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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,
由以上分析计算可知:采用比重小的复合材料,在其质量与钢质拍门相同时,会增大拍门体积,减小拍门浮重。同理,在***拍门体积不变的情况下,会减小拍门质量,亦可减小拍门浮重。由表4可以看出,①同等条件下,采用比重小的复合材料后,拍门的开启角大于钢质拍门的开启角。其中自由起落式拍门和井盖式拍门,其复合材料拍门开启角比钢质拍门大10%~15%;而自由侧翻式复合材料拍门开启角仅比其钢质拍门开启角大4%左右。这是由于自由侧翻式拍门在使用复合材料后,其浮重力对门轴的力矩MG变化量远小于自由起落式和井盖式,而水流冲力对门轴的力矩是不变的,故使用复合材料后,自由侧翻式拍门的开启角变化小于自由起落式和井盖式。
②闭门撞击力方面,复合材料拍门也比钢质拍门小很多,其中自由侧翻式复合材料拍门闭门撞击力比钢质拍门减小9.6%,自由起落式复合材料拍门比钢质拍门减小39.5%,井盖式复合材料拍门比钢质拍门减小28.5%。3种安装形式中,自由侧翻式复合材料拍门闭门撞击力减小幅度较小,这是由于采用复合材料后,整个闭门过程中,自由侧翻式拍门浮重力对门轴的力矩MG变化量小于自由起落式拍门和井盖式拍门,并且自由侧翻式拍门起始关闭角α0变化幅度也小于自由起落式拍门和井盖式拍门。
铸铁拍门的使用方法非常的简单,它的开关不需要实现人人的操作,自动化的形式可以满足各种需求。铸铁拍门的螺栓或膨胀丝采用不锈钢或经过防腐处理的碳钢,密封件采用橡胶或橡胶垫片。铸铁拍门的公称压力为0.1MPa-1.0MPa,适用温度≦50℃。铸铁拍门中心与流道中心允许偏差不应大于3.0 mm;四周应留有400 mm的安装空间,拍门出口下方做成1:5的斜坡。铸铁拍门安装可采用法兰连接和混凝土浇筑。铸铁拍门适用于水利系统、市政污水、城市防洪排涝、污水处理厂、自来水厂等。
1、 铸铁拍门安装时,注意***铸铁拍门倾角和设计一致。基础预埋件的尺寸和罗控分布应与铸铁拍门法兰件的法兰尺寸,螺孔分布一致2、铸铁拍门安装并排安装于基础同一立面时,两铸铁拍门之外形间距应保持大于等于10cm。3、当铸铁拍门安装于封闭型压力水箱时,铸铁拍门吊装入口尺寸应大于铸铁拍门的***小外形尺寸为宜。4、当实际工况需要基础预埋时,我司可约定交付预埋制件和图纸,不影响施工进度根据力学原理,将门体铰轴竖向布置并倾斜一定角度,利用流体介质的进出口压差动力达到拍门的启闭目的。当管道内部介质压力大于管道外部拍门的背压时,拍门就自动开启;当管道内部的介质压力小于或等于管道外部拍门的背压时,拍门就自动关闭,无需手电气液控制,不要人工操作 铸铁拍门均用于出水口,防止水流倒灌,属于单向阀作用,能起到反向逆止作用。