船閘而言，較之同等條件下的人字閘門，能夠顯著降低閘門門體的“高寬比”，在滿足閘門抗扭剛度的同時(shí)，利于閘門制造安裝，避免人字閘門不易安裝、難以調(diào)試同步性和關(guān)閉狀態(tài)下止水性等方面問題，能夠適應(yīng)山區(qū)河流船閘閘門工作水頭大、通航水位變幅大、航寬窄等運(yùn)行條件中有特殊的優(yōu)勢(shì)。
[0004]但是，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn):1)高水頭船閘一字閘門啟閉機(jī)采用液壓直聯(lián)式機(jī)型，啟閉機(jī)活塞桿勻速啟閉過程，門體受到動(dòng)水阻力矩呈兩頭大中間小馬鞍形曲線，在啟動(dòng)初期及運(yùn)行末期出現(xiàn)阻力矩峰值，啟閉機(jī)能力不能充分利用。另外，船閘一字閘門由于其特殊閘墻及門庫(kù)邊界條件，會(huì)使大淹沒水深情況下水流條件更為復(fù)雜:隨著淹沒水深的增大，開門初期的閘門前進(jìn)方向水位壅高和相反方向水位下降所形成的門體兩側(cè)水位差更為明顯，門頭附近漩渦強(qiáng)度較大，在啟閉過程中承受動(dòng)水阻力作用明顯增大，對(duì)船閘閘門及啟閉機(jī)安全運(yùn)行將會(huì)提出極大的挑戰(zhàn)，不利的啟閉方式會(huì)大大增加啟閉機(jī)負(fù)擔(dān)；2)由于一字閘門開門初期和關(guān)門末期過流斷面狹小，主流呈大角度扭曲，因此并不適宜采用類似人字閘門的簡(jiǎn)單矩形門庫(kù)。同時(shí)，矩形門庫(kù)布置忽視了船閘一字閘門在大淹沒水深情況下特有的水流條件:隨著淹沒水深的增大，開門初期閘門前進(jìn)方向水位壅高和相反方向水位下降所形成的水位差更為明顯，門頭附近漩渦強(qiáng)度增大，一字閘門啟閉過程承受的動(dòng)水阻力作用明顯增大，嚴(yán)重增加啟閉機(jī)負(fù)擔(dān)，因此對(duì)船閘閘門及啟閉機(jī)安全運(yùn)行將會(huì)提出極大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種可減小動(dòng)水阻力矩的高水頭船閘一字閘門的門庫(kù)。
[0006]本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是，在解決上述第一個(gè)技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種可降低一字閘門啟閉力的高水頭船閘一字閘門運(yùn)行控制方法。
[0007]本發(fā)明要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是，在解決上述第一個(gè)技術(shù)問題和第二個(gè)技術(shù)問題基礎(chǔ)上，提出一種可改善一字閘門啟閉過程的水流條件的高水頭船閘一字閘門的門庫(kù)。
[0008]本發(fā)明為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種高水頭船閘一字閘門的門庫(kù)，用于安置設(shè)于船閘上閘門的門體，所述門庫(kù)包括設(shè)于門體上下游處的閘墻，所述門庫(kù)還包括相對(duì)設(shè)置在門體處閘首兩側(cè)的第一門庫(kù)和第二門庫(kù)，所述第一門庫(kù)和第二門庫(kù)分別由閘墻向兩側(cè)凸伸形成，所述第一門庫(kù)和第二門庫(kù)是與所述閘首上游側(cè)水體連通的半開敞的門庫(kù)，所述第一門庫(kù)用于門體全開時(shí)容納門體停靠，所述第二門庫(kù)用于門體關(guān)門擋水時(shí)支承門體的門頭，所述第一門庫(kù)、第二門庫(kù)的寬度與門體厚度之比為1.9?2.2:1.2:1，所述第一門庫(kù)、第二門庫(kù)的長(zhǎng)度與門體寬度之比為1.5:1.3:1;當(dāng)門體全開并停靠在第一門庫(kù)內(nèi)時(shí)，所述第一門庫(kù)與第一門庫(kù)的門庫(kù)邊墻之間的間隙距離長(zhǎng)度與門體厚度之比為0.9?
