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[摘要] 自动翻板闸由于具有结构简单、施工简易、造价较低等优点，广泛应用于水利工程中。但由于在运行中存在着闸门振动、撞击等问题，我们通过在翻板闸上配装液压系统，解决了自动翻板闸存在的突出问题，该系统具有结构简单新颖、经济合理、运行安全、可靠的优点。
[关键词] 翻板闸；液压系统；应用
一、前言
随着水资源的日趋紧张，拦蓄、调蓄工程的日益增多，必须加强对水闸结构类型及优化设计的研究。通过对已建翻板闸工程的实地调研，在借鉴周边县市翻板闸成功经验的基础上，我们对自动翻板闸并配装液压式启闭传动系统（以下简称液压系统）进行了研究，并通过在泗水县高峪拦河闸工程中的使用，克服了翻板闸在运行中的不足，解决了自动翻板闸存在的突出问题，该系统具有结构简单新颖、经济合理、运行安全、可靠的优点。使这一闸型获得了新的发展，并为该项目的推广奠定了基础。
二、自动翻板闸的特点及存在的主要问题
1.自动翻板闸的特点
自动翻板闸主要特点是不用启闭机械，而用水力自行启闭。当上游水位上升高到闸门顶部以上一定高度时，闸门便自动翻倒泄洪。当上游水位降落到一定水位，闸门便自动关闭拦水。自动翻板闸门多用钢筋混凝土框架结构，闸门下部为钢筋混凝土平衡板，可增强闸门在蓄水时的稳定性，不需修建机架桥、启闭机等启闭设施，有结构简单、施工方便、工程量少、造价低等优点，且闸室结构轻矮，抗震性能好，因此，广泛应用于拦河闸、分洪闸及中小型水库溢洪闸等水利工程中。
2.存在的主要问题
翻板闸门在启闭过程中最大的问题：一是闸门对闸墩撞击力大，常使门墩上的橡皮防冲块被撞坏，以致闸门裂缝甚至断裂。二是闸门在运行过程中，水面受到波浪影响，加之闸门底部水流状态不稳定，以致使得闸门产生周期性的拍打门墩的现象。三是自动翻板闸主要靠水力原理自行启闭，因此，这种闸门不能有效地控制水位和流量，其反向也不能过流，在水利工程运用中受到了限制。
针对翻板闸存在的问题，为了从根本上解决闸门拍打、震动和撞击等问题，自动翻板闸已由单一的单铰翻板闸发展为多铰翻板闸、圆弧铰翻板闸等多种形式。由于闸门翻板时水流的不稳定以及制造、安装等工艺上的误差，始终没有解决好翻板闸存在的突出问题。在一定程度的影响了翻板闸的应用。但由于该闸型具有造价低的优点，在中小型水利工程又总是优先考虑使用翻板闸。为此，在借鉴液压启闭机的平板闸门、弧型闸门应用实例的基础上，将液压启闭装置应用在自动翻板闸上，虽然增加部分投资，与直升闸比较，经济上仍是可行的。
三、液压系统的应用
1.液压系统的工作原理
当水位达不到翻板闸所需水头需翻板闸调节水量时，需要液压缸施加一定推力，此时，液压缸中的活塞在液压作用下，带动连杆，推动闸门的底部，翻板闸门沿支墩支座翻板；当水位达到翻板闸所需水头时，不使用液压启闭传动系统，翻板闸仍能按水力要求自动启闭，此时，液压缸起到减震器的作用。
在翻板闸门自重不足以自动关闭时，需要液压缸施加一拉力，闸门在连杆的带动下徐徐下降。翻板闸门在结构设计中已充分考虑了闸门的配重问题，因此，所需拉力很小，一般不使用。
2.液压系统解决的主要问题
自动翻板闸配装液压系统后，解决了翻板闸在启闭过程中存在的三个主要问题：
（1）撞击支墩：液压传动系统的主要优点是工作平稳、液压控制阀是液压系统中控制油液方向、压力和流量的元件，根据闸门运行条件，在液压缸额定荷载范围内，借助于液压控制阀，对液压缸的启动、停止、方向、速度进行控制、调节，这样就控制了翻板闸门的启闭速度，避免了闸门突然翻倒而撞击支墩的问题；同时液压缸均设有缓冲装置，以免在行程终端发生机械碰撞，也有效地解决了撞击问题。
（2）拍打门墩：自动翻板闸门的主要特点是用水力原理自动启闭。翻板闸的闸门与支墩为铰链联结，闸门在水压力作用下，可沿铰支座转动。当增加液压系统后，安装在闸门后的液压缸与支墩通过铰支座联接，等于增加了一个链杆支座。
