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廠房通風機關于漸開式翻板閘門幾個問題的討論(1)超凈臺工作原理
摘要：針對漂浮物的問題提出解決方案，分析了影響閘門運行穩(wěn)定的身分，并論證了連桿的長度對運行穩(wěn)定的影響，優(yōu)化了連桿的尺寸，使閘門運行加倍穩(wěn)定。
關頭詞：水閘閘門連桿滾輪式翻板閘門優(yōu)化穩(wěn)定
漸開式水力自動翻板閘門靠水壓力及閘門自重自動啟閉，無需啟閉機械及其他動力，只需少許人員經(jīng)管，可節(jié)省年夜量工程投資及經(jīng)管費用，與機械啟閉閘門相比可節(jié)省投資50以上。尤其在偏遠的陡漲陡落的河流，水位低時閘門自動關閉，蓄水澆灌；汛期水位高時閘門自動開啟、泄洪；洪水事后，水位下降，閘門自動實時回關，可充實哄騙水利資本，提高水的哄騙率。它能保證較年夜的過水能力和上游水位較小的壅高值，使堤防工程量年夜為削減。正是由于以上的特點，漸開式水力自動翻板閘門在交通航道工程和水利工程中獲得越來越普遍的運用。例如臨沂市費縣北石溝攔河閘、引黃濟青年夜沽河水利樞紐工程、沂南縣黃埠攔河閘等都采用這類形式的翻板閘門�？墒沁@類閘門在運行中也存在著一些問題，本文下面將針對連桿滾輪式翻板閘門（如圖1）的一些常見的問題例如漂浮物的梗塞、閘門運行的穩(wěn)定問題，閘門的結構優(yōu)化問題進行研究進而探討其解決方式。
圖1
1.常見的幾個問題及其解決方式
1.1漂浮物梗塞鉸座
當閘門建在山區(qū)河流上時，河流行洪時具有來勢猛，速度年夜，沖洗強，漂浮物多等特點。當雜草、樹枝、樹干等雜物梗塞在鉸座周圍，會影響閘門的回關，嚴重的將在閘門與底板之間形成裂縫，閘前蓄不上水。汛后清算這些雜物也比力堅苦，需要千斤頂、吊車或滑輪組把閘門開啟起來斷根，給經(jīng)管工作帶來很年夜的麻煩，還會造成一定的經(jīng)濟損失。是以若何解決排漂的問題是翻板閘門能否在山區(qū)河流運用的關頭問題。
圖2
解決方式有以下幾種：（1）在上游設置導流墩，將漂浮物導向鉸座雙方，削減漂浮物對鉸座的梗塞。錯誤謬誤由于回流等身分的影響仍有殘剩漂浮物會沖到鉸座里。（2）是在門前設置攔污柵，錯誤謬誤是要定期的斷根柵前的漂浮物。（3）是在連桿上焊接一個弧形的攔污柵，年夜小視庇護的范圍而定，在閘門開啟或關閉時，連桿和攔污柵一起運動，這類方案效果比力好。翻板閘門弧形攔污柵剖面示意圖如圖2所示。
1.2運行穩(wěn)定問題
水力自控翻板門因其能隨水位漲落而自動啟閉、結構簡單、運行靠得住、便于經(jīng)管和造價低廉等優(yōu)點，在中小型閘壩、山塘水庫的溢洪道、山區(qū)渠道排洪建筑物和人工湖中獲得普遍的運用，闡揚了很好的效益。然而，由于這類閘門的運行情況和受力情況比力復雜，而其設計計較理論今朝尚不十分完善，運行中普遍存在著諸多不穩(wěn)定現(xiàn)象，如突然翻倒、頻仍擺動和“拍打”現(xiàn)象，這些就是凡是所說的“失穩(wěn)”。所有這些失穩(wěn)現(xiàn)象，對閘門的正常運行長短常有害的，輕者能引發(fā)工程結構的整體振動，發(fā)生噪音，重者可致使閘門破壞。
影響閘門穩(wěn)定的身分很多，其中主要有：（1）閘門面板上的溢流水舌與閘下孔流間形成空腔，空腔中的空氣被水流帶走形成不穩(wěn)定的負壓。（2）閘門兩側邊壁使過閘水流兩側形成漏斗，帶進空氣使空腔壓力不穩(wěn)。（3）閘門剛開啟時遠驅水躍在閘門底部發(fā)生的負壓。（4）閘門開度小時形成的波狀水躍。（5）閘門全開時臨界淹沒水躍（6）風浪造成閘上游水位不穩(wěn)定也影響閘門的運行穩(wěn)定。
