CN206752427U - 一种水电站地面厂房尾水出口结构及其水电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水电站地面厂房尾水出口结构及其水电站，该水电站地面厂房尾水出口结构包括与水轮机组连接的尾水管，所述尾水管出口端设有尾水压力池，所述尾水压力池为顶部敞开、底部和侧面封闭的池子，且尾水压力池与尾水管连通，尾水压力池顶部设有可将尾水压力池中的尾水排至下游的溢流口；所述溢流口的溢流面高程低于下游最大防洪水位，高于下游设计尾水位。本实用新型技术可行、结构简单、运行可靠，适用于尾水位变幅较大，无需充分利用尾水最低水位的水电站。

Description

一种水电站地面厂房尾水出口结构及其水电站

技术领域

本实用新型属于水利水电技术，具体涉及一种水电站地面厂房尾水出口结构及其水电站。

背景技术

水电站尾水管位于水轮机转轮下方，是反击式水轮机的重要过流部件，其汇集并引导转轮出口水流排往下游，利用转轮出口至下游水位的位置水头，回收转轮出口的部分动能。转轮出口至下游水位的位置水头主要取决于水轮机的安装高程。而安装高程主要受水轮机吸出高度控制，吸出高度越小，水轮机安装高程越低。

传统的地面厂房尾水出口结构型式是将尾水管出口直接淹没在下游河流设计尾水位下，或通过尾水隧洞连接尾水管将尾水出口淹没在下游河流设计尾水位下，其尾水管的出口水位高程低于下游设计尾水位，获得较小的吸出高度，改善转轮出口真空度，改善水轮机的气蚀性能。

采用传统的尾水出口结构型式的水电站，下游最低尾水位越低，水轮机安装高程越低。

在水电站厂房设计中，水轮机安装高程是一个控制性标高，只有水轮机安装高程确定以后才可以确定相应的发电机层高程和装配场的高程，对于套用现成机组，发电机和水轮机之间的间距是给定的。

对于高变幅洪水位作用下的水电站地面式厂房，下游河流最大防洪水位和下游河流最低尾水位之间水位变幅较大。若仅为了充分利用下游河流最低尾水位发电，采用传统的尾水出口结构型式，水轮机安装高程一般设置较低，以满足吸出高度要求。此时，根据水轮机高程确定的装配场和发电机层楼板高程相对下游最大防洪水位较低，下游尾水平台和进场道路下游侧防洪墙就需要设计的比较高，导致场内视野景观较差，工程投资、运行期排水费用和安全风险较高。为了减小防洪墙高度，将装配场和发电机楼板高层提高，将会导致厂房高度增加，厂房工程投资增大，水轮发电机转轴的长度加长，机组运行稳定性较差，引起厂房振动等问题。

对于高变幅洪水位作用下的水电站地面式厂房，若采用传统的尾水出口结构型式，设置较低的水轮机安装高程来利用下游河流最低尾水位发电，还会造成地面厂房的土建工程开挖量较大，当下游最大防洪水位也会带来厂房的抗浮稳定问题，造成回填混凝土工程量的增加。若将水轮机安装高程提高，不利用下游河流最低尾水位发电，则不仅会造成水头浪费，还会减小水轮机发电利用小时数，造成较大的水能损失。

本实用新型设计的技术术语解释如下：

设计尾水位：水轮机要正常工作需保证尾水管有一定正压力，水位需要淹没尾水管出口，这个水位就叫设计尾水位。设计尾水位要高于最低尾水位，否则水轮机就无法正常工作。也就是说，设计尾水位是最低尾水位加上发电流量对应的水位。

实用新型内容

为了克服在高变幅洪水位河流地区水电站地面厂房开发过程中采用传统尾水出口结构型式存在的缺陷和不足，提出一种更加先进、实用、高效的尾水出口结构及其水电站。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种水电站地面厂房尾水出口结构，包括与水轮机组连接的尾水管，所述尾水管出口端设有尾水压力池，所述尾水压力池为顶部敞开、底部和侧面封闭的池子，且尾水压力池与尾水管连通，尾水压力池顶部设有可将尾水压力池中的尾水排至下游的溢流口；

