CN110425074A - 凉水塔水能回收发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供凉水塔水能回收发电系统，涉及高架式水电站技术领域，包括高架框架结构，所述高架框架结构的顶部盖设有高架尾水池，所述高架尾水池的顶部固定安装有高架机房，所述高架尾水池的内部固定贯穿有溢流管，所述高架尾水池的底部位于高架框架结构的一侧设置有凉水塔，所述凉水塔的内部固定贯穿有进塔管路，地平面的底部设置有高压回水母管，所述高压回水母管的内部连通有进塔管路，所述低压母管的内部连通有液压管。本发明，实现了凉水塔回水管路中的能量回收，并通过水轮机和发电机将其转换成电能，而且解决了凉水塔内部喷头的压力需求以及保障了高压回水母管的安全运行。

Description

凉水塔水能回收发电系统

技术领域

本发明涉及高架式水电站技术领域，尤其涉及凉水塔水能回收发电系统。

背景技术

凉水塔一般高度在十余米，通常成多塔并排布置，若在凉水塔高压回水母管上连接建造一座水电站，则要考虑水轮机尾水虹吸效率与凉水塔内部压力需求的平衡问题，水轮机尾水系统的合理与否直接影响到水轮机的效率，因此尾水系统最终需要实现敞开式，以降低水轮机尾水阻力来保障效率，但凉水塔内部的喷头又需要一定的压力才能确保喷水效果，若将水轮机尾水管路与凉水塔内部喷头采用闭路连接，虽然满足了喷头的需求，但又要牺牲水轮机的效率，二者难以两全。

传统的水电站由于上游容量足够大，而且坝体上还有超水位排水渠，将水轮机进水总阀关闭后，几乎对上游不会产生不良影响，而凉水塔高压回水母管是一个闭路循环，若将高压回水母管上的阀门关闭，势必会造成回水母管压力急剧上升，存在爆管的危险，因此若在高压回水母管上连接安装水轮机，需要解决水轮机自动关小水量的同时，还要对高压回水母管进行自动分流和泄压，以控制高压回水母管中的压力在设计范围内。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的凉水塔水能回收发电系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：凉水塔水能回收发电系统，包括高架框架结构，所述高架框架结构的顶部盖设有高架尾水池，所述高架尾水池的顶部固定安装有高架机房，所述高架尾水池的内部固定贯穿有溢流管，所述高架尾水池的底部位于高架框架结构的一侧设置有凉水塔，所述凉水塔的内部固定贯穿有进塔管路，地平面的底部设置有高压回水母管，所述高压回水母管的内部连通有进塔管路，所述低压母管的内部连通有液压管。

优选的，所述高架机房的内部固定安装有安装架，安装架的底部固定安装有电动葫芦，所述高架机房的内部位于电动葫芦的底部固定安装有发电机、水轮机和调速器，所述发电机的输出端活动连接有联轴器，所述联轴器远离发电机的一端固定安装有连接座，所述调速器的内部连通有液压管，所述液压管连接至水轮机和分流阀。

优选的，所述高架尾水池的外表面一端浇筑有混凝土层，所述混凝土层位于高架机房内部的一端内部开设有尾水渠，所述尾水渠的一端与高架尾水池的内部连通，所述尾水渠的远离高架尾水池的一端内部通过螺栓和锚杆固定安装有水轮机，所述水轮机的输出端活动连接有轴杆，所述轴杆的输出端活动连接有水轮，所述轴杆远离水轮机的一端固定安装有连接头，所述连接头与连接座通过螺栓固定连接，所述高架机房的内部固定安装有调速器，所述调速器与水轮机及分流阀液压连接。

