CN113897936A - 具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统及其控制方法，具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统包括依次连通的上游输水廊道、闸室以及下游输水廊道；上游输水廊道内设置有第一阀门，且上游输水廊道的出水口处设置有第一消能工，第一消能工位于第一阀门的下游；下游输水廊道内设置有第二阀门；第一消能工包括可转动的第一主轴以及固定设置于第一主轴上的多个第一叶片，多个第一叶片沿第一主轴的周向排布；第一消能工与第一储能装置相连接。上述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统及其控制方法能够降低闸室内水体紊动程度，减小船舶所受水流力，保障船舶过闸安全，并能够充分利用船舶过闸时水流中所蕴含的能量。

Description

具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及输水系统技术领域，尤其是涉及一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统及其控制方法。

背景技术

传统的船闸输水系统主要分为集中输水系统和分散输水系统两种型式。集中输水系统的消能工主要型式为消能室、消力齿、消力槛、消力梁、消力格栅、垂直挡板、水平遮板、消力池和消力墩等。分散输水系统的闸室消能常采用盖板和明沟两种形式。

现阶段，随着我国内河航运的发展及各类高低水头船闸的不断建设，由于输水系统消能工型式的限制及布置方式的不尽合理，船闸灌水过程中闸室内常常出现紊动强烈的水流及不均匀流场，严重危及船舶航运安全。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，能够降低闸室内水体紊动程度，减小船舶所受水流力，保障船舶过闸安全，并且能够将高速水流动能转化为电能，充分利用水流能量。

本发明还提出一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法。

根据本发明第一方面实施例的一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，所述具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统包括依次连通的上游输水廊道、闸室以及下游输水廊道；所述上游输水廊道内设置有第一阀门，且所述上游输水廊道的出水口处设置有第一消能工，所述第一消能工位于所述第一阀门的下游；所述下游输水廊道内设置有第二阀门；所述第一消能工包括可转动的第一主轴以及固定设置于所述第一主轴上的多个第一叶片，多个所述第一叶片沿所述第一主轴的周向排布。

根据本发明实施例的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，至少具有如下技术效果：

上述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统中，当第一阀门打开后，上游输水廊道内的水能够通过上游输水廊道的出水口进入至闸室内，当上游输水廊道内的水经过第一消能工时，第一消能工能够降低水流速度，从而防止水流在进入闸室后出现强烈紊动的现象，降低闸室内水流不均匀分布。如此，当船舶进入至闸室后，能够减小船舶所受水流力，安全性高。

根据本发明的一些实施例，所述第一叶片为弧形板。

根据本发明的一些实施例，所述第一叶片的数量为4个，4个所述第一叶片沿所述第一主轴的周向均匀间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一主轴的轴向与所述上游输水廊道的出水口的出水方向垂直设置。

根据本发明的一些实施例，所述下游输水廊道的出水口处设置有第二消能工，所述第二消能工设置于所述第二阀门的下游。

根据本发明的一些实施例，所述第二消能工包括可转动的第二主轴以及固定设置于所述第二主轴上的多个第二叶片，多个所述第二叶片沿所述第二主轴的周向排布；

所述第二主轴的轴向与所述下游输水廊道的出水口的出水方向垂直设置。

根据本发明的一些实施例，所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括第一储能装置，所述第一储能装置与所述第一消能工连接，所述第一储能装置用于将所述第一消能工的动能转换成电能并储存。

根据本发明的一些实施例，所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括第二储能装置，所述第二储能装置与所述第二消能工连接，所述第二储能装置用于将所述第二消能工的动能转换成电能并储存。

根据本发明的一些实施例，所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括船舶入口以及船舶出口，所述船舶入口、所述闸室以及所述船舶出口依次连通，所述船舶入口内设置有第一闸门，所述船舶出口内设置有第二闸门。

根据本发明第二方面实施例的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法，应用于如上所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，所述具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法包括：

打开所述第一阀门，且所述第二阀门、所述第一闸门以及所述第二闸门处于关闭状态；

在水流通过所述上游输水廊道流入所述闸室，以使所述闸室的水位与所述第一闸门的上游的水位齐平时，开启所述第一闸门，并关闭所述第一阀门；

当船舶通过所述船舶入口进入到所述闸室后，关闭所述第一闸门，且打开所述第二阀门；

在所述闸室内的水流通过所述下游输水廊道流出，以使所述闸室的水位与所述第二闸门的下游的水位齐平时，开启所述第二闸门。

根据本发明实施例的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法，至少具有如下技术效果：

上述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法中，当第一阀门打开后，上游输水廊道内的水能够通过上游输水廊道的出水口进入至闸室内，当上游输水廊道内的水经过第一消能工时，第一消能工能够降低水流速度，从而防止水流在进入闸室后出现强烈紊动的现象，降低闸室内水流不均匀分布。如此，当船舶进入至闸室后，能够减小船舶所受水流力，安全性高。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的俯视结构示意图；

