水利水电工程启闭机设计规范Word文档下载推荐.docx

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部分是启闭机设计的主要部分；

结构部分主要是用于移动式启闭机。

荷载和材料均作为单独

一章列出，这和钢闸门设计规范相一致。

由于各类零、部件和结构件的许用应力完全不同，

同时为使规范使用人员方便起见，某些许用应力就列在有关零、部件和结构的条文和附录中。

考虑到我国和世界上的启闭机发展方向，液压启闭机愈来愈广泛地被采用在各个水利水

电工程中，同时我国相当一部分水利水电设计院缺乏液压启闭机的设计经验，故我们将液压

启闭机的有关布置和设计院要求及资料编入本“规范”的正文和附录中。

1适用范围

本规范的适用范围主要是：

目前在水利水电工程中较多使用的各类启闭机，对于有特殊

要求的、新型结构的则不包括在内。

电动葫芦主要用于厂矿企业，已定型化、系列化，水利

水电工程需使用时可以选用定型产品，本规范就不再考虑其设计条件。

2引用标准

本规范主要引用标准是GB3811-83《起重机设计规范》和SDJ13—78《水利水电工程钢

闸门设计规范》（试行）。

前者为通用性规范，后者则与启闭机设计规范配套使用。

本规范不

违反起重机设计规范中的规定，但又考虑了启闭机的特殊性和专业要求；

且和钢闸门设计规

范配套，为水利水电工程金属结构专业性设计规范。

3基本符号

由于本规范涉及有关符号较多，同时为了表达方便，只把基本符号列在前面，其他则分

别写在有关章、条中。

这是根据—87《标准编写的基本规定》中条的规定表达

的。

4总则

本条说明本规范对水利水电工程启闭机的布置、设计有约束和指导作用。

本规范是根

据建国以来各设计部门启闭机的设计实践和使用特点等编制的。

在一般情况下都应遵循本

“规范”。

本条是说明机构的工作级别。

水利水电工程启闭机的工作对象明确，使用条件相对稳

定。

一般水电站启闭机每年使用时间较少，水利工程使用时间较多。

机构的设计寿命较多的

属于轻级，仅极少数（如龙羊峡坝顶5000kN门机）属于重级。

为简化工作级别起见，我们把

工作级别和荷载状态、设计寿命联系起来，对于结构一般就不考虑疲劳强度，所以机构的工

作级别即为启闭机的工作级别。

多机构的启闭机的工作级别可以不同，其主起升机构的工作

级别作为启闭机工作级别。

水利水电工程中，由于各工程的自然条件、河流特性、安全可靠度要求等差别较大，故

要完全按闸门工作性质来对启闭机工作级别分类有时不一定合适，这里仅按一般情况提出如

下意见供参考。

（1）启闭检修闸门的启闭机可选用Q1—轻。

（2）启闭事故闸门的启闭机可选用Q2—轻或Q1—轻。

（3）启闭工作闸门的启闭机可选用Q3—中或Q2—轻。

（4）坝顶启闭多孔闸门的移动式启闭机和尾水高扬程启闭机一般可选用Q3—中或Q2—

轻。

（5）坝顶启闭多孔的高扬程移动式启闭机可选用Q3—中或Q4—重。

本条说明设计和布置启闭机的有关资料。

设计时应考虑枢纽总布置对启闭机的要求，