為了保證閘門的穩(wěn)定運行可在閘門后設置兩道通氣孔，通氣孔面積應跨越閘門淹沒面積的5。在水工結構上要保證水流流態(tài)平順，邊墻頭部、閘墩、支墩、防護墩等的迎水部門盡量做成流線型。要從結構上保證閘門自身的阻尼作用從而保證閘門的穩(wěn)定運行，例如連桿滾輪式翻板閘門的連桿長度和后支點高度要合適。而連桿長度及其后支點縱坐標對穩(wěn)定的影響則需要論證。以下將經(jīng)由過程工程實例具體分析計議。
1.3結構優(yōu)化問題
連桿滾輪式翻板閘門哄騙連桿的阻尼作用，使閘門的穩(wěn)定性有了極年夜的改善，阻尼越年夜，抗“拍打”的能力越強，這類閘門的連桿、滾輪的尺寸年夜小和位置設置適當時，基本不會發(fā)生拍打現(xiàn)象。是以，在進行閘門設計時，要合理肯定滾輪的直徑、連桿的長度及連桿后支點位置，選擇連桿阻尼作用年夜，啟閉水位低的尺寸作為設計值，從結構上連結閘門自身的阻尼作用，保證其運轉的穩(wěn)定性。在以下的工程實例中，針對連桿滾輪式水力自動翻板閘門的連桿長度，經(jīng)由過程對幾個方案的比力，得出一個較好的方案，進而說明連桿長度對運行穩(wěn)定的影響。
2.工程實例
某閘，門高2.6米，門寬6米，擋水高度2.51米。運行特征水位：（均以相對高程暗示）門底坎高程0.00米，閘門頂高程2.51米，啟動水位2.60米，全開水位2.87米，全開角度78度，關閉水位2.51米，最年夜設計水頭6.50米。滾輪的直徑d=0.53m、連桿的長度l=1.487m，
在門重g，門葉上游面、底緣、頂緣和下流面所承受的水壓力協(xié)力p1、p2、p3、p4，門下空腔負壓的下拉力p5，和滾輪的支承力n及連桿的內力t的作用下，憑據(jù)力的平衡關系（m開＝m關），計較出上游水位h不竭變化進程中閘門的開度a，獲得h～a關系曲線。
閘門在開關門進程中上游水位與閘門轉角的關系曲線如圖3所示。從圖中可以看出，閘門在肆意開度位置，其開門水位較關門水位高，差值基本為2ｃｍ左右�？梢婇l門對避免“拍打”有一定的阻尼作用。這類阻尼作用主要是由滾輪、連桿機構自己決議的。連桿滾輪式翻板閘門哄騙連桿的阻尼作用，使閘門的穩(wěn)定性有了極年夜的改善，阻尼越年夜，抗“拍打”的能力越強，閘門的連桿和滾輪設計合理時，基本不會發(fā)生拍打現(xiàn)象。
當開門力矩與關門力矩總和為零，閘門處于穩(wěn)定狀態(tài)。若來流量稍有增加，動水壓力增年夜，開門力矩有一細小增量，這時候連桿會發(fā)生反力，形成阻抗力矩來阻止其旋轉，該阻抗力矩隨著來水流量的增加而逐漸增年夜，當其到達最年夜值時，則閘門將處于向右轉動前的極限平衡狀態(tài)。反之，若來水流量稍有削減，動水壓力減小，則發(fā)生一細小關門力矩，這時候連桿將發(fā)生拉力，拉力形成的力矩使閘門維持穩(wěn)定。連桿的位置隨閘門的開啟(或關閉)是會發(fā)生變化的。當動水壓力增加(或削減)到一定值時，閘門將增加(或削減)其開度，從而使動水壓力增量又發(fā)生改變，閘門在新的位置經(jīng)由過程新的連桿反力矩(或拉力矩)重新維持穩(wěn)定。是以，連桿的反力不是不變的，而是以不竭改變的量來使閘門在新的變量中維持穩(wěn)定。同時，由于連桿的存在，緩沖了閘門的轉動速度，使閘門必需在克服連桿反力矩(或拉力矩)的最年夜值后才能轉到新的開度。這樣，就保證了閘門的開啟和關閉到達相對穩(wěn)定。
為了便于分析連桿長度對閘門運行的影響，本文設計了五種典型方案，即連結翻板閘門的滾輪半徑和連桿后支點高度不變，后支點向上下流水平移動，各方案間的后支點水平距離距離為5cm，方案①：l＝1.581m，方案②：l＝1.534m，方案③：l＝1.487m，方案④：l＝1.439m，方案⑤：l＝1.393m，如圖4所示。
圖4改變連桿長度的五種典型方案
