大坝及闸门系统课件.pptx

1、大坝及闸门系统主讲人向川一、大坝的类型及优缺点1、水电站类型、水电站类型1.1、按集中落差方式的不同，水电站可区分为堤坝式、引水式和混合式堤坝式水电站又可按水电站厂房所处位置的不同，分为坝后式、河床式和岸边式。坝后式水电站由堤坝集中水流落差，厂房设在堤坝下游坝处，不承受上游水的压力。河床式水电站适宜于建筑在河床宽阔、落差小、流量大的平原河道上，厂房与堤坝一同起挡水作用。岸边式水电站的厂房设在大坝下游的岸边，发电水流通过隧洞或埋管流入厂房。引水式水电站是在河道坡度陡竣或急拐弯的山区河道，通过修引水工程将水流的落差集中用来发电。混合式水电站的发电落差，一部分靠大坝蓄水提高水位，获得落差，一部分利用

2、地形修建引水工程集中落差。1.2、按水库蓄水的调节能力不同，水电站可分为径流式水电站、日调节水电站、周调节水电站、年调节水电站和多年调节水电站。径流式水电站没有调节水库，上游来多少水发多少电，发电能力随季节水量变化，丰水期要大量弃水。日调节水电站有水库蓄水，但库容较小，只能将一天的来水蓄存起来用在当天要求发电的时候。周调节水电站是将周休日的来水积存起来，平均在本周的工作日使用年调节水电站的库容较大，可将平水年的丰水期多余的水量贮存起来，在枯水期间使用。多年调节水电站的库容更大，能把丰水年多余的水量积存起来在枯水年使用。年调节和多年调节水电站具有比较稳定和稳定的发电能力，在运行时同样可以进行日调

3、节和周调节，能够充分利用水力资源。2、大坝分类、大坝分类按结构与受力特点可分为：重力坝拱坝支墩坝预应力坝按泄水条件可分为：非溢流坝溢流坝按筑坝材料的不同可分为：土石坝砌石坝混凝土坝橡胶坝等按坝体能否活动可分为：固定坝活动坝按坝工技术历史发展的进程可分为：古代坝近代坝现代坝2.2、土石坝的介绍 定义：由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成的坝。结构特点：1）土石坝是散粒体结构，稳定靠土体的抗剪强度来控制；2）只会出现局部滑动而失稳，不会出现整体滑动失稳或倾覆失稳问题；3）为维持坝坡稳定，坡度大，断面大，体积大。优点：1）就地取材，节省三材，减少运量，降低造价；2）适应不同的地形、地质、气候

4、条件；3）结构简单，便于维修、加高和扩建。缺点：1）坝身一般不能溢流，需另设溢洪道；2）施工导流不如混凝土坝方便；3）粘性土料的填筑受气候条件影响；4）断面大，体积大。工作特点：1）坝基与坝身是透水的。2）上下游水位对土石坝边坡的影响。波浪、冰层能冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不利影响。3）大气降水与温度对坝体的影响。大气降水使坝面土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝。4）坝基及坝身沉降。一般施工质量好的土石坝沉陷量为坝高的0.20.4%，12m，不均匀沉降要产生裂缝，均匀沉降影响坝高。名称解释：渗透水流的表面浸润面浸润面与垂直面的交线浸润线

5、饱和区：土体受上浮力和渗透水压力，在荷载作用下可能滑动倒塌受动水压力作用，造成下游坡滑动动水压力产生渗透变形（物理，化学）冻融情况下对稳定不利渗漏造成水量损失湿区：毛细水，处于变化中干区：干燥，可能出现裂缝影响浸润线位置的因素：（浸润线越高越不利）上下游水位;防渗设备位置;坝体内的排水设备位置。土石坝组成：土石坝一般有四部分：坝身、防渗体、排水设备和护坡。坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持；防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏和减少渗透水量；排水设备的作用是安全地排除渗透水，增强下游坝坡的稳定性；护坡的作用是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝坡的破坏。土石坝的类型及坝型选择 按