确定启闭机型式，根据启闭机型式确定所需资料。

如弧形闸门主要用在泄水系统，就没有快

速下门的要求；

启闭机吊耳不进入门槽一般就不存在钢丝绳与门槽相干扰和水质资料等问

题。

由于启闭机的工作对象明确，基本参数变化不大，因此有可能逐步达到标准化、系列

化。

本规范对启闭机的容量、扬程、跨度、速度等基本参数作出规定，在一般情况下要求尽

可能按此规定执行，对于个别有特殊要求的则可另行考虑。

启闭机和其他起重机械相比，对起升机构的安全保护特别重要。

这主要是因为它的工

作对象大部分在水中，工作情况不易摸清。

为了安全可靠地工作，对安全措施要重视，要强

调其重要性。

而其他起重设备的吊物大多在陆地上，不安全情况容易被人们发现。

如果启闭

机发生意外，不仅影响闸门的启闭，有时其后果不堪设想。

除了起升机构以外，其他机构也

应装设相应的安全装置。

由于启闭机使用场所多处在深山峡谷或江河处，维护条件差，湿度大，所以这里专门

提出防潮、防腐蚀和防风沙等保护措施，要求设计、使用单位注意。

启闭设备中的金属结构，对于固定式启闭机其机构直接安装在结构上，所以一般由挠

度控制，强度应力较低；

对于移动式启闭机（如门机、桥机等），由于总的使用频繁率不高，

而且季节性较强，有充裕的检修时间，一般不会造成疲劳破坏，其金属结构部分可不进行疲

劳强度验算，如有关部门专门提出要求，则也可进行验算。

由于启闭机的制造和使用地点相隔较远，除了铁路运输外，很多情况下要有公路运输，

所以其解体尺寸和重量应考虑工地的情况和条件。

如龙羊峡水电站坝顶5000kN门机，其主

梁长达33m，铁路运输满足要求，但公路运输无法转弯，设计时分为两段，在工地再拼装为

一根主梁。

所以启闭机的解体尺寸和重量要满足工地的铁路运输和公路运输要求。

5设计原则和要求

本条是启闭机设计的基本原则，不管何种类型的启闭机，其布置选择和设计，都应遵

循这些原则。

本条针对各种用途的闸门的启闭设备的选型，提出了一些原则性的意见。

由于各个工

程的自然条件、水工建筑物的使用条件等均不完全相同，因此在选用和设计启闭机时尚需结

合上述因素并进行全面的技术经济指标论证才能确定。

在论证和比较时，除了考虑启闭设备

自身的制造、安装等费用外，尚应顾及相应的水工结构和其他的辅助设备。

苏联的《水工建

筑物的启闭机械》一书中提出，“大体可以认为，当设有主闸门和事故检修闸门的泄水孔等

于或多于6个孔时，采用移动式启闭机是适宜的。

”对于分节启闭的分节式闸门（如迭梁闸门）

或闸门扇数少于孔口数（如多孔口的检修闸门或事故检修闸门）则必须采用移动式启闭机。

本条把水利水电工程中的泄水、发电、导流、灌溉等各系统的一般选型原则列出，但应

结合总体布置和自然条件等因素统一考虑，这样选型才能比较切合实际。

施工导流封孔闸门的启闭机的主要特点为：

①启闭力要有一定的富裕量；

②要有正确的

扬程指示装置，但由于该机属于临时性质（封孔后即拆卸搬走），所以设计部门在设计时，应

考虑尽可能在本工程中借用工程永久启闭设备（如碧口水电站工程、宝珠寺水电站工程）或施

