泵站设计标准 GB50265-2022
12.3 拍门及快速闸门
12.3.1 拍门和快速闸门选型应根据机组类型、水泵扬程与口径、流道形式、水泵启动方式和闸门孔口尺寸等因素确定。单泵流量8m³/s及以下(出口断面当量直径小于2.0m)时,可选用整体自由式拍门;单泵流量大于8m3/s(出口断面当量直径大于2.0m)时,可选用快速闸门、双节自由式拍门或整体控制式拍门。
12.3.2 拍门和快速闸门及事故闸门停泵闭门时间应满足机组保护要求。
12.3.3 设计工况下整体自由式拍门开启角应大于60°;双节自由式拍门上节门开启角宜大于50°,下节门开启角宜大于65°,上下门开启角差不宜大于20°。增大拍门开度可采用减小门重、调整重心、采用空箱结构或于空箱中填充轻质材料等措施。当采用加平衡重措施时,应有充分论证。
12.3.4 双节自由式拍门的下节门宜采用部分或全部空箱结构。上下门高度比可取1.5~2.0。
12.3.5 轴流泵机组用快速闸门或有控制的拍门作为断流装置时,应有安全泄流设施。泄流设施可布置在门体或胸墙上。泄流孔的面积可根据机组安全启动要求,按水力学孔口出流公式试算确定。
12.3.6 拍门、快速闸门的结构应保证足够的强度、刚度和稳定性;荷载计算应考虑由于停泵产生的撞击力。
12.3.7 拍门、快速闸门宜采用钢材制作;经计算论证,平面尺寸小于1.2m的拍门可采用铸铁或采用抗冲击性能良好的非金属材料制作。
12.3.8 拍门铰座应采用铸钢制作。吊耳孔宜加设耐磨衬套,并宜做成长圆形,其圆心距可取10mm~20mm。
12.3.9 拍门、快速闸门应设缓冲装置。
12.3.10 拍门的止水橡皮和缓冲橡皮宜设在门框上,并便于安装及更换。
12.3.11 拍门宜倾斜布置,其倾角可取10°左右。拍门止水工作面宜与门框进行整体机械加工。
12.3.12 拍门铰座宜与门框成套制作。门框宜采用二期混凝土浇筑。对于成套供货的拍门,其门框与管道可采用法兰连接或焊接。
12.3.13 自由式拍门开启角和闭门撞击力可按现行行业标准《泵站拍门技术导则》SL656有关规定计算。
12.3.14 快速闸门闭门速度和闭门撞击力可按本标准附录B的规定计算。
条文说明
12.3.1 轴流泵机组有多种启动方式,包括用水流冲开拍门直接启动,先冲开小拍门再开启工作门或大拍门启动,先开泵泄(溢)流再提门启动以及抽真空启动等,每种方式都要求有不同的闸门选型,所以水泵启动方式也是拍门和快速闸门选型的重要因素之一。
据调查了解,单泵流量较小(8m³/s及以下)时,多采用整体自由式拍门断流。这种拍门尺寸小,结构简单,运用灵活且安全可靠,因而得到广泛应用。当流量较大(8m³/s以上)时,整体自由式拍门由于可能产生较大的撞击力,影响机组安全运行,且开启角过小,增加水力损失,故不推荐采用。目前国内大型泵站多采用快速闸门或双节自由式拍门、整体控制式拍门断流。这些断流方式在减少撞击力及水力损失方面均取得了不同成效,设计时可结合具体情况选用。
根据本标准第10.2.5条出口装有拍门时,出口流速不宜大于2.0m/s的要求,按流量折算成当量直径,约为2.0m,供参考。
除了上述悬吊式(水平转轴)拍门外,最近几年,有单位研制出一种“节能型侧向式全自动止回装置”,并已经用于湖北、湖南、安徽、江西、甘肃和广东等省的实际工程中。有关检测机构实测数据表明,这种拍门的开启角度可达85°,节能效果明显,提高了泵站装置效率,且运行平稳,闭门冲击力小。该产品已被列入水利部“948”项目,正在积极推广。
为保证侧向式拍门的停泵闭门封水效果,建议应保证其出流的淹没深度,以确保能形成一定的水位差从而提高闭门断流的可靠性。
12.3.2 事故闸门作为快速闸门的备用,应能在快速闸门闭门断流受阻后有效闭门断流以保护泵组,因此,应考虑事故闸门闭门时间对泵组保护的影响,但该时间的确定应与相关专业协商后确定。
