CN107964916A - 一种防止水电站库区设备结冰的方法及所用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止水电站库区设备结冰的方法及所用装置，本发明是采用浮于水面的旋转浮筒扰动库区设备周围水面，在库区设备周围水面形成不冻隔离带，以防止库区设备因结冰而无法正常运转；所述浮筒通过位于浮筒内的电机产生旋转力矩，驱动浮筒旋转；浮筒两端通过位于闸门槽内的浮箱限定浮筒的位置。本发明结构简单，可大可小，灵活性强。可自动随水位变化调整位置。防冰冻效果可靠。已建工程也可使用，应用范围广，并节约投资。工作时，无需人为干涉，具有实际工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止水电站库区设备结冰的方法及所用装置，属高寒地区水利水电工程设备防冻技术领域。
背景技术
在高寒地区，水电站库区冬季结冰情况普遍存在。由于表孔弧形工作闸门、拦污栅、拉杆等金属结构设备直接暴露于寒冷环境之中，库区冰层会与其冻结成一体并对闸门等产生巨大的冰压力，可能对闸门等造成严重破坏，因此需采取相应的防冰冻措施以避免闸门、拦污栅、拉杆等设备与库区冰层冻结成一体。
消除冰层对金属结构设备产生冰压力最直接有效的方法是使冰层与金属结构设备之间形成不冻隔离带。根据已建和在建工程可知，目前主要有人工破冰法、潜水泵扰动法、空气压缩气泡法、电加热法等防冰冻方法。人工破冰法效率低，安全隐患大，不推荐。潜水泵扰动法、空气压缩气泡法、电加热法形成不冻隔离带的效果均较好。潜水泵扰动法是将潜水泵悬挂在水面以下产生射流扰动水面从而形成不冻隔离带，需根据水位变化调整潜水泵悬挂位置，在冬季库区水位变幅很大的工程中难以实施。空气压缩气泡法需要空气压缩机且管路布置复杂，将空气管固定在水面下，气泡浮出水面产生扰动从而形成不冻隔离带，也不适用于冬季库区水位变幅很大的工程。电加热法是在设备背水面上敷设发热电缆，通过热传递使附近水面形成不冻隔离带，仅适用于表孔弧形闸门上，无法用于拦污栅、拉杆等设备上。分析可知，以上三种防冰冻方法都是将设备固定于某个位置，不能随着水面变化而自动调整，存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种防止水电站库区设备结冰的方法及所用装置,能浮于水面上时刻扰动水面从而形成不冻隔离带，并可随水面变化自动调整位置，可应用于表孔弧形闸门、进水口拦污栅等部位，特别适用于冬季库区水位变幅很大的工程，从而克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明的一种防止水电站库区设备结冰的方法，该方法是采用浮于水面的旋转浮筒扰动库区设备周围水面，在库区设备周围水面形成不冻隔离带，以防止库区设备因结冰而无法正常运转；所述浮筒通过位于浮筒内的电机产生旋转力矩，驱动浮筒旋转；浮筒两端通过位于闸门槽内的浮箱限定浮筒的位置。
前述方法中，所述浮筒两端的浮箱通过空心轴固定连接，以实现浮筒两端的浮箱通过空心轴带动浮筒同步升降；空心轴同时作为电缆通道。
前述方法中，所述空心轴通过轴承与浮筒转动连接，实现空心轴不转而浮筒转的功能；空心轴上设有支架，支架上安装有电机；电机通过驱动轴上的小齿轮带动固定在浮筒侧壁上的大齿轮转动从而使浮筒旋转，实现浮筒对周围水面的扰动效果。
用于上述方法的本发明的一种防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，包括浮筒，浮筒两端经轴承与空心轴转动连接，空心轴贯穿浮筒两端分别与浮箱固定连接；空心轴上设有支架，支架上设有电机，电机的驱动轴上设有小齿轮，小齿轮与固定在浮筒一端内壁上的大齿轮传动连接。
前述装置中，所述空心轴的轴壁上和浮筒一端的浮箱顶部分别设有电缆孔，电机的电源线穿过空心轴上的电缆孔进入浮箱，再从浮箱顶部的电缆孔穿出与电源连接。
前述装置中，所述浮筒顶部设有检修口，检修口设有盖板，盖板与检修口之间设有密封条。
前述装置中，所述浮箱顶部设有吊耳。
