CN105862691B - 一种稳定上游水位的自动调节闸门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定上游水位的自动调节闸门系统，包括闸门系统、水位调控系统和电动启闭系统；所述水位调控系统设在闸门系统上游渠堤一侧地下，电动启闭系统设在闸门系统侧边。本发明结构简单，造价低，更加美观；能实现闸门上游水位始终处于设计水位，解决了灌溉渠道中需要人工进行节制闸调节的问题；有利于灌区自动化控制，能提高灌区管理水平。

Description

一种稳定上游水位的自动调节闸门系统

技术领域

本发明农田水利工程技术领域，尤其涉及一种稳定上游水位的自动调节闸门系统。

背景技术

在灌溉渠道中，为了满足下级渠道的引水要求，通常需要在分水口的下游设节制闸壅高上游水位。除此以外，节制闸还广泛应用于将多余水量从泄水闸引入天然河道或排水沟道，是保护渠道的重要建筑物。为了保证灌区各级渠道正常灌溉，需要通过调节闸门开启度来保证上游水位稳定，满足灌溉以及泄水需求。水闸开启度的自动化控制是灌区管理的关键问题。

目前，国内大型灌区多采用电子信息技术或人工方式控制水闸的开度，从而实现渠道水位的控制。然而，电子技术的应用存在着投入成本大、结构复杂、操作复杂等局限性，目前仅在我国大型灌区试验使用。对于面广量大的农田灌溉节制闸，还无法自动控制上游水位，人工控制的节制闸通常施工复杂、造价高、使用不够灵活。本发明设计了一种保证上游水位稳定的自动调节闸门系统，可以在闸门上游水位变化时，通过闸门的自动启闭来调节上游水位。

发明内容

发明目的：为克服现有技术不足，本发明旨于提供一种稳定上游水位稳定的自动调节闸门系统，可以在闸门上游水位变化时，通过闸门的自动启闭来调节上游水位。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种稳定上游水位的自动调节闸门系统，包括闸门系统、水位调控系统和电动启闭系统；所述水位调控系统设在闸门系统上游渠堤一侧地下，电动启闭系统设在闸门系统侧边。

工作原理：本发明稳定上游水位的自动调节闸门系统，通过基于上游设计水位的闸门自动化开启和关闭，实现闸门上游水位始终处于设计水位，解决了灌溉渠道中需要人工进行节制闸调节的问题；水位调控系统根据上游渠道水位变化通过电动启闭系统自动调节闸门系统开闭，以实现稳定上游水位。

所述闸门系统包括自动调节闸门、行走滚轮、闸门轨道、闭闸滑轮组、开闸滑轮组、固定钢索端、开闸钢索和闭闸钢索；所述自动调节闸门为两片双向横拉式平面闸门，包括第一闸门门叶和第二闸门门叶；闸门轨道包括第一轨道、第二轨道，对应设在第一设在第一闸门门叶和第二闸门门叶下方，第一轨道、第二轨道长度均大于第一闸门门叶和第二闸门门叶宽度；行走滚轮均匀设在第一闸门门叶、第二闸门门叶底部，可沿轨道横向移动；所述闭闸滑轮组包括3个闭闸滑轮，分别设在第一闸门门叶、第二闸门门叶相邻端的底部和电动启闭系统下方；开闸滑轮组包括3个开闸滑轮，分别设在第一闸门门叶、第二闸门门叶相背端的底部和电动启闭系统下方；固定钢索端包括开闸钢索固定端和闭闸钢索固定端，开闸钢索固定端设在第一闸门门叶后侧的渠堤上；闭闸钢索固定端设在第二闸门门叶前侧的渠底；所述开闸钢索一端电动启闭系统连接，另一端绕过开闸滑轮组中3个开闸滑轮与开闸钢索固定端连接；闭闸钢索一端电动启闭系统连接，另一端绕过闭闸滑轮组中3个闭闸滑轮与闭闸钢索固定端连接；开闸和关闸采用两套不同的牵引钢索和滑轮组，通过启闭系统进行牵引钢索的收放，从而实现闸门的开关，靠近渠底的滑轮和启闭系统通过牵引钢索连接实现闸门的关闭，远离渠底的滑轮和启闭系统通过牵引钢索连接实现闸门的开启。

