丰满水电站重建工程潜孔弧形闸门流激振动模型试验

对水电站闸门的动态特性分析，通常采用有限元的方法。但由于该方法采用了一系列的假设与边界条件，使其结果有可能与实际情况不相符合。而模态分析技术引入了自动控制中的传递函数概念，从输入和输出之间的函数关系入手，找出系统的固有特性，从而为解决实际工程问题提供了一个有力手段。通过对弧形闸门模型（２０∶１）用脉冲锤击法做模态试验，求得该闸门的前七阶振型，其试验分析结果与有限元理论计算结果相比，取得了较好的一致性。该试验表明，利用模态试验技术测取闸门的动态特性，是解决闸门振动问题的有效途径。

对弧形闸门危害性的流激振动进行振动控制,其中前提之一是对闸门模型做适当的简化。利用三维有限元方法计算的结构动力特性与简化结构动力特性相等的原则修正弧形闸门简化力学模型,并确定了等效的弧形闸门三维简化结构模型和系统参数。分析和计算表明,建立的简化三维力学模型较好地反映了弧形闸门结构的动力特性和随机脉动压力下的振动反应,可用于安装阻尼器的弧形闸门的智能控制设计

随着我国水利水电工程技术的发展,越来越多的大尺寸弧形闸门投入使用,对弧形闸门的原型观测试验技术手段提出了更高的要求。在现阶段国内外尚无水工金属结构设备原型观测专项技术标准状况下,本文针对弧形闸门的工作特点,提出了弧形闸门原型观测试验整体技术方案。并以蜀河水电站泄洪闸2^#弧形闸门原型观测试验为例,通过采用先进的测量仪器和数据分析技术,对弧形闸门的结构应力、位移、动力特性、振动响应、启闭力等各项工作特性参数进行了综合评价和分析。发现了支臂侧向作用面上承受较大弯矩、下泄水流的动水荷载与弧形闸门和闸墩的低频区已形成不利组合、启门瞬间液压启闭机的启门力超出启闭机容量等弧形闸门的运行安全隐患,对确保工程安全具有一定的参考价值。

随着我国水利水电工程技术的发展,越来越多的大尺寸弧形闸门投入使用,对弧形闸门的原型观测试验技术手段提出了更高的要求。在现阶段国内外尚无水工金属结构设备原型观测专项技术标准状况下,本文针对弧形闸门的工作特点,提出了弧形闸门原型观测试验整体技术方案。并以蜀河水电站泄洪闸2^#弧形闸门原型观测试验为例,通过采用先进的测量仪器和数据分析技术,对弧形闸门的结构应力、位移、动力特性、振动响应、启闭力等各项工作特性参数进行了综合评价和分析。发现了支臂侧向作用面上承受较大弯矩、下泄水流的动水荷载与弧形闸门和闸墩的低频区已形成不利组合、启门瞬间液压启闭机的启门力超出启闭机容量等弧形闸门的运行安全隐患,对确保工程安全具有一定的参考价值。

本文介绍了桐子林水电站溢流闸表孔弧形闸门的设计原则,并简述了该弧形闸门的设计方法.

桥巩水电站泄水闸工作闸门为超大型露顶式平面滚轮钢闸门,闸门尺寸15m×24.9m,由固定卷扬式启闭机启闭,闸门常在局部开启条件下运行,闸门下游强紊动水流与闸门之间复杂的耦合作用可能引起闸门较大振动,甚至影响其安全运行,为保证闸门安全运行,采用1/25全水弹性相似模型对闸门进行了流激振动试验研究和三维有限元计算,揭示了闸门的流激振动特性,论证了闸门振动的安全性,建议避免闸门长期在0.1以下开度运行。

介绍了普定水电站溢流坝弧形闸门支铰在运行中出现的故障及对弧形闸门支铰和液压启闭机改造的过程。

寰三，、中南堂陈黯76．=2岳{t3 武汉水利电力太学■ ． 祖志＼u 袅-毒j州水刺水电科学研完院谢省宗林勤华 1概况l升i 五强溪水电站枢纽泄洪标准为千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。千年一遇人库流 泄洪建筑物布置和闸门设计带来许多新课题，亦迫使在设计中采用一些新技术、新结构在以 五强溪水电站韧步设计选定泄洪方案为lo孔溢流表孔和l孔泄洪中孔，溢流前缘总长 度为369m．而河床宽度只有330m不够布置电站厂房、溢流坝和船闸三大建筑物，要靠开挖 两岸山头来满足布置的需要。因此如毖缩短溢流前缘剐对减少工程量和降低投资十分有利， 每减少宽度lom，相应减少开挖3o万m。，且毖改善枢纽总布置。经几年的试验研究，鼍后提 出“宽尾墩一底孔排流一消力池的新泄洪消能方案。该方案泄洪闸门为9孔表孔和1孔中 孔，再在表孔闸墩内增设

