CN112727667B - 一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法 - Google Patents

一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法，包括上水库和上水库的上坝，其特征在于：所述上水库的引水流道出水口与明渠进水口相连，引水流道的出水口处设置调节出水流量、流速的调节消能阀，明渠的出水口连接前池，前池的另一侧设有拦截前池水流的前池坝，前池的出水口通过进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组相连，进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组之间设置进水阀，进水阀贺调节消能阀均与检测反馈系统信号连接，所述前池内设有量测监视仪，前池水位高程低于并接近上水库水位高程，高于水电站厂房进水口水位；结构简单，能够做到整个输水发电装置的自我调节及自我保护，减少投资。

Description

一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法
技术领域
本发明涉及输水发电技术领域，特别是涉及一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法。
背景技术
随着我国水电站行业的大规模发展，输水系统及水电站的设计应用越来越多，设计要求也越来越高，未来输水系统不仅需要满足正常输水功能，还要具备实时反馈、智能化调节以及效率提升等功能，最大化降低人力成本和资源成本。
从国内已经公开的专利分析，目前长距离输水系统智能化调节功能薄弱，且浪费了部分水头，缺乏经济性。中国专利201310294266.7公开了“一种输水系统的设计方法”，该方案主要以传统设计方法为基础，针对现场地形及调蓄节点进行分析设计，满足供需平衡模型，并兼顾社会及环保问题，但该方案缺乏实时反馈和智能化调节功能，且忽略了能量有效利用模块；中国专利申请201810615463.7公开了“一种高海拔远程高速虹吸输水系统”，该方案通过加速釜保证远程高速输水，通过减速釜控制水压，并用虹吸原理破坏水锤，该方案能够实现水流低速多管输出，但结构复杂，成本较高，且无法自我调节。
综上所述，国内急需一种针对长距离输水明渠的能够智能化自我调节的输水发电系统。
发明内容
本发明的第一个目的在于，提供一种智能调节型输水发电装置，结构简单，能够做到整个输水发电装置的自我调节及自我保护，减少投资。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种智能调节型输水发电装置，其特征在于：包括上水库和上水库的上坝，其特征在于：所述上水库的引水流道出水口与明渠进水口相连，引水流道的出水口处设置调节出水流量、流速的调节消能阀，明渠的出水口连接前池，前池的另一侧设有拦截前池水流的前池坝，前池的出水口通过进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组相连，进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组之间设置进水阀，进水阀和调节消能阀均与检测反馈系统信号连接，所述前池内设有量测监视仪，前池水位高程低于并接近上水库水位高程，高于水电站厂房进水口水位。
进一步的：所述前池与前池坝之间设有检修闸门。
进一步的：所述前池内设有可自动调节的侧向溢流装置，侧向溢流装置包括与前池侧壁相连的溢洪流道，溢洪流道与前池侧壁间设有溢洪检修门，溢洪流道的出口连接外部蓄水池，溢洪流道内设有自动翻板门，自动翻板门通过平衡轴进行固定。
进一步的：所述量测监视仪与检测反馈系统信号连接。
进一步的：所述前池坝与进水流道之间设有调压井，前池内设有拦污栅。
进一步的：所述进水流道的出水口处设置多条流道岔管，每条流道岔管对应与水电站厂房内的每台水轮发电机组相连，所述每条流道岔管内均对应设有进水阀，每个进水阀均与检测反馈系统信号连接。
本发明的另一个目的是提供上述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，为此，本发明采用以下技术方案：
根据电网要求、下游用户需求以及上、下游水位的实际情况，及时且准确的控制调节消能阀和进水阀，进而调控上游明渠和前池的水位，从而为各台水轮发电机组分配最优水头及流量，保证满足各方要的同时，使水轮发电机组处于最优运行情况；根据不同情况进行描述，具体为：
当电网要求水电站提高发电量时，量测监视仪监测前池的水位和流量低于电网要求的发电量，监测反馈系统将信号传输给调节消能阀，调节消能阀增大调节开度，增大流量输入，从而抬高前池的水位，以满足电网要求，同时保证水轮发电机组的最优运行，反之亦然；