优选的，所述高架尾水池的内部通过转轴转动连接有液位调节板，所述液位调节板的一端固定安装有浮球，所述高架尾水池的底部位于液位调节板的下方与低压母管连通。

优选的，所述进塔管路的内部固定安装有备路阀，所述进塔管路的外表面位于备路阀的上方连通有支管，支管远离进塔管路的一端与低压母管连通，且支管的内部固定安装有主路阀。

优选的，所述高压回水母管的内部连通有管道，管道的内部固定安装有检修总阀，所述检修总阀的外表面一侧连用于回流管，管道与回流管之间固定安装有泄压阀，回流管的内部固定安装有分流阀，管道远离高压回水母管与尾水渠连通，管道的内部固定安装有排气阀。

有益效果

1、本发明中，将传统水电站进行优化调整后，安装到凉水塔高压回水母管上，利用水轮机和发电机将凉水塔高压回水母管中冗余的能量进行回收发电，在保障水轮机和凉水塔效率及高压回水母管安全的前提下，先由水轮机转换成机械能，水轮机再带动发电机转动输出电能，发电机再将电能输送到控制屏，由控制屏及DCS系统综合调控，将电能分配去并网以及就近用电设备中，达到合理的调控，实现了凉水塔回水管路中的能量回收，并通过水轮机和发电机将其转换成电能，而且解决了凉水塔内部喷头的压力需求以及保障了高压回水母管的安全运行。

2、通过建造高架机房、高架尾水池的方式，将水电站设置到地面的上空，高架尾水池满足水轮机高效运行时的正常水位，并可以给凉水塔内部喷头提供足够的压力，以保障凉水塔喷头的喷水效果。

3、通过在水电站上游高压回水母管与下游低压母管之间设置分流阀的方式，在水轮机水量自动减小时，可自动调节分流阀的开度来稳定高压回水母管中的压力，以确保高压回水母管的安全运行，同时还与分流阀并联布置了泄压阀，当分流阀出现未及时足量分流时，泄压阀超过预设的压力后立即打开，分流阀与泄压阀实现双保险，以保障高压回水母管的安全。

附图说明

图1为本发明提出凉水塔水能回收发电系统的结构示意图；

图2为本发明图1中A处的结构示意图；

图3为本发明提出凉水塔水能回收发电系统的电力控制流程图；

图4为本发明提出凉水塔水能回收发电系统的系统控制流程图。

图例说明：

1、高架框架结构；2、高架尾水池；21、混凝土层；22、液位调节板；23、浮球；3、高架机房；31、电动葫芦；32、发电机；33、联轴器；34、连接座；35、调速器；36、尾水渠；37、水轮机；371、水轮；372、轴杆；373、连接头；4、溢流管；5、凉水塔；6、低压母管；7、高压回水母管；71、检修总阀；72、泄压阀；73、分流阀；8、进塔管路；81、备路阀；82、主路阀；9、液压管；10、排气阀。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部，基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

