一种离散式升降导流墩及其运行方法技术

本发明专利技术属于闸站结合工程技术领域，具体涉及一种离散式升降导流墩及其运行方法。包括固定基础，离散式可滑移挡水桩阵列，动力系统和自动控制系统；固定基础为现浇混凝土材料的箱型无盖结构，用于限制离散的挡水桩以及为动力系统提供无水工作环境；离散式可滑移挡水桩阵列由多个挡水桩成一列、且挡水桩底部设置在固定基础内；动力系统包括多个设置在相应挡水桩底部的电动升降杆，自动控制系统通过控制电动升降杆升降实现对相应挡水桩升降的控制。本发明专利技术的离散式升降导流墩的挡水板的长度、高度和开孔参数都可调节，且自重轻、易检修，可用来适应水位变化和泵站运行情况。应水位变化和泵站运行情况。应水位变化和泵站运行情况。

【技术实现步骤摘要】
一种离散式升降导流墩及其运行方法


[0001]本专利技术属于闸站结合工程
，具体涉及一种离散式升降导流墩及其运行方法。

技术介绍

[0002]平原闸站枢纽工程采用水闸泵站结合布置方式，具有布置紧凑、占地少等优点，但同时也存在局部回流和强横流等不良流态。这种不良流态不仅会影响泵站运行时的效率还会危害过往船舶的安全。研究表明，在闸站结合工程前池设置长度、高度及开孔参数合适的导流墩，能有效削弱回流，提高泵站运行效率。目前实际工程中多采用现浇钢筋混凝土结构的导流墩，但是随着水位变化和水泵机组开启的台数改变，其参数不能变化，整流效果无法保证稳定高效。此外，由于混凝土结构自重大，对地质条件差的地区，采用混凝土固定结构的导流墩需要额外的地基处理工序，成本较高。
[0003]为了改进现有技术，使导流墩适应不同的水位和流量情况。例如，中国专利文献公开了一种可伸缩式导流墙(申请号：202020500715.4)，它通过电磁铁的吸引和排斥作用控制可伸缩机构伸缩和小水泵注水控制橡胶坝的高度来调整导流墙的长度和开孔的深度，实现了即可调节导流强长度也可调节开孔深度。虽然存在很多优点，但是至少存在调节难度大、不易检修、调节灵活性差和设备可靠性差的问题，难以在实际工程中发挥作用。另外中国专利文献还公开了一种用于泵站前池可控制高度的升降式导流墩(申请号：202022403513.0)，主要技术特征和用途是通过丝杆升降机提升圆角方体升降体，升降体的上方又固定有导流墩。通过丝杆升降机调整导流墩高度，从而使导流墩达到合适的整流高度。也有其优点，但这种技术至少存在调节灵活性差的缺点，只能调节导流墩整体的高度，不能改变导流墩长度及开孔尺寸。此外由于导流墩尺寸及重量大，采用丝杆升降机成本高，还有检修困难的缺点，也难以在实际工程中运用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种长度、高度和开孔参数都可调节且自重轻、易检修，可靠性高的用于闸站结合工程的离散式升降导流墩及其运行方法。本专利技术通过控制各个升降装置的高度，调节导流墩的尺寸和开孔参数，从而适应不同的水位组合和水泵机组运行情况。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种离散式升降导流墩，包括固定基础，离散式可滑移挡水桩阵列，动力系统和自动控制系统；
[0006]所述固定基础为现浇混凝土材料的箱型无盖结构，用于限制离散的挡水桩以及为动力系统提供无水工作环境；离散式可滑移挡水桩阵列由多个挡水桩成一列、且挡水桩底部设置在固定基础内；
[0007]动力系统包括多个设置在相应挡水桩底部的电动升降杆，自动控制系统通过控制电动升降杆升降实现对相应挡水桩升降的控制。
[0008]进一步的，还包括防坠装置，固定基础内侧沿垂向均匀设置多个与防坠装置相配合实现防坠的插销凹槽。
[0009]进一步的，固定基础端部的墩头的横截面为半圆形；
[0010]固定基础的总高度取为1.2倍的前池水深加上电动升降杆的最低高度，固定基础的顶部平面与前池地面等高程。
[0011]进一步的，挡水桩由上下两部分挡水桩挡水箱体和挡水桩折板平台通过螺栓连接而成。
[0012]进一步的，挡水桩挡水箱体为中空箱形、由轻质耐腐蚀的材料氯化聚氯乙烯制成；
[0013]挡水桩挡水箱体两侧分别设有两条固定轨道槽和滑动轨，挡水桩折板平台为钢铁材质，用于安装防坠装置；
[0014]挡水桩的高度为1.2倍的前池水深。
[0015]进一步的，电动升降杆底部固定在固定基础的底面上，通过伸缩运动驱动挡水桩的上升或下降；电动升降杆的最大行程为1倍的前池最大水深。
[0016]进一步的，挡水桩折板平台上有滑槽和插销孔；
[0017]防坠装置包括气弹簧，H形连接件和斜坡滑块；
[0018]H形连接件由横板和两端的固定板、固定板上的竖板以及设置在固定板上的滚轴固定连接而成；
[0019]斜坡滑块中间设有斜45
°