6、坝高分：低坝、中坝和高坝按施工方法分：碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向爆破堆石坝等。碾压式土石坝应用最广。碾压式土石坝按土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类分为：均质坝、土质防渗体分区坝（土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝）、非土质材料防渗体坝（人工材料心墙坝、人工材料面板坝）坝型的选择：高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝；高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥化夹层很多，宜修土坝；宽河谷小流量的坝址修土石坝有利；坝型选择与筑坝材料有关：黄土地区用水中填土东北地区多雨、冰冻，粘土施工不方便，适宜修薄心墙坝、薄斜墙坝，坝壳料采用砂卵石西南地区粘土压实难，采用薄心墙坝中南华

7、南（湖北、广东）风化岩做坝壳料定向爆破可缩短施工道路，节省运输，节省劳力，节省碾压设备，但需大量炸药中等高度的坝采用水力冲填法高土坝，一般修心墙，斜墙不稳定。二、闸门与启闭机1.闸门(一)闸门的类型（二）平面闸门的构造2.启闭机（一）卷扬式启闭机（二）螺杆式启闭机（三）油压启闭机 闸门是水闸的关键部分,用它来封闭和开启孔口,以达到控制水位和调节流量的目的。一.闸门(一)闸门的类型1.按工作性质分类按工作性质分类闸门按其工作性质的不同,可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门等。工作闸门：又称主闸门，是水工建筑物正常运行情况下使用的闸门。事故闸门：是在水工建筑物或机械设备出现事故时，在动水中快速关闭孔

8、口的闸门，又称快速闸门。事故排除后充水平压，在静水中开启。检修闸门 用以临时挡水，一般在静水中启闭。2、按门体的材料分类、按门体的材料分类 闸门按门体的材料可分为钢闸门、钢筋混凝土或钢丝网水泥闸门、木闸门及铸铁闸门等。钢闸门钢闸门 门体较轻，一般用于大、中型水闸。钢筋混凝土或钢丝网水泥闸门可以节省钢材，不需除锈但前者较笨重，启闭设备容量大；后者容易剥蚀，耐久性差，一般用于渠系小型水闸。铸铁门铸铁门 抗锈蚀、抗磨性能好、止水效果也好，但由于材料抗弯强度较低，性能又脆，故仅在低水头、小孔径水闸中使用。木闸门耐久性差，已日趋不用。3.按担负的任务分按担负的任务分类类闸门按其担负的任务不同,可分为进水

9、（取水）闸门、节制闸（拦河闸）、冲砂闸、分洪闸、排水闸（泄洪闸）等。（1）进水闸（取水闸）位置：建在河流、湖泊、水库或引水干渠等的岸边一侧 作用：为灌溉、发电、供水或其它用水工程引取足够的水量。由于它通常建在渠道的首部，又称渠首闸。（2）节制闸（拦河闸）位置：拦河闸的闸轴线垂直于或接近于垂直河流、渠道布置。作用：截断河渠，抬高河渠水位，控制下泄流量。在航运工程中，拦河闸不仅能为上游航运提供稳定的航道水深，也能通过保持一定泄流量为下游提供稳定的航道水深。在取水工程中，为进水闸（或分水闸）提供高保证率的取水流量。拦河闸在枯水期尽量维持上游水位，以满足取水或航运等需要；在洪水期需要随时泄放上游库区无

10、法容纳的多余流量，避免上游水位过度上涨导致淹没或水灾。在洪水期，拦河闸还必须有足够的泄流能力，以排泄洪水。（3）冲砂闸：作用：排沙。防止泥沙进入取水口造成渠道淤积。将进入到渠道内的泥沙排向下游。将水库的淤沙、淤泥排向下游。在取水枢纽中，冲沙闸的位置一般布置在靠近进水闸处；在水闸枢纽中，冲沙闸往往兼作节制闸。（5）排水闸（：位置：常建于江河沿岸。作用：排除内涝。当江河水位较低时，开闸排除河岸一侧降雨形成的渍水或生活废水。挡住外河高水位。当江河水位较高时，关闭排水闸，防止江水向河岸倒灌。特点：由于既要排涝，又要挡水，因此排水闸具有闸底板高程较低、闸身较高以及承受双向水头作用的特点。4、按结构形式分