翻板闸门处于关门位置时，闸前受动水压力和波浪的影响，当闸前水深达到“临界”翻板水深时，闸门处于“临界”翻板状态，在波浪压力的作用下，将产生周期性拍打门墩的现象。增加液压系统后，在翻板闸门未翻板之前，液压缸与铰支座组成一个几何不变体系，尽管闸门所受外力是不平稳的，但闸门与门墩构成的联动体系却是稳定的，因此解决了“拍打”问题。如果锁紧液压系统的制动回路，闸前水位即使超过设计翻板水位，翻板闸门在液压缸的约束下，也不能翻倒。
翻板闸门处于半开位置时，闸门活动支铰沿圆弧轨道滑动和转动，闸门板处于流水之中，门板受上、下紊流的影响，将造成闸门震动，增加液压系统后，等于增加了一个约束，闸门与门墩构成的联动体系，将减缓闸门的震动。闸门震动的原因十分复杂，由于动水作用的不平衡，当闸门与动水位接触时，总会出现震动，根据对已建翻板闸运行情况的调查，闸门在半开位置时，震动是轻微的。
翻板闸门处于全开位置时，虽然门板仍受上、下紊流的影响，闸门在液压缸、铰支座、支墩三点支撑下，能使翻板闸门处于稳定状态。
（3）调节流量：采用液压装置可使闸门的启闭不再受水位的限制，有效的弥补了单一靠水位升降启闭闸门的缺陷，从而解决了限制水位、控制流量、调节库容、方便维修、利于防汛抢险等问题，提高了工程安全运行程度。
3.液压启闭机主要技术参数的选择
液压启闭机的选择，需计算液压启闭机的负载、最大行程、安装距和开、关门时间等关键数据。
（1）负载计算。启闭翻板闸最大的负载是启门时的推力，可通过开门技术公式求出
P1Y1+P2Y2+F.H
Kk=———————————————≥1.05
W1X1+W2X2+W3X3+Mf.k
式中：Kk——闸门的自开系数；W1、W2、W3——闸门自重、闸门配重、门顶水重；P1、P2——闸门上、下游水压力；X1、X2、X3——闸门自重、闸门配重、门顶水重对转动铰中心之力臂；Y1、Y2——上、下游水压力对转动铰中心之力臂；F——液压系统的推力；H——油缸前耳环中心距轴心的力臂；Mf.k——开门时的摩阻力距（包括铰支座产生的力矩和止水磨擦产生的力矩）
根据翻板原理及开门计算公式，最大推力应是下游无水，上游水压力的合力作用点低于轴心，并对轴心产生最大力矩时的水深。
此时，P1Y2为负值，P2Y2=0，W3=0；F=【1.05（W1X1+W2X2 +Mf.k）+P1Y1】/H
（2）安装距、行程及开、关门时间
①安装距L1：液压缸的安装距由工程设计时拟定。
②最大行程：根据翻板闸原理图，由数学公式计算翻板闸全翻后的终止长度L2，最大行程L=L2-L1。
③开、关门时间：根据闸门的尺寸、形式及运行条件等因素进行选择，一般为2～3min。
（3）液压系统的选择。推力确定后，根据负载和工程类型，选择液压缸的工作压力P，确定液压缸的内径D和活塞杆直径d。根据设计的开、关门时间，提出自由倾动和控制启闭同时满足的要求，进行液压系统的计算和选择，绘制出泵站原理图。具体可由厂家设计。
4.液压系统的运行与管理
液压系统必须严格控制操作规程进行。液压系统的高压油泵是液压系统心脏，应密切注视其工作状况，并经常检查液压油质量是否符合要求，储油箱中油液是否充足。使用时，如发现排油量低于额定值的20%或运行中有不正常的声音，应采取措施及时加以排除。
四、结语
将液压系统引入自动翻板闸中，在翻板闸的启闭过程中，液压系统控制了闸门的启闭进度，从而较好地防止闸门震动，有效地解决闸门撞击问题，同时，可不受水位的限制，随时启闭闸门。如不使用液压系统闸门仍能在水压力的作用下自由启闭，此时，系统起到了减震的作用。
安装液压系统较好的解决了翻板闸运行中的震动、撞击等突出问题，且造价较低，值得在新建中小型水闸工程及已建翻板闸改造加固工程中推广应用，又由于不受水位的控制，可以通过液压系统人工控制运转，翻板闸推行应用的范围将更加广泛。总之，经过全体工作人员的不懈努力，精心研究、精密调试，仔细工作，圆满完成了改项工作的基础工作、安装调试，经过近几次大洪水的考验，效果良好，符合设计要求标准。
