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浅析平面螺杆闸门振动的原因及对策 |
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| 浅析平面螺杆闸门振动的原因及对策 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 8:50:01  |
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闸门是水利工程中十分重要的组成部分。其主要作用是根据工程需要而封堵孔口、控制流量。它的安全在很大程度上会影响整个水工建筑物的运用。然而在工程实践中发现，闸门在操作过程中常会产生振动现象，有时振动相当严重。强烈的振动给水利工程埋下了安全隐患。现以黄河赵口闸门为例，对平面螺杆闸门产生振动的原因作以浅析。
一、工程简介
赵口闸门始建于1970年，为平面螺杆闸门。后因渗径不足、防洪标准不够，又于1981年进行改建。为16孔涵闸，一级水工建筑物。设计流量240m3/s,淤灌耕地面积230万亩。是河南境内黄河上规模较大的穿堤涵闸。
二、引发闸门产生振动的因素
1、自激振动
这类振动因结构物的振动导致周期性的作用力，此作用力又加大了结构物的振动。激荡频律是门体与水流因藕荷而派生的。发生这种振动多与以下因素有关。
①止水漏水
闸门具有一定的自振频率。在上游静水压力作用下，止水与止水座之间不连续接触，形成间隙射流，促使闸门产生自激振动。
②闸门开启度
在一定的边界条件下，闸门会在某一开启度发生振动。如赵口闸门在开启度为30cm～50cm范围内振动最为剧烈。闸门小开启度的强烈振动属于颤振或自激振动。
2、强迫振动
这种振动通常是随机的，激荡频率是外力固有的。诱发这种振动的因素多是由于动水作用下的不平衡力或脉动力引起的。当外力的激荡频率等于或接近闸门本身的固有频率时将引起共振而使闸门剧烈振动。产生这种振动的因素有以下几种：
①波浪冲击
波浪冲击闸门，闸门受到脉动压力作用，产生强迫振动。
②门槽结构形式
闸门门槽结构形式不当，使过闸门槽处的水流紊乱，产生空蚀现象，对闸门产生脉动冲击力，也会造成闸门产生强迫振动。
③闸门底缘形式
平面闸门的底缘形式对振动的影响颇大，如果布置不当，会增加门底的动水压力，还会引起负压和空穴，产生脉动压力冲击闸门，从而产生强迫振动。
④门后淹没水跃
闸门大开度时，闸下产生淹没水跃，它旋滚猛烈地、周期性的冲击闸门背面。当激荡力的频率于闸门的自振频率形成共振时，闸门便产生强烈振动。
⑤闸门刚度结构的影响
平面闸门关闭闸门时，螺杆在垂直于闸板的平面上前后颤动，使得滑块与轨道间的运行阻力增加。摩擦阻力越大，振动程度愈烈。
⑥ 轨道变形、锈蚀、胶木滑块损坏
由于在水中长期浸泡、运行，轨道发生变形，钢板锈蚀剥落，胶木滑块损坏，从而摩阻力增大。造成闸板出现卡阻，过闸流量发生变化而引发振动。
三、振动造成的危害
由于闸门长期的强烈振动，就赵口闸门而言，已使赵口闸机房墙体、工作桥面及防渗墙体发生了不同程度的裂缝，并多次损毁启闭机械。同时也给防洪工程安全埋下了隐患。
四、防振措施
1、调整闸门止水位置或止水材料尺寸，更换失效的止水橡皮使之与门槽座板紧密接触不漏水，以减少对闸门的冲击力。
2、制定合理的操作规程，运行时闸门不得停留在发生振动的区域，改变过闸水流形态。
3、在闸门上游加设消浪措施，减少风浪对闸门的冲击力。
4、改变门槽处水流形态。试验研究表明，当边墙坡度为12 ：1，转折点上的压力大致接近于参考压力，故不致发生空蚀而引发闸门振动。
5、改变闸门底缘结构形式，使闸门底缘下游倾角大于30度，当不满足30度的要求时可采取适当的补气措施。
6、增加闸门结构的刚度，不仅可以提高抗振能力，还可以改变闸门的自振频率，避免与激荡外力产生共振现象。
五、 运行管理
引起闸门振动的原因很多，在设计时无法全面预见，所以闸门在投入运行时更应该注重运行管理和维护。
1、每年汛前、汛后都要对启闭设备和闸门逐一检查，使闸门的联结紧固件保持牢固；止水密封可靠无明显射流；通气孔应排气通畅无堵塞。
2、闸门在运行操作时，应严格按照操作规程启闭，不得使闸门停留在发生振动的位置。
3、运行中应对闸门加强观察，随时进行检修，以防病态扩大。
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