12.3.3 拍门水力损失与开启角的大小有关,据调查了解,一般整体自由式拍门(此处及以下所述拍门均指悬吊式)开启角为50°~60°,个别的不到40°。实际调查到的拍门开启角情况为50°~60°的有3个泵站;60°以上的有1个泵站;双节式拍门上节门开启角在30°~40°的有6个泵站;40°以上的只有1个泵站。
关于拍门的水力损失,由于开启角过小,有5个泵站降低泵效率达到2%~3%,2个泵站达到4%~5%。
拍门开启角过小时,其水力损失大,特别是长期运行的泵站,其电能损耗较大,因此拍门开启角宜加大,但鉴于目前的拍门设计方法不够完善,开启角又不宜过大,否则将加大撞击力。故本条规定拍门开启角应大于60°,其上限由设计者酌情决定。
对于双节式拍门,本条规定上节门开启角大于50°,下节门开启角大于65°,通过试验观察,其水力损失大致与整体自由式拍门开启角60°时的水力损失相当。上节门与下节门开启角差不宜过大,否则将使水力损失增加,并将加大撞击力,根据模型和原型测试综合分析,本条规定不大于20°。拍门加平衡重虽然可以加大开度,但却相应增大了撞击力,且平衡滑轮钢丝绳经常出现脱槽事故。因此,本条要求采用加平衡重应有充分论证。
12.3.4 双节式拍门上节门高度一般比下节门大,其主要目的是为了增大下节门开启角,同时拍门撞击力主要由下节门决定,下节门高度小于上节门,就能减少下节门撞击力。根据模型试验,上下节门高度比适宜范围为1.5~2.0。
12.3.5 轴流泵不能闭阀启动,为防止拍门或闸门对泵启动的不利影响,应设有安全泄流设施,即在拍门上或在闸门上设小拍门,亦可在胸墙上开泄流孔或墙顶溢流。
泄流孔面积可以根据最大扬程条件、机组启动要求试算确定。先初定泄流孔面积,计算各种流量条件孔口前后水位差。根据此水位差、相应流道水力损失及净扬程计算泵扬程和轴功率,核算电动机功率余量及启动的可靠性,据以确定合理的泄流孔面积。
12.3.7 拍门和快速闸门是在动水中关闭,要承受很大的撞击力,为确保其安全使用,应采用钢材制作。小型拍门一般由水泵制造厂供货,目前拍门最大直径为1.4m,且为铸铁制造。据调查,在使用中出现了不少问题。为安全计,经论证拍门尺寸小于1.2m时,可酌情采用铸铁和非金属材料制作。近年来非金属高强度工程材料发展很快,应用范围也越来越广泛,用来制作拍门也有一定的优势,如玻璃钢等。
12.3.8 拍门铰座是主要受力构件,出现事故的概率较大且不易检修,故应采用铸钢制作,以策安全。
吊耳孔做成长圆形,可减轻拍门撞击时的回弹力,可增加橡皮缓冲的接触面积和整体性,从而减轻对支座的不利影响,并有利于止水。综合几个工程运用实例,圆心距可取10mm~20mm。
12.3.10 将拍门的止水橡皮和缓冲橡皮装在门框埋件上,主要是避免其长期受水流正面冲击而破坏,设计时应考虑安装和更换方便。
12.3.11 采用拍门倾斜布置形式,当拍门关闭时,橡皮止水能借门重紧密压于门框上,使其封水严密。对拍门止水工作面进行机械加工,也是确保封水严密的措施之一。据调查,拍门倾角一般在10°以内。
本条强调“拍门止水工作面宜与门框进行整体机械加工”,是指将止水座板与门框焊接后再加工,以保证止水效果。
据调查了解,单泵流量较小(8m³/s及以下)时,多采用整体自由式拍门断流。这种拍门尺寸小,结构简单,运用灵活且安全可靠,因而得到广泛应用。当流量较大(8m³/s以上)时,整体自由式拍门由于可能产生较大的撞击力,影响机组安全运行,且开启角过小,增加水力损失,故不推荐采用。目前国内大型泵站多采用快速闸门或双节自由式拍门、整体控制式拍门断流。这些断流方式在减少撞击力及水力损失方面均取得了不同成效,设计时可结合具体情况选用。
根据本标准第10.2.5条出口装有拍门时,出口流速不宜大于2.0m/s的要求,按流量折算成当量直径,约为2.0m,供参考。
