CN108240490A - 减压式快速拍门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压式快速拍门，主要包括主拍门座、主拍门、起吊设备，其特征在于所述的主拍门上还安装有减压拍门，以及对减压拍门起限位作用的限位筋板，所述的减压拍门主要由开在主拍门上的通孔，安装在通孔四周的减压拍门座，铰接在减压拍门座上的减压拍门门体构成，所述的起吊设备为液压式起吊设备，主要由支撑座、起吊杠杆、液压油缸、钢丝绳及带有节流阀及数控阀的数控油站构成。本发明减少了开启拍门时的功率及关闭拍门时慢慢释放水垂产生的压力，这样大大降低了生产成本，更安全可靠，并可实现拍门的快速开启与关闭，解决了目前水力发电站压力管路进水口拍门不能快速关闭的难题，为确保水电站的安全稳定运行增加了一套安全保障措施。

Description

减压式快速拍门

技术领域

本发明涉及水利水电工程设备，具体来说是水电发电站压力管路上用于快速关闭的减压式快速拍门。

背景技术

目前，水电发电站压力管路用的是普通拱型平面铸铁拍门和平面定轮钢板拍门。其结构及工作原理是：将拍门铰接安装于压力管路的入水口（入水口四周的拍门座上安装有止水橡胶，铰接处位于入水口的上方），拍门上连接有钢丝绳，钢丝绳的另一端与起吊设备连接。在拍门关闭状态下，钢丝绳处于松驰状态，拍门在重力与外部水压力的作用下，紧紧贴在压力管路入水口的止水橡胶上，从而阻止外部水流进入压力管路。当需要发电时，启动起吊设备向上拉动钢丝绳，钢丝绳再拉动拍门以铰接处为中心向上翻起（如附图1中拍门所示状态），从而打开压力管路的入水口，水流进入压力管路通过水轮机带动发电机组发电。在需要关闭拍门时，反向启动起吊设备，使钢丝绳下降，拍门在重力及后续的水压力的作用下，重新回复到压力管路入水口并堵住入水口即可。

对于现有的拍门，在上述所述的的开启与关闭过程中，主要存在以下两点缺陷与不足：1、压力管路安装在水下，有时水深可达十余米甚至更深，作用在拍门面板上的水压力巨大，拍门在关闭状态下需要开启时，由于巨大的水压力作用在拍门面板上，导致起吊设备在利用钢丝绳拉起上翻拍门时，需要大功率起吊设备来产生巨大牵引力，既造成设备的购买与运行成本过高，还有可能导致钢丝绳被拉倒而引发安全事故；2、在开启拍门时，由于受到巨大水压力，只能采用慢进程起吊设备来缓慢提升开启拍门，无法实现快速开启，同时，又由于采用了单一的慢进程起吊设备，而在水轮机组调速器和进水阀失控或压力管路发生事故需要紧急停机的情况下需要快速关闭拍门时，却又无法快速关闭拍门，压力管路进水口没有在动水情况下快速关闭的拍门是一个重大的安全隐患，一旦调速器和进水闸阀拒动的话就会造成人员和设备的损失，特别是压力管路损坏时后果不堪设想，有可能引发严重的安全事故。

发明内容

本发明在于提供一种用于水电发电站压力管路上用于快速关闭的减压快速拍门，以解决上述背景技术中的缺点与不足。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

减压式快速拍门，主要包括安装在压力管路入水口四周的主拍门座，铰接安装在主拍门座上的主拍门，以及用以起吊主拍门的起吊设备，其特征在于：所述的主拍门上还安装有减压拍门，以及对减压拍门开启位置起限位作用的限位筋板，所述的减压拍门主要由开在主拍门上的通孔，安装在通孔四周的减压拍门座，铰接在减压拍门座上并可与减压拍门座紧密贴合的减压拍门门体构成，所述的限位筋板安装于主拍门上减压拍门门体的后方，所述的起吊设备为液压式起吊设备，主要由支撑座、起吊杠杆、液压油缸、钢丝绳，以及带有节流阀、数控阀的数控油站构成，其起吊杠杆铰接安装在支撑座上，液压油缸与起吊杠杆铰接连接，钢丝绳的一端与起吊杠杆连接，另一端与减压拍门门体连接。