上述闸门高度根据渠道挖深确定，闸门宽度依据闸孔宽度选取；第一闸门门叶后侧为远离渠底一侧，第二闸门门叶前侧为靠近渠底一侧。

所述水位调控系统包括PVC连通管、水位调控井、浮球、支撑铰、支臂和导电滑块；水位调控井井底与渠底保持在同一水平高度，并和渠底通过PVC连通管相连通，水位调控井直径设为10-30cm，浮球漂浮在调控井水面上，所述支撑铰设在浮球和电动启闭系统之间，浮球通过支撑铰及支臂和导电滑块相连，导电滑块另一端与电动启闭系统相接；浮球漂浮在调控井水面上，通过支撑铰及支臂和导电滑块相连，导电滑块位于支臂另一端；导电滑块与电动启闭系统连接端通过滑动控制电动启闭系统来进行闸门的开闭。

上述浮球为塑料浮球。

所述电动启闭系统包括导电板、电动机、第一卷筒、第二卷筒、第一制动器和第二制动器；导电板从上至下包括①档、②档和③档，其中①档、③档时为导电体，接通①档时，电机正转，接通③档时电机反转；②档时为绝缘体，接通时切断电路，电机不工作；导电板与导电滑块相接，导电滑块在导电板上滑动时根据水位变化会分别与①档、②档和③档相接；电动机分别与导电板、第一制动器、第二制动器连接；第一制动器、第二制动器连接设在电动机两侧；第一卷筒、第二卷筒分别与第一制动器、第二制动器连接；开闸钢索、闭闸钢索分别缠绕在第一卷筒、第二卷筒筒身；电动机在导电滑块和导电板的控制下进行正反转，从而使得电动机两边的卷筒进行正反转，实现钢索的收放；当水位低于设计水位时发生正转，自动减小闸门开度；当水位高于设计水位时发生反转，自动增大闸门开度。

所述第一轨道、第二轨道两端端头均设有辅助滑轮；能让牵引钢索能够避免由于自重而和轨道接触产生摩擦，阻碍钢索的牵引效果，尤其是在轨道两端处避免钢索和轨道摩擦。

所述第一闸门门叶和第二闸门门叶材料为轻质塑钢；能使闸门材料轻质，启闭灵活，经久耐用。

所述PVC连通管直径为3-8cm；能将渠底和水位调控井连通，使得水位调控井的水位随上游水位的变动而产生相应的变动。

优选，所述水位调控井直径设为20cm。

本发明未提及的技术均为现有技术。

有益效果：本发明通稳定上游水位的自动调节闸门系统，可以在上游水位变化时通过闸门的开闭来调节水位。其具体优点表现在：

(1)自动调节闸门开度满足水位要求，省时省力；通过调控井的水位变化带动浮球的上升和下降来控制导电滑块在导电板上的位置来控制电动启闭机的运行模式，从而调节闸门的开度，代替了传统的人力机械开关闸门的模式。

(2)能够使上游水位稳定在设计值，有利于灌溉管理；渠道上游水位的变化使得和其连通的水位调控井中的水位变动，从而控制电动启闭系统的工作状态，当上游水位高于设计值时，电动启闭系统增大闸门开度放水，当上游水位到达设计值时，启闭机停止工作。当上游水位低于设计值时，电动启闭系统减小闸门开度进行壅水，直到水位到达设计值时启闭机停止工作。

(3)结构简单，造价低，更加美观。该自动调节闸门系统分别由闸门系统、水位调控系统和电动启闭系统组成，其核心在水位调控井中的根据水位变化而升降的浮球，来控制电动机正反转对闸门的开度进行调节，造价低。两片式的横拉式闸门通过底部的滑轮组和牵引钢索进行移动，可隐蔽在两侧堤内，比传统的升降式的节制闸更加美观。

附图说明

附图1闸门减小开度结构图；

附图2闸门增大开度结构图；

附图3系统整体布局俯视图；

附图4水位调控系统正视图；

附图5水位调控系统侧视图；

附图6启闭系统电路控制图；

附图7启闭系统结构图；

附图8闸门侧面局部图；

图中，1第一闸门门叶；2闸门轨道；3行走滚轮；4闭闸滑轮；5辅助滑轮；6开闸钢索固定端；7开闸滑轮；8电动启闭系统；9闭闸钢索；10开闸钢索；11第二闸门门叶；12PVC连通管；13水位调控井；14浮球；15支撑铰；16支臂；17导电滑块；18①档；19②档；20③档；21导电板；22电动机；23第一制动器；24第二制动器；25第一卷筒；26第二卷筒；27闭闸钢索固定端。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1-8所示，一种稳定上游水位的自动调节闸门系统，包括闸门系统、水位调控系统和电动启闭系统8；所述水位调控系统设在闸门系统上游渠堤一侧地下，电动启闭系统8设在与水位调控系统同侧的闸门系统侧边；