所述溢流口的溢流面高程低于下游最大防洪水位，高于下游设计尾水位。

当机组发电时，若下游河流水位低于尾水压力池溢流面高程，机组引用流量通过尾水管的引导，从尾水压力池的溢流面溢出并泄入下游河流中，此时下游发电水位维持在尾水压力池溢流面高程不变。若上游河流发电水位恒定，机组工作水头基本不变。

当机组发电时，若下游河流水位高于尾水压力池溢流面高程，尾水压力池可看作下游河流的一部分，机组引用流量通过尾水管的引导，从尾水压力池淹没出流，此时下游发电水位即为下游河流水位。若上游河流发电水位恒定，机组工作水头随下游河流水位的变化而变化。

通过设置尾水压力池，减小了下游河流发电水位变幅，在上游河流发电水位恒定的情况下，可减小了水电站机组工作水头变幅。

进一步的，为减小溢流水对下游冲刷，在溢流口位置处对接设有往下游延伸的浆砌石护底。

一种具体的方案中，所述溢流口设置于尾水压力池的靠下游侧，溢流口处安装设有尾水检修闸门。

另一种具体的方案中，所述溢流口围绕尾水压力池顶部边沿呈辐射状设置。

同时，本实用新型还提供一种水电站，包括水轮机组、与水轮机组连接的发电机、引水压力管道、沿岸设置的第一防洪墙、尾水平台、设置于尾水平台下游侧的第二防洪墙，第一防洪墙与第二防洪墙相连接，尾水平台上设有尾水事故闸门，还包括上述水电站地面厂房尾水出口结构，所述尾水事故闸门位于尾水管与尾水压力池连接位置处。

本实用新型的显著效果是：

1.通过设置尾水压力池，抬高水电站运行时下游发电水位，减小了下游河流发电水位变幅，在上游河流发电水位恒定的情况下，减小了水电站机组工作水头变幅。尾水压力池还可有效拦截泥沙，有利于机组运行稳定。

2.由于设置了压力尾水池，水轮机安装高程通过尾水压力池溢流面高程确定，可相应提高水轮机安装高程，进而可提高发电机高程，提高安装场高程，还可减小第一防洪墙高度或取消第一防洪墙。

3.通过抬高水轮机安装高程，可提高厂房基础开挖线高程，减小地面式厂房土石方开挖量，减小投资。有利于提高厂房的抗浮稳定，减小厂房基础混凝土填筑量。

4.有利于降低厂房高度，减小厂房投资，减小水轮发电机转轴的长度，改善机组厂房振动问题。甚至可取消尾水检修闸门，对于要求设置尾水检修闸门的水电站，有利于降低尾水检修闸门的高度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型水电站剖面图。

图2本实用新型水电站平面布置图。

图中：1.最大防洪水位，2.溢流面高程，3.下游河流水位，4.设计尾水位，5.最低尾水位，6.尾水压力池，7.护底，8.溢流口，9.尾水检修闸门，10.第二防洪墙，11.尾水事故闸门，12.尾水管，13.水轮机组安装高程，14.发电机，15.尾水平台，16.发电机高程，18.水轮机组，19.厂房基础开挖线，20.引水压力管道，21.第一防洪墙。

具体实施方式

如图1～2所示，一种水电站地面厂房尾水出口结构，包括与水轮机组18连接的尾水管12。

所述尾水管12出口端设有尾水压力池6，所述尾水压力池6为顶部敞开、底部和侧面封闭的池子。且尾水压力池6与尾水管12连通。

尾水压力池6顶部设有可将尾水压力池6中的尾水排至下游的溢流口8。所述溢流口8设置于尾水压力池6的靠下游侧，溢流口8处安装设有尾水检修闸门9。在溢流口8位置处对接设有往下游延伸的浆砌石护底7。

所述溢流口8的溢流面高程2低于下游最大防洪水位1，高于下游设计尾水位4。

同时还提供一种水电站，包括水轮机组18、与水轮机组18连接的发电机14、引水压力管道20、沿岸设置的第一防洪墙21、尾水平台15、设置于尾水平台15下游侧的第二防洪墙10，第一防洪墙21与第二防洪墙10相连接，尾水平台15上设有尾水事故闸门11。

