CN103114566A - 一种智能自流补水系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能自流补水系统及应用该系统进行自流补水的方法，该系统包括管道、阀门、流量计、水位计和控制箱；所述管道的一端位于补水池中，另一端位于蓄水池中；所述阀门和所述流量计均设置于所述管道中；所述水位计设置于所述蓄水池中；所述控制箱通过控制电源线分别与所述阀门和所述流量计连接，所述控制箱通过信号电缆与所述水位计连接。自流补水系统可结合坝体、山体等布置，结构简单，经济实用；控制箱根据水位计测量水位自动计算所需补水量，可随时监控补水量；自动启闭阀门、操作方便快捷、安全可靠。可广泛用于蓄水池、水库等补水、充水工程。

Description

一种智能自流补水系统及方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程补水、充水技术领域，尤其涉及一种智能自流补水系统及方法。
背景技术
蓄水池初期需要充水，运行期渗漏、蒸发使蓄水池水量逐渐减少需要补水。一般设置专门的建筑物进行充水、补水，采用泵站提水或溢洪道泄水等方式，自流补水方式只在利用落差大时适用，其缺点是：布置较为困难；补水建筑物工程量大，投资较多；泵、溢洪道闸门或补水阀门的开启、关闭需人工完成，当蓄水池水位高于补水建筑物进口高程时必须立即关闭闸(阀)门防止水倒流，操作繁琐；补水量无法测量，若补水量过多，可能导致蓄水池漫顶，甚至发生建筑物失稳、溃坝现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种布置简单、经济实用、自动计算所需补水量、随时监控补水量、自动启闭阀门、操作方便快捷、安全可靠的智能自流补水系统及方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种智能自流补水系统，包括管道、阀门、流量计、水位计和控制箱；所述管道的一端位于补水池中，另一端位于蓄水池中；所述阀门和所述流量计均设置于所述管道中；所述水位计设置于所述蓄水池中；所述控制箱通过控制电源线分别与所述阀门和所述流量计连接，所述控制箱通过信号电缆与所述水位计连接。
优选的，所述管道为钢管，所述钢管的进水口伸入补水池，并低于补水水位，所述钢管的出水口伸入蓄水池，所述补水池与所述蓄水池中间设置有阻隔物，所述钢管埋设在所述阻隔物中。
优选的，所述阀门包括电动阀门和止回阀，所述阀门的规格与所述钢管直径配套，所述阀门与所述钢管采用法兰连接。
优选的，所述电动阀门为电动蝶阀和/或电动闸阀和/或电动球阀，所述止回阀为鸭嘴阀和/或旋启式止回阀和/或升降式止回阀。
优选的，所述流量计为能够显示累计流量的液体流量计，所述流量计设置在所述钢管上。
优选的，所述流量计为电磁流量计和/或超声波流量计和/或热导式流量计。
优选的，所述水位计为压力式水位计和/或浮子式水位计和/或跟踪式水位计和/或声波式水位计。
一种应用所述智能自流补水系统进行自流补水的方法，利用所述补水池的补水水位高于所述蓄水池水位的落差进行自流补水；当补水水位和所述管道的出水口高于所述蓄水池水位时为自由出流；当所述蓄水池水位高于所述管道的出水口但低于补水水位时为淹没出流；当所述蓄水池水位高于补水水位时所述止回阀逆止功能启动，防止所述蓄水池内的水倒流到所述补水池。
优选的，所述控制箱根据所述水位计测量的水位自动计算得出所需补水量；非补水期所述阀门处于关闭状态；补水期所述阀门自动开启，所述补水池的水通过所述管道自流入所述蓄水池，所述流量计的计量值达所述所需补水量时，所述控制箱报警并自动控制所述阀门关闭。
优选的，具体包括以下步骤：
S1，所述控制箱接收所述水位计上传的蓄水池的水位值，并判断所述水位值是否低于预设补水阈值，如果低于所述补水阈值则执行S2，否则继续接收所述水位计上传的水位值并判断；
S2，所述控制箱根据所述水位值计算得出所需补水量；
S3，所述控制箱控制所述电动阀门开启，所述补水池内的水位高于所述蓄水池内的水位，形成水头差，所述止回阀在水头差的作用下自动开启，整个所述管道形成通路，所述补水池内的水在水头差的作用下通过所述管道自动流入所述蓄水池中；
S4，所述流量计将计量的水量值上传到所述控制箱，所述控制箱判断所述水量值是否达到所述所需补水量，如果达到则执行S5，否则继续补水；
S5，所述控制箱控制所述电动阀门关闭，结束补水，并发出报警，提醒工作人员补水结束；
S6，在补水过程中如果出现所述补水池的水位低于所述蓄水池水位的情况时，形成反向水头差，所述止回阀在反向水头差的作用下自动关闭，所述蓄水池内的水不倒流。
本发明的有益效果是：
(1)自流补水系统可结合坝体、山体等布置，结构简单，经济实用；(2)控制箱根据水位计测量水位自动计算所需补水量，可随时监控补水量；(3)自动启闭阀门、操作方便快捷、安全可靠。可广泛用于蓄水池、水库等补水、充水工程。
附图说明