当下游水位较高时，需降低过流水量，监测反馈系统将信号传输给调节消能阀，调节消能阀减小调节开度，减少流量输入，从而降低前池的水位，以满足下游水位的要求，同时保证水轮发电机组的最优运行，反之亦然；
当量测监视仪监测前池的水位和流量与设定的水位和流量之间相对具有小幅度的下降或上升的变化时，监测反馈系统控制进水阀自动减小或增大对应开度，使前池水位更变为设定水位后，再根据水轮发电机组负荷，调节进水阀开度到相应开度，保证满足电网、各用户需求的同时，使水轮发电机组最优运行；
当检测反馈系统出现故障或调节消能阀控制失灵等紧急情况时，前池水位不断升高到达最高水位，侧向溢流装置的自动翻板门开启，水流通过溢洪流道流至外部蓄水池，从而达到保护整个输水发电装置的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明上水库的引水流道的出水口与明渠进水口相连，明渠的出水口连接前池，相对于传统的长距离引水隧洞的方式，减少投资，且对地形及地质条件要求较低，并且本发明在需要改变电网调度时，可通过调节调节消能阀的开度，对前池的水位进行调节，从而改变前池与水电站厂房进水口的水位差，增大或减小发电量。
2、本发明调节消能阀与检测反馈系统信号连接，通过检测反馈系统控制水量的调节开度及流量输入，结构简单，反馈及时，不仅能够最大化利用上水库水流势能，还能够根据水电站机组运行要求及时调整进水流道中的水位和流速。
3、本发明的侧向溢流装置设置自动翻板门，控制前池的最高水位，实现自我保护。
4、通过本发明可调节下游的水位，具有防洪防涝的优点，本发明在保证水轮发电机组的额定发电量同时，利用前池进行蓄水，降低上水库的压力，减小上水库流入下游的水流，防止雨季时发生洪灾等情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明侧向溢流通道打开状态示意图；
图3是本发明侧向溢流通道关闭状态示意图。
附图中的标记为：1-上水库；2-上坝；3-调节消能阀；4-明渠；5-前池；6-前池坝；7-进水流道；8-水电站厂房；9-进水阀；10-侧向溢流装置；11-检修闸门；12-自动翻板门；13-溢洪检修门；14-平衡轴；15-水轮发电机组；16-溢洪流道；17-量测监视仪；18-调压井；19-拦污栅；21-引水流道；22-大坝引水闸门。
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说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1-图3所示，本发明提供的一种智能调节型输水发电装置及其监测反馈方法，包括上水库1和上水库1的上坝2，所述上水库1的引水流道21出水口与明渠4进水口相连，所述明渠4基本接近无损，可以更有利于前池5水位的调节，引水流道21设置在上坝2的内部，引水流道21的出水口处设置调节出水流量、流速的调节消能阀3，引水流道21出水口与调节消能阀3之间设置大坝引水闸门22，明渠4的出水口连接前池5，前池5的另一侧设有拦截前池5水流的前池坝6，前池5的出水口通过进水流道7与水电站厂房8内部的水轮发电机组15相连，进水流道7与水电站厂房8内部的水轮发电机组15之间设置进水阀9，进水阀9和调节消能阀3均与检测反馈系统信号连接，所述前池5水位高程低于并接近上水库1水位高程，满足水流依靠重力能够流至前池5，前池5水位高程高于水电站厂房8进水口水位。
所述前池5与前池坝6之间设有检修闸门11，所述检修闸门11常开，对水电站厂房8内的水轮发电机组15进行检修时，只需将检修闸门11关闭，进水流道7内的水流排空，工作人员由进水流道7进入水电站厂房8内，对水轮发电机组15进行检修即可。
所述前池5内设有可自动调节的侧向溢流装置10，侧向溢流装置10包括与前池5侧壁相连的溢洪流道16，溢洪流道16与前池5侧壁间设有溢洪检修门13，所述溢洪检修门13常开，对侧向溢流装置10进行检修时，只需将检修闸门13关闭，溢洪流道16内的水流排空，工作人员由检修闸门13进入溢洪流道16内，对侧向溢流装置10进行检修即可，溢洪流道16的出口连接外部蓄水池，溢洪流道16内设有自动翻板门12，自动翻板门12通过平衡轴14进行固定。所述侧向溢流装置10可保证前池5内水流的最高水位，平衡轴14设置在自动翻板门12下部位置处(具体位置可根据现场水位要求调整)，两端与侧向溢流装置10内部侧壁相连，自动翻板门12可围绕平衡轴14旋转。且正常关闭状态时，后方有限位块限制，保证其不会逆向转动；当前池5内的水流高度高于平衡轴14高度时，平衡轴14上部自动翻板门12开始收到水的顺时针力矩，当水位漫过平衡轴14的高度与平衡轴14下方高度相同时，自动翻板门12达到动态平衡，当水位继续升高时，自动翻板门12顶部绕平衡轴14顺时针翻转，水流通过溢洪流道16流至外部蓄水池，从而达到控制前池5内最高水位的目的。
所述前池5侧壁上设有量测监视仪17，量测监视仪17与检测反馈系统信号连接，量测监视仪17用于监测前池5的水位，并将数据实时反馈至检测反馈系统.