参照图1-4，凉水塔水能回收发电系统，包括高架框架结构1，高架框架结构1的顶部盖设有高架尾水池2，高架尾水池2的顶部固定安装有高架机房3，高架机房3的内部固定安装有安装架，安装架的底部固定安装有电动葫芦31，高架机房3的内部位于电动葫芦31的底部固定安装有发电机32，发电机32的输出端活动连接有联轴器33，联轴器33远离发电机32的一端固定安装有连接座34，调速器35的内部连通有液压管9，液压管9连接至水轮机37和分流阀73，高架尾水池2的外表面一端浇筑有混凝土层21，混凝土层21位于高架机房3内部的一端内部开设有尾水渠36，尾水渠36的一端与高架尾水池2的内部连通，尾水渠36的远离高架尾水池2的一端内部通过螺栓和锚杆固定安装有水轮机37，水轮机37的输出端活动连接有轴杆372，轴杆372的输出端活动连接有水轮371，轴杆372远离水轮机37的一端固定安装有连接头373，连接头373与连接座34通过螺栓固定连接，高架机房3的内部固定安装有调速器35，调速器35与水轮机37及分流阀73液压连接，高架尾水池2的内部通过转轴转动连接有液位调节板22，液位调节板22的一端固定安装有浮球23，高架尾水池2的底部位于液位调节板22的下方与低压母管6连通，高架尾水池2的内部固定贯穿有溢流管4，高架尾水池2的底部位于高架框架结构1的一侧设置有凉水塔5，凉水塔5的内部固定贯穿有进塔管路8，地平面的底部设置有高压回水母管7，高压回水母管7的内部连通有进塔管路8，进塔管路8的内部固定安装有备路阀81，进塔管路8的外表面位于备路阀81的上方连通有支管，支管远离进塔管路8的一端与低压母管6连通，且支管的内部固定安装有主路阀82，低压母管6的内部连通有液压管9，高压回水母管7的内部连通有管道，管道的内部固定安装有检修总阀71，检修总阀71的外表面一侧连用于回流管，管道与回流管之间固定安装有泄压阀72，回流管的内部固定安装有分流阀73，管道远离高压回水母管7与尾水渠36连通，管道的内部固定安装有排气阀10，将传统水电站进行优化调整后，安装到凉水塔5高压回水母管7上，利用水轮机37和发电机32将凉水塔5高压回水母管7中冗余的能量进行回收发电，在保障水轮机37和凉水塔5效率及高压回水母管7安全的前提下，先由水轮机37转换成机械能，水轮机37再带动发电机32转动输出电能，发电机32再将电能输送到控制屏，由控制屏及DCS系统综合调控，将电能分配去并网以及就近用电设备中，达到合理的调控，实现了凉水塔5回水管路中的能量回收，并通过水轮机37和发电机32将其转换成电能，而且解决了凉水塔5内部喷头的压力需求以及保障了高压回水母管7的安全运行，通过建造高架机房3、高架尾水池2的方式，将水电站设置到地面的上空，高架尾水池2满足水轮机37高效运行时的正常水位，并可以给凉水塔5内部喷头提供足够的压力，以保障凉水塔5喷头的喷水效果，通过在水电站上游高压回水母管7与下游低压母管6之间设置分流阀73的方式，在水轮机37水量自动减小时，可自动调节分流阀73的开度来稳定高压回水母管7中的压力，以确保高压回水母管7的安全运行，同时还与分流阀73并联布置了泄压阀72，当分流阀73出现未及时足量分流时，泄压阀72超过预设的压力后立即打开，分流阀73与泄压阀72实现双保险，以保障高压回水母管7的安全。

本发明的工作原理：在高压回水母管7的地面上空建造高架框架结构1，在高架框架结构1的上部建造高架机房3、尾水渠36和敞开式高架尾水池2，高架机房3内设有水轮机37、调速器35、发电机32、电动葫芦31，另在合适位置设有控制屏，发电机32发出的电能输送到控制屏，由控制屏及DCS系统综合调控，将电能分配去并网以及就近用电设备中，高架尾水池2的高度要高于进塔管路8，以使高架尾水池2中正常水位时能克服管路沿程阻力通过进塔管路8进入凉水塔5内部，并满足凉水塔5内部喷头的压力需求，高架尾水池2中设有溢流管4和低压母管6，高架尾水池2中正常水位由液位调节板22控制，液位调节板22的一端设有浮球23，浮球23浮于水面，液位越高浮球23带动液位调节板22的开度越大，从而使液位自然降低，反之亦然，以使液位保持在最佳高度，在液位调节板22不能完全满足降低液位的要求时，高出的液位可通过溢流管4直接流入凉水塔5中，以防止液位超高而影响水轮机37效率以及发生漫水的不良情况，正常情况下低压母管6中的水通过主路阀82流入进塔管路8，当发电站需要检修时可打开备路阀81关闭检修总阀71和主路阀82，使高压回水母管7中的水通过备路阀81流入进塔管路8，高压回水母管7接入到水轮机37的前段还设有检修总阀71和排气阀10，正常发电时检修总阀71常开，管路中产生的气体则通过位置较高处的排气阀10自动排出，以防止气体进入水轮机37而加重水轮机37的气蚀现象，调速器35控制水轮机37的过水量，为避免水轮机37过水量太少而造成高压回水母管7中压力过高，在高压回水母管7与低压母管6之间设有分流阀73，调速器35采用液压的方式控制水轮机37过水量的同时，还要通过液压管9来控制分流阀73的开度，以使超出水轮机37需求的水量从分流阀73直接进入低压母管6，在高压回水母管7与低压母管6之间除了设有分流阀73外，还与分流阀73并联安装了泄压阀72，当分流阀73出现未及时足量分流时，泄压阀72超过预设的压力后立即打开，分流阀73与泄压阀72实现双保险，以保障高压回水母管7的安全运行。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征，第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.凉水塔水能回收发电系统，包括高架框架结构（1），其特征在于：所述高架框架结构（1）的顶部盖设有高架尾水池（2），所述高架尾水池（2）的顶部固定安装有高架机房（3），所述高架尾水池（2）的内部固定贯穿有溢流管（4）和低压母管（6），所述高架尾水池（2）的底部位于高架框架结构（1）的一侧设置有凉水塔（5），所述凉水塔（5）的内部固定贯穿有进塔管路（8），地平面的底部设置有高压回水母管（7），所述高压回水母管（7）的内部连通有进塔管路（8）。