对于本发明，所述限位筋板的数量为两块或均匀分布的多块。

对于本发明，所述主拍门与主拍门座的对接处，以及减压拍门门体与减压拍门座的对接处，都安装有密封止水橡胶。

对于本发明，所述主拍门与主拍门座的铰接，以及主拍门与减压拍门门体的铰接，都采用轴套与轴的铰接方式。

对于本发明，所述的数控油站主要由数控系统、数控阀、节流阀、储油罐组成。

对于本发明，所述主拍门上安装的减压拍门的数量为一个，或者是均匀分布的两个或更多个，每个减压拍门都通过钢丝绳与起吊设备连接，且每个减压拍门都配备有限位筋板。

有益效果：本发明在开拍门时，先开启减压拍门，待主拍门背水面和迎水面水位相等时再开启主拍门，在关闭拍门时先关主拍门，后关减压拍门，这样能大大的减少开启拍门时的功率，和关闭拍门时慢慢地释放水垂产生的压力，这样大大的降低了生产与维护成本，更安全可靠；由于配上了数控油站，拍门的关闭和开启时间可调，且由于配上了储油罐，保证在停电情况下仍能关闭拍门（必须要有控制电源），解决了目前水力发电站压力管路进水口拍门不能快速关闭的难题，为实现电站自动化做了最后一套安全保障，可方便的实现自动控制，保证水电站的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的A-A俯视图。

图中：1-压力管路，2-主拍门座，3-主拍门，4-限位筋板，5-通孔，6-减压拍门座，7-减压拍门门体，8-支撑座，9-起吊杠杆，10-液压油缸，11-钢丝绳，12-主拍门与主拍门座的铰接处，13-主拍门与减压拍门门体的铰接处，14-钢筋混泥土。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式详细说明如下：

如附图1-3所示，主要包括安装在压力管路1入水口四周的主拍门座2，铰接安装在主拍门座上的主拍门3，以及用以起吊主拍门的起吊设备，其特征在于：所述的主拍门上还安装有减压拍门，以及对减压拍门开启位置起限位作用的限位筋板4，所述的减压拍门主要由开在主拍门上的通孔5，安装在通孔四周的减压拍门座6，铰接在减压拍门座上并可与减压拍门座紧密贴合的减压拍门门体7构成，所述的限位筋板安装于主拍门上减压拍门门体的后方，所述的起吊设备为液压式起吊设备，主要由支撑座8、起吊杠杆9、液压油缸10、钢丝绳11及带有节流阀、数控阀的数控油站（图中未示出）构成，其起吊杠杆铰接安装在支撑座上，液压油缸与起吊杠杆铰接连接，钢丝绳的一端与起吊杠杆连接，另一端与减压拍门门体连接。下面对各主要部件分别加以说明：

主拍门座2：是用工字钢或槽钢做成的框架，用钢筋混泥土14固定在压力管路的进口处，其迎水面与主拍门接触的止水处作特殊的防锈和止水处理，以确保永久止水效果。其主要作用是支承主拍门来自水的压力和止水。

主拍门3：铰接安装在主拍门座上，铰接处位于主拍门座的上方，是控制进入压力管路水量的主要部件，背水面（与主拍门座接触的一面）用钢板制作，迎水面是钢制的加固柜架。钢板的背水面安放了止水橡胶。使止水橡胶与主拍门座的止水面有一个严实的接触。

限位筋板4：用钢板制成，数量为两块（附图中为左右对称的两块）或均匀分布的多块，安装于主拍门上减压拍门门体的后方（如附图1所示，当减压拍门门体开启后，能挡住减压拍门门体继续翻转的一侧）。限位筋板的作用是限制减压拍门门体的运动位置：在拍门开启的过程中，当减压拍门门体开启到一定位置后，受限位筋板的限制而无法再继续开启，减压拍门门体开启达到极限位置，此后，钢丝绳向上的拉力通过减压拍门门体作用于主拍门，从而拉动主拍门向上翻起。限位筋板的角度等数据，可根据拍门大小、起吊距离等数据而定，保证在减压拍门门体开启后，仍然能有效拉动主拍门并使主拍门完全开启即可。

减压拍门：减压拍门是本技术的两个核心技术点之一。减压拍门主要由通孔5，减压拍门座6，减压拍门门体7构成。通孔5是一个开在主拍门上、贯穿主拍门的孔洞，其目的是在减压拍门门体开启后，水体能从此通孔中流过。减压拍门座6是用槽钢在主拍门的通孔框架四周做成的框架，与主拍门框架成一整体，其减压拍门座的迎水面与减压拍门止水处作特殊防锈和止水处理，以保证止水效果，其主要作用是支撑减压拍门来自水的压力。减压拍门门体7则相当于一个小型的普通拍门，减压拍门门体的一侧部铰接在减压拍门座上，另一侧部则与钢丝绳连接。其主要作用是在开启主拍门时，在数控油站的控制下，液压油缸向上动作，起吊杠杆带动钢丝绳动作，减压拍门受钢丝绳牵引力而首先开启，并对压力管路进行充水，当主拍门的迎水面和背水面水压相等时才开启主拍门，这样大大的减轻了水对主拍门的压力，从而减少启动装置的启闭功率，由于大大减少了启闭装置的开启和关闭功率，从而使启闭装置在工艺上简化能达到安全快速的目的，大大降低了制造与运行成本，并杜绝钢丝绳断裂的安全事故。当关闭拍门时，在数控油站的控制下，主拍门先关闭，减压拍门后关闭。

