CN112411489A - 一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统，所述的制氢系统(A)、储氢系统(B)和供氧系统(C)之间通过管路依次连接，所述的制氢系统(A)、储氢系统(B)和供氧系统(C)分别通过控制总线与所述的监控系统(D)连接；所述的制氢系统(A)内部设置的纯水装置(5)、电解水反应装置(6)、氧气过滤器(7)和干燥机(8)依次通过管路连接；所述的储氢系统(B)内部有设置的储氧罐(9)和储氧管路控制阀(9.1)；它克服了部分地区当地用电量不大无法消纳而导致严重的弃水现象，进而造成资源的浪费，还会造成巨大的经济损失的缺点，具有通过本发明向鱼道休息池提供大量氧气，为了增加鱼类在鱼道中存活的概率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及到水利水电技术领域，更加具体地是一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统。
背景技术
鱼道或称为鱼梯，是为了帮助洄游性鱼类能在人工的水利环境或天然屏障中生存的设施。
多数鱼道的设计是利用较平缓低矮的阶梯状水道，如常见的竖缝式鱼道，使鱼类能够逆流而上，穿越水坝等因为落差而造成的障碍。
为了增加鱼类在鱼道中存活的概率，提高鱼群洄游产卵的成功率，鱼道设置了很多设施，比如休息池，就是让鱼群在洄游的时候不会耗尽鱼的体力，以免它无法继续余下的旅程。
目前我国西南地区，尤其是四川、云南、西藏地区的水电站电能由于地处偏远，当地用电量不大无法消纳而导致严重的弃水现象。
同时：弃水现象根据网上数据显示，2017年，四川公布省调水电调峰弃水损失电量140亿千瓦时，而行业统计省调水电弃水达到377亿千瓦时，全省弃水电量550亿千瓦时。由此可以看出严重的弃水现象不但会造成资源的浪费，还会造成巨大的经济损失。
因此，如何利用弃水，同时尽可能的增加鱼类在鱼道中存活的概率，迫切需要一种结构来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统。
本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统，它包括制氢系统A、储氢系统B、供氧系统C和监控系统D；
所述的制氢系统A、储氢系统B和供氧系统C之间通过管路依次连接，所述的制氢系统A、储氢系统B和供氧系统C分别通过控制总线与所述的监控系统D连接；
所述的制氢系统A内部设置的纯水装置5、电解水反应装置6、氧气过滤器7和干燥机8依次通过管路连接；
所述的储氢系统B内部有设置的储氧罐9和储氧管路控制阀9.1；
所述的供氧系统C内部设置的供氧管路控制阀10和叶轮式增氧机13依次通过管路连接。
在上述技术方案中：所述的监控系统D包括监控系统上位机1和PLC控制器2；所述的监控系统上位机1和PLC控制器2之间通过控制总线连接，所述的移动手持设备3和5G信号塔4位于监控系统上位机1的一侧。
在上述技术方案中：所述的纯水装置5和电解水反应装置6之间设置有纯水管路控制阀6.1，所述的纯水管路控制阀6.1通过控制总线与PLC控制器2连接。
在上述技术方案中：所述的储氧管路控制阀9.1通过控制总线与PLC控制器2连接。
在上述技术方案中：所述的供氧管路控制阀10通过控制总线与PLC控制器2连接。
在上述技术方案中：所述的供氧管路控制阀10和叶轮式增氧机13之间的管路上设置有温湿度传感器11和氧气浓度传感器12。
在上述技术方案中：所述的温湿度传感器11和氧气浓度传感器12分别通过控制总线与PLC控制器2连接。
在上述技术方案中：所述的叶轮式增氧机放置在休息池内。
本发明具有如下优点：与常规水电站相比：1、
制氧系统的加入，利用电解水进行氧气制备，可大量生产清洁高浓度的氧气，既可以消除弃水率及非经济运行区间，同时还提升水电站的经济收入来源。
2、通过鱼道增氧系统向鱼道休息池提供大量氧气，为了增加鱼类在鱼道中存活的概率，提高鱼群洄游产卵的成功率。