所述进水流道7的出水口处设置多条流道岔管，每条流道岔管对应与水电站厂房8内的每台水轮发电机组15相连，所述每条流道岔管内均对应设有进水阀9，每个进水阀9均与检测反馈系统信号连接，当其中一条流道岔管的进水阀9发生故障时，可增加其它进水阀9的开度以供应水轮发电机组15运行所需水量，进水阀9开度的调节通过监测反馈系统远程控制，也可通过操作人员手动控制；水轮发电机组15开机前先打开进水阀9，水轮发电机组15关闭前关闭进水阀9。
所述前池坝6与进水流道7之间设有调压井18，所述调压井18用于消除水锤的压力，防止进水流道7破裂，前池5内设有拦污栅19，拦污栅19用于拦截漂浮杂物。
本发明设置在河道的上、下游之间，用于能量回收，利用前池5与水电站厂房8进水口的水位为进行发电，本发明根据电网调度的要求对前池5的水位进行调节，在下游水位稳定的情况下，当电网要求电载增大时，监测反馈系统控制调节消能阀3，增大调节消能阀3水量的调节开度，提高前池5的水位，从而通过提高水位差来增大发电量。
本发明还提供了以上所述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法：
根据电网要求、下游用户需求以及上、下游水位的实际情况，及时且准确的控制调节消能阀3和进水阀9，进而调控上游明渠4和前池5的水位，从而为各台水轮发电机组15分配最优水头及流量，保证满足各方要的同时，使水轮发电机组15处于最优运行情况；根据不同情况进行描述，具体为：
当电网要求水电站提高发电量时，量测监视仪17监测前池5的水位和流量低于电网要求的发电量，监测反馈系统将信号传输给调节消能阀3，调节消能阀3增大调节开度，增大流量输入，从而抬高前池5的水位，以满足电网要求，同时保证水轮发电机组15的最优运行，反之亦然；
当下游水位较高时，需降低过流水量，监测反馈系统将信号传输给调节消能阀3，调节消能阀3减小调节开度，减少流量输入，从而降低前池5的水位，以满足下游水位的要求，同时保证水轮发电机组15的最优运行，反之亦然；
当量测监视仪17监测前池5的水位和流量与设定的水位和流量之间相对具有小幅度的下降或上升的变化时，监测反馈系统控制进水阀9自动减小或增大对应开度，使前池5水位更变为设定水位后，再根据水轮发电机组15负荷，调节进水阀9开度到相应开度，保证满足电网、各用户需求的同时，使水轮发电机组15最优运行；
当检测反馈系统出现故障或调节消能阀3控制失灵等紧急情况时，前池5水位不断升高到达最高水位，侧向溢流装置10的自动翻板门12开启，水流通过溢洪流道16流至外部蓄水池，从而达到保护整个输水发电装置的作用。
以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，其特征在于：该监测反馈方法采用所述智能调节型输水发电装置进行实施，所述智能调节型输水发电装置包括上水库和上水库的上坝，所述上水库的引水流道出水口与明渠进水口相连，引水流道的出水口处设置调节出水流量、流速的调节消能阀，明渠的出水口连接前池，前池的另一侧设有拦截前池水流的前池坝，前池的出水口通过进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组相连，进水流道与水电站厂房内部的水轮发电机组之间设置进水阀，进水阀和调节消能阀均与监测反馈系统信号连接，所述前池内设有量测监视仪，前池水位高程低于并接近上水库水位高程，高于水电站厂房进水口水位；
所述前池内设有可自动调节的侧向溢流装置，侧向溢流装置包括与前池侧壁相连的溢洪流道，溢洪流道与前池侧壁间设有溢洪检修门，溢洪流道的出口连接外部蓄水池，溢洪流道内设有自动翻板门，自动翻板门通过平衡轴进行固定；平衡轴设置在自动翻板门下部位置处，两端与侧向溢流装置内部侧壁相连，自动翻板门正常关闭状态时，后方有限位块限制，保证其不会逆向转动；
所述监测反馈方法具体为：
根据电网要求、下游用户需求以及上、下游水位的实际情况，及时且准确的控制调节消能阀和进水阀，进而调控上游明渠和前池的水位，从而为各台水轮发电机组分配最优水头及流量，保证满足各方面要求的同时，使水轮发电机组处于最优运行情况；根据不同情况进行描述，具体为：
在下游水位稳定的情况下，当电网要求电载增大时，监测反馈系统控制调节消能阀，增大调节消能阀水量的调节开度，提高前池的水位，从而通过提高水位差来增大发电量；
当下游水位较高时，需降低过流水量，监测反馈系统将信号传输给调节消能阀，调节消能阀减小调节开度，减少流量输入，从而降低前池的水位，以满足下游水位的要求，同时保证水轮发电机组的最优运行，反之亦然；
当量测监视仪监测前池的水位和流量与设定的水位和流量之间相对具有小幅度的下降或上升的变化时，监测反馈系统控制进水阀自动减小或增大对应开度，使前池水位更变为设定水位后，再根据水轮发电机组负荷，调节进水阀开度到相应开度，保证满足电网、各用户需求的同时，使水轮发电机组最优运行；
当监测反馈系统出现故障或调节消能阀控制失灵等紧急情况时，前池水位不断升高到达最高水位，侧向溢流装置的自动翻板门开启，水流通过溢洪流道流至外部蓄水池，从而达到保护整个输水发电装置的作用。
2.根据权利要求1所述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，其特征在于：所述前池与前池坝之间设有检修闸门。
3.根据权利要求1所述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，其特征在于：所述量测监视仪与监测反馈系统信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，其特征在于：所述前池坝与进水流道之间设有调压井，前池内设有拦污栅。
5.根据权利要求1所述的一种智能调节型输水发电装置的监测反馈方法，其特征在于：所述进水流道的出水口处设置多条流道岔管，每条流道岔管对应与水电站厂房内的每台水轮发电机组相连，所述每条流道岔管内均对应设有进水阀，每个进水阀均与监测反馈系统信号连接。
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