闸门系统包括自动调节闸门、行走滚轮3、闸门轨道2、闭闸滑轮组、开闸滑轮7组、固定钢索端、开闸钢索10和闭闸钢索9；所述自动调节闸门为两片双向横拉式平面闸门，包括第一闸门门叶1和第二闸门门叶11；第一闸门门叶1和第二闸门门叶11材料为轻质塑钢；闸门轨道2包括第一轨道、第二轨道，对应设在第一闸门门叶1和第二闸门门叶11下方，第一轨道、第二轨道长度均大于第一闸门门叶1和第二闸门门叶11宽度；第一轨道、第二轨道两端端头均设有辅助滑轮5；行走滚轮3均匀设在第一闸门门叶1、第二闸门门叶11底部，可沿轨道横向移动；所述闭闸滑轮组包括3个闭闸滑轮4，分别设在第一闸门门叶1、第二闸门门叶11相邻端的底部和电动启闭系统8下方；开闸滑轮7组包括3个开闸滑轮7，分别设在第一闸门门叶1、第二闸门门叶11相背端的底部和电动启闭系统8下方；固定钢索端包括开闸钢索固定端6和闭闸钢索固定端27，开闸钢索固定端6设在第一闸门门叶1后侧的渠堤上；闭闸钢索固定端27设在第二闸门门叶11前侧的渠底；所述开闸钢索10一端电动启闭系统8连接，另一端绕过开闸滑轮7组中3个开闸滑轮7与开闸钢索固定端6连接；闭闸钢索9一端电动启闭系统8连接，另一端绕过闭闸滑轮组中3个闭闸滑轮4与闭闸钢索固定端27连接；

水位调控系统包括PVC连通管12、水位调控井13、浮球14、支撑铰15、支臂16和导电滑块17；水位调控井13井底与渠底保持在同一水平高度，并和渠底通过直径为5cm的PVC连通管12相连通，水位调控井13直径设为20cm，浮球14漂浮在调控井水面上，所述支撑铰15设在浮球14和电动启闭系统8之间，浮球14通过支撑铰15及支臂16和导电滑块17相连，导电滑块17另一端与电动启闭系统8相接；

电动启闭系统8包括导电板21、电动机22、第一卷筒25、第二卷筒26、第一制动器23和第二制动器24；导电板21从上至下包括①档18、②档19和③档20，其中①档18、③档20时为导电体，接通①档18时，电机正转，接通③档20时电机反转；②档19时为绝缘体，接通时切断电路，电机不工作；导电板21与导电滑块17相接，导电滑块17在导电板21上滑动时根据水位变化会分别与①档18、②档19和③档20相接；电动机22分别与导电板21、第一制动器23、第二制动器24连接；第一制动器23、第二制动器24连接设在电动机22两侧；第一卷筒25、第二卷筒26分别与第一制动器23、第二制动器24连接；开闸钢索10、闭闸钢索9分别缠绕在第一卷筒25、第二卷筒26筒身。

当上游水位到达设计水位时，位于调控井内的浮球14和支臂16另一端的导电滑块17处于平衡状态，此时的导电滑块17在导电板21上处于②档19，即绝缘带，此时电动机22回路断开，电动机22不工作，闸门不动,水位保持不动；

当上游水位低于设计水位时，通过PVC连通管12和渠底连通的水位调控井13内水位降低，浮球14随液面下降，导电滑块17通过支臂16在支撑铰15上的转动现上滑至导电板21上的①档18，即导电带，此时电动机22在回路中接通正转的电路进行工作，电动机22正向转动，通过第二制动器24转动带动第二卷筒26转动拉动闭闸钢索9，在闭闸滑轮组的配合下减小闸门的开度，从而使得上游水位上升；当上游水位逐渐升高至设计水位时，调控井内的液面随之上升，浮球14上升，导电滑块17在导电板21上向下滑至②档19，电动机22停止工作，闸门开度不动。

当渠道上游水位高于设计水位时，水位调控井13内的水位通过PVC连通管12随之升高，浮球14升高，导电滑块17通过支臂16在支撑铰15上的转动下下滑至导电板21上的③档20，即导电带，此时电动机22构成反转回路，电动机22逆向工作，通过第一制动器23转动带动第一卷筒25转动拉动开闸钢索10，在开闸滑轮7组的配合下增大闸门的开度，从而使得上游水位降低，当上游水位逐渐降低至设计水位时，调控井内的液面随之降低，浮球14下降，导电滑块17在导电板21上向上滑至②档19，电动机22停止工作，闸门开度不动。

