CN112982333B - 一种水电站用压力前池装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的水电站用压力前池装置，通过在压力前池溢流堰所在的中侧壁外侧修建储水池，并设置相应的支撑桩、承台、支撑柱、支撑杆的组合加固支撑装置，实现储水池的稳定，当电站溢流堰产生溢流时，多余弃水可以存放在储水池中，储水池中设置有抽水装置，可以在压力前池水位降低至设定值时，启动抽水装置向压力前池补水，从而提高水能利用效率。

Description

一种水电站用压力前池装置

技术领域

本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种水电站用压力前池装置。

背景技术

径流式水电站是我国常见的水电站形式，其无法对来流进行调节，结构形式简单，而且一般装机规模不大，对于径流式水电站而言，其一般修建压力前池，用于连接引水渠道，通过压力前池再将来流引入至机组中进行发电，其压力前池一般库容较小，无法有效对来流进行调节，因此，一旦机组无法完全利用来流，则需要对多余的来水进行弃水，对于压力前池，其弃水一般通过溢流堰进行，在压力前池上修建溢流堰，一旦水位超过溢流堰顶高程，就进行弃水。

溢流堰弃水造成弃掉的水量无法被电站利用，从而造成水流能量浪费。其弃水一般发生在如下情形：电站开机时，为保证来流稳定，在发生溢流一段时间后再开机；机组开1台机组满发，而来流稍多，此时选择1台机组开机，产生少量弃水；机组故障，无法正常运行，产生弃水；来流过大造成弃水等情况。

由于上述弃水的产生，导致电站浪费了能量资源，因此，需要对现有的压力前池进行改造，避免水流能量浪费，尽可能提高水能利用效率。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种水电站用压力前池装置。

本发明提供一种水电站用压力前池装置，所述水电站为径流式水电站，其设置有引水渠道、压力前池、引水管道，所述引水渠道的末端连接压力前池，压力前池包括左侧壁、中侧壁、右侧壁和底壁，其中左侧壁上设置有若干进水口，进水口分别与引水管道连接，所述引水管道上设置有工作闸门，所述工作闸门上连接有启闭装置，所述引水管道的末端与水电站的水轮发电机组的水轮机连接，用于向水轮机提供水能，所述中侧壁上设置有溢流堰，其特征在于：所述压力前池的中侧壁外侧设置有储水池，所述储水池包括底板和侧板，所述储水池的侧板高程低于溢流堰高程，所述储水池的底板高程高于所述压力前池的底壁高程，所述储水池下设置有支撑装置，所述支撑装置包括支撑桩、承台、支撑柱、支撑杆，所述支撑桩设置为多根并深入地基，所述承台位于多根所述支撑柱上，并与所述支撑柱固定连接，所述承台的一端与所述压力前池的中侧壁固定连接，所述承台的另一端位于所述储水池侧板的外侧，在所述承台上设置有多根支撑柱，所述支撑柱的下端与所示承台固定连接，所述支撑柱的上端与所述储水池底板下表面固定连接，在所示储水池底板与所述压力前池中侧壁之间设置多根支撑杆，所述支撑杆一端与所述压力前池中侧壁固定连接，所述支撑杆的另一端与所述储水池底板的下表面固定连接，所述储水池中设置有抽水装置，所述抽水装置连接供电装置，所述抽水装置通过固定装置固定在所述储水池中，所述抽水装置连接水管，所述水管一端与所述抽水装置连接，所述水管的另一端越过溢流堰深入至压力前池中，当水电站机组无法利用来流时，多余水量从溢流堰溢流至储水池，并储存在储水池中，而当机组运行过程中，前池水位低于设定值时，启动抽水装置，将储水池中的水抽至压力前池进行发电，以提高水能利用效率。