3、本发明整体结构适用于所有具有鱼道或过鱼设施的利用水电解方式的鱼道增氧系统，通过合理利用水电站丰富水资源和富余电力，利用水电解的方式制氧，实现水电站鱼道内增氧系统，提高鱼群过鱼道的生存率；具有极高的技术经济性和环境友好性，是改善生态环境，人与自然和谐相处的一种有新意的解决方案。
附图说明
图1为典型的竖缝式鱼道细部结构平面布置图
图2为鱼道增氧系统图。
图中：制氢系统A、储氢系统B、供氧系统C和监控系统D、监控系统上位机1、PLC控制器2、移动手持设备3、5G信号塔4、纯水装置5、电解水反应装置6、纯水管路控制阀6.1、氧气过滤器7、干燥机8、储氧罐9、储氧管路控制阀9.1、增湿器10、供氧管路控制阀10.1、温湿度传感器11、氧气浓度传感器12、叶轮式增氧机13、鱼道出口E、分岔段F、常规水池G、转折段H、休息池I、鱼道进口J。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2所示：一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统，它包括制氢系统A、储氢系统B、供氧系统C和监控系统D；
所述的制氢系统A、储氢系统B和供氧系统C之间通过管路依次连接，所述的制氢系统A、储氢系统B和供氧系统C分别通过控制总线与所述的监控系统D连接；
所述的制氢系统A内部设置的纯水装置5、电解水反应装置6、氧气过滤器7和干燥机8依次通过管路连接；
所述的储氢系统B内部有设置的储氧罐9和储氧管路控制阀9.1；
所述的供氧系统C内部设置的供氧管路控制阀10和叶轮式增氧机13依次通过管路连接。
所述的监控系统D包括监控系统上位机1和PLC控制器2；所述的监控系统上位机1和PLC控制器2之间通过控制总线连接，所述的移动手持设备3和5G信号塔4位于监控系统上位机1的一侧。通过5G信号塔4可以方便地连接移动手持设备3和监控系统上位机1，实现操作员用移动手持设备即可监控室内供氧的系统的各种状态。所述的监控系统上位机1和PLC控制器2之间通过控制总线连接，可以确保监控信号的精确传输。
所述的纯水装置5和电解水反应装置6之间设置有纯水管路控制阀6.1，所述的纯水管路控制阀6.1通过控制总线与PLC控制器2连接。采用工业PLC进行控制纯水管路控制阀6.1，可以实现电解水反应装置6的精确控制功能。
所述的储氧管路控制阀9.1通过控制总线与PLC控制器2连接。PLC控制器2通过控制总线可对储氧管路控制阀9.1进行开闭控制以实现储氧浓度的调节。
所述的供氧管路控制阀10通过控制总线与PLC控制器2连接。PLC控制器2通过控制总线可对供氧管路控制阀10进行开闭控制以实现供氧浓度的调节。
所述的供氧管路控制阀10和叶轮式增氧机13之间的管路上设置有温湿度传感器11和氧气浓度传感器12。所述的叶轮式增氧机13放置在休息池I内，以供叶轮式增氧机13排出的氧气能及时供给鱼群洄游。
温湿度传感器11和氧气浓度传感器12能够获得的供氧系统氧气的实时温湿度及浓度信息。
所述的温湿度传感器11和氧气浓度传感器12分别通过控制总线与PLC控制器2连接。通过控制总线可将温湿度传感器11和氧气浓度传感器12所获得的供氧系统氧气的实时温湿度及浓度信息上送给PLC控制器2，以便控制器对氧气状态进行实时监控。
本发明还包括如下具体供氧步骤：供氧步骤为：
①、制氧部分：当需要制氧时，电解水反应装置6通过纯水装置5从取水口，经过纯水管路连接，由纯水管路控制阀6.1控制后经输水管路输送到电解水反应装置6制出氢气和氧气。
②、储氧部分：电解水反应装置6制出的氧气根据需要，经由氧气过滤器7、干燥机8设备后再通过储氧管路控制阀9.1储存在储氧罐9中。
③、增氧部分：将储氧罐9中的氧气通过供氧管路控制阀10.1供给叶轮式增氧机13。
优选的方案如下：
在步骤①中：根据用氧需求量及氧气参数的设置要求，监控系统上位机1通过网络通信方式将制氧令下发给PLC控制器2、PLC控制器2通过控制总线将开阀令发送给纯水管路控制阀6.1、电解水反应装置6通过纯水装置5从取水口，一般从电站尾水管或下游尾水取水，将经过过滤提纯后的纯水，由纯水管路控制阀6.1控制后经输水管路输送到电解水反应装置6中，并制造出氢气和氧气。