11、类、按结构形式分类 闸门按其结构形式可分为平面闸门、弧形闸门等。弧形闸门与平面闸门比较，其主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口；无影响水流态的门槽，闸墩厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件少。它的缺点是需要的闸墩较长；不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换；总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂。（二）平面闸门的构造 平面闸门由活动部分（即门叶）、埋固部分和启闭设备三部分组成。其中门叶由承重结构包括面板、梁格、竖向连结系或隔板、门背（纵向）连接系和支承边梁等，支承行走部件、止水装置和吊耳等组成。埋固部分一般包括行走埋固件和止水埋固体等。启闭设备一般由动力装置,传动和制动装置以及连接

12、装置等组成。平面闸门的基本尺寸根据孔口尺寸确定。孔口尺寸应优先采用钢闸门设计规范中推荐的系列尺寸。露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有0.30.5m的超高。二二.启闭机启闭机n闸门启闭机可分为固定式和移动式两种。启闭机型式可根据门型、尺寸及其运用条件等因素选定。选用启闭机的启闭力应等于或大于计算启闭力，同时应符合国家现行的SL4193水利水电工程启闭机设计规范所规定的启闭机系列标准。n当多孔闸门启闭频繁或要求短时间内全部均匀开启时，每孔应设一台固定式启闭机。常用的固定式启闭机有卷扬式、螺杆式、油压式。（一）卷扬式启闭机（一）卷扬式启闭机n主要由电动机、减速箱、传动轴和绳鼓所组成。绳鼓固

13、定在传动轴上，围绕钢丝绳，钢丝绳连接在闸门吊耳上。启闭闸门时，通过电动机、减速箱和传动轴使绳鼓转动，带动闸门升降。为了防备停电或电器设备发生故障，可同时使用人工操作，通过手摇箱进行人力启闭。n卷扬式启闭机启闭能力较大，操作灵便，启闭速度快，但造价较高，适用于弧形闸门。某些平面闸门能靠自重（或加重）关闭，且启闭力较大时，也可采用卷扬式启闭机。（二）螺杆式启闭机（二）螺杆式启闭机 当闸门尺寸和启闭力都很小时，常用简便、廉价的单吊点螺杆式启闭机。螺杆与闸门连接，用机械或人力转动主机，迫使螺杆连同闸门上下移动。当水压力较大，门重不足时，为使闸门关闭到底，可通过螺杆对闸门施加压力。当螺杆长度较大（如大于

14、3m）时，可在胸墙上每隔一定距离设支撑套环，以防止螺杆受压失稳。其启闭重量一般为3100KN。（三）油压启闭机三）油压启闭机n油压启闭机的主体为油缸和活塞。活塞经活塞杆或连杆和闸门连接。改变油管中的压力即可使活塞带动闸门升降。其优点是利用油泵产生的液压传动，可用较小的动力获得很大的启重力；液压传动比较平稳和安全；较易实行遥控和自动化等。主要缺点是缸体内圆镗的加工受到各地条件的限制，质量不易保证，造价也较高。三、三、闸门启闭机的运行操作闸门启闭机的运行操作1运行前的检查运行前的检查1.卷扬式启闭系统(1)水闸建筑物有无影响机电设备运行的沉陷、裂缝。(2)闸门滑轮、导向轮是否转动灵活，有通气阀的闸

