[实用新型]一种测量闸门静摩阻力的试验装置

说明书

一种测量闸门静摩阻力的试验装置，属于水利水电工程钢结构领域，通过在闸门面板的下游侧布置的两个三轴力传感器，以及在闸门吊耳上布置的拉力传感器，在不同的开度下，利用两个三轴力传感器测出闸门竖向力，利用拉力传感器测得持住力，两者相减就可以计算出闸门下游侧与门槽之间的摩阻力。以解决闸门启闭机容量选择问题和闸门下落时，由于对摩阻力估算不足，无法克服摩阻力的问题，达到闸门在动水中顺利关闭的效果。

技术领域

本实用新型属于水利水电工程钢结构领域。

背景技术

闸门是水工建筑物中活动的挡水结构,用它来关闭、开启或局部开启过水孔口，以控制水位、调节流量等。因此，闸门的安全稳定对于水利枢纽的正常运行具有重要意义。平面闸门因构造简单、使用轻巧、养护方便，价格低廉、对建筑物的布置要求较低且容易实现，一直以来在水利工程中被广泛使用。然而，随着高坝大库水利枢纽工程的建设，常需要满足高水头、大泄量的运行条件，平面事故闸门在动水中能否正常关闭，以及其在关闭过程中的水动力特性，一直是闸门设计及运用中所关注的焦点问题。在工程实践中，常发生闸门闭门时门叶自重和水柱压力不足以克服摩阻力，从而造成平面事故闸门闭门卡阻，甚至无法完全关闭的工程问题，严重威胁机组及上、下游建筑物的安全。

目前我国现行的《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)中，给出了平面闸门和弧形闸门的启门力的计算公式。前人的研究大多针对常见潜孔式平面闸门的启闭力，而对闸门所受的摩阻力的试验较少提及，只能通过《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74—95)对几种典型的摩擦系数在一个范围内进行选定。钢对钢(干摩擦)的摩擦系数为0.15～0.60；滑动轴承摩擦系数：钢对青铜(干摩擦)的摩擦系数为0.16～0.30，钢基铜塑复合材料对镀鉻钢(不锈钢)的摩擦系数为0.05～0.14”。这些摩擦系数只是给出了一个范围，具体取多少根据当时情况而定，这样在计算摩擦力时就有很大的盲目性,很容易因取值不当造成所得摩擦力偏大或偏小，这将直接导致启闭机容量选择不当。如巴西、巴拉圭的伊泰普水电站的导流底孔平面闸门，其挡水面积为7.6m×22m、水头为140m、总水压力为199.81MN(约19000t)。假设在设计阶段进行行走支承摩擦力计算时，选用的摩擦系数为0.1，摩擦力的计算结果为1900t。如果选用的摩擦系数与实际摩擦系数相差10％，那么所计算的行走支承摩擦力就相差190t。这就是一个非常惊人的偏差，因此在设计阶段如何更加科学、合理地计算摩擦阻力对于高水头闸门启闭机容量的选择非常重要。轻者导致所选启闭机容量偏大、造成浪费，重者造成所选启闭机容量偏小不能及时开启闸门酿成重大事故，所以对闸门摩阻力的研究就显得十分必要。本实用新型为一种创新的测量闸门静摩阻力的实验装置，可以通过设有的三轴力传感器和拉力传感器的配合使用便可直接得出摩阻力大小的方法，其优点在于闸门在动水闭门过程中直接测出所产生的摩阻力，避免了选取摩擦系数造成计算摩擦力误差，从而可以准确的选择启闭机容量和增加或减小闸门运行时的持住力，实现闸门的顺利闭门。

发明内容

本实用新型是一种测量闸门运行时所产生摩阻力的装置，用以解决平面事故闸门在动水闭门过程中，因摩擦系数选取的误差造成启闭机容量选取不当和对实际摩阻力的估算不足造成难以克服摩阻力而导致的闭门卡阻、闸门落不到位等实际工程问题。同时，对于实际中已投入长期运行的平面事故闸门，由于水质和门槽材料锈蚀等原因会导致闸门在运行时摩阻力变大，可以在闸门槽有限的条件下，通过在闸门结构上布设传感器，计算出闸门运行时的摩阻力，对重新判定启闭机容量和持住力有指导意义。

本发明采用的技术方案是：

一种测量闸门静摩阻力的试验装置，包括闸门、闸门井，闸门是由门页横梁、门页纵梁、闸门上游面板组成的板状闸门体，闸门上游面板位于闸门上游侧，闸门顶部设有闸门吊耳；包括拉力传感器和三轴力传感器，所述的拉力传感器连接在闸门吊耳上，三轴力传感器布置在闸门上游面板的下游侧；包括钢板，用于测量闸门在动水中的竖向力时，将钢板的一端通过螺钉与三轴力传感器连接，三轴力传感器固定在闸门上；钢板另一端通过铆钉与闸门井固定连接。