图1是本发明的智能自流补水系统的结构示意图；
其中：1---补水池；2---蓄水池；3---补水池与蓄水池之间的阻隔物；4---管道；5---电动阀门；6---止回阀；7---法兰；8---流量计；9---水位计；10---控制电源线；11---信号电缆；12---控制箱；
箭头所示方向为补水池向蓄水池的补水方向。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所述本发明公开了一种智能自流补水系统及方法，包括管道、阀门、流量计、水位计和控制箱；所述管道的一端位于补水池中，另一端位于蓄水池中；所述阀门和所述流量计均设置于所述管道中；所述水位计设置于所述蓄水池中；所述控制箱通过控制电源线分别与所述阀门和所述流量计连接，所述控制箱通过信号电缆与所述水位计连接。所述的控制箱及其与电动阀门和流量计之间的控制电源线、与水位计之间的信号电缆一起组成控制系统。所述管道为钢管，所述钢管的进水口伸入补水池，并低于补水水位，所述钢管的出水口伸入蓄水池，所述补水池与所述蓄水池中间设置有阻隔物，所述钢管埋设在所述阻隔物中。所述阀门包括电动阀门和止回阀，所述阀门的规格与所述钢管直径配套，所述阀门与所述钢管采用法兰连接。所述电动阀门为电动蝶阀和/或电动闸阀和/或电动球阀，所述止回阀为鸭嘴阀和/或旋启式止回阀和/或升降式止回阀。所述流量计为能够显示累计流量的液体流量计，所述流量计设置在所述钢管上。所述流量计为电磁流量计和/或超声波流量计和/或热导式流量计。所述水位计为压力式水位计和/或浮子式水位计和/或跟踪式水位计和/或声波式水位计。
本发明还公开了一种应用所述智能自流补水系统进行自流补水的方法，利用所述补水池的补水水位高于所述蓄水池水位的落差进行自流补水；当补水水位和所述管道的出水口高于所述蓄水池水位时为自由出流；当所述蓄水池水位高于所述管道的出水口但低于补水水位时为淹没出流；当所述蓄水池水位高于补水水位时所述止回阀逆止功能启动，防止所述蓄水池内的水倒流到所述补水池。所述控制箱根据所述水位计测量的水位自动计算得出所需补水量；非补水期所述阀门处于关闭状态；补水期所述阀门自动开启，所述补水池的水通过所述管道自流入所述蓄水池，所述流量计的计量值达所述所需补水量时，所述控制箱报警并自动控制所述阀门关闭。
具体包括以下步骤：
S1，所述控制箱接收所述水位计上传的蓄水池的水位值，并判断所述水位值是否低于预设补水阈值，如果低于所述补水阈值则执行S2，否则继续接收所述水位计上传的水位值并判断；
S2，所述控制箱根据所述水位值计算得出所需补水量；
S3，所述控制箱控制所述电动阀门开启，所述补水池内的水位高于所述蓄水池内的水位，形成水头差，所述止回阀在水头差的作用下自动开启，整个所述管道形成通路，所述补水池内的水在水头差的作用下通过所述管道自动流入所述蓄水池中；
S4，所述流量计将计量的水量值上传到所述控制箱，所述控制箱判断所述水量值是否达到所述所需补水量，如果达到则执行S5，否则继续补水；
S5，所述控制箱控制所述电动阀门关闭，结束补水，并发出报警，提醒工作人员补水结束；
S6，在补水过程中如果出现所述补水池的水位低于所述蓄水池水位的情况时，形成反向水头差，所述止回阀在反向水头差的作用下自动关闭，所述蓄水池内的水不倒流。
下面以采用了本发明技术方案的某大型抽水蓄能电站工程为例结合附图进一步说明：
某大型抽水蓄能电站工程，由于拦沙需要下水库采用拦沙坝和拦河坝合围成封闭库，为满足电站的初期充水和运行期补水要求，在拦沙坝上设置了本发明的智能自流补水系统。拦沙坝上游为拦沙补水库(补水池1)，正常补水水位1400m；蓄能水库(蓄水池2)正常蓄水位1400m，死水位1355m。
拦沙坝(补水池与蓄水池之间的阻隔物3)为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1401m，最大坝高78m，本发明的自流补水系统设在河床坝段。包括两根钢管(管道4)外径720mm，壁厚10mm，钢管(管道4)的进水口伸入拦沙补水库(补水池1)，中心线高程1385.5m，低于正常补水水位1400m，出水口伸入蓄能水库(蓄水池2)，中心线高程1385.3m；每根钢管(管道4)上设两个电动蝶阀(电动阀门5)，一个鸭嘴阀(止回阀6)，一套插入式电磁流量计(流量计8)，电动蝶阀(电动阀门5)和鸭嘴阀(止回阀6)均采用平面板式平焊钢制管法兰7与钢管(管道4)连接；蓄能水库(蓄水池2)内设两套投入式液位信号器(水位计9)；分别从电动蝶阀(电动阀门5)、插入式电磁流量计(流量计8)接控制电源线10至控制箱12，将投入式液位信号器(水位计9)的信号电缆11也引至控制箱12，形成一套阀门自动启闭控制系统。