的滑道，滚轴穿过斜坡滑块中间的滑道；斜坡滑块外侧面上设有与挡水桩折板平台上的插销孔相配合的插销。
[0020]进一步的，插销凹槽的上角倒圆角设置，斜坡滑块上的插销倒圆角设置。
[0021]进一步的，自动控制系统包括计算机，控制台，PLC控制器，变频器；
[0022]计算机根据上游水位资料和泵站运行情况，完成导流墩调节方案的计算，PLC控制器作为计算机和变频器的连接媒介。
[0023]一种上述的导流墩的运行方法，包括如下步骤：
[0024]导流墩在运行时，计算机获取泵站上游水位资料和泵站机组运行情况，输出各个挡水桩需要的位移，通过以太网传输给PLC控制器，PLC控制器再将指令发送给各个变频器，每个变频器改变电压及频率控制电动升降杆升降，电动升降杆驱动挡水桩各自独立地上下运动；
[0025]电动升降杆伸长与H形连接件的横板接触，电动升降杆的升力使H形连接件上移，同时H形连接件向上的位移在滚轴和斜45
°
滑道的共同作用下，转变为斜坡滑块的水平向内位移，当升力等于挡水桩的自重时，气弹簧收缩到最大值，挡水桩取消锁定；
[0026]与之相反，当断电或者电动升降杆故障时，气弹簧伸长，H形连接件下移，斜坡滑块水平外移，挡水桩锁定。
[0027]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0028](1)本专利技术可以灵活可靠地调节导流墩的尺寸和开孔参数，从而适应不同的水位组合和水泵机组开启情况。在各种工况下都能有效地削弱回流，提高泵站运行效率节约能源，同时保证过往船舶的安全。
[0029](2)本专利技术主体结构为空箱形固定基础填充轻质挡水桩，与现浇混凝土结构导流墩相比自重更小，能适应更多地质条件。
[0030](3)本专利技术设置有挡水桩防坠落装置、止水措施，在易磨损位置有减小摩擦力的设计并尽可能减少自重，运行安全可靠、节省能源。
[0031](4)本专利技术的自动控制系统可以根据上传数据，不断优化给出的方案。
[0032](5)本专利技术结构简单，可根据上游水位和泵站运行情况自动调节，部件易检修更换。
附图说明
[0033]图1为闸站结合工程前池布置示意图；
[0034]图2为本专利技术的组成原理图；
[0035]图3为固定基础正三轴测图；
[0036]图4为固定基础的剖面图；
[0037]图5为挡水桩正三轴测图；
[0038]图6为挡水桩俯视图；
[0039]图7为挡水桩连接处正三轴测图；
[0040]图8为防坠装置的组成结构图；
[0041]图9为防坠装置的安装后的正三轴测图；
[0042]图10为防坠装置取消锁定的细部图；
[0043]图11为防坠装置锁定时的细部图；
[0044]图12为控制系统的运行方法图；
[0045]图13为离散式升降导流墩全部升起状态剖视图；
[0046]图14为离散式升降导流墩调节尺寸状态剖视图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离散式升降导流墩，其特征在于，包括固定基础，离散式可滑移挡水桩阵列，动力系统和自动控制系统；所述固定基础为现浇混凝土材料的箱型无盖结构，用于限制离散的挡水桩以及为动力系统提供无水工作环境；离散式可滑移挡水桩阵列由多个挡水桩成一列、且挡水桩底部设置在固定基础内；动力系统包括多个设置在相应挡水桩底部的电动升降杆，自动控制系统通过控制电动升降杆升降实现对相应挡水桩升降的控制。2.根据权利要求1所述的导流墩，其特征在于，还包括防坠装置，固定基础内侧沿垂向均匀设置多个与防坠装置相配合实现防坠的插销凹槽。3.根据权利要求2所述的导流墩，其特征在于，固定基础端部的墩头的横截面为半圆形；固定基础的总高度取为1.2倍的前池水深加上电动升降杆的最低高度，固定基础的顶部平面与前池地面等高程。4.根据权利要求3所述的导流墩，其特征在于，挡水桩由上下两部分挡水桩挡水箱体和挡水桩折板平台通过螺栓连接而成。5.根据权利要求4所述的导流墩，其特征在于，挡水桩挡水箱体为中空箱形、由轻质耐腐蚀的材料氯化聚氯乙烯制成；挡水桩挡水箱体两侧分别设有两条固定轨道槽和滑动轨，挡水桩折板平台为钢铁材质，用于安装防坠装置；挡水桩的高度为1.2倍的前池水深。6.根据权利要求5所述的导流墩，其特征在于，电动升降杆底部固定在固定基础的底面上，通过伸缩运动驱动挡水桩的上升或下降；电动升降杆的最大行程为1倍的前池最大水深。7.根据权利要求5所述的导流墩，其特征在于，挡水桩折板平台上有滑槽和插销孔；防坠装置包括气弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐波，许帅鹏，陆伟刚，陆林广，徐磊，洪浩然，陈涛，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：