为研究乌江思林水电站溢流坝弧形工作闸门可能出现的闸门流激振动问题,通过制作几何比尺为1/35的完全水弹性模型进行流激振动试验,研究该闸门在有止水和无止水2种工况下的静动力特性及不同开度的动力响应,提出了该闸门安全运行的合理化建议.检测采用电测法,共进行静力试验2组,动力试验16组.静力试验结果表明该闸门结构设计合理,结构强度满足规范要求.动力试验结果表明结构的自振频率范围避开了水流脉动压力的高能区,正常运行情况下(止水良好)产生强烈振动的可能性不大,结构加速度最大值为0.228g,动应力最大值为0.92mpa,各测点动力系数小于1.08,动力响应满足闸门抗振设计要求.闸门振动不利开度为0.6h和0.7h左右(h为水头).在漏水工况下运行时闸门振动加剧.

偏心铰式弧形闸门在启闭过程中其受力状态与常规闸门有所不同,受力条件较为复杂,准确计算闸门启闭力难度较大。设计人员在确定该类闸门的启闭机容量时尚无统一的规范可循。以水布垭放空洞工作闸门为研究实例,通过水工模型全程模拟了偏心铰闸门启闭的运行状况,利用脉动压力和拉压传感器测量无摩擦情况下的闸门启闭力,在此基础上,分析计算了原型闸门运行时所受止水摩擦力后的闸门启闭力,重点研究了偏心铰闸门运行时启闭力的变化特征,并将试验和计算成果绘制成启闭力曲线,为设计人员选取启闭机容量提供了依据。原型闸门在投入运行后经过了超高设计水头的考验,各项指标均满足要求,闸门运行正常。

从东风水电站中孔弧形闸门主止水装置的结构特点、工作原理、材料特性以及安装施工等方面,对其破坏原因进行了讨论;并介绍了对设备进行改造及消除止水装置存在缺陷的情况。

介绍了孙家滩水利枢纽概况及泄水弧门双缸液压启闭机液压系统,着重阐述了应用可编程逻辑控制器(plc)设计及实现表孔弧形门常规操作、双缸调节以及油泵轮换交替运行的新方法。

乌江构皮滩水电站泄洪中孔弧门设计水头80.50m,属高水头范畴,常规止水已不能满足止水要求。经试验研究,中孔弧门主止水采用新型充压伸缩式水封。从近10a国内弧形闸门水封的研究和实际运用情况来看,充压伸缩式水封具有较好的止水效果,故决定在构皮滩水电站泄洪闸中采用充压伸缩式水封作为主止水。为了进行止水设计,对充压式水封进行了试验研究,获得较全面的试验参数,构皮滩水电站采用新型充压伸缩式水封获得了良好的效果。

由于弹性结构与其周围流场存在着复杂的相互作用,单纯数值方法还不能正确预报这种水弹性振动,因此,水弹性模型试验已成为预报流场中结构原型行为的唯一方法。在对水弹性振动模型相似准则和研制的闸门水弹性振动模型材料性质简要介绍的基础上,对三峡大坝导流底孔弧形闸门全水弹性模型振动试验成果和其原型振动观测成果作了多方面对比分析。结果表明:全水弹性模型试验预报的原型闸门的动力特性、振动加速度、结构动静应力与原型闸门在相近条件下的实测成果颇为一致,从而验证了闸门全水弹性模型对原型闸门流激振动行为预报的可靠性。

五强溪水电站的表孔弧形闸门是亚洲最大的。其外型尺寸超大,门内横梁、纵梁繁多,整体尺寸要求高,不可能分节单独拼装。为保证面板的弧度,须专门设计制造1个专用胎模。制作中把弧门拼成整体,焊完验收后再解体,以便保证整体尺寸及现场拼装时各节之间的良好配合。