工用起重设备（盐锅峡水电站工程），也可对施工单位进行了解，有无适合导流用的启闭设备

进行租借，这样的做法，比较经济。

当然对于某些大型项目，由于启闭容量较大，无法借用，

只能另行设计、制造。

本条关于固定式启闭机设置机房的问题。

由于我国地域广阔，南北条件差异较大。

南

方炎热多雨，北方寒冷、多风沙和冰雪。

为了给启闭机创造有利的工作环境，如有可能，希

望能设置机房。

如果限于各方面的条件（包括布置和费用），也可加设活动保护罩。

总之，不

管哪一种措施，均应考虑启闭机的工作条件。

另外，根据我们的调查，当开启闸门时，机房

内风力很大，有时给工作人员工作造成困难，这是因为①闸门通气孔信位置不恰当；

②闸门

通气孔较小，因此机房也作为通气孔的一部分；

③闸门通气孔没有和机房分开。

前两个因素

主要在闸门设计中解决，后一个因素因为直接影响启闭机的操作，所以在本条中提出，以便

在启闭机房的布置中引起重视。

此外，还对在严寒地区工作的启闭机提出了保温、工作油和

润滑油的防冻要求，主要是确保启闭机能在冬季安全可靠的投入运行。

本条指出启闭机的最大扬程除满足启闭闸门的最大扬程外，还应留有适当的富裕度，

主要是考虑水工建筑物的施工误差和设备的安装误差。

对潜孔弧门启闭机而言，其扬程尚应

考虑更换侧、顶水封的需要。

这是因为经过调查，了解到有些单位在设计中忽略了这一点，

所以投入运行后更换水封就比较困难。

本《规范》提出上述要求，希望在设计和布置时考虑。

高扬程启闭机在国内自70年代开始逐渐得到推广，这是由于改善了工作人员的劳动

条件和便于操作运行，所以在水利水电工程中比较受欢迎。

有些早期设计的低扬程启闭机，

有条件的也在修改为高扬程，可以认为这是发展方向。

但当高扬程下游止水潜孔闸门和自动挂脱梁（移动式启闭机）联合使用，且其水下深度大

于潜水员的通常潜水深度时，需仔细研究，因为自动挂脱梁若发生问题时，处理就较困难。

鉴于目前国内的认识水平不一致，故在本规范中仅作为在一定条件下推荐意见。

本条提出在设计高扬程启闭机时，要注意动滑轮组、钢丝绳与闸门槽的干扰问题。

这

是因为高扬程启闭机取消了中间连接吊杆，动滑轮组和钢丝绳都要进入闸门门槽，特别是双

吊点闸门，因为按过去常规设计，闸门吊耳都设置在闸门边柱上部，这样门槽容易与钢丝绳

或动滑轮组发生干扰。

所以必须要和闸门设计人员进行配合，必要时要求闸门吊点向中间靠

拢（如移动式启闭机则可通过自动挂脱梁或平衡梁改变吊点间距），但如果吊点间距过小则对

启闭机设计可能又带来问题。

至于单吊点闸门虽然不易产生上述问题，但在设计时也应注意

动滑轮组、钢丝绳与闸门门槽的干扰。

对于进入水中的动滑轮组，根据多年的实践经验推荐采用滑动轴承，而不用滚动轴承。

苏联马尔津逊等着的《水工建筑物的启闭机机械》一书中提到：

“通常滑轮组的滑轮都采用

滚动轴承，以减少钢丝绳的运行阻力，并延长部件的寿命。

但是，当滑轮浸没于水中时，则

应采用BP·

AЖ9—4Л号青铜（9—4铸造铝铁青铜），或дCп—B型层压胶木滑动轴承。

”