[关键词] 翻板闸；液压系统；应用
一、前言
随着水资源的日趋紧张，拦蓄、调蓄工程的日益增多，必须加强对水闸结构类型及优化设计的研究。通过对已建翻板闸工程的实地调研，在借鉴周边县市翻板闸成功经验的基础上，我们对自动翻板闸并配装液压式启闭传动系统（以下简称液压系统）进行了研究，并通过在泗水县高峪拦河闸工程中的使用，克服了翻板闸在运行中的不足，解决了自动翻板闸存在的突出问题，该系统具有结构简单新颖、经济合理、运行安全、可靠的优点。使这一闸型获得了新的发展，并为该项目的推广奠定了基础。
二、自动翻板闸的特点及存在的主要问题
1.自动翻板闸的特点
自动翻板闸主要特点是不用启闭机械，而用水力自行启闭。当上游水位上升高到闸门顶部以上一定高度时，闸门便自动翻倒泄洪。当上游水位降落到一定水位，闸门便自动关闭拦水。自动翻板闸门多用钢筋混凝土框架结构，闸门下部为钢筋混凝土平衡板，可增强闸门在蓄水时的稳定性，不需修建机架桥、启闭机等启闭设施，有结构简单、施工方便、工程量少、造价低等优点，且闸室结构轻矮，抗震性能好，因此，广泛应用于拦河闸、分洪闸及中小型水库溢洪闸等水利工程中。
2.存在的主要问题
翻板闸门在启闭过程中最大的问题：一是闸门对闸墩撞击力大，常使门墩上的橡皮防冲块被撞坏，以致闸门裂缝甚至断裂。二是闸门在运行过程中，水面受到波浪影响，加之闸门底部水流状态不稳定，以致使得闸门产生周期性的拍打门墩的现象。三是自动翻板闸主要靠水力原理自行启闭，因此，这种闸门不能有效地控制水位和流量，其反向也不能过流，在水利工程运用中受到了限制。
针对翻板闸存在的问题，为了从根本上解决闸门拍打、震动和撞击等问题，自动翻板闸已由单一的单铰翻板闸发展为多铰翻板闸、圆弧铰翻板闸等多种形式。由于闸门翻板时水流的不稳定以及制造、安装等工艺上的误差，始终没有解决好翻板闸存在的突出问题。在一定程度的影响了翻板闸的应用。但由于该闸型具有造价低的优点，在中小型水利工程又总是优先考虑使用翻板闸。为此，在借鉴液压启闭机的平板闸门、弧型闸门应用实例的基础上，将液压启闭装置应用在自动翻板闸上，虽然增加部分投资，与直升闸比较，经济上仍是可行的。
三、液压系统的应用
1.液压系统的工作原理
当水位达不到翻板闸所需水头需翻板闸调节水量时，需要液压缸施加一定推力，此时，液压缸中的活塞在液压作用下，带动连杆，推动闸门的底部，翻板闸门沿支墩支座翻板；当水位达到翻板闸所需水头时，不使用液压启闭传动系统，翻板闸仍能按水力要求自动启闭，此时，液压缸起到减震器的作用。
在翻板闸门自重不足以自动关闭时，需要液压缸施加一拉力，闸门在连杆的带动下徐徐下降。翻板闸门在结构设计中已充分考虑了闸门的配重问题，因此，所需拉力很小，一般不使用。
2.液压系统解决的主要问题
自动翻板闸配装液压系统后，解决了翻板闸在启闭过程中存在的三个主要问题：
（1）撞击支墩：液压传动系统的主要优点是工作平稳、液压控制阀是液压系统中控制油液方向、压力和流量的元件，根据闸门运行条件，在液压缸额定荷载范围内，借助于液压控制阀，对液压缸的启动、停止、方向、速度进行控制、调节，这样就控制了翻板闸门的启闭速度，避免了闸门突然翻倒而撞击支墩的问题；同时液压缸均设有缓冲装置，以免在行程终端发生机械碰撞，也有效地解决了撞击问题。
（2）拍打门墩：自动翻板闸门的主要特点是用水力原理自动启闭。翻板闸的闸门与支墩为铰链联结，闸门在水压力作用下，可沿铰支座转动。当增加液压系统后，安装在闸门后的液压缸与支墩通过铰支座联接，等于增加了一个链杆支座。