15、门通气阀是否正常。(3)闸门有无影响启闭的变形，配重是否完整、固定。(4)闸门止水部件是否完整、有无变形，压板螺丝有无缺失和松动。(5)闸门槽有无影响启闭的明显变形；门槽埋件与混凝土浇筑连接部位有无明显裂缝。(6)启闭机转动部分是否转动灵活，开式齿轮、齿轮箱、轴承润滑是否正常。联轴器间隙、同心度是否符合标准。(7)钢丝绳防锈养护是否完好，缠绕是否符合标准，断股是否超过标准要求。(8)电动机接线是否完好，配电及控制、保护、信号、指示器件等功能是否正常，外壳接地是否可靠，接线端子接线是否牢固、排列规范。(9)闸门开度指示仪、负荷限制器、主令控制器是否按要求进行调试。(10)机房内检修孔、通气孔、人

16、行爬梯的安全防护设施是否完整可靠。(11)机房内的安全消防设施配备是否完善，检修工具、备品备件是否满足运行需要。2.液压式启闭机系统液压式启闭机除进行上述相关检查外，尚应进行以下检查：(1)液压启闭机油箱油位是否正常，油质是否合格。(2)油泵及溢流阀、换向阀、节流阀、平衡阀、测量表计、压力继电器及蓄能器等液压元件功能是否完好。(3)液压系统有无渗漏油现象。(4)线形位移传感器是否指示准确。2 闸门启闭系统的操作运用闸门启闭系统的操作运用1.操作的基木要求(1)闸门启闭机操作人员必须熟悉所要操作设备的性能和应用环境，掌握机电设备的操作万法。(2)闸门启闭机的启闭必须按调度指令进行，严禁随意启闭。

17、(3)操作人员在操作前应对机电设备进行相关检查。(4)操作人员必须严格按照操作程序进行操作。(5)闸门启闭机的操作必须两人进行，其申一人操作，一人监护。(6)整个操作过程是设备故障易发生时刻，所以操作人员在操作过程中应密切注意机电设备的运行情况，及时发现和处理设备故障。(7)在操作过程中，操作人员要严肃认真，严禁操作人员打闹或私自离岗。(8)对操作中出现的问题如解决不了，应采取合理措施避免故障扩大并立即报告上级主管部门。(9)闸门操作后的过闸流量必须与下游水位相适应，使水跃发生在消力池内。(10)过闸水流应平稳，避免发生集中水流、折冲水流、回流、涡流等不良流态。(11)关闭或减小过闸流量时，避

18、免下游渠道水位降落过快。(12)尽量避免闸门停留在发生振动的位置上运行。(13)操作完成后，应立即核对闸门的开度与调度要求是否一致，确认无误后，将启闭机控制系统恢复到操作前的状态以备下一次操作。(14)操作人员应按要求认真填写操作记录。2.卷扬式启闭系统操作前的捡查(1)闸门的开度是否在原来的位置。(2)闸门周围有无漂浮物卡阻，门体有无倾斜，门槽是否有异物堵塞。(3)冬季运行的闸门，要检查闸门活动部位有无冻结现象。(4)启闭闸门的电源(包括备用电源)是否正常，特殊情况下需用人力启闭时要有足够数量的工人。(5)启闭机的机电控制、保护、测量、指示元件、仪表是否完好。(6)水闸上游有无影响行水的漂浮

19、物等。(7)观测水闸上下游水位、流量、流态情况。3.液压式启闭系统操作前的检查液压式启闭机除进行上述相关检查外，尚应进行以下检查:(1)液压启闭机油箱油位是否正常。(2)管道、油缸等是否渗漏油。4.卷扬式启闭系统(手动)一般操作程序(1)确认启闭机房动力配电箱己经带电。合上要操作的闸门启闭机分控开关。(2)凡有锁定装置的启闭机应先将其打开。(3)合上要操作闸门启闭机控制柜总开关。(4)合上电机及其控制保护、测量指示等各分控开关。(5)观察闸门开度仪显示屏，预设闸门开度值。(6)按相应的按钮，驱动电动机，控制闸门的提升或降落。(7)闸门启闭机运行时，应注意观察闸门的启闭与开度指示仪显示屏。(8)