起吊设备：本拍门的起吊设备采用液压式起吊设备，主要由支撑座8、起吊杠杆9、液压油缸10、钢丝绳11及带有节流阀、数控阀的数控油站构成，其起吊杠杆铰接安装在支撑座上，液压油缸与起吊杠杆铰接连接，钢丝绳的一端与起吊杠杆连接，另一端与减压拍门门体连接，所述的数控油站主要由数控系统、数控阀、节流阀、储油罐组成。起吊设备的主要作用是通过液压油缸的伸缩，带动起吊杠杆运动，起吊杠杆再通过钢丝绳带动拍门开启或关闭。同时，通过数控系统控制数控阀的开或关，使节流阀旁通，改变油路路途从而控制液压油缸动作的快慢，实现拍门门体开启与关闭的快慢。

减压拍门，以及与减压拍门配套的液压式起吊设备是本技术的两大核心技术点，二者配合，才能实现拍门的减压与快速关闭或开启：

1、对于现有的拍门，其拍门的起吊多采用卷扬机拉动钢丝绳起吊的方式，为减少起吊过程中的冲击力，拍门的起吊与下降速度都必须要缓慢，因此也必须采用运转速度缓慢的卷扬机，导致在紧急状况下运转速度缓慢的卷扬机无法实施快速开启或关闭拍门，即使是采用了减压拍门，也只能让钢丝绳减压，而无法实现拍门的快速开启或关闭。

2、如果不设计减压拍门而采用单纯的液压式起吊设备及对应的液压油缸直接与现有的拍们直接铰接，液压油缸要吊动水体作用在拍门上的几十吨作用力，则液压油缸需要设计得直径与功率都极大，导致液压油缸的生产成本成倍增长，维护费用高，而采用减压拍门与液压油缸配合使用，则采用功率较小的液压油缸即可。

3、在整个液压式起吊设备中，液压油缸及与液压油缸连接的数控油站的数控阀及节流阀是关键部件。通过数控系统控制数控阀的开或关，使节流阀旁通，改变油路路途，从而控制液压油缸动作的快慢（正常情况下，节流阀对油路进行节流控制，小油量油路控制液压油缸缓慢动作，带动拍门缓慢开启与关闭；紧急情况下，数控阀控制节流阀旁通大油量油路，对油路进行不节流控制，从而使液压油缸快速动作，带动拍门快速开启与关闭），节流阀可控制油量的大小，达到拍门的关闭和开启时间可调，实现拍门的快速开启与关闭；且由于配上了储油罐，保证在停电情况下仍能关闭拍门（必须要有控制电源），解决了目前水力发电站压力管路进水口拍门不能快速关闭的难题。

在主拍门与主拍门座的对接处，以及减压拍门门体与减压拍门座的对接处，都安装有密封止水橡胶。其作用是消除拍门与门座加工的误差产生的止水不严问题，使两者接触面更加严密达到止水效果。

主拍门与主拍门座的铰接（如附图中12所示），以及主拍门与减压拍门门体的铰接（如附图中13所示），都采用轴套与轴的铰接方式。其作用是将拍门与门座用活动的方式联结起来。

工作原理及过程：

1、当主拍门及减压拍门处于关闭状态需要开启拍门时：启动数控系统，液压油缸向外伸出，推动起吊杠杆的左端向上运动，并通过钢丝绳将力作用在减压拍门门体。由于主拍门面积较大而减压拍门门体的面积较小，减压拍门门体上受到的水的压力小于主拍门上受到的水的压力，因此，当减压拍门门体受到钢丝绳向上的较小拉力作用时，减压拍门门体先被拉动并以减压拍门座铰接处为中心向上逐渐开启，主拍门不动，水体从开启的减压拍门通孔中从拍门的迎水面流向背水面并充入压力管路中，减压拍门门体继续向上转动使减压拍门门体靠近限位筋板并发出位置信号传给数控系统，在数控系统的控制下，待主拍门迎水面和背水面压力相等或基本相等时，数控系统接到压力差为零信号，控制液压油缸继续伸出，最终使减压拍门门体完全靠紧限位筋板。此时，受到限位筋板的限制，减压拍门门体无法再单独转动，钢丝绳的拉力通过减压拍门门体作用于主拍门，而主拍门迎水面和背水面的压力已相等或基本相等，主拍门已不再受到水体的巨大压力，因此，钢丝绳即起吊设备同样通过较小的拉力即可拉动主拍门以其与主拍门座的铰接处为中心向上转动，从而开启主拍门，打开压力管路入水口。当达到拍门全开时，数控系统接到全开信号后，液压油缸停止工作。