本发明针对现有灌溉渠道上游水位控制闸门的造价高、施工复杂、不够灵活等问题，提出一种基于上游稳定水位的自动调节闸门系统。通过基于上游设计水位的闸门自动化开启和关闭，实现闸门上游水位始终处于设计水位，解决了灌溉渠道中需要人工进行节制闸调节的问题。有利于灌区自动化控制，提高灌区管理水平。

实施例2：与实施例1基本相同，所不同的是：电动启闭系统8设在闸门系统侧边，水位调控系统设在闸门系统另一侧渠堤地下，导电板21设在水位调控系统一侧，导电板21通过电缆与电动机22连接。

Claims (7)

1.一种稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：包括闸门系统、水位调控系统和电动启闭系统(8)；所述水位调控系统设在闸门系统上游渠堤一侧地下，电动启闭系统(8)设在闸门系统侧边；所述闸门系统包括自动调节闸门、行走滚轮(3)、闸门轨道(2)、闭闸滑轮组、开闸滑轮(7)组、固定钢索端、开闸钢索(10)和闭闸钢索(9)；所述自动调节闸门为两片双向横拉式平面闸门，包括第一闸门门叶(1)和第二闸门门叶(11)；闸门轨道(2)包括第一轨道、第二轨道，对应设在第一闸门门叶(1)和第二闸门门叶(11)下方，第一轨道、第二轨道长度均大于第一闸门门叶(1)和第二闸门门叶(11)宽度；行走滚轮(3)均匀设在第一闸门门叶(1)、第二闸门门叶(11)底部，可沿轨道横向移动；所述闭闸滑轮组包括3个闭闸滑轮(4)，分别设在第一闸门门叶(1)、第二闸门门叶(11)相邻端的底部和电动启闭系统(8)下方；开闸滑轮(7)组包括3个开闸滑轮(7)，分别设在第一闸门门叶(1)、第二闸门门叶(11)相背端的底部和电动启闭系统(8)下方；固定钢索端包括开闸钢索固定端(6)和闭闸钢索固定端(27)，开闸钢索固定端(6)设在第一闸门门叶(1)后侧的渠堤上；闭闸钢索固定端(27)设在第二闸门门叶(11)前侧的渠底；所述开闸钢索(10)一端电动启闭系统(8)连接，另一端绕过开闸滑轮(7)组中3个开闸滑轮(7)与开闸钢索固定端(6)连接；闭闸钢索(9)一端电动启闭系统(8)连接，另一端绕过闭闸滑轮组中3个闭闸滑轮(4)与闭闸钢索固定端(27)连接。

2.根据权利要求1所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述水位调控系统包括PVC连通管(12)、水位调控井(13)、浮球(14)、支撑铰(15)、支臂(16)和导电滑块(17)；水位调控井(13)井底与渠底保持在同一水平高度，并和渠底通过PVC连通管(12)相连通，水位调控井(13)直径设为10-30cm，浮球(14)漂浮在调控井水面上，所述支撑铰(15)设在浮球(14)和电动启闭系统(8)之间，浮球(14)通过支撑铰(15)及支臂(16)和导电滑块(17)相连，导电滑块(17)另一端与电动启闭系统(8)相接。

3.根据权利要求2所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述电动启闭系统(8)包括导电板(21)、电动机(22)、第一卷筒(25)、第二卷筒(26)、第一制动器(23)和第二制动器(24)；导电板(21)从上至下包括①档(18)、②档(19)和③档(20)，其中①档(18)、③档(20)时为导电体，接通①档(18)时，电机正转，接通③档(20)时电机反转；②档(19)时为绝缘体，接通时切断电路，电机不工作；导电板(21)与导电滑块(17)相接，导电滑块(17)在导电板(21)上滑动时根据水位变化会分别与①档(18)、②档(19)和③档(20)相接；电动机(22)分别与导电板(21)、第一制动器(23)、第二制动器(24)连接；第一制动器(23)、第二制动器(24)连接设在电动机(22)两侧；第一卷筒(25)、第二卷筒(26)分别与第一制动器(23)、第二制动器(24)连接；开闸钢索(10)、闭闸钢索(9)分别缠绕在第一卷筒(25)、第二卷筒(26)筒身。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述第一轨道、第二轨道两端端头均设有辅助滑轮(5)。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述第一闸门门叶(1)和第二闸门门叶(11)材料为轻质塑钢。

6.根据权利要求2或3所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述PVC连通管(12)直径为3-8cm。

7.根据权利要求2或3所述的稳定上游水位的自动调节闸门系统，其特征在于：所述水位调控井(13)直径设为20cm。