但国内尚有部分启闭机（大多为门机）采用滚动轴承，故本规范提出如采用滚动轴承则应考虑

密封装置，防止水进入轴承体内。

本条指出启闭机起吊平面闸门时，其起吊中心线应与闸门起吊中心线一致。

这主要是

指卷扬式启闭机，由于自身布置的关系，当钢丝绳经过动、定滑轮和平衡滑轮后，动滑轮组

的中心线不一定和定滑轮组中心线一致（主要取决于定滑轮组和卷筒间的距离与定滑轮组和

平衡滑轮间的距离），因此必须进行计算。

在过去的设计中，我们发现二者中心不一，使启

闭闸门时又多一个侧向力。

故这一问题在本规范中提出以期引起注意。

至于其他类型启闭机（如液压式、螺杆式）当然也有闸门起吊中心和启闭机起吊中心一致

的问题，但一般不易疏忽，规范中提的是对所有类型启闭机，希望引起设计者注意。

本条主要是针对启闭力大的移动式启闭机和固定式启闭机，当其吊具与闸门（或吊杆）

吊耳的连接轴重量较大，操作困难时，对移动式启闭机则宜采用自动挂脱梁或手摇联轴装置，

其目的是减少劳动量，便于经常拆卸。

当卷扬式启闭机在动滑轮组吊耳上采用手摇联轴装置

时，尚应在装联轴装置吊板的另一侧增加配重，以使动滑轮组在空载升降时保持平衡。

对于

液压式或其他类型启闭机，采用多节吊杆连接进行工作时，也应予以考虑。

启闭机的安装高程应控制在最高洪水淹没位置以上，这是因为启闭机具有较多的电

控设备和电动机、限位开关等电气设备，如淹没于水中则引起失灵。

但对液压启闭机，由于

自身缸体较长，若部分缸体浸水，在采取防腐蚀（包括涂刷防油耐水油漆防腐）措施后，仍然

可以照常工作，不至于引起失灵，同时也便于总体布置，所以本“规范”特别提出对立式缸

体在布置上允许其部分缸体浸水。

对于危及水利水电工程安全的启闭机必须要有可靠的备用电源。

这是因为某些闸门

（如泄水、溢洪系统的工作闸门）的启闭直接影响水工建筑物甚至整个枢纽的安全。

我国曾有

因暴雨来临，电源发生故障造成闸门不能开启使洪水泛坝的事故，应吸取教训，故提出对这

类启闭机需要设置可靠的备用电源。

选定启闭机容量时，一般均应大于或等于计算启闭荷载。

这是因为启闭机的工作对

象在水下，情况不易摸清，而且影响启闭荷载的因素较多，如摩擦系数的变化等，所以在一

般情况下，启闭容量选定时向上靠较为合适。

由于电站进水口快速闸门其关闭孔口有时间要求（一般为2min），所以操作快递闸门

的启闭机其下降速度应根据要求确定。

但当闸门接近底槛时，若其速度过大则易对闸门底槛

引起冲击甚至破坏。

根据过去的实践经验，一般认为其下降速度在不大于5m/min时，不致

造成破坏，这和SDJ13—78第34条相一致。

泵站出水口的快速闸门也需要快速关闭孔口，而关闭时间有所不同。

如湖北省湖区

泵站出水口快速闸门（拍门）孔口尺寸为×

（宽×

高），要求关闭时间小于15s，该门

选用15/60t快速油压启闭机，为减少拍门在快速下降瞬时关闭的撞击力，在油缸下部设置

了缓冲装置。

本条提出要控制接近全关闭时的速度（不大于5m/min），其目的也是防止闸门出

现大的冲击力。

双吊点闸门的启闭机，如不保证两个吊点的同步升降速度则直接影响闸门运行。

同

时各部分的误差（如卷筒直径的误差、钢丝绳的张紧误差等），亦影响闸门两吊点的升降速度，

使闸门倾斜（这在好几个工程中发生过）甚至卡住，所以本条提请注意，特别在设计、制造和

安装过程中，要严格控制这些误差，在调试过程中更应注意两吊点升降速度不一致的可能因

素，并进行消除，防止因各部分误差累积而影响闸门运行。

双吊点闸门的启闭机在正常工作中，虽然由于闸门重心位置的偏差或左、右摩阻力

不一致，左、右吊点启闭荷载虽有不同，但根据过去运行经验，每一吊点仍可按1/2启闭荷

载计算。

但对于有淤沙等情况的闸门，则两点有时荷载相差甚多，故在考虑左、右吊点启闭

荷载时应适当加大，其值应根据河流情况、设置位置等确定。

对于有小开度（或门体设充水阀）充水要求的闸门，启闭机要设置能满足小开度精度