在步骤②中：电解水反应装置6制出的氧气根据需要，经由氧气过滤器7、干燥机8设备后再通过储氧管路控制阀9.1储存在储氧罐9中。
在步骤③中：储氧罐9中的存储的氧气通过供氧管路与供氧管路控制阀10.1和叶轮式增氧机13连接，将充足的氧气通过叶轮式增氧机13供给到鱼道的休息池中，使得过鱼道的鱼群可以获得充足的氧气，提高过鱼的存活率。
控制步骤如下要求：纯水管路控制阀6.1、储氧管路控制阀9.1、增湿器10、供氧管路控制阀10.1均可以接收来自于监控系统上位机1和PLC控制器2的控制令信号，并且可以将各个设备的状态信号反馈回监控系统上位机1和PLC控制器2，移动手持设备3可以通过5G信号塔4从监控系统上位机1获取各设备的状态信息。
下面提供一个详细具体的实施例：实施例1：当监控系统上位机1通过鱼道内探测器探测到有大量鱼群洄游到鱼道休息池中时，首先给PLC控制器2发送一个增氧指令，由PLC控制器2控制纯水管路控制阀6.1打开，电解水反应装置6通过纯水装置5从取水口中抽取并向电解水反应装置6内注入纯水。
然后电解水反应装置6注入纯水后开始制氧，氧气通过氧气过滤器7过滤、干燥机8干燥后，再经由储氧管路控制阀9.1储存在储氧罐9中。
PLC控制器2再根据储氧罐9的压力和氧气浓度传感器12反馈的信号来计算需要供氧的量，通过控制打开供氧管路控制阀10.1和叶轮式增氧机13来给鱼道的休息池提供充足的氧气。
上述未详细说明的部分均为现有技术。
Claims (8)
1.一种水电站利用水电解方式的鱼道增氧系统，其特征在于：它包括制氢系统(A)、储氢系统(B)、供氧系统(C)和监控系统(D)；
所述的制氢系统(A)、储氢系统(B)和供氧系统(C)之间通过管路依次连接，所述的制氢系统(A)、储氢系统(B)和供氧系统(C)分别通过控制总线与所述的监控系统(D)连接；
所述的制氢系统(A)内部设置的纯水装置(5)、电解水反应装置(6)、氧气过滤器(7)和干燥机(8)依次通过管路连接；
所述的储氢系统(B)内部有设置的储氧罐(9)和储氧管路控制阀(9.1)；
所述的供氧系统(C)内部设置的供氧管路控制阀(10)和叶轮式增氧机(13)依次通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的监控系统(D)包括监控系统上位机(1)和PLC控制器(2)；所述的监控系统上位机(1)和PLC控制器(2)之间通过控制总线连接，所述的移动手持设备(3)和5G信号塔(4)位于监控系统上位机(1)的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的纯水装置(5)和电解水反应装置(6)之间设置有纯水管路控制阀(6.1)，所述的纯水管路控制阀(6.1)通过控制总线与PLC控制器(2)连接。
4.根据权利要求3所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的储氧管路控制阀(9.1)通过控制总线与PLC控制器(2)连接。
5.根据权利要求4所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的供氧管路控制阀(10)通过控制总线与PLC控制器(2)连接。
6.根据权利要求5所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的供氧管路控制阀(10)和叶轮式增氧机(13)之间的管路上设置有温湿度传感器(11)和氧气浓度传感器(12)。
7.根据权利要求6所述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的温湿度传感器(11)和氧气浓度传感器(12)分别通过控制总线与PLC控制器(2)连接。
8.根据权利要求1述的水电站利用水电解副产品进行室内供氧的系统，其特征在于：所述的叶轮式增氧机(13)放置在休息池(I)内。
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