水工平板閘門自動清洗裝置可行性分析

劉欣然 喬偉聰 盧云杉 郭振乾 董金凱

摘 要：閘門是重要的水工建筑物之一，也是大壩、水電站等水利水電大型工程必不可少的水工建筑，其主要作用是封堵大壩、水電站等水工建筑物的進(jìn)出水口，然后按照需要打開閘門放水，調(diào)整上下游的水位，排除一些沉沙、冰塊等？。但是傳統(tǒng)閘門清洗裝置移動性差，試劑噴灑不均勻，使得閘門的清洗工作效率較低。所以，拆裝簡單，操作方便，清除效率高，便于懸掛的水利工程閘門清洗裝置在水利工程中就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：平板閘門；固定裝置；傳動裝置；清洗裝置；自動

一、引言

閘門是水工建筑物的重要組成部分，閘門的良好運行保障水利樞紐建筑物的安全，發(fā)揮水利樞紐的綜合效益，保障下游城鄉(xiāng)居民的生命安全和財產(chǎn)安全2。由于鋼閘門長期處于干濕交替狀態(tài)，容易附著泥垢，生長青苔和鐵銹，影響水閘的正常工作，需要定期對閘門進(jìn)行清理?，F(xiàn)有的鋼閘門清洗裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、部件安裝形式固定不易更換、難以在閘門上自動移動、化學(xué)除垢液體噴灑不均勻，整體操作較為繁瑣，導(dǎo)致清洗過程費時費力，除銹效率低，裝置維護(hù)不方便。因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，擬設(shè)計一種拆裝簡單，操作方便，除垢效率高的水利工程閘門自動清洗裝置，現(xiàn)分析其運行的可行性。

二、裝置結(jié)構(gòu)描述

本平板閘門自動清洗裝置由三大部分組成：

第一部分固定裝置：連接塊、管卡、伸縮輪、鋼板和拉伸彈簧。連接塊用是由兩個直角鋼板組成，其中一個與橫向?qū)к壓附樱硪粋€直角鋼板夾著閘門上沿，通過螺絲把兩個直角鋼板固定在一起，使外伸的鋼板和豎向?qū)к壊粫驗橹亓ψ饔脦訖M向滑塊傾覆。兩個直角鋼板上的接觸面表面粗糙，以提高穩(wěn)定性；拉伸彈簧一端連接在鋼板內(nèi)側(cè)，另一端連接在豎向滑塊上，使毛刷能在彈力作用下緊貼閘門表面。豎向?qū)к壉巢窟B接兩個伸縮輪，用來支撐導(dǎo)軌下部防止受外界干擾而產(chǎn)生晃動和閘門不平而造成靠近閘門表面的豎向?qū)к壍哪p；管卡用于托穩(wěn)導(dǎo)管；鋼板用于連接橫向絲桿導(dǎo)軌和豎向絲桿導(dǎo)軌。

第二部分傳動裝置：由電機(jī)、水平絲桿導(dǎo)軌、滑動塊、豎向絲桿導(dǎo)軌構(gòu)成。電機(jī)用于驅(qū)動絲桿導(dǎo)軌；橫向絲桿導(dǎo)軌上有一水平滑動塊，通過鋼板帶動豎向絲桿導(dǎo)軌上各裝置水平運動；豎向絲桿導(dǎo)軌上有一豎向滑動塊，用來帶動清潔毛刷等結(jié)構(gòu)的豎向移動。

第三部分清洗裝置：由清潔毛刷、卷縮器、水泵、儲液桶、鋼管和導(dǎo)管組成。清潔毛刷用于清洗閘板；卷縮器能夠在導(dǎo)管收縮時能自動儲存或放出導(dǎo)管；水泵放在儲液桶上口，用來從儲液桶中抽取液體并加壓傳送液體；儲液桶是放在離閘門較近的空地上，內(nèi)裝有清洗用的液劑；導(dǎo)管、鋼管輸送液體。

三、裝置附圖

四、裝置運行過程描述

本裝置各部分具體運行方式如下：

傳動裝置：在閘門頂部固定橫向絲桿導(dǎo)軌，橫向滑動塊在電機(jī)驅(qū)動下沿著絲桿做水平運動；其上附有鋼板與豎向絲桿導(dǎo)軌相連，豎向滑動塊在電機(jī)驅(qū)動下豎直運動；其上固定有清洗裝置。

