CN214460074U - 复合式流量控制及能源回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型复合式流量控制及能源回收系统，包括电站、调流阀、控制闸、调压井、连接管道、出水池、输水隧洞。电站在控制出水池的入流流量的同时，将上游来水的富裕水能转换为电能；调流阀与电站为“一”字型布置，用于消除上游来水的富裕水能，控制出水池的入流流量，配合电站稳定出水池水位；控制闸布置在输水隧洞上部山体，高水位时关闭闸门，低水位时开启闸门加大供水能力；调压井包括竖井和溢流道两部分，用于释放水锤压力；连接管道包括上游进水管道、下游出水管道和调压井连接管道；出水池与外部隔离，保证水质安全；输水隧洞是输水系统的主线路。本实用新型系统供水安全度高、可保障原水水质、系统节能环保性好，且结构布置紧凑。

Description

复合式流量控制及能源回收系统

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程中的流量调节及能源回收系统，具体涉及引供水工程中，在有压输水管线尾部布置，用于流量控制及能源回收的设备系统。

背景技术

有压输水系统流量控制与消能的方式总体包括系统头部、系统中部和系统尾部控制方案。系统头部控制方案为设置控制闸，主要的用途为控制取水和便于检修，一般为全开、全关方式运行，很少采用调节开度控制流量；系统中部控制方案包括锥形阀消能、消能井、孔板消能、旋流消能等，需结合地形条件布置，应用较少；系统尾部控制方案包括电站消能、调流阀消能、控制闸控制联合消力池或挑流消能等。考虑运行管理方便，引供水工程一般采用系统尾部控制方案。

电站可利用剩余水头发电，但引供水工程保障供水水质、水量是首要任务，因此，一方面，对机组布置及防油污渗漏设计提出了较高要求，另一方面，要求维持下游水位基本恒定，以满足下游各水厂的取水水位要求，这就导致机组导叶开度需在流量变化时频繁调整；故有压输水系统中，电站控制流量及能源回收方案反而较少运用。

调流阀既能精确频繁控制流量，又能消能，适用于系统尾部水头较高、下游抗冲能力不足的情况，且小直径调流阀制造水平成熟，技术要求不高，在中小型供水管道工程中广泛采用。但在大型引供水工程中，因引水流量较大，所需调流阀直径也较大，设备耐久性极大降低，工程长久运行检修及维护成本较高。另外，供水水库水位变幅大，阀门上游富余水头较低时，容易面临过流能力不足的问题，需大幅增加管道及阀门数量，或进一步加大阀门直径。

控制闸受地形影响较大，一方面，闸门仅适用于低水头控制流量，水头差较大时需布置消力池或调流消能，对于引供水工程，对下游地形及场地提出了较高的要求，另一方面，供水水库水位变幅大，当闸门上下游水头差较大时，平板门长期运行存在振动问题，而弧形闸门因跃后水深太大，也很难布置。

大型引供水工程大多为重大民生工程，引水流量大，对输水系统的水质、供水保证率、设备耐久性也有较高的要求，有压输水系统的流量控制及消能是核心问题，既要考虑安全性又要兼顾经济性，因此，需要有更完备的系统方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服常规有压输水系统尾部控制方案中相关设备的不足，提出复合式流量控制及能源回收系统，一方面，解决了大型引供水工程引水流量大、供水水库水位变幅大时，有压输水系统流量控制及消能需同时保障输水系统水质、供水保证率、设备耐久性的技术难题；另一方面，所述系统既有利于发挥各调压设备的优点、规避其使用限制条件，又具有节能环保的特点，经济合理。

本实用新型所采用的技术方案是：复合式流量控制及能源回收系统，包括电站、调流阀、控制闸、调压井、连接管道、出水池、输水隧洞；所述电站、调流阀、控制闸并联布置，分别用于控制流量，其中，所述电站、调流阀并排“一”字型布置，共用安装场、副厂房、所述出水池及连接管道；所述电站采用卧式水轮发电机组，上游端与连接管道连接，下游端连接出水池，在控制流入出水池水流流量的同时，将上游来水的富裕水能转换为电能；所述控制闸布置于所述输水隧洞的上部山体，以防止控制闸内水体从顶部溢出；所述调压井通过连接管道与输水隧洞的主洞连接；所述出水池位于电站和调流阀下游。

进一步地，所述输水隧洞是输水系统的主线路，被所述控制闸分隔为上游输水隧洞和下游输水隧洞两部分；所述调压井包括竖井和溢流道两部分；所述连接管道包括上游进水管道、下游出水管道和调压井连接管道三部分，上游进水管道布置在电站、调流阀的上游，将上游输水隧洞中的水体引入电站、调流阀，下游出水管道前端连接出水池底部，末端连接下游输水隧洞，调压井连接管道布置在上游输水隧洞和竖井中间，起连接作用；竖井为直立布置，底部连接调压井连接管道，顶部开口与溢流道连通，溢流道为竖井内水位较高时的溢流通道。