20、当闸门启闭到预定开度时，自动停止启闭。(9)检查闸门开度同操作要求是否一致，闸门启闭机机电设备有无异常。(10)操作完成后，按开机相反的顺序依次断开各控制开关。(11)对于手、电两用启闭机人工操作时，应先切断电源，合上离合器，才能进行操作。如果用电动操作时，应先取下摇柄，拉开离合器，才能按电动操作程序进行操作。5.液压启闭系统一般操作程序(1)确认供电系统己向启闭机房动力配电箱供电。合上要操作的闸门启闭机分控开关。(2)合上要操作的闸门启闭机启动柜负荷开关。(3)合上要操作的闸门启闭机控制柜回路开关及隔离变压器电源开关。(4)将工作方式旋钮切换到手动位置。(5)按下油泵启动按钮，启动油泵。(6

21、)将闸门启闭旋钮切换到开启(关闭)位置，闸门开始开启(关闭)。(7)在运行中如需要改变闸门的运行方向，应先将闸门启闭旋钮切换到停止位置，闸门停止运行，然后再切换到关闭(开启)位置，改变供油方向，使闸门反向运动。(8)当闸门运行至预定位置后，扭动闸门启闭旋钮开关至停止位置，闸门停止启闭。(9)按油泵停止按钮，油泵停止运行。(10)检查闸门开度同操作要求是否一致，闸门启闭机机电设备有无异常。(11)若闸门因下滑需要复位，按动闸门复位按钮，当闸门恢复至正常位置后，按动复位停止按钮，闸门停止上升。(12)将工作方式切换开关旋至切除位置。(13)依次断开隔离变压器电源开关、回路开关、启动柜负荷开关和配电

22、箱分控开关。6.卷扬式启闭系统操作注意事项(1)操作人员必须熟悉业务、思想集中、坚守工作岗位、严格遵守运行操作的各项规章制度。(2)启闭机操作前应先了解工作环境。(3)启闭机系统在送电前，电气控制开关必须在停止位置。(4)多孔水闸的闸门，应按设计提供的启闭程序或运行管理经验进行操作运行，一般应同时分级均匀启闭。(5)正常情况下，卷扬式启闭机关闭闸门时，不得在缺电的情况下，单独打开制动器降落闸门。(6)泄水期间，事故门应停留在孔口以上0.30.5m处，一旦下游发生事故，可争取最短时间内闭门保护。(7)启闭闸门时注意闸门是否按要求进行运动，开度指示仪及各仪表指示的数值是否正确，指针动作是否正常，电

23、器和机械的运行是否良好。(8)启闭双吊点单电机驱动的启闭机，应注意检查同步轴的连接是否完好。(9)闸门运行时，应避免使闸门停留在容易发生振动的开度位置上。(10)在操作深孔闸门时，注意闸门在水中的下落情况，观察荷载指示器是否正确，闸门运行是否水平，以免闸门被卡住悬空而后又突然跌落造成危害。(11)要注意闸门在运动中是否有外力撞击闸门。(12)启闭机在运行中，要注意钢丝绳排列是否整齐，排绳机构运转是否正常。如有异常立即停机处理。(13)观察制动器抱闸是否灵敏，与制动轮间隙是否符合要求。(14)密切注视闸门实际开度和指示器指示，以便及时停机。(15)操作闸门启闭机要注意观察机电设备有无异常声音，有

24、无焦糊味及烟雾等异常情况。如发现机械故障，如异常声响、制动器不灵、轴承温度过高等，应停止运行，切断电源后查明原因，及时检修和调整，排除故障后才能继续工作。(16)启闭机操作时如遇突然停电，应立即切断电源，查明原因。(17)当发现启闭机超载或载荷为零时，不得强拉硬拖或放松太多，应停机检查，以防闸门卡在门槽，造成启闭机或闸门损坏。(18)如闸门在运行中操作机构失灵，无法控制时，应迅速关闭启闭机安全开关，使启闭机停止运转。(19)在结冰期运行时，应将闸门全部提出水面或控制小开度放水，以避免流冰撞击闸门。(20)闸门开启完毕后，应校核闸门开度，检查机电设各有无异常。(21)闸门启闭机操作完成后，切断启