經(jīng)由過程自己編寫的開門運行法式open.for的運算，可以獲得各方案閘門在開門進程中上游水位h與閘門的角度f的關系曲線，如圖5所示。
圖5分歧連桿長度的開門曲線
圖5反映了連桿長度的變化對閘門開門曲線的影響，從圖中可看出：連桿長度設計不合理，連桿長渡過長，翻板閘門啟動后迅速到達全開位置，翻板閘門運行不穩(wěn)定，如方案①。連桿長度不夠，閘門的開門曲線過于平緩，閘門最年夜開度較小，影響泄洪排澇，且全開水位較年夜，上游水位漲幅過年夜，會造成上游農(nóng)田的淹沒，如方案⑤。方案③的開門曲線較平穩(wěn)滑膩，閘門最年夜開度也較年夜，講明閘門運行較穩(wěn)定，且全開水位較低，上游水位漲幅較小。各方案對應的各項指標如表1所示。
表1各方案對應的各項指標
方案
方案①
方案②
方案③
方案④
方案⑤
連桿長度（m）
1.581
1.534
1.487
1.439
1.393
最年夜開門角度（°）
79.79
79.85
79.96
79.92
79.91
上游啟動水位（m）
2.55
2.55
2.55
2.55
2.55
上游全開水位（m）
2.78
2.81
2.85
2.87
2.92
上游水位漲幅（m）
0.27
0.30
0.34
0.36
0.41
對應分歧的連桿長度，翻板閘門運行時所能到達的最年夜開門角度θm也分歧，其變化紀律如圖6所示。
圖6連桿長度與閘門最年夜開度的關系曲線
圖中曲線有唯一的極值點（1.477，79.97），即θm最年夜值為79.97，對應的l＝1.477m。是以，l＝1.477為連桿的優(yōu)化長度。
3.結論
在平原地域，尤其是城市的水渠中運用翻板閘門，由于水流比力清澈，漂浮物和雜物都比力少，所以沒必要斟酌排漂的問題，但在山區(qū)中，由于山上沖下來的樹枝、雜草很多，所以都要斟酌用攔污柵來避免鉸座被纏住而影響翻板閘門的運行穩(wěn)定。
經(jīng)由過程以上的分析，我們認為連桿長度，和后支點的高度對翻板閘門運行穩(wěn)定的影響很年夜，是以對翻板閘門的設計中，應當斟酌連桿長度的優(yōu)化問題，找一個合適的連桿長度和后支點的位置以便使翻板閘門的開啟角度最年夜，從而保證翻板閘門的運行穩(wěn)定。
參考文獻
1.任廣云等，漸開式翻板閘門的幾個設計問題[j]，水利水電科技進展，1999，10
2.李宗健等，水力自動閘門，水利水電出書社，1987，8
超凈臺的優(yōu)點是操作方便自如，比較舒適，工作效率高，預備時間短，開機１０分鐘以上即可操作，基本上可隨時使用。在工廠化生產(chǎn)中，接種工作量很大，需要經(jīng)常長久地工作時，超凈臺是很理想的設備。超凈臺由三相電機作鼓風動力，功率１４５～２６０Ｗ左右，將空氣通過由特制的微孔泡沫塑料片層疊合組成的“超級濾清器”后吹送出來，形成連續(xù)不斷的無塵無菌的超凈空氣層流，即所謂“高效的特殊空氣”，它除去了大于０．３μｍ的塵埃、真菌和細菌孢子等等。超凈空氣的流速為２４～３０ｍ／ｍｉｎ，這已足夠防止附近空氣可能襲擾而引起的污染，這樣的流速也不會妨礙采用酒精燈或本生燈對器械等的灼燒消毒。工作人員就在這樣的無菌條件下操作，保證無菌材料在轉移接種過程中不受污染。但是萬一操作中途遇到停電，暴露在未過濾空氣中的材料便難以避免污染。這時應迅速結束工作，并在瓶上作出記號，內中的材料如處于增殖階段，則以后不再用作增殖而轉入生根培養(yǎng)。如為一般性生產(chǎn)材料，因其極其豐富也可棄去。如處于生根過程，則可留待以后種植用。