作为优选，所述引水管道为钢管。

作为优选，所述引水管道为钢管。

作为优选，所述支撑桩的顶部伸出所述地基，所述支撑柱顶部为钢筋混凝土结构，所述承台也为钢筋混凝土结构，且所述支撑柱顶部的钢筋与所述承台中的钢筋固定连接。

作为优选，所述支撑柱为钢筋混凝土结构，所述支撑柱底部的钢筋与所述承台中的钢筋固定连接。

作为优选，所述设定值为可以选择为压力前池水位低于溢流堰顶高程0.8-1.2m。

作为优选，所述抽水装置为水泵。

本发明的工作原理如下：

在传统的压力前池溢流堰的侧壁旁设置储水池，对于从溢流堰溢流的水量可以临时储存在储水池中，从而避免直接溢流到下游产生浪费；电站运行中，如果压力前池水位低于设定值，说明压力前池中还可以存放多余水量，此时可以启动抽水装置进行抽水作业，将溢流的水量抽至压力前池，从而实现发电。

虽然抽水作业需要耗费电能，但是由于储水池靠近压力前池，其落差相对较低，此部分耗费的电能较少，而抽取后的水流存储在压力前池中，则可以利用发电水头进行发电。举例进行说明如下：

某电站发电水头10m，修建储水池距离溢流堰平均高度2m，则抽水耗费的功率可以表达为：N1=K1×Q×H1；K为电机抽水的效率，Q为抽水流量，H1为抽水高程，可近似取2m；

而该部分水量发电产生的功率可以表示为：N2=K2×Q×H2，Q为发电流量，H2为发电水头，可近似取10m，K2为水轮发电机组效率。

某电站溢流后才进行发电，溢流水量假定为100m³，如果不修建储水池，而该部分溢流水量不产生能量，直接浪费，如果修建储水池，则可以在机组稳定后加大机组出力，降低压力前池水位，或在上游来水减少，即将停机前，待水位降低至满足要求后，启动抽水装置，抽取溢流水量，使该部分水量进行发电，从而提高整体能量利用效率。

通过上述功率比较可知，虽然对溢流后的水量进行抽水耗费了一定能量，但是其远远小于其发电能量，因此，采用该方式可以充分利用溢流后的水能，减少能源浪费。

为对储水池进行支撑，可以采用支撑柱配合承台配合支撑柱的方式，由于承台与压力前池侧壁连为一体，因此，可以充分提高其支撑效果和性能，避免产生局部破坏。

本发明的优点在于：

本发明提供的水电站用压力前池装置，通过在压力前池溢流堰所在的中侧壁外侧修建储水池，并设置相应的支撑桩、承台、支撑柱、支撑杆的组合加固支撑装置，实现储水池的稳定，当电站溢流堰产生溢流时，多余弃水可以存放在储水池中，储水池中设置有抽水装置，可以在压力前池水位降低至设定值时，启动抽水装置向压力前池补水，从而提高水能利用效率。

附图说明：

图1为本发明的平面示意图；

图2为本发明引水管道布置示意图；

图3为本发明储水池设置示意图。

具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。

本发明提供一种水电站用压力前池2装置，所述水电站为径流式水电站，其设置有引水渠道1、压力前池2、引水管道3，所述引水渠道1的末端连接压力前池2，压力前池2包括左侧壁21、中侧壁22、右侧壁23和底壁24，其中左侧壁21上设置有若干进水口，进水口分别与引水管道3连接，所述引水管道3上设置有工作闸门31，所述工作闸门31上连接有启闭装置32，所述引水管道3的末端与水电站的水轮发电机组的水轮机连接，用于向水轮机提供水能，所述中侧壁22上设置有溢流堰，其特征在于：所述压力前池2的中侧壁22外侧设置有储水池4，所述储水池4包括底板41和侧板42，所述储水池4的侧板42高程低于溢流堰高程，所述储水池4的底板41高程高于所述压力前池2的底壁24高程，所述储水池4下设置有支撑装置，所述支撑装置包括支撑桩5、承台6、支撑柱7、支撑杆8，所述支撑桩5设置为多根并深入地基，所述承台6位于多根所述支撑柱7上，并与所述支撑柱7固定连接，所述承台6的一端与所述压力前池2的中侧壁22固定连接，所述承台6的另一端位于所述储水池4侧板42的外侧，在所述承台6上设置有多根支撑柱7，所述支撑柱7的下端与所示承台6固定连接，所述支撑柱7的上端与所述储水池4底板41下表面固定连接，在所示储水池4底板41与所述压力前池2中侧壁22之间设置多根支撑杆8，所述支撑杆8一端与所述压力前池2中侧壁22固定连接，所述支撑杆8的另一端与所述储水池4底板41的下表面固定连接，所述储水池4中设置有抽水装置9，所述抽水装置9连接供电装置，所述抽水装置9通过固定装置固定在所述储水池4中，所述抽水装置9连接水管10，所述水管10一端与所述抽水装置9连接，所述水管10的另一端越过溢流堰深入至压力前池2中，当水电站机组无法利用来流时，多余水量从溢流堰溢流至储水池4，并储存在储水池4中，而当机组运行过程中，前池水位低于设定值时，启动抽水装置9，将储水池4中的水抽至压力前池2进行发电，以提高水能利用效率。