前述装置中，所述浮箱为矩形柱体；浮箱与空心轴连接的一端除外，其余三面均设有导向滑块，导向滑块经螺栓与浮箱固定连接。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.可解决高寒地区电站拦污栅和表孔闸门防冰冻的技术问题。2.浮筒直径大小根据需要设计，可大可小，灵活性强。3.浮筒设有检修孔，方便浮筒内电机检修。4.主轴采用空心设计，可方便电机电源线安装，又可减少自身重量。5.浮箱和浮筒可以产生足够浮力使设备浮于水面上，可自动随水位变化调整位置。6.本发明通过电机驱动浮筒一直低速旋转，扰动水面形成不冻隔离带，防冰冻效果可靠。7.本设备可共用拦污栅的耙斗槽和表孔检修闸门门槽，不需另设专用导向槽，已建工程也可使用，应用范围广，并节约投资。8.设备始终浮在水面上跟着水位自动调整，无需人为干涉，因此相对其他防冰冻技术，本发明特别适用于冬季库区水位变幅很大的工程，并具有实际工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的三维示意图；
图3、图4是本发明的应用示意图。
图中：1-浮筒、2-轴承、3-空心轴、4-浮箱、5-支架、6-电机、7-小齿轮、8-大齿轮、9-电缆孔、10-电源线、11-检修口、12-盖板、13-密封条、14-吊耳、15-导向滑块、16-本发明装置、17-检修闸门槽、18-耙斗槽、19-拦污栅。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
本发明的一种防止水电站库区设备结冰的方法，如图1和图2所示，该方法是采用浮于水面的旋转浮筒扰动库区设备周围水面，在库区设备周围水面形成不冻隔离带，以防止库区设备因结冰而无法正常运转；所述浮筒1通过位于浮筒内的电机6产生旋转力矩，驱动浮筒1旋转；浮筒1两端通过位于闸门槽内的浮箱4限定浮筒1的位置。浮筒1两端的浮箱4通过空心轴3固定连接，以实现浮筒1两端的浮箱4通过空心轴3带动浮筒1同步升降；空心轴3同时作为电缆通道。空心轴3通过轴承2与浮筒1转动连接，实现空心轴3不转而浮筒1转的功能；空心轴3上设有支架5，支架5上安装有电机6；电机6通过驱动轴上的小齿轮7带动固定在浮筒1侧壁上的大齿轮8转动从而使浮筒1旋转，实现浮筒1对周围水面的扰动效果。
用于上述方法的本发明的一种防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，如图1和图2所示，该装置包括浮筒1，浮筒1两端经轴承2与空心轴3转动连接，空心轴3贯穿浮筒1两端分别与浮箱4固定连接；空心轴1上设有支架5，支架5上设有电机6，电机6的驱动轴上设有小齿轮7，小齿轮7与固定在浮筒1一端内壁上的大齿轮8传动连接。空心轴3的轴壁上和浮筒1一端的浮箱4顶部分别设有电缆孔9，电机6的电源线10穿过空心轴3上的电缆孔9进入浮箱4，再从浮箱4顶部的电缆孔9穿出与电源连接。浮筒1顶部设有检修口11，检修口11设有盖板12，盖板12与检修口11之间设有密封条13。浮箱4顶部设有吊耳14。浮箱4为矩形柱体；浮箱4与空心轴3连接的一端除外，其余三面均设有导向滑块15，导向滑块15经螺栓与浮箱4固定连接。
实施例
本例防止水电站库区设备结冰的方法，如图3所示，当库区死水位高于溢流坝堰顶高程，为给工作闸门提供检修条件，会在工作闸门上游设置检修闸门。高寒地区，这类工程的表孔工作闸门在冬季就会直接与冰层接触，承受冰压力。在冬季冰冻期，可将本发明装置16直接安装在检修闸门槽17内工作，确保工作闸门前形成不冻隔离带，能有效避免闸门承受巨大冰压力。冰冻期结束后，采用坝顶门机通过抓梁将本发明装置16吊出检修闸门槽17即可。由于不需要额外增设导向槽，已建的这类工程中也可以直接使用。
如图4所示，当发电进水口要求分层取水，为了拦截任意取水高程的污物，拦污栅19需设计至正常蓄水位高程。在冬季枯水期，库区水位下降后，部分拦污栅将直接暴露于寒冷环境之中，库区冰层会与拦污栅冻结成一体，巨大冰压力会对拦污栅结构带来安全隐患。如果库区水位下降较快，巨大冰层会脱离水面并在自重作用下发生断裂，冰层断裂会对拦污栅造成更严重的破坏，甚至拉裂拦污栅片。在冬季冰冻期，可将本发明装置16直接安装在拦污栅清污耙斗的耙斗槽18内工作，确保拦污栅前形成不冻隔离带，能有效避免拦污栅与冰层冻结成一体而承受巨大冰压力。冰冻期结束后，采用清污门机通过抓梁将本发明装置16吊出耙斗槽18即可。由于不需要额外增设导向槽，已建的这类工程中也可以直接使用本发明装置16。
