当前随着新材料科技的发展,有了复合材料拍门,如玻璃钢、高密度聚乙烯等。复合材料拍门将是将来拍门的发展方向,复合材料拍门本身利用了新材料科技的可塑造特点,强度高,密度小,正是传统拍门材料的弊端。新材质的拍门重量轻,开启迅速,水头损失小,其价格也具有优势,而且一般无回收价值而使防盗性能好。
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拍门是泵站不可缺少的重要设备,它由门页、门铰、门座和密封件组成,门页通过门铰安装在门座上,靠橡胶密封止水,并兼作门页关闭的缓冲措施,拍门在开机时受水流的冲力作用,当前对拍门运用比较关心的问题主要是:增大运行期间的开启角,减小阻力,降低能耗;减小停机闭门时的撞击力。此外,在开机过程中拍门还会出现反复的拍击现象,长时间的拍击会危及拍门自身结构和建筑物的安全。所以,采用何种形式的拍门,使其开启角大、撞击力小,一直是拍门研究领域和工程设计关注的重要课题。
本文基于能量法,列出拍门运动的通用方程,然后以典型泵站为例,针对不同类型拍门(不同的安装形式、门页数和材质等),分析计算同等条件下拍门的开启角和撞击力,通过分析对比,综合评价他们的优缺点,提出相关的结论及建议。论文对拍门的研究和工程设计有重要参考意义。
1拍门运动的通用方程 停泵闭门期间拍门的运动可分为正转正流和正转逆流2种情况。当在正流阶段关闭时,拍门主要受水流冲力、运动阻力、附加阻力及浮重力的作用;逆流阶段关闭时,拍门主要受动水压力、运动阻力、附加阻力、浮重力的作用。其中,后3种力对门轴的力矩与正流阶段相同。图1为流道出口拍门的几何倾角及安装示意图,由此可推导拍门运动的通用方程[1]。依次求得水流冲力、运动阻力、附加阻力、浮重和动水压力对拍门产生的力矩M1、MR、MD、Ms和MY[4],并按照动量矩定理,