1.2:lo
[0009]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是:(1)在門體全開并停靠在第一門庫(kù)內(nèi)時(shí)，第一門庫(kù)與第一門庫(kù)的門庫(kù)邊墻之間的間隙距離長(zhǎng)度與門體厚度之比為0.9?1.2:1，第一門庫(kù)內(nèi)有充足的空間使得積水從第一門庫(kù)及時(shí)排出，降低了第一門庫(kù)內(nèi)水的高度，減少了水的涌高對(duì)門的力，在門體關(guān)閉時(shí)，第二門庫(kù)的設(shè)計(jì)也可以及時(shí)降低了第二門庫(kù)內(nèi)水的高度，減少了水的涌高對(duì)門的力，大大降低一字閘門啟閉運(yùn)行過程的動(dòng)水阻力矩，降低閘門啟閉力；(2)門庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工維護(hù)方便，能夠減少門庫(kù)泥沙淤積，大大降低船閘運(yùn)行維護(hù)成本。
[0010]本發(fā)明為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種高水頭船閘一字閘門運(yùn)行控制方法，采用如權(quán)利要求1所述高水頭船閘一字閘門的門庫(kù)，該門庫(kù)安置一字閘門，所述一字閘門上連有液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，所述液壓?jiǎn)㈤]機(jī)連接有中央處理器，包括以下步驟:所述中央處理器中存儲(chǔ)有用于液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制門體開關(guān)的閘門開門運(yùn)行速度控制曲線和閘門關(guān)門運(yùn)行速度控制曲線，所述閘門開門運(yùn)行速度控制曲線和閘門關(guān)門運(yùn)行速度控制曲線均包括在液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)動(dòng)初期和末期采用級(jí)變速進(jìn)行速度的線性勻速緩慢增長(zhǎng)或降低，在閘門啟閉過程的中間時(shí)段采用勻速運(yùn)行；在指定總運(yùn)行時(shí)間下，開門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時(shí)間段比值為3:1:2，關(guān)門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時(shí)間段比值為3:1:3。
[0011]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的改進(jìn)的有益效果是:1)如圖6所示，本發(fā)明裝置的一字閘門采用勻速啟閉方式運(yùn)行的動(dòng)水阻力矩及閘門角速度曲線，如圖7所示，本發(fā)明裝置的一字閘門采用本發(fā)明設(shè)定的運(yùn)行速度控制曲線運(yùn)行的動(dòng)水阻力矩及閘門角速度曲線，通過對(duì)比可知，本發(fā)明能夠大大降低初期及末期的角加速度，從而有效降低一字閘門啟閉初期及末期的動(dòng)水阻力矩峰值以降低一字閘門啟閉力，各階段阻力矩峰值最大降低50%以上，效果顯著；2)通過在指定總運(yùn)行時(shí)間下，開門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時(shí)間段比值為3:1:2，關(guān)門階段啟閉機(jī)的運(yùn)行速度勻加速、勻速和勻減速過程時(shí)間段比值為3:1:3，以及與第一門庫(kù)和第二門庫(kù)相互有機(jī)結(jié)合，可以在門體開啟、運(yùn)行以及關(guān)閉的過程中，及時(shí)降低水在門體運(yùn)動(dòng)一側(cè)面的高度，減少了水的涌高對(duì)門的力。
[0012]本發(fā)明為解決上述第三個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之一是:所述第一門庫(kù)遠(yuǎn)離門體頂樞一端的門庫(kù)邊墻與閘墻通過兩段第一圓弧段銜接，兩段第一圓弧段是彼此相切且半徑相等的反向圓弧段，每段第一圓弧段的半徑為門體厚度的1.4?1.6倍。
[0013]本發(fā)明為解決上述第三個(gè)技術(shù)問題提出的技術(shù)方案之二是:所述第二門庫(kù)遠(yuǎn)離門頭處一端的門庫(kù)邊墻與閘墻依次通過第二圓弧段、直線段和第二圓弧段銜接，所述直線段與閘墻之間的夾角為45°每段第二圓弧段的半徑為門體厚度的0.7?0.9倍。
[0014]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的改進(jìn)的有益效果是:通過圓弧段將閘墻與門庫(kù)區(qū)域銜接，可較好的改善一字閘門啟閉過程的水流條件。
[0015]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述第一門庫(kù)和第二門庫(kù)均為混凝土澆筑的半開敞門庫(kù)。
[0016]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述門體上設(shè)有導(dǎo)通門體前后的導(dǎo)流管。
[0017]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的改進(jìn)的有益效果是:通過在門體上設(shè)有導(dǎo)通門體前后的導(dǎo)流管，減少了水的涌高對(duì)門的力，大大降低一字閘門啟閉運(yùn)行過程的動(dòng)水阻力矩，降低閘門啟閉力。
[0018]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述第一門庫(kù)和第二門庫(kù)的底部沿閘室寬度方向均設(shè)置有擋檻。
[0019]通過第一門庫(kù)和第二門庫(kù)的底部沿閘室寬度方向均設(shè)置的擋檻，可以對(duì)門體進(jìn)行準(zhǔn)確定位，精確保留門庫(kù)與門庫(kù)的門庫(kù)邊墻之間的間隙距離長(zhǎng)度。
[0020]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:所述第一門庫(kù)和第二門庫(kù)處底板均與一字閘門底部之間