本发明装置16主要包括浮箱4、导向滑块15、空心轴3、电机6、支架5、齿轮组、浮筒1、轴承2、盖板12、密封条13等部件。浮箱4为中空长方体结构，左右对称布置，其中靠近电机6一侧的浮箱4顶部和该浮箱与空心轴3连接处均开设电缆孔9，浮箱4顶部设有吊耳14，可与启闭机抓梁连接方便吊装。导向滑块15设置于浮箱4的上游侧、下游侧和外侧位置，采用螺栓固定，以便检修更换。空心轴3为中空圆柱体结构，空心轴3两端与左右两侧浮箱4焊接固定，空心轴3靠近电机6处开设电缆孔9。支架5与空心轴3焊接固定。电机6与支架5螺栓固定，以便检修更换。浮筒1为中空圆柱体结构，通过两个轴承2与空心轴3铰接，浮筒1上开设检修口11，检修口11四周设有密封橡胶条13，盖板12通过橡胶条13与检修口11边缘螺栓连接，既能达到良好水密性能，又方便拆卸。齿轮组由一个小齿轮7和一个大齿轮8组成，其中小齿轮7与电机6的驱动轴螺栓连接，大齿轮8与浮筒1内侧壁螺栓连接。轴承采用水密性能良好的自润滑圆柱轴承。浮箱4和浮筒1均可产生浮力。浮箱4的长度和浮筒1的直径大小可根据工程具体参数确定，以便提供足够的浮力使设备浮于水面。电源线10通过浮箱4和空心轴3进入浮筒1内部与电机6连接。
Claims (8)
1.一种防止水电站库区设备结冰的方法，其特征在于：该方法是采用浮于水面的旋转浮筒扰动库区设备周围水面，在库区设备周围水面形成不冻隔离带，以防止库区设备因结冰而无法正常运转；所述浮筒通过位于浮筒内的电机产生旋转力矩，驱动浮筒旋转；浮筒两端通过位于闸门槽内的浮箱限定浮筒的位置。
2.根据权利要求1所述防止水电站库区设备结冰的方法，其特征在于：所述浮筒两端的浮箱通过空心轴固定连接，以实现浮筒两端的浮箱通过空心轴带动浮筒同步升降；空心轴同时作为电缆通道。
3.根据权利要求2所述防止水电站库区设备结冰的方法，其特征在于：所述空心轴通过轴承与浮筒转动连接，实现空心轴不转而浮筒转的功能；空心轴上设有支架，支架上安装有电机；电机通过驱动轴上的小齿轮带动固定在浮筒侧壁上的大齿轮转动从而使浮筒旋转，实现浮筒对周围水面的扰动效果。
4.一种用于权利要求1～3所述任一方法的防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，包括浮筒（1），其特征在于：浮筒（1）两端经轴承（2）与空心轴（3）转动连接，空心轴（3）贯穿浮筒（1）两端分别与浮箱（4）固定连接；空心轴（1）上设有支架（5），支架（5）上设有电机（6），电机（6）的驱动轴上设有小齿轮（7），小齿轮（7）与固定在浮筒（1）一端内壁上的大齿轮（8）传动连接。
5.根据权利要求4所述防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，其特征在于：所述空心轴（3）的轴壁上和浮筒（1）一端的浮箱（4）顶部分别设有电缆孔（9），电机（6）的电源线（10）穿过空心轴（3）上的电缆孔（9）进入浮箱（4），再从浮箱（4）顶部的电缆孔（9）穿出与电源连接。
6.根据权利要求4所述防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，其特征在于：所述浮筒（1）顶部设有检修口（11），检修口（11）设有盖板（12），盖板（12）与检修口（11）之间设有密封条（13）。
7.根据权利要求4所述防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，其特征在于：所述浮箱（4）顶部设有吊耳（14）。
8.根据权利要求4所述防止水电站库区设备结冰的水面扰动装置，其特征在于：所述浮箱（4）为矩形柱体；浮箱（4）与空心轴（3）连接的一端除外，其余三面均设有导向滑块（15），导向滑块（15）经螺栓与浮箱（4）固定连接。
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