超凈臺電源多采用三相四線制，其中有一零線，連通機器外殼，應接牢在地線上，另外三線都是相線，工作電壓是３８０Ｖ。三線接入電路中有一定的順序，如線頭接錯了，風機會反轉，這時聲音正�；蛏圆徽�，超凈臺正面無風可用酒精燈火焰觀察動靜，不宜久試，應及時切斷電源，只要將其中任何兩相的線頭交換一下位置再接上，就可解決。三相線如只接入兩相，或三相中有一相接觸不良，則機器聲音很不正常，應立即切斷電源仔細檢修，否則會燒毀電機。這些常識應在開始使用超凈臺時就向工作人員講解清楚，免除不應造成的事故與損失。
超凈臺進風口在背面或正面的下方，金屬網(wǎng)罩內有一普通泡沫塑料片或無紡布，用以阻攔大顆粒塵埃，應常檢查、拆洗，如發(fā)現(xiàn)泡沫塑料老化，要及時更換。除進風口以外，如有漏氣孔隙，應當堵嚴，如貼膠布，塞棉花，貼膠水紙等。工作臺正面的金屬網(wǎng)罩內是超級濾清器，超級濾清器也可更換，如因使用年久，塵粒堵塞，風速減小，不能保證無菌操作時，則可換上新的。
超凈臺使用壽命的長短與空氣的潔凈程度有關。在溫帶地區(qū)超凈臺可在一般實驗室使用，然而在熱帶或亞熱帶地區(qū)，由于大氣中含有高量的花粉，或多粉塵的地區(qū)，超凈臺則宜放在較好的有雙道門的室內使用。任何情況下都不應將超凈臺的進風罩對著開敞的門或窗，以免影響濾清器的使用壽命。
無菌室應定期用７０％酒精或０．５％苯酚噴霧降塵和消毒，用２％新潔爾滅抹拭臺面和用具７０％酒精也可，用福爾馬林４０％甲醛加少量高錳酸鉀定期密閉熏蒸，配合紫外線滅菌燈每次開啟１５分鐘以上?shù)鹊认緶缇侄�，以使無菌室經(jīng)常保持高度的無菌狀態(tài)。接種箱內部也應裝有紫外線燈，使用前開燈１５分鐘以上照射滅菌，但凡是照射不到之處仍是有菌的。在紫外線燈開啟時間較長時，可激發(fā)空氣中的氧分子締合成臭氧分子，這種氣體成分有很強的殺菌作用，可以對紫外線沒有直接照到的角落產(chǎn)生滅菌效果。由于臭氧有礙健康，在進入操作之前應先關掉紫外線燈，關后十多分鐘即可入內。
在超凈工作臺上亦可吊裝紫外線燈，但應裝在照明燈罩之外，并錯開照明燈平行排列，這樣在工作時不妨礙照明。若將紫外線燈裝入照明燈罩玻璃板里面，這是毫無用處的，因為紫外線不能穿透玻璃，它的燈管是石英玻璃，而不是硅酸鹽玻璃制成的。
接種室內力求簡潔，凡與本室工作無直接關系的物品一律不能放入，以利保持無菌狀態(tài)。接種室內的空氣與外界空氣應絕對隔絕，預留的通氣孔道應盡量密閉。通氣孔道可設上下氣窗，氣窗面積宜稍大，需覆上４層紗布作簡單濾塵。在一天工作之后，可開窗充分換氣，然后再予以密閉�？傊纫鍧崯o塵無菌，又要空氣新鮮，適宜工作。覆在通氣窗上的紗布應經(jīng)常換洗。但是上述種種措施只是理想的設計方案，往往不易全面做到，其實只要嚴格無菌操作手續(xù)，在門窗敞開的室內，有超凈臺的保護，接種的污染率仍可控制在生產(chǎn)上可以容忍的水平。
超凈工作臺的使用管理
１．目的：維持屏障工程的生物潔凈度，保護工作人員的安全，維護動物福利，保障機組的正常運轉，盡量減少可影響科研成果的各種可變因素。
２．原則：屏障工程內的超凈工作臺只能用于建立動物模型的手術、轉基因小鼠的日常操作。
３．使用管理：
（１）每次使用超凈工作臺時，實驗人員應先開啟超凈工作臺上的紫外燈，紫外照射２０分鐘后使用。
（２）開啟超凈工作臺工作電源，關閉紫外燈，并用７５％的酒精或０．５％過氧乙酸噴灑擦拭消毒工作臺面。
（３）整個實驗過程中，實驗人員應按照無菌操作規(guī)程操作。
（４）實驗結束后，用消毒液擦拭工作臺面，關閉工作電源，重新開啟紫外燈照射１５分鐘。
（５）如遇機組發(fā)生故障，應立即通知動物實驗室，由專業(yè)人員檢修合格后繼續(xù)使用。
（６）實驗人員應注意保持室內整潔。
（７）超凈工作臺的濾材每２年更換一次，并作好更換記錄。
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