翻板闸门处于关门位置时，闸前受动水压力和波浪的影响，当闸前水深达到“临界”翻板水深时，闸门处于“临界”翻板状态，在波浪压力的作用下，将产生周期性拍打门墩的现象。增加液压系统后，在翻板闸门未翻板之前，液压缸与铰支座组成一个几何不变体系，尽管闸门所受外力是不平稳的，但闸门与门墩构成的联动体系却是稳定的，因此解决了“拍打”问题。如果锁紧液压系统的制动回路，闸前水位即使超过设计翻板水位，翻板闸门在液压缸的约束下，也不能翻倒。
翻板闸门处于半开位置时，闸门活动支铰沿圆弧轨道滑动和转动，闸门板处于流水之中，门板受上、下紊流的影响，将造成闸门震动，增加液压系统后，等于增加了一个约束，闸门与门墩构成的联动体系，将减缓闸门的震动。闸门震动的原因十分复杂，由于动水作用的不平衡，当闸门与动水位接触时，总会出现震动，根据对已建翻板闸运行情况的调查，闸门在半开位置时，震动是轻微的。
翻板闸门处于全开位置时，虽然门板仍受上、下紊流的影响，闸门在液压缸、铰支座、支墩三点支撑下，能使翻板闸门处于稳定状态。
（3）调节流量：采用液压装置可使闸门的启闭不再受水位的限制，有效的弥补了单一靠水位升降启闭闸门的缺陷，从而解决了限制水位、控制流量、调节库容、方便维修、利于防汛抢险等问题，提高了工程安全运行程度。
3.液压启闭机主要技术参数的选择
液压启闭机的选择，需计算液压启闭机的负载、最大行程、安装距和开、关门时间等关键数据。
（1）负载计算。启闭翻板闸最大的负载是启门时的推力，可通过开门技术公式求出
P1Y1+P2Y2+F.H
Kk=———————————————≥1.05
W1X1+W2X2+W3X3+Mf.k
式中：Kk——闸门的自开系数；W1、W2、W3——闸门自重、闸门配重、门顶水重；P1、P2——闸门上、下游水压力；X1、X2、X3——闸门自重、闸门配重、门顶水重对转动铰中心之力臂；Y1、Y2——上、下游水压力对转动铰中心之力臂；F——液压系统的推力；H——油缸前耳环中心距轴心的力臂；Mf.k——开门时的摩阻力距（包括铰支座产生的力矩和止水磨擦产生的力矩）
根据翻板原理及开门计算公式，最大推力应是下游无水，上游水压力的合力作用点低于轴心，并对轴心产生最大力矩时的水深。
此时，P1Y2为负值，P2Y2=0，W3=0；F=【1.05（W1X1+W2X2 +Mf.k）+P1Y1】/H
（2）安装距、行程及开、关门时间
①安装距L1：液压缸的安装距由工程设计时拟定。
②最大行程：根据翻板闸原理图，由数学公式计算翻板闸全翻后的终止长度L2，最大行程L=L2-L1。
③开、关门时间：根据闸门的尺寸、形式及运行条件等因素进行选择，一般为2～3min。
（3）液压系统的选择。推力确定后，根据负载和工程类型，选择液压缸的工作压力P，确定液压缸的内径D和活塞杆直径d。根据设计的开、关门时间，提出自由倾动和控制启闭同时满足的要求，进行液压系统的计算和选择，绘制出泵站原理图。具体可由厂家设计。
4.液压系统的运行与管理
液压系统必须严格控制操作规程进行。液压系统的高压油泵是液压系统心脏，应密切注视其工作状况，并经常检查液压油质量是否符合要求，储油箱中油液是否充足。使用时，如发现排油量低于额定值的20%或运行中有不正常的声音，应采取措施及时加以排除。
四、结语
将液压系统引入自动翻板闸中，在翻板闸的启闭过程中，液压系统控制了闸门的启闭进度，从而较好地防止闸门震动，有效地解决闸门撞击问题，同时，可不受水位的限制，随时启闭闸门。如不使用液压系统闸门仍能在水压力的作用下自由启闭，此时，系统起到了减震的作用。
安装液压系统较好的解决了翻板闸运行中的震动、撞击等突出问题，且造价较低，值得在新建中小型水闸工程及已建翻板闸改造加固工程中推广应用，又由于不受水位的控制，可以通过液压系统人工控制运转，翻板闸推行应用的范围将更加广泛。总之，经过全体工作人员的不懈努力，精心研究、精密调试，仔细工作，圆满完成了改项工作的基础工作、安装调试，经过近几次大洪水的考验，效果良好，符合设计要求标准。