25、闭机总电源，认真填写运行操作记录，并做好现场清理工作，保持环境卫生。(22)在条件许可的情况下，为减轻止水与门槽的摩擦，可用水湿润止水橡皮。7.液压式启闭系统操作注意事项液压式启闭机除注意上述相关事项外，尚应注意以下各项:(1)启闭机的油箱油位不能太低，应比油泵吸入管口高出50mm以上。(2)启闭机关闭闸门时，应注意系统压力的变化，接近闸门底部时，注意闭门油压不能超过预定值的上限。(3)启闭机操作时，应注意油压表指示情况，如过低、过高或波动过大，应立即停机检查。(4)闸门长时间开启时，为保证闸门的开度不变，设有防止油缸渗漏闸门下滑的蓄能器，在操作运行时注意蓄能器运行是否正常。3 运行中常见故障

26、及处理措施运行中常见故障及处理措施1.卷扬式启闭系统(1)启闭机在运行中突然停机。1)停电由电气专业人员按规程进行检查处理。如果是大面积停电，应立即启动备用电源。2)保险丝烧断：更换保险丝。但在更换之前应先检查是否短路或接地，处理之后再更换。3)限位开关误动作：重新调整限位开关。4)过流保护器或荷载控制器动作：应检查闸门是否被卡住或发生倾斜，制动器是否过紧。(2)制动器失灵，闸门下滑。1)制动器闸瓦间隙过大或闸瓦夹紧力过小：调整主副弹簧使之符合规定。2)制动器闸瓦磨损且铆钉突出并摩擦制动轮：更换制动轮闸瓦并调整使之符合规定要求。(3)闸门漏水严重。1)止水装置损坏：查找损坏部位并修复。2)闸门

27、底部有异物：清理异物。(4)转轮不转动。转动轴锈蚀：清理并作润滑处理。(5)闸门到位不停止。开度指示仪或主令控制器动作不灵敏：查找故障点后予以调整或更换。(6)电气操作不灵敏。1)控制开关损坏：检查并更换。2)继电器、接触器触头接触不良或线圈烧断：修复或更换。3)控制线路断线：重新接线并压紧。2.液压式启闭系统(1)启闭机在运行中突然停机。1)停电由电气专业人员按规程进行检查处理。如果是大面积停电，应立即启动备用电源。2)保险丝烧断：更换保险丝。但在更换之前应先检查是否短路或接地，处理之后再更换。(2)闸门下滑。1)油缸密封圈损坏，油缸液压油泄漏：压紧或更换密封圈。2)活塞密封圈老化、损坏：更

28、换密封圈。(3)闸门漏水严重。1)止水装置损坏：查找损坏部位并修复。2)闸门底部有异物：清理异物。(4)闸门到位不停机。1)闸门启闭控制继电器故障：查找故障点后予以调整或更换。2)接触器不复位：修复或更换。(5)液压系统温升高。1)油泵压力太高，运动磨损增大：调整油泵工作压力。2)油泵不停机：检查控制开关或接触器、闸门启闭控制继电器。3)液压油粘度高：更换合适的液压油。(6)液压油泄漏。1)密封装置损坏：更换合格的密封圈。2)连接部件松动：紧固连接部位。3)管件开焊或出现裂纹：修复或更换。(7)油缸启闭力不足或动作不稳定。1)密封泄漏：更换密封圈。2)液压油流量不足：检查流量调节阀或油泵。3)外界空气进入缸内：启动液压系统以最大行程往返数次，强排缸内空气。4)密封压得太紧：调整密封圈，但不得有泄漏。(8)油泵声音沉重。1)调压阀压力调整过大：检查并调整调压阀。2)油泵压力调整太高：调整减小油泵工作压力，但必须满足工作要求。(9)电气操作不灵敏。1)控制开关损坏：检查并更换。2)继电器、接触器触头接触不良或线圈烧断：修复或更换。3)控制线路断线：重新接线并压紧。谢谢！