CN102777310A - 一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统 - Google Patents

一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，它包括固定导叶、活动导叶、尾水管、支墩和蜗壳，其特征在于：在所述固定导叶的进口边包覆一层橡胶，在所述支墩的进口边也包覆有一层所述橡胶；在所述尾水管处支墩和尾水管边壁之间、所述蜗壳进口处支墩和蜗壳进口边壁之间、所述蜗壳进口处的支墩和支墩之间、所述固定导叶和固定导叶之间、所述活动导叶和活动导叶之间都设置有照明系统，各所述照明系统均布置在进水边的下游侧。本发明能有效减少过机鱼类撞击伤亡，可以广泛应用于混流式、轴流式水轮机中，既可是新建的水电站，也可以是已建成的水电站。

Description

一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统
技术领域
本发明涉及一种水力发电设备中的固定部件，特别是关于一种在混流式、轴流式水轮机中用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统。
背景技术
水电工程的建设阻隔了鱼类的洄游通道，对依靠向上洄游完成生命循环的洄游鱼类影响很大，且对非洄游鱼类也会产生影响。鱼类穿过普通水轮机下行时将遭受严重伤害，通常的伤亡率约为30%，且大部分伤害是机械撞击。
在水轮机流道中，不仅流速很高，压力变化大，在流道内还存在由混凝土、金属材料等制成支墩、固定导叶、活动导叶等过流部件，有可能成为过机鱼类的“障碍物”（以下将支墩、固定导叶和活动导叶统称为“障碍物”），当过水轮机下行鱼类和它们相撞时，势必会造成一定的伤亡。在混流式和轴流式水轮机中，均设有固定导叶1和活动导叶2（如图1、图4所示）；在大型水轮机的尾水管3中，还设有支墩4（如图1、图4所示）；在采用混凝土蜗壳的大型轴流式水轮机蜗壳5进口处也设有支墩4（如图4所示）。当过机鱼从水轮机流道内通过时，由于流速高，压力大，一旦和支墩4、固定导叶1、活动导叶2等由金属材料或混凝土制成的“障碍物”发生撞击，势必会给鱼类造成一定伤害，甚至死亡。造成鱼类伤亡的原因为：1、尾水管3或蜗壳5处的支墩4的材料都是混凝土，固定导叶1和活动导叶2的材料是钢材，它们的硬度都非常高，一旦鱼类和它们发生撞击，撞击力非常大。2、水轮机流道内没有照明，鱼类即便是在流速不太高情况下，有一定的自主躲避能力，但因为流道内一片黑暗，也无法躲避和“障碍物”的撞击。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，能减轻水轮机对鱼类的冲撞力，避免伤害鱼类，有利于维护生态平衡。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，它包括固定导叶、活动导叶、尾水管、支墩和蜗壳，其特征在于：在所述固定导叶的进口边包覆一层橡胶，在所述支墩的进口边也包覆有一层所述橡胶；在所述尾水管处支墩和尾水管边壁之间、所述蜗壳进口处支墩和蜗壳进口边壁之间、所述蜗壳进口处的支墩和支墩之间、所述固定导叶和固定导叶之间、所述活动导叶和活动导叶之间都设置有照明系统，各所述照明系统均布置在进水边的下游侧。
各所述照明系统均包括照明灯、透明材料和电源；所述照明灯设置在由所述透明材料和流道隔离开的密闭空间内，并由设置在流道外部的所述电源供电。
所述照明灯采用LED光源；所述透明材料采用高强度透明的有机玻璃。
所述电源采用直流电源或交流电源。
所述支墩进水边外表面包覆的橡胶厚度为5～10mm，所述固定导叶进水边外表面包覆的橡胶厚度为3～5mm。
位于所述支墩处的照明系统均设置在所述支墩进水边下游侧；位于所述固定导叶之间的各照明系统设置在两个所述固定导叶之间，其分布圆直径等于或稍大于所述固定导叶出水边分布圆直径。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在蜗壳进口处支墩、尾水管处支墩、固定导叶进水边设置有弹性比较大的橡胶进行防护，当过机鱼类和其发生撞击时，可有效利用橡胶的弹性变形形成一定的柔性缓冲作用，大大降低支墩、固定导叶对鱼类的撞击力，降低其伤亡率。2、本发明由于在支墩、固定导叶、活动导叶等“障碍物”下游布置了照明灯，从而可使过机鱼类看清楚“障碍物”的存在，为它们避开“障碍物”提供了可能。3、本发明由于照明系统中的照明灯采用LED光源，其能耗低，不产生热量，既安全，又经济。4、本发明由于将照明灯埋设在流道边壁内，不会对水流和过机鱼类产生干扰。5、本发明由于将照明灯埋设在流道上部的边壁内，不用预埋，故既可以用于新建水电站，也可用于老电站的技术改造。本发明可以广泛应用于混流式、轴流式水轮机中。
附图说明
图1是本发明应用在混流式水轮机中的俯视图；
图2是图1的主视图；
图3是图2中A处放大示意图；
图4是本发明应用在轴流式水轮机中的俯视图；
图5是图4的主视图；
图6是图5中B处放大示意图；
图7是图1和图4中的C处放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明是对常规混流式水轮机和轴流式水轮机进行改进，其改进包含两项主要内容，其一是对尾水管处的支墩4、蜗壳5进口处的支墩4（针对轴流式水轮机混凝土蜗壳）、固定导叶1的进口边进行改进，将尾水管处的支墩4、蜗壳5进口处的支墩4进口边表面层的混凝土材料更换为橡胶或橡胶类弹性较好的材料，即包覆一层橡胶，以减轻对碰到这些“障碍物”的过机鱼类撞击力；其二是支墩4的两侧流道以及固定导叶1之间、活动导叶2之间的上边壁内均埋设有照明灯，使过机鱼类能发现流道内的支墩4、固定导叶1、活动导叶2等“障碍物”，为鱼类躲避提供照明条件，减轻其撞击伤亡。
