一种闸门结构水封特性试验装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种闸门结构水封特性试验装置和方法，尤其是一种利用水工闸门实际水封材料及水封型式，全真模拟水工闸门封水状态下水封变形及封水特性的试验方法，属于水利工程领域。
【背景技术】
[0002]在工程实际中水工闸门的水封特性及其密封特性对闸门安全影响巨大，特别在超高水头作用下，水封漏水易引发闸门结构的自激振动，水封变形也易引发闸门启闭过程中摩擦特性的变化，影响闸门启闭力的控制，甚至影响到启闭机的安全运行，因此闸门水封特性的模拟研宄对闸门安全运行至关重要。现有研宄中对于水封材料，一般采用材料实验的数据根据水封使用的经验进行选择；对型式，一般通过加压实验确定其在不同压力下的状态和与闸门槽之间的贴合程度，并根据经验进行选择。目前尚无一种有效的装置和方法测量水封在水库水体作用下的形变和力学特性，同时现有技术中对最终选择的水封材料和型式无法验证其可靠性，因此风险性较高。急需一种验证水封材料和型式的装置和方法。
【发明内容】
[0003]本发明一种闸门结构水封特性试验装置，要解决的技术问题在于提供一种直接获得水封体在水库水体下发生形变和测量其力学特性的装置，并公开一种利用这种装置测量水封体力学特性的方法。
[0004]具体而言本装置包括:试验台支架；水封试验台面；水封固定装置；水封试件；水封压板；背压水泵；背压调节阀；库压水泵；库压调节阀；蓄水池；积水盘；积水收集阀；库压排气阀；压板起吊环；压板加压螺栓；压力测量装置；排水装置；长度位移测量装置；变形观察窗口；
[0005]其中水封试件固定在水封试验台面和水封压板之间；水封试件的根据水封压板和水封试验台面的尺寸制作，转角处与实际水封形状一致，直线部分参考水封固定装置长度；
[0006]试验台支架上支撑水封试验台面，水封试验台面上设置水封固定装置；
[0007]水封压板上装置压板起吊环，用来吊起水封压板，水封压板与水封试验台面之间设置压板加压螺栓；用以施加水封预压缩值；
[0008]库压调节管路起自蓄水池，通过库压水泵充水入水封试验台面、水封试件、水封压板围成的空间区域，然后经过库压排气阀回流到蓄水池中，所述的库压水泵为伺服电机控制，并在库压水泵高压段设置压力测量装置；
[0009]从水封试件周围渗漏出来的水通过积水盘收集在一起，并通过积水收集阀进入量水装置；
[0010]所述的量水装置为一个水箱置于高精度电子秤上，由于在水封试件周围渗漏出来的水量很少，因此只能通过此装置高精度地测量流量；
[0011]在水封试验台面中间凹陷处设置排水装置，用以在试验后自动排出水封试验台面上的水；
[0012]背压调节管路起自蓄水池，通过背压水泵充水入水封背压槽，试验结束后通过背压调节阀将水释放回蓄水池；
[0013]所述的压力测量装置、长度位移测量装置的数据输出端连接到中控电脑；
[0014]所述的库压水泵、背压水泵、背压调节阀、库压调节阀的控制机构连接到中控电脑。
[0015]闸门结构水封特性试验方法:
[0016]1、按照闸门水封型式制作的水封试件，除长度不同外，试件与原型有相同的材质，相同的转角，相同的断面形状；
[0017]2、设置库压为P1，将所述的水封试件放置在水封试验台面上，通过水封压板和压板加压螺栓将水封预压到该库压值的设计水封预压缩值；
[0018]3、开动背压水泵将水泵水充入水封背压槽，达到设计背压值，降低背压水泵频率，调整背压调节阀，使背压稳定在设计值；
[0019]4、开动库压水泵将水泵水充入水封与水封试验台面和水封压板围成的空腔，并打开库压排气阀，待空气排尽，库压排气阀正常溢水，关闭库压排气阀；降低库压水泵工作频率，调节库压调节阀，使库压稳定在库压，并以每隔50分钟增加Im水头的步长，在24小时内将库压增加到Pl+20m水头；发明人发现通过这样的压力增加方式，可以清楚地记录水封在不同库压值下的变形特征，并且获得水库水位上升过程中的水封特征；
[0020]5、中控机动态稳定库压，连续记录压力测量装置、长度位移测量装置、量水装置数据，记录频率为I次/min，并通过变形观察窗口拍照；
[0021]6、释放压力，库压增加一个步长水头，所述的一个步长水头大于等于2m小于等于10m，重复上述步骤直到库压达到最大工作水头。
[0022]本发明有如下有益效果:
[0023](I)本发明提供了一种新的测试闸门结构水封特性的试验装置；
[0024](2)本发明的提供了一种新的测试闸门结构水封特性的试验方法；
[0025](3)本发明的提供的装置和方法可以清楚明确地了解闸门水封在不同压力环境下的表现。
【附图说明】
[0026]图1为本装置的中间剖面示意图；
[0027]图2为本装置的正视示意图；
[0028]图3为本装置的俯视示意图；
[0029]图4为实施例中的水封试件断面形状示意图。
【具体实施方式】
[0030]实施例1
[0031]下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]一种闸门结构水封特性试验装置包括:试验台支架I ;水封试验台面2 ;水封固定装置3 ;水封试件4 ;水封压板5 ;背压水泵6 ;背压调节阀7 ;库压水泵61 ;库压调节阀8 ;蓄水池9 ;积水盘10 ;积水收集阀11 ;库压排气阀12 ;压板起吊环13 ;压板加压螺栓14 ;压力测量装置15 ;排水装置16 ;长度位移测量装置17 ;侧边变形观察窗口 18 ;角变形观察窗口19 ；
[0033]所述的水封试件4固定在水封试验台面2和水封压板5之间；水封试件4根据水封压板5和水封试验台面2的尺寸制作，转角处与实际水封形状一致，直线部分参考水封固定装置3长度；
[0034]试验台支架I上支撑水封试验台面2，水封试验台面2上设置水封固定装置3 ;
[0035]水封压板5上装置压板起吊环13，用来吊起水封压板5，水封压板5与水封试验台面2之间设置压板加压螺栓14用以施加水封预压缩值；
[0036]库压调节管路起自蓄水池，通过库压水泵61充水入水封试验台面2、水封试件4、水封压板5围成的空间区域，然后经过库