采用现有的普通拍门时，因为起吊设备要克服水体作用在拍门上的巨大压力以及拍门的自身重量，因此需要大功率的起吊设备来提供强大的拉力，导致设备的生产成本与运行成本高，且强大的拉力有可能拉断钢丝绳而引发安全事故。采用本减压式快速拍门，则通过较小的力先开启减压拍门，使主拍门迎水面与背水面的压力一致，有效消除了水体作用在拍门上的巨大压力，只需采用低功率的起吊设备，提供略高于拍门自身重量的起吊力即可实现拍门的开启，不仅降低了生产与运行成本，有利于制造快速关闭的拍门，而且基本上可以杜绝因钢丝绳断裂而引发的安全事故。

2、正常情况下关闭拍门：在数控系统的控制下，数控油站的数控系统控制数控阀使节流阀对油路进行节流控制，小油量油路控制液压油缸缓慢动作，使液压油缸向下慢慢的回缩，带动起吊杠杆的左端缓慢下降，从而钢丝绳缓慢下放，主拍门在自身重力作用下缓慢下入并最终关闭。当主拍门关闭后，液压油缸继续缓慢向下回缩，减压拍门开始缓慢向下移动并最终至全闭，液压油缸停止工作，整个拍门处于关闭状态。正常情况下，节流阀对油路进行节流控制，小油量油路控制液压油缸缓慢动作，带动拍门缓慢开启与关闭。

3、紧急事故情况下关闭拍门：在水轮机组调速器和进水阀失控或压力管路发生事故需要紧急停机的情况下，数控系统接到紧急关闸命令，数控阀使节流阀旁通，节流阀对油路进行不节流控制，大油量油路控制液压油缸快速动作，使液压油缸快速向下移动，主拍门迅速关闭，减压拍门在主拍门关闭后也快速关闭，由于主拍门快速关闭，所产生的水垂压力产生的回水从减压拍门放回水池，达到减轻压力管所承受水垂力压力的作用，由于液压油缸继续快速下移，减压拍门也全关，数控系统接到全关位置的信号后，液压油缸停止工作。这样防止了事故的发生，至少会大大减轻事故的损害程度。

在具体实施的过程中，为了达到最理想的减压效果，所述主拍门上所安装的减压拍门的数量，可以为为一个，或者是均匀分布的两个或更多个，减压拍门的数量可根据水深等数据进行确定。每个减压拍门都通过钢丝绳与起吊设备连接且配备有起限位作用的限位筋板。

Claims (6)

1.减压式快速拍门，主要包括安装在压力管路入水口四周的主拍门座，铰接安装在主拍门座上的主拍门，以及用以起吊主拍门的起吊设备，其特征在于：所述的主拍门上还安装有减压拍门，以及对减压拍门开启位置起限位作用的限位筋板，所述的减压拍门主要由开在主拍门上的通孔，安装在通孔四周的减压拍门座，铰接在减压拍门座上并可与减压拍门座紧密贴合的减压拍门门体构成，所述的限位筋板安装于主拍门上，减压拍门门体的后方，所述的起吊设备为液压式起吊设备，主要由支撑座、起吊杠杆、液压油缸、钢丝绳，以及带有节流阀与数控阀的数控油站构成，其起吊杠杆铰接安装在支撑座上，液压油缸与起吊杠杆铰接连接，钢丝绳的一端与起吊杠杆连接，另一端与减压拍门门体连接。

2.根据权利要求1所述的减压式快速拍门，其特征在于:所述限位筋板的数量为两块或均匀分布的多块。

3.根据权利要求1所述的减压式快速拍门，其特征在于:所述主拍门与主拍门座的对接处，以及减压拍门门体与减压拍门座的对接处，都安装有密封止水橡胶。

4.根据权利要求1所述的减压式快速拍门，其特征在于:所述主拍门与主拍门座的铰接，以及主拍门与减压拍门门体的铰接，都采用轴套与轴的铰接方式。

5.根据权利要求1所述的减压式快速拍门，其特征在于:所述的数控油站主要由数控系统、数控阀、节流阀、储油罐组成。

6.根据权利要求1所述的减压式快速拍门，其特征在于: 所述主拍门上安装的减压拍门的数量为一个，或者是均匀分布的两个或更多个，每个减压拍门都通过钢丝绳与起吊设备连接，且每个减压拍门都配备有限位筋板。