的行程开关或其他措施。

这是因为小开度范围一般在200～300mm左右，而启闭机的扬程

最少在10m左右，对于高扬程可能在50～80m甚至更大，其相对比例甚少，如用一套常规

的主令控制装置如LK—4054，误差太大，不易调整，容易造成过载，所以本条提出来，以

引起设计人员注意，当然如果采用电子显示和控制则容易达到所需精度。

卷扬式启闭机的主要特点是靠持住力（闸门自重、加重、水柱等）关闭孔口的闸门，一

般为一机一门（也有一机二门的）。

而且在短时间内可以启闭闸门，所以在泄水、溢洪等工作

闸门上使用较多。

水电工程除电站进水口的快速闸门启闭机外，一般情况下启闭机多为就地操作，这主

要是考虑容易了解操作过程中可能出现的各种情况以便于及时处理。

至于水利工程中，有时

同类工作闸门数量较多，所以在闸门的边侧设立集中控制室操作，这样既能保护电器操作设

备，也便于了解操作过程中发生的问题。

本条主要强调机架上因设置传动零部件，为保证正常运行，所以应有足够的刚度。

其

值见结构部分。

当启闭机的启闭荷载方向倾斜时，则启闭机的某些零部件在计算时应考虑倾斜力。

对

于铸铁件若有受拉情况更应进行核算，必要时应以铸钢来代替铸铁，以改善受力情况。

高扬程启闭机的主要型式，就我们所知已采用过的型式有：

①减少滑轮组倍率；

②带

排绳装置的多层卷绕；

③自由双层卷绕；

④双双联滑轮组双层卷绕；

⑤折线绳槽卷筒的多层

卷绕。

其中带有排绳装置的多层卷绕和自由双层卷绕多用于卷扬式启闭机；

双双联滑轮组双

层卷绕已在门机和桥机中采用；

折线绳槽卷筒在龙羊峡水电站用于坝顶门机回转吊上，北京

院设计用于安康水电站卷扬式启闭机上，这在水利水电工程中刚开始采用，在煤矿卷扬机中

已较广泛采用。

由于各设计单位的设计经验不一，对高扬程卷扬启闭机型式也各有倾向，现

均列出，供设计人员参考。

带有排绳装置的高扬程启闭机，根据我们的经验，应注意下列几点：

①在卷筒的端部

和钢丝绳退回处要防止钢丝绳相互挤压；

②排绳装置的导向螺杆螺旋角和钢丝绳返回的圆弧

半径要合适；

③作为螺母的月牙板体形要选择恰当。

对于第一点目前一般做法是加工时使端

部和返回处有一个偏心凸缘，使钢丝绳由第一层过渡到第二层时不相互挤压；

对于第二点因

为导向螺杆是双向螺纹，螺旋角选择大了则旋转阻力大，滑块（月牙板）到端部返回困难，如

螺旋角太小则害怕中部任一圈螺纹中会滑至反向螺纹中去，导致工作破坏，我们在设计中曾

采用18°

，也可比这稍小的，返回处的圆弧半径应稍大些，在厂内组装试运行时进行修正，

且应光滑；

对于第三点滑块（月牙板）的体形选择，应考虑月牙板的包角，以使其接触应力较

小，同时要注意其体形，以保证其弯曲强度和顺利返回，此外，滑块（月牙板）要注意润滑，

防止因严重磨损后而折断。

对于自由双层或多层卷绕的启闭机，其第二层以上的偏斜角推荐不大于2°

，是按

GB3811—83和起重机设计手册中的数值作为推荐值。

苏联1977年版《起重运输机械计算

手册》（Спавочникпорасчетаммеханизновптм

1977）和苏联《起重机手册》第二册（Справочникпокранамтом

2）提出绳索允许偏角：

对于光卷筒γ≤2°

。

对于大容量启闭机，由于钢丝绳直径大，僵性

也大，所以多层卷绕时一般取2°

较为合适。

原水电部水电总局曾组织过调查组对此问题进行过调查，调查报告推荐为°

在第

一次本规范讨论会上也曾讨论过，但后来较多专家和代表的意见采用2°

，至于采用多少度

合适尚可进一步研究，这里提出一般为2°

双双联滑轮组目前用在桥机、门机较多，但定滑轮直径一般较大，这是为了防止与

定滑轮支承梁发中干扰。

另一注意点是双双联有2～4根钢丝绳，因此倍率在2以上的定滑

轮要铰接在滑轮组支架上，这样便于钢丝绳的长度调节和受力均匀。

由于双双联的做法是卷

