德惠市松沐电灌站闸门防冻措施选取

摘要 本文根据该闸门的实际受冻情况，拟对目前可行的三种防冻措施从若干方面进行分析对比，选定水泵扰动法为第一选择，进而根据该闸门的规模对所需最优功率水泵进行计算选择，并最终选定该闸门使用水泵扰动法所需最优功率水泵，来完成该闸门防冻措施的选取。

关键词 闸门；防冻；水泵；功率

中图分类号TV663 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）86-0062-02

1 工程概况

德惠市松沐灌区松沐电灌站位于德惠市朝阳乡半拉山屯东、第二松花江左岸江叉旁，距江叉下游汇流口400m处。是松沐灌区最大的提水泵站。该站装有14台1000QHB2.6-12A型潜水混流泵，单机功率为315kW，装有2台600QHB0.7-12型潜水混流泵，单机功率为110kW，总装机容量为4 630kW，设计提水流量为31.72m3/s。设计灌溉面积为19.57万亩。该泵站共安装检修闸门16扇，其中PGZ型5×3m铸铁闸门14扇，PGZ型2×2.5m铸铁闸门2扇，闸门工程为钢筋混凝土结构，开敞式，3级建筑物。泵站闸门处于冰冻层区域。根据规范和设计要求，严寒地区所采用的铸铁闸门需要增加防冻措施，以避免因水表面冻结对闸门造成压力，进而损坏闸门或造成闸门无法开启等情况。

2 现行方法

根据现阶段国内的技术和闸门防冻措施使用经验，可以用作该泵站闸门防冻的措施有：人工破冰法、空压吹气法、水泵扰动法等三种方法 [1]。

2.1 人工破冰法

人工破冰法是在水表面结冰层厚度达到规定极限厚度前，利用人工开凿的方法凿开一个隔水带，来防止冻结[1，2]。它是一种通过对已经生成的冻结冰层用机械破坏来达到防冻目的的较为原始的方法。此种方法需要投入大量劳动力且危险系数大，违背了自动化和安全生产的原则，因之在此对其略做考虑。

2.2 空压吹气法

空压吹气法是利用空气压缩机将温热空气通过管道引至水表面，对水表面及水表面空气加热，来达到防冻的效果[6]。它是一种利用空气为热传导媒介对水表面进行加热的方法。此种方法设备投入较少，但需要配备较为复杂的空压管道，并且其管道吹气口对水位变化有着严格的要求。

2.3 水泵扰动法

水泵扰动法是利用潜水泵从水底抽取温度较高的水，再从水表面回灌到水体内，来加热水表面，同时使水体中的水形成立体的水循环扰动，从而达到水表面不冻结的效果[3]。它是一个简单的对流系统，借助潜水泵的提水能力使底层温水与水表面冷水发生对流和水体扰动，使表层不能够结成新冰，也可以融化浮冰。基本方法是潜水泵从底层抽取的温水通过辅设的管路排放到表层的。管的位置横卧在水面以下10cm～20cm，距闸门1m～2m。水从小孔不断的向上喷射，使水面保持一定的水温而不结冰。此种方法设备投入较少，管道布设简单。

3 对比分析

3.1 原理分析

后两种措施方式各异，但原理相同，都是通过对水表面提供足够抵消其与外界空气对流而损失的热量，以达到保证水表面不冻结的效果。空压吹气法是消耗电能对空气预热并压缩空气，使其有动力和热量对水表面进行加热，但其在对空气预热和传输的过程中其热量会发生损失；水泵扰动法是利用底水的温度来补充水表面与外界空气对流损失热量，管道布设都在水体以下，且热源来自底水，因之在受热和传输过程中没有发生能量损失。

3.2 成本费用分析

从成本费用的角度考虑，科技含量较高的热液管道法不但有着复杂的管道布设，超高导热性能的工作热液也是价格不菲，其成本费用最高；空压吹气法动力设备较简单，但其受水位影响较大，因此空压管道和吹气口的布设就比较复杂，设备投资较大，而且需要设置空压机室增加了土建投资，其成本费用高；水泵扰动法管道布设较空压吹气法简单且不需要预热装置，动力设备也很简单，所以其成本要低于空压吹气法。从成本上考虑，水泵扰动法最优，空压吹气法次之，管综合以上两方面的对比可以得出，水泵扰动法是目前松沐电灌站闸门防冻措施的最佳选择。

4 水泵功率选取

水泵扰动法只要能提供足够抵消水表面与外界空气对流损失的热量即可达到防冻的目的。

4.1 水表面与外界空气对流损失热量计算

5 结论

经过分析论证，在三种现行的方法中应首选水泵扰动法。其能量损失少，经济效果显著；使用简单的动力和传输设备，降低了成本费用。如果设计、管理得当，并且能够克服其潜在的问题，此种方法在严寒地区作为闸门防冻措施是可行的。

参考文献

[1]孙石，毕庆生.闸门防冻水泵换型研究[J].中国农村水利水电，2004（11）.

[2]苏春荣，周世虎.赵立锋.大黑汀水库闸门冬季破冰防冻[J].水利水电工程设计，2010（4）.

[3]高洪义，李洪熙.满台城水库钢闸门前冬季破冰措施[J].吉林水利，2002（9）.

[4]刘常春，陈重.松花江大顶子山航电枢纽船闸闸门防病措施试验研究[J].水道港口，2009（2）.