[发明专利]输水阀门顶止水防空化方法

说明书

输水阀门顶止水防空化方法，利用输水阀门顶止水头部圆柱形空腔，作为通气横管，向上游，通气横管、通气主钢管、止回阀、通气主软管依次相接，向下游，通气横管与一排通气支管相接，形成系统的通气管路，利用输水阀门开启之初窄缝高速射流在最窄断面后产生的负压，实现通气管路自动通气，抑制输水阀门顶止水空化，消除输水阀门开启之初的冲击型振动，保障输水阀门安全平稳运行。本发明结构简单、易于操作，防空化效果显著。

技术领域

本发明涉及一种方法，具体说是一种输水阀门顶止水防空化方法，属于高速水流空化空蚀领域。

背景技术

随着我国水利水电建设的不断发展，高水头巨型水电站日益增多，在有通航要求河段，枢纽需要建设通航建筑物，因此，通航建筑物的水头也日益增大。船闸是传统的一种通航建筑物型式，在国内外得到了极其广泛的应用，伴随着大库高坝的发展，船闸也呈现日益大型化、高水头的发展趋势，近年建设的具有代表性的船闸如：三峡连续五级船闸(五级总水头113m)、乌江银盘船闸(单级水头35m)、大藤峡船闸(单级水头40.25m)等。与水工建筑物不同，在船闸工程中，工作水头超过20m即称为高水头船闸，高水头船闸中输水廊道阀门段会发生多种形式的空化现象，影响阀门运行的平稳性、安全性及效率，如阀门门楣缝隙空化、阀门底缘空化、门槽空化、廊道空化等等，葛洲坝船闸建成运行后即出现了阀门强空化及声振现象，阀门发生强烈振动、活塞杆窜动，廊道内巨大轰鸣声，运行一段时间发现，阀门支铰螺栓被剪断、面板及门楣钢板被蚀穿，影响了船闸正常运行。因此，阀门空化与振动是影响高水头船闸建设的关键技术问题。经过长期的科研与工程实践，提出了一系列高水头阀门防空化措施并得到了推广应用，如阀门段廊道突扩体型、阀门门楣通气措施、阀门门槽及跌坎通气措施等等，较好的解决了阀门空化与流激振动问题，如针对葛洲坝船闸阀门空化问题，采取了门楣通气措施，门楣缝隙段空化及底缘空化得到很好的解决，空化与声振现象基本消失。在三峡船闸中各项防空化措施也都得到了应用和检验，达到了很好的效果。

尽管如此，在目前所有的高水头阀门运行中，仍存在一个始终无法解决的共性空化问题，即在阀门开启之初，顶止水与胸墙脱离的过程中，二者之间形成窄缝，在阀门前后巨大的水头差作用下，窄缝发生高速射流进而发生强烈空化，引起阀门强烈的冲击型振动，持续十余秒，在高水头船闸多次原型观测中均发现了该现象，一直没有很好的方法加以解决。在顶止水空化引起阀门振动的同时，顶止水自身在空化水流的剪切作用下，使用寿命明显缩短，常发生剪断、撕裂等破坏现象，更换止水需要停航检修，对船闸的运行效率产生了巨大影响。因此，从确保阀门安全平稳可靠运行、延长顶止水使用寿命、提高阀门运行效率的角度，需要提出一种方法解决阀门顶止水强烈空化问题。

发明内容

本发明针对船闸输水阀门开启之初顶止水与胸墙形成的缝隙发生强烈空化问题及无计可施的现状，提出一种输水阀门顶止水防空化方法，以确保阀门安全平稳高效运行、延长顶止水使用寿命。

本发明达到上述目的的技术方案是：

(1)在不采取本发明的情况下，输水阀门由关闭状态开始启门，在启门之初，顶止水与胸墙逐渐分离，顶止水与胸墙之间形成窄缝，在输水阀门上下游水头差作用下，窄缝发生高速射流，在顶止水与胸墙最窄的断面后产生负压，并在该范围内发生强烈空化，造成输水阀门空蚀及剧烈振动；

(2)利用输水阀门顶止水头部圆柱形空腔，作为通气横管，向上游，通气横管、通气主钢管、止回阀、通气主软管依次相接，向下游，通气横管与一排通气支管相接，形成系统的通气管路，利用输水阀门开启之初窄缝高速射流在最窄断面后产生的负压，实现通气管路自动通气，抑制输水阀门顶止水空化，消除输水阀门开启之初的冲击型振动，保障输水阀门安全平稳运行。

本发明输水阀门顶止水防空化方法的步骤如下：