筒上第一层钢丝绳作为第二层钢丝绳的导向，所以第一层要先于第二层2～3圈。

采用折线绳槽卷筒在我国矿山卷扬机上己经用得较多，目前在龙羊峡坝顶5000kN

门机回转吊上已采用。

北京勘测设计研究院在安康水电站卷扬式启闭机中也开始采用，并在

三门峡水工机械厂召开了评议会，基本得到肯定。

另外，减少滑轮组倍率的方法也可达到高

扬程要求。

这种方法比较简单，但由于钢丝绳直径增大引起卷筒外径加大及压力增加，因此

设备自重有可能增加。

本条把表孔、潜孔弧门的卷扬式启闭机在国内使用过的型式列出。

吊点设在面板前的表孔弧门卷扬启闭机、盘香式启闭机，其起吊半径大，受力明确，但

钢丝绳及吊具一般应紧贴弧门面板，以达到闸门升降平稳、钢丝绳不致被水冲击而引起抖动

的目的。

此外，由于吊具与闸门连接处经常在水中，不易检查，且局部钢丝绳也常浸在水中，

故必须镀锌。

60年代末70年代初，广东院、辽宁院等陆续采用吊点在面板下游的卷扬式启

闭机，其特点是可以用平面闸门卷扬启闭机改装加滑轮组起吊，使启闭机自重降低，但钢丝

绳缠绕较为复杂，目前也广泛应用。

盘香式启闭机目前在国内尚属试用阶段，其主要特点是

用盘香板代替卷筒，结构紧凑，用多根钢丝绳起吊一个吊点，由于钢丝绳重叠挤压，要求使

用钢芯钢丝绳。

使用时要注意调节一个吊点的多根钢丝绳承载，使各钢丝绳尽量做到受载均

匀。

潜孔弧门卷扬启闭机的共同问题是动滑轮组吊耳（或吊杆）与弧门吊耳连接部位有相对

转动，因此该处应设有轴套和润滑点。

当采用常规的平面闸门卷扬启闭机时，由于吊点在升

降过程中前后摆动，要注意防止钢丝绳和定滑轮组支承梁的干扰，特别是采用系列通用的启

闭机时，有时需要对支承粱下翼缘进行处理。

当将定滑轮组设置在定滑轮支承梁下部或在定滑轮组支承梁下部设置导向滑轮（如葛洲

坝水利枢纽工程泄水闸门启闭机）时，要注意平衡滑轮及通过平衡滑轮上的钢丝绳与支承梁

下部的滑轮或钢丝绳发生干扰。

陕西省石砭峪水库采用QPQ2×

40t启闭机启闭泄洪洞7×

7-36m弧门中发生支承梁下部的滑轮与平衡滑轮干扰。

另外，由于在支承下部设置滑轮，所

以应注意对其润滑系统的布置。

此外，这种布置方式对定滑轮（或导向滑轮）的检查、维护较

为困难。

至于弧门启闭机的其他型式：

包括液压式，链式启闭机等则在有关章条中介绍。

本条提出的对于启闭升卧式闸门的卷扬式启闭机的要求是根据河北省水利水电勘测

设计院提供的资料编写的。

该院用此门型建闸40余座，其启闭设备用过液压式、台车式和

卷扬式等启闭机，用得最多的是固定卷扬式启闭机。

本条叙述了启闭机的有关布置注意事项，

以供设计人员在设计时参考。

螺杆启闭机

螺杆启闭机主要用于小型的水利水电工程中，其特点是造价低，制造技术较简单，地区

和县所属水利机械厂均可生产，便于订货，所以容易得到推广。

在运行中根据了解常有螺杆

压弯现象，这主要可能有下列因素造成，即：

过载保护装置没有调整好，故未起作用；

闸门

摩阻力过大；

行程开关未调整好，使闸门到达底槛后继续下压等。

因此螺杆启闭机的安装、

调整和试运转甚为重要，有关人员应引起注意。

单作用式的液压启闭机如因维修、安装等需要，也可在油路设计中考虑能对油缸上腔

适当加压。

据了解主要是某些单作用式的油压启闭机因活塞阻力较大，靠活塞杆自重无法外

伸，因而影响安装和检修，但工作时活塞杆不承受压力。

这类活塞杆的长细比可以按受拉计

算而不必按受压计算，这就可以加大长细比，减轻自重，简化机构。

此外，如果仅由于安装

时需要，也可考虑采取临时措施解决。

根据华东勘测设计研究院在福建沙溪口水电站表孔滥洪道弧形闸门采用液压启闭机

的实践运行，证明双缸液压启闭机操作弧门，一般不需专设同步系统。

这是由于弧门具有足

够的平面和空间刚度，不可能因吊点在启闭过程中的同步误差而出现卡死现象。

苏联《水工

建筑物的启闭机械》一书中也提及“非同步液压启闭机用以操作金属结构刚度大的闸门（如

弧形闸门）或孔口的高跨比大于