五强溪水电站的表孔弧形闸门是亚洲最大的，其外型尺寸超大，门内横梁、纵梁繁多，整体尺寸要求高，不可能分节单独拼装。为保证面板的弧度，须专门设计制造１个专用胎模。制作中把弧门拼成整体，焊完验收后再解体，以便保证整体尺寸及现场拼装时各节之间的良好配合。

，， 漫湾水电站溢洪道表孔弧形闸门安装 l{ "tv乡7／ 现代化的水电站规模越来越大，水工 弧形闸门门型及尺寸越来越大，结构越来越 复杂。受起重条件和土建施工的限制，水 工弧形用门的安装方法备有千驮。本文着 重介绍漫簿水电站溢洪道表孔弧形闸门安装 主要施工措施。 一 、工程简介 寝湾水电站位于云南省云县漫湾镇， 共装单机容量为25万千瓦的水力发电机组 五台，是斓沧江上梯级开发的第一座大型水 电站。 漫湾水电站泄洪系统山表l溢拱道、左 岸泄洪洞、泄洪双底孔三部分组成其巾溢 拱道9～14坝段甲块设置有13×21 - 204米重量~2z,3．5盹的露顶式钢阿门五 扇，在设计洪水位v994米时可泄流量达 i1981m8，占总泄量舳65是漫湾电站 防洪渡汛的主要设瘩。弧门由置于坝顶v 996米高程的2

针对大型平面钢闸门的流激振动问题,制作了大型平面钢闸门的水工模型,通过水力学试验研究了闸门脉动压力特性;并制作弹性相似模型,采用试验模态分析法研究闸门的结构动特性、运用三维有限元数值模拟手段计算闸门的自振特性。对比发现,闸门自振频率的计算值与试验值非常接近,振型完全一致,通过数值计算可考察流固耦合效应对闸门动特性的影响。基于水力学试验采用动力时程方法计算了闸门流激振动响应,评价了闸门的抗振安全,可为闸门结构的优化设计提供依据。

工作弧门在高水头运行条件下的流激振动问题及运行安全一直是设计、科研及运行单位关注的焦点,对大尺寸三支臂型式的工作弧门研究较少。以白鹤滩水电站泄洪洞工作弧门为研究对象,按水弹性相似准则研制了比尺为1:28工作弧门的水弹性相似模型。通过模型试验及数值计算分析研究工作弧门的模态特性和流激振动响应特性。研究结果表明:研制的工作弧门水弹性模型具有良好的动力相似特性,试验模态参数与数值计算结果吻合较好,利用该工作弧门水弹性相似模型能够更直接的测量分析弧门的流激振动响应特性,为三支臂弧门的设计和运行提供技术支持。该研究成果可为类似工程工作弧门的结构优化设计及运行提供参考。

江西省柘林水电站第一溢洪道设有３扇弧形工作闸门。１９８４年发现左、右孔弧形闸门支铰心轴已被胶木轴套“抱死”，并由于启闭闸门而造成上轴板固定螺栓被剪断，致使固定不动的。轴变成转轴。造成上述情况的原因为：未按规定先行压入轴套再行内圆加工；未按规范选用轴套与心轴的公差配合值；此外管理单位亦缺乏严格的维修管理制度。处理措施采取将胶木轴套改为铝青铜轴套；更换新轴，并在轴上增加两个注油孔；按规定选用轴及轴套的公差配合。处理工作于１９８７年汛前结束，投运后情况良好。在其它弧形闸门也发生过类似事故。为防止抱轴现象造成闸门损坏，应加强闸门经常性维护，特别是汛前的检查。

我国的水利水电快速发展，由于弧形闸门具有启闭省力，运转可靠，泄流条件好等优点，被广泛应用在大型水利工程中。但是弧门制造难度大，技术要求高，在制造弧门的过程中，如何有效地防止构件变形，保证门叶和支臂加工精度，减少误差是控制闸门半径尺寸的关键问题。

根据南水北调中线工程总干渠对精确计算过闸流量的需要,对现行的几种计算过闸流量的公式针对南水北调中线工程总干渠渠道尺寸进行模拟比较,并分析了各个公式的来源、应用条件的差异。提出了在计算过闸流量时需要注意的问题,需要进一步研究的方向等。认为准确计量工程中的过闸流量需要根据实际工程的闸门大小,渠道类型,渠道是否与闸门等宽,过渡段形式,是否有底槛等方面对经验过闸流量公式进行校准。