刘欣然 乔伟聪 卢云杉 郭振乾 董金凯

摘 要：闸门是重要的水工建筑物之一，也是大坝、水电站等水利水电大型工程必不可少的水工建筑，其主要作用是封堵大坝、水电站等水工建筑物的进出水口，然后按照需要打开闸门放水，调整上下游的水位，排除一些沉沙、冰块等？。但是传统闸门清洗装置移动性差，试剂喷洒不均匀，使得闸门的清洗工作效率较低。所以，拆装简单，操作方便，清除效率高，便于悬挂的水利工程闸门清洗装置在水利工程中就显得尤为重要。

关键词：平板闸门；固定装置；传动装置；清洗装置；自动

一、引言

闸门是水工建筑物的重要组成部分，闸门的良好运行保障水利枢纽建筑物的安全，发挥水利枢纽的综合效益，保障下游城乡居民的生命安全和财产安全2。由于钢闸门长期处于干湿交替状态，容易附着泥垢，生长青苔和铁锈，影响水闸的正常工作，需要定期对闸门进行清理。现有的钢闸门清洗装置结构较为复杂、部件安装形式固定不易更换、难以在闸门上自动移动、化学除垢液体喷洒不均匀，整体操作较为繁琐，导致清洗过程费时费力，除锈效率低，装置维护不方便。因此，为了解决现有技术问题，拟设计一种拆装简单，操作方便，除垢效率高的水利工程闸门自动清洗装置，现分析其运行的可行性。

二、装置结构描述

本平板闸门自动清洗装置由三大部分组成：

第一部分固定装置：连接块、管卡、伸缩轮、钢板和拉伸弹簧。连接块用是由两个直角钢板组成，其中一个与横向导轨焊接，另一个直角钢板夹着闸门上沿，通过螺丝把两个直角钢板固定在一起，使外伸的钢板和竖向导轨不会因为重力作用带动横向滑块倾覆。两个直角钢板上的接触面表面粗糙，以提高稳定性；拉伸弹簧一端连接在钢板内侧，另一端连接在竖向滑块上，使毛刷能在弹力作用下紧贴闸门表面。竖向导轨背部连接两个伸缩轮，用来支撑导轨下部防止受外界干扰而产生晃动和闸门不平而造成靠近闸门表面的竖向导轨的磨损；管卡用于托稳导管；钢板用于连接横向丝杆导轨和竖向丝杆导轨。

第二部分传动装置：由电机、水平丝杆导轨、滑动块、竖向丝杆导轨构成。电机用于驱动丝杆导轨；横向丝杆导轨上有一水平滑动块，通过钢板带动竖向丝杆导轨上各装置水平运动；竖向丝杆导轨上有一竖向滑动块，用来带动清洁毛刷等结构的竖向移动。

第三部分清洗装置：由清洁毛刷、卷缩器、水泵、儲液桶、钢管和导管组成。清洁毛刷用于清洗闸板；卷缩器能够在导管收缩时能自动储存或放出导管；水泵放在储液桶上口，用来从储液桶中抽取液体并加压传送液体；储液桶是放在离闸门较近的空地上，内装有清洗用的液剂；导管、钢管输送液体。

三、装置附图

四、装置运行过程描述

本装置各部分具体运行方式如下：

传动装置：在闸门顶部固定横向丝杆导轨，横向滑动块在电机驱动下沿着丝杆做水平运动；其上附有钢板与竖向丝杆导轨相连，竖向滑动块在电机驱动下竖直运动；其上固定有清洗装置。

清洗装置：清洗装置由三排刚性毛刷和化学液体喷洒装置构成。毛刷上部具有加压装置，方便其紧贴闸板。液体喷洒装置包括储液筒、水泵、导管、卷缩器、三通、喷头等；液体储存于储液筒中，经过水泵加压，由导管运输至三通分流，流至喷头处，向闸板喷洒高压化学液体。待液体留下，通过传动装置带动毛刷运动，通过摩擦以达到清洁效果。

五、装置可行性分析

闸门是水工建筑物中活动的挡水结构，用来关闭、开启或局部开启过水孔口，以控制水位、调节流量、过运船只、排放泥沙等。因此，在水利工程的诸多作用中，闸门是发挥关键作用的结构物。它的安全和适用，在很大程度上影响着整个水工建筑物的运行效果。

由于钢闸门强度高、重量轻、构造简单、使用轻巧、养护方便、价格低廉、寿命长等优点，钢闸门应用较为普遍，广泛应用于大中小型堤坝、水库、灌溉、防洪排涝、农田改造、水利发电站等行业。但是，现有的钢闸门清洗装置结构较为复杂、部件安装形式固定不易更换、难以在闸门上自动移动、化学清洗液体喷洒不均匀，整体操作较为繁琐，导致清洗过程费时费力，去污效率低，装置维护不方便。

本次研究的开展，主要针对试剂喷洒装置和传动移动装置进行深入的研究，设计出一种拆装简单，操作方便，清除效率高，便于悬挂的水利工程闸门清洗装置，提高闸门养护工作效率，从而对消除工程隐患，保持闸门免于腐蚀损伤，延长使用寿命具有重要的工程意义。

本装置利用丝杆导轨作为传动轨道，由电机驱动使其自动运转，节约清洗过程中的人力物力，加快清洗速度；装置固定由两个直角钢板组成，其中一个与横向导轨焊接，另一个直角钢板夹着闸门上沿，通过螺丝把两个直角钢板固定在一起，提高装置稳定性；清洁部分由三排刚性毛刷以及化学液体喷洒装置够成，化学液体由水泵加压经导管输送至高压喷头出，提高喷射动力和清洁效率。且装置易安装、易操作，整体拆卸不需要太多人力物力，工程风险较小。

六、结语

在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物重要组成部分，其工作性能的优劣直接关系到工程预定功能的实现。对钢闸门的清洗与维护在水利工程设计中是非常重要的，所以一种拆装简单，操作方便，除垢效率高的水利工程闸门自动清洗装置更是必不可少的。

参考文献：

[1]陈绪云.浅谈水工闸门的设计[C].中华民居，2013，09期：339-340

[2]付强，周海轮. 关于水工钢闸门可靠度的论述[C].科技经济市场，2015，10期：190

作者简介：

刘欣然（1999.12.20-）女，汉族，山东省黄县，身份证号：230183199912200727，本科生，研究方向：水利类

乔伟聪（1998.11.12-）男，汉族，湖南省岳阳市，身份证号：430602199811127133，本科生，研究方向：水利水电工程

卢云杉（1997.08.15-）女，汉族，河南省周口市，身份证号：412701199708150543，本科生，研究方向：水利水电工程

郭振乾（1998.11.05-）男，汉族，河南省南阳市，身份证号：411302199811056030，本科生，研究方向：水利水电工程

董金凯（1998.02.12-）男，汉族，内蒙古自治区呼伦贝尔市，身份证号：15210319980812033X，本科生，研究方向：水利水电工程