除了上述悬吊式(水平转轴)拍门外,最近几年,有单位研制出一种“节能型侧向式全自动止回装置”,并已经用于湖北、湖南、安徽、江西、甘肃和广东等省的实际工程中。有关检测机构实测数据表明,这种拍门的开启角度可达85°,节能效果明显,提高了泵站装置效率,且运行平稳,闭门冲击力小。该产品已被列入水利部“948”项目,正在积极推广。
为保证侧向式拍门的停泵闭门封水效果,建议应保证其出流的淹没深度,以确保能形成一定的水位差从而提高闭门断流的可靠性。
12.3.2 事故闸门作为快速闸门的备用,应能在快速闸门闭门断流受阻后有效闭门断流以保护泵组,因此,应考虑事故闸门闭门时间对泵组保护的影响,但该时间的确定应与相关专业协商后确定。
12.3.3 拍门水力损失与开启角的大小有关,据调查了解,一般整体自由式拍门(此处及以下所述拍门均指悬吊式)开启角为50°~60°,个别的不到40°。实际调查到的拍门开启角情况为50°~60°的有3个泵站;60°以上的有1个泵站;双节式拍门上节门开启角在30°~40°的有6个泵站;40°以上的只有1个泵站。
关于拍门的水力损失,由于开启角过小,有5个泵站降低泵效率达到2%~3%,2个泵站达到4%~5%。
拍门开启角过小时,其水力损失大,特别是长期运行的泵站,其电能损耗较大,因此拍门开启角宜加大,但鉴于目前的拍门设计方法不够完善,开启角又不宜过大,否则将加大撞击力。故本条规定拍门开启角应大于60°,其上限由设计者酌情决定。
对于双节式拍门,本条规定上节门开启角大于50°,下节门开启角大于65°,通过试验观察,其水力损失大致与整体自由式拍门开启角60°时的水力损失相当。上节门与下节门开启角差不宜过大,否则将使水力损失增加,并将加大撞击力,根据模型和原型测试综合分析,本条规定不大于20°。拍门加平衡重虽然可以加大开度,但却相应增大了撞击力,且平衡滑轮钢丝绳经常出现脱槽事故。因此,本条要求采用加平衡重应有充分论证。
12.3.4 双节式拍门上节门高度一般比下节门大,其主要目的是为了增大下节门开启角,同时拍门撞击力主要由下节门决定,下节门高度小于上节门,就能减少下节门撞击力。根据模型试验,上下节门高度比适宜范围为1.5~2.0。
12.3.5 轴流泵不能闭阀启动,为防止拍门或闸门对泵启动的不利影响,应设有安全泄流设施,即在拍门上或在闸门上设小拍门,亦可在胸墙上开泄流孔或墙顶溢流。
泄流孔面积可以根据最大扬程条件、机组启动要求试算确定。先初定泄流孔面积,计算各种流量条件孔口前后水位差。根据此水位差、相应流道水力损失及净扬程计算泵扬程和轴功率,核算电动机功率余量及启动的可靠性,据以确定合理的泄流孔面积。
12.3.7 拍门和快速闸门是在动水中关闭,要承受很大的撞击力,为确保其安全使用,应采用钢材制作。小型拍门一般由水泵制造厂供货,目前拍门最大直径为1.4m,且为铸铁制造。据调查,在使用中出现了不少问题。为安全计,经论证拍门尺寸小于1.2m时,可酌情采用铸铁和非金属材料制作。近年来非金属高强度工程材料发展很快,应用范围也越来越广泛,用来制作拍门也有一定的优势,如玻璃钢等。
12.3.8 拍门铰座是主要受力构件,出现事故的概率较大且不易检修,故应采用铸钢制作,以策安全。
吊耳孔做成长圆形,可减轻拍门撞击时的回弹力,可增加橡皮缓冲的接触面积和整体性,从而减轻对支座的不利影响,并有利于止水。综合几个工程运用实例,圆心距可取10mm~20mm。
12.3.10 将拍门的止水橡皮和缓冲橡皮装在门框埋件上,主要是避免其长期受水流正面冲击而破坏,设计时应考虑安装和更换方便。
12.3.11 采用拍门倾斜布置形式,当拍门关闭时,橡皮止水能借门重紧密压于门框上,使其封水严密。对拍门止水工作面进行机械加工,也是确保封水严密的措施之一。据调查,拍门倾角一般在10°以内。
本条强调“拍门止水工作面宜与门框进行整体机械加工”,是指将止水座板与门框焊接后再加工,以保证止水效果。
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