图2是本发明一实施例的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的剖视结构示意图；

图3是本发明一实施例的第一消能工的结构示意图。

图4是本发明一实施例的第二消能工的结构示意图。

附图标记：

110、上游输水廊道；120、闸室；130、下游输水廊道；140、船舶入口；150、船舶出口；200、第一阀门；300、第一消能工；310、第一主轴；320、第一叶片；330、第一储能装置；400、第二阀门；500、第二消能工；510、第二主轴；520、第二叶片；530、第二储能装置；600、第一闸门；700、第二闸门。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，一实施例涉及的一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，该具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统包括依次连通的上游输水廊道110、闸室120以及下游输水廊道130；上游输水廊道110内设置有第一阀门200，且上游输水廊道110的出水口处设置有第一消能工300，第一消能工300位于第一阀门200的下游；下游输水廊道130内设置有第二阀门400。

上述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统中，当第一阀门200打开后，上游输水廊道110内的水能够通过上游输水廊道110的出水口进入至闸室120内，当上游输水廊道110内的水经过第一消能工300时，第一消能工300能够降低水流速度，从而防止水流在进入闸室120后出现强烈紊动的现象，降低闸室120内水流不均匀分布。如此，当船舶进入至闸室120后，安全性高。

如图3所示，进一步地，第一消能工300包括可转动的第一主轴310以及固定设置于第一主轴310上的多个第一叶片320，多个第一叶片320沿第一主轴310的周向排布。当水流冲击在第一消能工300上时，第一消能工300能够使水流破碎，降低水流速度。

进一步地，第一叶片320为弧形板，如此，当水流冲击在第一叶片320后，更有利于第一叶片320转动，以便第一叶片320的稳定运行，从而使得第一消能工300能够持续消耗水流的能量。

具体到本实施例中，第一叶片320的数量为4个，4个第一叶片320沿第一主轴310的周向均匀间隔设置。

当然，在其他实施例中，第一叶片320的数量也可以是其他数。

结合图1与图3，更进一步地，第一主轴310的轴向与上游输水廊道110的出水口的出水方向垂直设置。如此，当水流抵达上游输水廊道110的出水口时，水流能够直接冲击在第一叶片320上，且水流的速度与主轴相切，能够减少主轴受到的轴向作用力，提高使用寿命。

具体到本实施例中，上游输水廊道110为两条，每条上游输水廊道110内均设置有第一阀门200，且每条上游输水廊道110的出水口处均设置有第一消能工300。

如图1所示，在其中一个实施例中，下游输水廊道130的出水口处设置有第二消能工500，第二消能工500设置于所述第二阀门400的下游。当第二阀门400打开后，闸室120的水能够进入至下游输水廊道130内，当下游输水廊道130内的水经过第二消能工500时，第二消能工500能够降低水流速度，从而防止水流在从闸室120流出后出现强烈紊动的现象。如此，当船舶从闸室120驶出时，安全性更高。

其中，第二消能工500的结构与第一消能工300的结构一致。

如图1、图4所示，具体而言，第二消能工500包括可转动的第二主轴510以及固定于第二主轴510上的多个第二叶片520，多个第二叶片520沿第二主轴510的周向排布。第二主轴510的轴向与下游输水廊道130的出水口的出水方向垂直设置。

具体到本实施例中，下游输水廊道130为两条，每条下游输水廊道130内均设置有第二阀门400，且每条下游输水廊道130的出水口处均设置有第二消能工500。

在其中一个实施例中，具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括第一储能装置330，第一储能装置330与第一消能工300连接，第一储能装置330用于将第一消能工300的动能转换成电能并储存。当水流冲击在第一消能工300上时，第一消能工300因转动而具备动能，第一储能装置330能够将第一消能工300的动能转换成电能并储存。

具体地，第一储能装置330包括第一发电机以及与第一发电机电性连接的第一储能电池，第一发电机与第一消能工300的第一主轴310连接，第一主轴310转动时带动第一发电机发电，第一发电机产生的电能储存于第一储能电池内。