清洗裝置：清洗裝置由三排剛性毛刷和化學(xué)液體噴灑裝置構(gòu)成。毛刷上部具有加壓裝置，方便其緊貼閘板。液體噴灑裝置包括儲液筒、水泵、導(dǎo)管、卷縮器、三通、噴頭等；液體儲存于儲液筒中，經(jīng)過水泵加壓，由導(dǎo)管運輸至三通分流，流至噴頭處，向閘板噴灑高壓化學(xué)液體。待液體留下，通過傳動裝置帶動毛刷運動，通過摩擦以達(dá)到清潔效果。

五、裝置可行性分析

閘門是水工建筑物中活動的擋水結(jié)構(gòu)，用來關(guān)閉、開啟或局部開啟過水孔口，以控制水位、調(diào)節(jié)流量、過運船只、排放泥沙等。因此，在水利工程的諸多作用中，閘門是發(fā)揮關(guān)鍵作用的結(jié)構(gòu)物。它的安全和適用，在很大程度上影響著整個水工建筑物的運行效果。

由于鋼閘門強(qiáng)度高、重量輕、構(gòu)造簡單、使用輕巧、養(yǎng)護(hù)方便、價格低廉、壽命長等優(yōu)點，鋼閘門應(yīng)用較為普遍，廣泛應(yīng)用于大中小型堤壩、水庫、灌溉、防洪排澇、農(nóng)田改造、水利發(fā)電站等行業(yè)。但是，現(xiàn)有的鋼閘門清洗裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、部件安裝形式固定不易更換、難以在閘門上自動移動、化學(xué)清洗液體噴灑不均勻，整體操作較為繁瑣，導(dǎo)致清洗過程費時費力，去污效率低，裝置維護(hù)不方便。

本次研究的開展，主要針對試劑噴灑裝置和傳動移動裝置進(jìn)行深入的研究，設(shè)計出一種拆裝簡單，操作方便，清除效率高，便于懸掛的水利工程閘門清洗裝置，提高閘門養(yǎng)護(hù)工作效率，從而對消除工程隱患，保持閘門免于腐蝕損傷，延長使用壽命具有重要的工程意義。

本裝置利用絲桿導(dǎo)軌作為傳動軌道，由電機(jī)驅(qū)動使其自動運轉(zhuǎn)，節(jié)約清洗過程中的人力物力，加快清洗速度；裝置固定由兩個直角鋼板組成，其中一個與橫向?qū)к壓附?，另一個直角鋼板夾著閘門上沿，通過螺絲把兩個直角鋼板固定在一起，提高裝置穩(wěn)定性；清潔部分由三排剛性毛刷以及化學(xué)液體噴灑裝置夠成，化學(xué)液體由水泵加壓經(jīng)導(dǎo)管輸送至高壓噴頭出，提高噴射動力和清潔效率。且裝置易安裝、易操作，整體拆卸不需要太多人力物力，工程風(fēng)險較小。

六、結(jié)語

在水利工程中，水閘作為擋水、泄水或取水的建筑物重要組成部分，其工作性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到工程預(yù)定功能的實現(xiàn)。對鋼閘門的清洗與維護(hù)在水利工程設(shè)計中是非常重要的，所以一種拆裝簡單，操作方便，除垢效率高的水利工程閘門自動清洗裝置更是必不可少的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]付強(qiáng)，周海輪. 關(guān)于水工鋼閘門可靠度的論述[C].科技經(jīng)濟(jì)市場，2015，10期：190

作者簡介：

劉欣然（1999.12.20-）女，漢族，山東省黃縣，身份證號：230183199912200727，本科生，研究方向：水利類

喬偉聰（1998.11.12-）男，漢族，湖南省岳陽市，身份證號：430602199811127133，本科生，研究方向：水利水電工程

盧云杉（1997.08.15-）女，漢族，河南省周口市，身份證號：412701199708150543，本科生，研究方向：水利水電工程

郭振乾（1998.11.05-）男，漢族，河南省南陽市，身份證號：411302199811056030，本科生，研究方向：水利水電工程

董金凱（1998.02.12-）男，漢族，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市，身份證號：15210319980812033X，本科生，研究方向：水利水電工程