还包括上述水电站地面厂房尾水出口结构，所述尾水事故闸门11位于尾水管12与尾水压力池6连接位置处。

建造水电站时，由最大防洪水位1确定尾水平台15高程和第二防洪墙10的高度。水电站地面式厂房装配场高程应与进场道路厂房段高程同高，以方便车辆直接开入装配场。

进场道路沿线下游侧修筑第一防洪墙21，第一防洪墙21与尾水平台15上第二防洪墙10相接，保证洪水期对外交通通畅。

下游河流设计尾水位4根据水电站装机台数情况下的水轮机过流量对应的下游河流水位确定，高于下游河流最低尾水位5。

若不设置尾水压力池6，水轮机组安装高程13通过下游河流设计尾水位4确定，尾水管12出口直接淹没在下游河流设计尾水位4以下，满足吸出高度要求。

若设置压力尾水池6，水轮机安装高程13通过尾水压力池溢流面高程2确定，可相应提高水轮机安装高程13，进而可提高发电机高程16，提高安装场高程，减小第一防洪墙10高度或取消第一防洪墙10。通过抬高水轮机安装高程13可提高厂房基础开挖线19高程，减小地面式厂房土石方开挖量，减小投资。有利于提高厂房的抗浮稳定，减小厂房基础混凝土填筑量。

尾水事故闸门11用以保证尾水事故闸门可以在动水中切断水流。

尾水压力池6应保证水流流态均匀，避免在机组发电运行时出现较大的漩涡和反向流速。

尾水压力池6可有效拦截泥沙，抬高水电站运行时下游发电水位，降低机组工作水头变幅，有利于机组运行稳定。

当下游河流水位3低于尾水压力池溢流面高程2时，机组工作水头损失的大小即为两者的差值，与机组工作水头相比所占比重较小，尾水压力池溢流面高程2可通过经济技术比较确定。

当机组发电时，若下游河流水位3低于尾水压力池溢流面高程2，机组引用流量通过尾水管12的引导，从尾水压力池6的溢流面溢出并泄入下游河流中，此时下游发电水位维持在尾水压力池溢流面高程2不变。若上游河流发电水位恒定，机组工作水头基本不变。

当机组发电时，若下游河流水位高于尾水压力池溢流面高程2，尾水压力池6可看作下游河流的一部分，机组引用流量通过尾水管12的引导，从尾水压力池6淹没出流，此时下游发电水位即为下游河流水位3。若上游河流发电水位恒定，机组工作水头随下游河流水位3的变化而变化。

Claims (5)

1.一种水电站地面厂房尾水出口结构，包括与水轮机组（18）连接的尾水管（12），其特征在于：所述尾水管（12）出口端设有尾水压力池（6），所述尾水压力池（6）为顶部敞开、底部和侧面封闭的池子，且尾水压力池（6）与尾水管（12）连通，尾水压力池（6）顶部设有可将尾水压力池（6）中的尾水排至下游的溢流口（8）；

所述溢流口（8）的溢流面高程（2）低于下游最大防洪水位（1），高于下游设计尾水位（4）。

2.根据权利要求1所述的水电站地面厂房尾水出口结构，其特征在于：在溢流口（8）位置处对接设有往下游延伸的浆砌石护底（7）。

3.根据权利要求1所述的水电站地面厂房尾水出口结构，其特征在于：所述溢流口（8）设置于尾水压力池（6）的靠下游侧，溢流口（8）处安装设有尾水检修闸门（9）。

4.根据权利要求1所述的水电站地面厂房尾水出口结构，其特征在于：所述溢流口（8）围绕尾水压力池（6）顶部边沿呈辐射状设置。

5.一种水电站，包括水轮机组（18）、与水轮机组（18）连接的发电机（14）、引水压力管道（20）、沿岸设置的第一防洪墙（21）、尾水平台（15）、设置于尾水平台（15）下游侧的第二防洪墙（10），第一防洪墙（21）与第二防洪墙（10）相连接，尾水平台（15）上设有尾水事故闸门（11），其特征在于：还包括上述权利要求1～4任一项所述的水电站地面厂房尾水出口结构，所述尾水事故闸门（11）位于尾水管（12）与尾水压力池（6）连接位置处。