2.根据权利要求1所述的凉水塔水能回收发电系统，其特征在于：所述高架机房（3）的内部固定安装有安装架，安装架的底部固定安装有电动葫芦（31），所述高架机房（3）的内部位于电动葫芦（31）的底部固定安装有发电机（32）、水轮机（37）和调速器（35），所述发电机（32）的输出端活动连接有联轴器（33），所述联轴器（33）远离发电机（32）的一端固定安装有连接座（34），所述调速器（35）的内部连通有液压管（9），所述液压管（9）连接至水轮机（37）和分流阀（73）。

3.根据权利要求1所述的凉水塔水能回收发电系统，其特征在于：所述高架尾水池（2）的外表面一端浇筑有混凝土层（21），所述混凝土层（21）位于高架机房（3）内部的一端内部开设有尾水渠（36），所述尾水渠（36）的一端与高架尾水池（2）的内部连通，所述尾水渠（36）的远离高架尾水池（2）的一端内部通过螺栓和锚杆固定安装有水轮机（37），所述水轮机（37）的输出端活动连接有轴杆（372），所述轴杆（372）的输出端活动连接有水轮（371），所述轴杆（372）远离水轮机（37）的一端固定安装有连接头（373），所述连接头（373）与连接座（34）通过螺栓固定连接，所述高架机房（3）的内部固定安装有调速器（35），所述调速器（35）与水轮机（37）及分流阀（73）液压连接。

4.根据权利要求1所述的凉水塔水能回收发电系统，其特征在于：所述高架尾水池（2）的内部通过转轴转动连接有液位调节板（22），所述液位调节板（22）的一端固定安装有浮球（23），所述高架尾水池（2）的底部位于液位调节板（22）的下方与低压母管（6）连通。

5.根据权利要求1所述的凉水塔水能回收发电系统，其特征在于：所述进塔管路（8）的内部固定安装有备路阀（81），所述进塔管路（8）的外表面位于备路阀（81）的上方连通有支管，支管远离进塔管路（8）的一端与低压母管（6）连通，且支管的内部固定安装有主路阀（82）。

6.根据权利要求1所述的凉水塔水能回收发电系统，其特征在于：所述高压回水母管（7）的内部连通有管道，管道的内部固定安装有检修总阀（71），所述检修总阀（71）的外表面一侧连用于回流管，管道与回流管之间固定安装有泄压阀（72），回流管的内部固定安装有分流阀（73），管道远离高压回水母管（7）与尾水渠（36）连通，管道的内部固定安装有排气阀（10）。