如图1～图7所示，本发明的水轮机与常规技术相同，也包括固定导叶1、活动导叶2、尾水管3、支墩4和蜗壳5。但是本发明在固定导叶1的进口边包覆一层橡胶6（如图7所示），在支墩4的进口边也包覆有一层橡胶6（如图1、图2所示），橡胶6还可以采用其它硬度低、表面粗糙度较小、弹性好的材料进行替换。这样可以利用橡胶的弹性减缓与“障碍物”发生撞击的鱼类所承受的撞击力，减轻对鱼类的伤害，降低过机鱼伤亡率。
上述实施例中，包裹在支墩4进水边外表面的橡胶6厚度为5～10mm，包裹在固定导叶1进水边外表面的橡胶6厚度为3～5mm。
如图1～图7所示，本发明在位于尾水管3处支墩4和尾水管3边壁之间（如图1～图3所示）、蜗壳5进口处支墩4和蜗壳5进口边壁之间（如图4～图6所示）、蜗壳5进口处的支墩4和支墩4之间（如图4所示）、固定导叶1和固定导叶1之间、活动导叶2和活动导叶2之间都设置有照明系统7（如图7所示），各照明系统7均布置在“障碍物”进水边的下游侧，其目的是将流道照亮，使过机鱼类能看清“障碍物”，并进行躲避，从而减少撞击，降低过机鱼撞击伤害。
上述实施例中，如图3、图6所示，各个照明系统7均埋设在流道上边壁内，各照明系统7均包括照明灯71、透明材料72和电源73。照明灯71设置在由透明材料72和流道隔离开的密闭空间内，并由设置在流道外部的电源73供电，实现照明。其中，透明材料72要求有足够的强度和透光度，既能起到与流道内的水隔离的作用，又能将照明灯71的亮光传递到流道内。
上述实施例中，照明灯71优选LED光源，既节能，又不散发热量，经济、安全。
上述各实施例中，透明材料72采用有机玻璃等高强度透明材料，要求在透明的同时能承受电站的水压，起到密封作用。
上述各实施例中，电源73可以采用直流电源，也可以采用交流电源。并且每个照明系统7可以单独采用一个电源73供电，也可以是多个照明系统7共用一个电源73供电。
上述各实施例中，位于支墩4处的照明系统7，将各照明系统7均设置在支墩4进水边偏下游侧，要求照明灯71的光线能照亮支墩4的进水边。
上述各实施例中，位于固定导叶1之间的各照明系统7设置在两个固定导叶1之间，其分布圆直径可等于或稍大于固定导叶1出水边分布圆直径。
上述各实施例中，活动导叶2之间的照明系统7布置在两个活动导叶2之间，可根据其最大活动导叶开口时该活动导叶的位置进行设计布置，并将照明灯71设置在活动导叶2出水边中间位置处。
综上所述，本发明在安装时，包裹在支墩4和固定导叶1进水边的橡胶6应当牢固的固定在支墩4或固定导叶1进水边上，在包橡胶6之前，应清除和橡胶6厚度相同的混凝土或钢材，使包裹橡胶6后的支墩4、固定导叶1进水边保持原来的翼型。水轮机过流通道照明系统7均布置在两个“障碍物”之间或“障碍物”和流道边壁之间，并且均布置在“障碍物”进水边下游侧，使过机鱼类更容易分清流道和“障碍物”。由于本发明采用的照明系统7均埋设布置在流道上边壁内，既不扰流，又便于安装维护。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，它包括固定导叶、活动导叶、尾水管、支墩和蜗壳，其特征在于：在所述固定导叶的进口边包覆一层橡胶，在所述支墩的进口边也包覆有一层所述橡胶；在所述尾水管处支墩和尾水管边壁之间、所述蜗壳进口处支墩和蜗壳进口边壁之间、所述蜗壳进口处的支墩和支墩之间、所述固定导叶和固定导叶之间、所述活动导叶和活动导叶之间都设置有照明系统，各所述照明系统均布置在进水边的下游侧。
2.如权利要求1所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：各所述照明系统均包括照明灯、透明材料和电源；所述照明灯设置在由所述透明材料和流道隔离开的密闭空间内，并由设置在流道外部的所述电源供电。
3.如权利要求2所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：所述照明灯采用LED光源；所述透明材料采用高强度透明的有机玻璃。
4.如权利要求2所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：所述电源采用直流电源或交流电源。
5.如权利要求3所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：所述电源采用直流电源或交流电源。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：所述支墩进水边外表面包覆的橡胶厚度为5～10mm，所述固定导叶进水边外表面包覆的橡胶厚度为3～5mm。
7.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：位于所述支墩处的照明系统均设置在所述支墩进水边下游侧；位于所述固定导叶之间的各照明系统设置在两个所述固定导叶之间，其分布圆直径等于或稍大于所述固定导叶出水边分布圆直径。
8.如权利要求6所述的一种用于降低水轮机过机鱼撞击伤害的缓冲和照明系统，其特征在于：位于所述支墩处的照明系统均设置在所述支墩进水边下游侧；位于所述固定导叶之间的各照明系统设置在两个所述固定导叶之间，其分布圆直径等于或稍大于所述固定导叶出水边分布圆直径。
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