控制箱12根据投入式液位信号器(水位计9)测量的水位自动计算所需补水量。非补水期电动蝶阀(电动阀门5)和鸭嘴阀(止回阀6)处于关闭状态。补水期控制系统中的控制箱12和控制电源线10打开电动蝶阀(电动阀门5)，鸭嘴阀(止回阀6)在水头差作用下自动开启，拦沙补水库(补水池1)的水通过管道4自流入蓄能水库(蓄水池2)。当拦沙补水库(补水池1)中的补水水位高于蓄能水库(蓄水池2)水位1385.3m时为自由出流，当蓄能水库(蓄水池2)的水位高于1385.3m但低于拦沙补水库(补水池1)中的补水水位时为淹没出流，当蓄能水库(蓄水池2)的水位高于拦沙补水库(补水池1)中的补水水位时鸭嘴阀(止回阀6)在反向水头差作用下自动关闭，蓄能水库(蓄水池2)中的水不倒流。插入式电磁流量计(流量计8)的计量值达到每次补水的预定补水量时，控制系统中的控制箱12和控制电源线10报警并关闭电动蝶阀(电动阀门5)。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
(1)自流补水系统结合坝体布置，结构简单，经济实用；(2)控制箱根据水位计测量水位自动计算所需补水量，可随时监控补水量；(3)自动启闭阀门、操作方便快捷、安全可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能自流补水系统，其特征在于，包括管道、阀门、流量计、水位计和控制箱；所述管道的一端位于补水池中，另一端位于蓄水池中；所述阀门和所述流量计均设置于所述管道中；所述水位计设置于所述蓄水池中；所述控制箱通过控制电源线分别与所述阀门和所述流量计连接，所述控制箱通过信号电缆与所述水位计连接。
2.根据权利要求1所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述管道为钢管，所述钢管的进水口伸入补水池，并低于补水水位，所述钢管的出水口伸入蓄水池，所述补水池与所述蓄水池中间设置有阻隔物，所述钢管埋设在所述阻隔物中。
3.根据权利要求1所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述阀门包括电动阀门和止回阀，所述阀门的规格与所述钢管直径配套，所述阀门与所述钢管采用法兰连接。
4.根据权利要求3所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述电动阀门为电动蝶阀和/或电动闸阀和/或电动球阀，所述止回阀为鸭嘴阀和/或旋启式止回阀和/或升降式止回阀。
5.根据权利要求1所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述流量计为能够显示累计流量的液体流量计，所述流量计设置在所述钢管上。
6.根据权利要求5所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述流量计为电磁流量计和/或超声波流量计和/或热导式流量计。
7.根据权利要求1所述的智能自流补水系统，其特征在于，所述水位计为压力式水位计和/或浮子式水位计和/或跟踪式水位计和/或声波式水位计。
8.一种应用权利要求1-7任一所述智能自流补水系统进行自流补水的方法，其特征在于，利用所述补水池的补水水位高于所述蓄水池水位的落差进行自流补水；当补水水位和所述管道的出水口高于所述蓄水池水位时为自由出流；当所述蓄水池水位高于所述管道的出水口但低于补水水位时为淹没出流；当所述蓄水池水位高于补水水位时所述止回阀逆止功能启动，防止所述蓄水池内的水倒流到所述补水池。
9.根据权利要求8所述的自流补水的方法，其特征在于，所述控制箱根据所述水位计测量的水位自动计算得出所需补水量；非补水期所述阀门处于关闭状态；补水期所述阀门自动开启，所述补水池的水通过所述管道自流入所述蓄水池，所述流量计的计量值达所述所需补水量时，所述控制箱报警并自动控制所述阀门关闭。
10.根据权利要求8-9任一所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，所述控制箱接收所述水位计上传的蓄水池的水位值，并判断所述水位值是否低于预设补水阈值，如果低于所述补水阈值则执行S2，否则继续接收所述水位计上传的水位值并判断；
S2，所述控制箱根据所述水位值计算得出所需补水量；
S3，所述控制箱控制所述电动阀门开启，所述补水池内的水位高于所述蓄水池内的水位，形成水头差，所述止回阀在水头差的作用下自动开启，整个所述管道形成通路，所述补水池内的水在水头差的作用下通过所述管道自动流入所述蓄水池中；
S4，所述流量计将计量的水量值上传到所述控制箱，所述控制箱判断所述水量值是否达到所述所需补水量，如果达到则执行S5，否则继续补水；
S5，所述控制箱控制所述电动阀门关闭，结束补水，并发出报警，提醒工作人员补水结束；
S6，在补水过程中如果出现所述补水池的水位低于所述蓄水池水位的情况时，形成反向水头差，所述止回阀在反向水头差的作用下自动关闭，所述蓄水池内的水不倒流。
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