作为优选，所述引水管道3为钢管。

作为优选，所述引水管道3为钢管。

作为优选，所述支撑桩5的顶部伸出所述地基，所述支撑柱7顶部为钢筋混凝土结构，所述承台6也为钢筋混凝土结构，且所述支撑柱7顶部的钢筋与所述承台6中的钢筋固定连接。

作为优选，所述支撑柱7为钢筋混凝土结构，所述支撑柱7底部的钢筋与所述承台6中的钢筋固定连接。

作为优选，所述设定值为可以选择为压力前池2水位低于溢流堰顶高程0.8-1.2m。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种水电站用压力前池装置，所述水电站为径流式水电站，其设置有引水渠道、压力前池、引水管道，所述引水渠道的末端连接压力前池，压力前池包括左侧壁、中侧壁、右侧壁和底壁，其中左侧壁上设置有若干进水口，进水口分别与引水管道连接，所述引水管道上设置有工作闸门，所述工作闸门上连接有启闭装置，所述引水管道的末端与水电站的水轮发电机组的水轮机连接，用于向水轮机提供水能，所述中侧壁上设置有溢流堰，其特征在于：所述压力前池的中侧壁外侧设置有储水池，所述储水池包括底板和侧板，所述储水池的侧板高程低于溢流堰高程，所述储水池的底板高程高于所述压力前池的底壁高程，所述储水池下设置有支撑装置，所述支撑装置包括支撑桩、承台、支撑柱、支撑杆，所述支撑桩设置为多根并深入地基，所述承台位于多根所述支撑柱上，并与所述支撑柱固定连接，所述承台的一端与所述压力前池的中侧壁固定连接，所述承台的另一端位于所述储水池侧板的外侧，在所述承台上设置有多根支撑柱，所述支撑柱的下端与所示承台固定连接，所述支撑柱的上端与所述储水池底板下表面固定连接，在所述储水池底板与所述压力前池中侧壁之间设置多根支撑杆，所述支撑杆一端与所述压力前池中侧壁固定连接，所述支撑杆的另一端与所述储水池底板的下表面固定连接，所述储水池中设置有抽水装置，所述抽水装置连接供电装置，所述抽水装置通过固定装置固定在所述储水池中，所述抽水装置连接水管，所述水管一端与所述抽水装置连接，所述水管的另一端越过溢流堰深入至压力前池中，当水电站机组无法利用来流时，多余水量从溢流堰溢流至储水池，并储存在储水池中，而当机组运行过程中，前池水位低于设定值时，启动抽水装置，将储水池中的水抽至压力前池进行发电，以提高水能利用效率；所述支撑桩的顶部伸出所述地基，所述支撑柱顶部为钢筋混凝土结构，所述承台也为钢筋混凝土结构，且所述支撑柱顶部的钢筋与所述承台中的钢筋固定连接；所述设定值选择为压力前池水位低于溢流堰顶高程0.8-1.2m。

2.如权利要求1所述的水电站用压力前池装置，其特征在于：所述引水管道为钢管。

3.如权利要求1所述的水电站用压力前池装置，其特征在于：所述支撑柱为钢筋混凝土结构，所述支撑柱底部的钢筋与所述承台中的钢筋固定连接。

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