进一步地，具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括第二储能装置530，第二储能装置530与第二消能工500连接，第二储能装置530用于将第二消能工500的动能转换成电能并储存。当水流冲击在第二消能工500上时，第二消能工500因转动而具备动能，第二储能装置530能够将第二消能工500的动能转换成电能并储存。

具体地，第二储能装置530包括第二发电机以及与第二发电机电性连接的第二储能电池，第二发电机与第二消能工500的第二主轴510连接，第二主轴510转动时带动第二发电机发电，第二发电机产生的电能储存于第二储能电池内。

如图1、图2所示，具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统还包括船舶入口140以及船舶出口150，船舶入口140、闸室120以及船舶出口150依次连通，船舶入口140内设置有第一闸门600，船舶出口150内设置有第二闸门700。当第一闸门600打开时，船舶能够从第一闸门600的上游进入闸室120内，当第二闸门700打开时，船舶能够从闸室120驶出。

一实施例还涉及一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法，应用于如上所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法包括：

S100，打开第一阀门200，且第二阀门400、第一闸门600以及第二闸门700处于关闭状态,。

S200，在水流通过上游输水廊道110流入闸室120，以使闸室120的水位与第一闸门600的上游的水位齐平时，开启第一闸门600，并关闭第一阀门200；其中，当上游输水廊道110内的水经过第一消能工300时，第一消能工300能够降低水流速度，从而防止水流在进入闸室120后出现强烈紊动的现象。

S300，当船舶通过船舶入口140进入到闸室120后，关闭第一闸门600，且打开第二阀门400。

S400，在闸室120内的水流通过下游输水廊道130流出，以使闸室120的水位与第二闸门700的下游的水位齐平时，开启第二闸门700；其中，当下游输水廊道130内的水经过第二消能工500时，第二消能工500能够降低水流速度，从而防止水流在从闸室120流出后出现强烈紊动的现象。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征包括依次连通的上游输水廊道、闸室以及下游输水廊道；

所述上游输水廊道内设置有第一阀门，且所述上游输水廊道的出水口处设置有第一消能工，所述第一消能工位于所述第一阀门的下游；所述下游输水廊道内设置有第二阀门；

所述第一消能工包括可转动的第一主轴以及固定设置于所述第一主轴上的多个第一叶片，多个所述第一叶片沿所述第一主轴的周向排布。

2.根据权利要求1所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，所述第一叶片为弧形板。

3.根据权利要求1所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，所述第一叶片的数量为4个，4个所述第一叶片沿所述第一主轴的周向均匀间隔设置。

4.根据权利要求1所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，所述第一主轴的轴向与所述上游输水廊道的出水口的出水方向垂直设置。

5.根据权利要求1所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，所述下游输水廊道的出水口处设置有第二消能工，所述第二消能工设置于所述第二阀门的下游。

6.根据权利要求5所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，所述第二消能工包括可转动的第二主轴以及固定设置于所述第二主轴上的多个第二叶片，多个所述第二叶片沿所述第二主轴的周向排布；

所述第二主轴的轴向与所述下游输水廊道的出水口的出水方向垂直设置。

7.根据权利要求1所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，还包括第一储能装置，所述第一储能装置与所述第一消能工连接，所述第一储能装置用于将所述第一消能工的动能转换成电能并储存。

8.根据权利要求5所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，还包括第二储能装置，所述第二储能装置与所述第二消能工连接，所述第二储能装置用于将所述第二消能工的动能转换成电能并储存。

9.根据权利要求1至8任一项所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统，其特征在于，还包括船舶入口以及船舶出口，所述船舶入口、所述闸室以及所述船舶出口依次连通，所述船舶入口内设置有第一闸门，所述船舶出口内设置有第二闸门。

10.一种具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法，其特征在于，应用于如上权利要求9所述的具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统中，所述具有旋转发电消能工的船闸集中输水系统的控制方法包括：

打开所述第一阀门，且所述第二阀门、所述第一闸门以及所述第二闸门处于关闭状态；

在水流通过所述上游输水廊道流入所述闸室，以使所述闸室的水位与所述第一闸门的上游的水位齐平时，开启所述第一闸门，并关闭所述第一阀门；

当船舶通过所述船舶入口进入到所述闸室后，关闭所述第一闸门，且打开所述第二阀门；

在所述闸室内的水流通过所述下游输水廊道流出，以使所述闸室的水位与所述第二闸门的下游的水位齐平时，开启所述第二闸门。

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