进一步地，所述调流阀上游端与电站共用上游进水管道，下游端与电站共用出水池，用于消除上游来水的富裕水能，控制流入出水池的水流流量，配合电站稳定出水池水位。

进一步地，所述控制闸单独运用无消能功能，在上游高水位时关闭闸门，上游低水位时开启闸门以加大供水能力。

进一步地，所述出水池由电站、调流阀、出水池挡墙、出水池底板围合而成，出水池与外部隔离，出水池底板中部开孔，向下连接下游出水管道。

进一步地，调压井和电站(调流阀)布置不限于调压井在左侧，电站和调流阀在右侧，也可是调压井在右侧，电站和调流阀在左侧。

进一步地，调压井不限于布置在输水隧洞一侧，可结合地形情况直接布置在上游输水隧洞轴线上。

本实用新型的有益效果是：

1、系统供水安全度高。充分发挥了电站机组技术成熟、耐久性好，调流阀流量控制精度高，控制闸低水位过流能力大、调压井稳定管道压力的优点。输水系统尾部大流量高水位时，采用电站和调流阀共同控制流量及消能，以水力发电机组运行为主，流量调节阀参与微调，出水池水位稳定，满足下游各水厂的取水水位要求；小流量中低水位时，采用调流阀作为主要流量控制设施；低水位时，以控制闸为主要控制措施，加大过流能力；电站停机甩负荷时，水锤压力通过调压井释放，稳定管道内压力，保证工程结构安全。各设备均在适宜的水头条件下运行，电站机组本身就较流量调节阀设备使用寿命更长，以机组为主要运行设备、流量调节阀仅用于微调流量，又可避流量调节阀长期不间断运行降低设备寿命，有利于提高供水系统安全度。

2、可保障原水水质。电站选用卧式水轮发电机组，使机组油润滑系统、油压系统不与水体接触，设计优化后的机组可保障原水水质。

3、系统节能环保性好。因系统主要是以电站进行控制流量，调流阀仅用于小流量微调，控制闸仅用于低水头罕见工况，因此，可通过电站回收系统富余的水头能量，获取稳定的发电收益，符合节能环保理念。

4、结构布置紧凑。尽管本系统需布置电站、调流阀、控制闸、调压井、连接管道、出水池、输水隧洞等结构，但电站和调流阀可联合布置，共用连接管道、出水池、安装场和副厂房。

附图说明

图1是本实用新型实施例平面图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图1的C-C剖视图；

图5是图1的D-D剖视图。

图中：1-电站；2-调流阀；3-控制闸；4-调压井；41-竖井；42-溢流道；5-连接管道；51-上游进水管道；52-下游出水管道；53-调压井连接管道；6-出水池；61-出水池挡墙；62-出水池底板；7-输水隧洞；71-上游输水隧洞；72-下游输水隧洞。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图5所示，本实用新型复合式流量控制及能源回收系统，包括电站1、调流阀2、控制闸3、调压井4、连接管道5、出水池6、输水隧洞7等。电站1、调流阀2、控制闸3并联布置，可分别用于控制流量，其中，电站1、调流阀2并排“一”字型布置，可共用安装场、副厂房、出水池6及连接管道5。

电站1采用卧式水轮发电机组，上游端与连接管道5连接，下游端连接出水池6，在控制流入出水池6水流流量的同时，将上游来水的富裕水能转换为电能。

控制闸3布置于输水隧洞7上部山体，以防止控制闸3内水体从顶部溢出；控制闸3单独运用无消能功能，在上游高水位时关闭闸门，上游低水位时开启闸门以加大供水能力；调压井4通过连接管道5与输水隧洞7的主洞连接。

输水隧洞7是输水系统的主线路，被控制闸3分隔为上游输水隧洞71和下游输水隧洞72两部分；连接管道5包括上游进水管道51、下游出水管道52和调压井连接管道53三部分；调压井4包括竖井41和溢流道42两部分；上游进水管道51布置在电站1、调流阀2的上游，将上游输水隧洞71中的水体引入电站1、调流阀2，下游出水管道52前端连接出水池6底部，末端连接下游输水隧洞72，调压井连接管道53布置在上游输水隧洞71和竖井41中间，起连接作用；竖井41为直立布置，底部连接调压井连接管道53，顶部开口与溢流道42连通，溢流道42为竖井41内水位较高时的溢流通道。

调流阀2上游端与电站1共用上游进水管道51，下游端与电站1共用出水池6，用于消除上游来水的富裕水能，控制流入出水池6的水流。

出水池6位于电站1和调流阀2下游，由电站1、调流阀2、出水池挡墙61、出水池底板62围合而成，出水池6与外部隔离，出水池底板62中部开孔，向下连接下游出水管道52。

调压井4和电站1、调流阀2布置不限于调压井4在左侧，电站1和调流阀2在右侧，也可是调压井4在右侧，电站1和调流阀2在左侧。

调压井4不限于布置在输水隧洞7一侧，可结合地形情况直接布置在上游输水隧洞71轴线上。

上述实施例结合附图对本实用新型进行了描述，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：它包括电站、调流阀、控制闸、调压井、连接管道、出水池、输水隧洞；所述电站、调流阀、控制闸并联布置，分别用于控制流量；所述电站、调流阀并排“一”字型布置，共用安装场、副厂房、所述出水池及连接管道；所述电站的上游端与所述连接管道连接，下游端连接出水池，在控制流入出水池水流流量的同时，将上游来水的富裕水能转换为电能；所述控制闸布置于所述输水隧洞的上部山体，以防止控制闸内水体从其顶部溢出；所述调压井通过连接管道与输水隧洞的主洞连接；所述出水池位于电站和调流阀下游。

2.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述输水隧洞是输水系统的主线路，被所述控制闸分隔为上游输水隧洞和下游输水隧洞两部分；所述调压井包括竖井和溢流道两部分；所述连接管道包括上游进水管道、下游出水管道和调压井连接管道三部分；上游进水管道布置在所述电站、调流阀的上游，将上游输水隧洞中的水体引入电站、调流阀，下游出水管道前端连接出水池的底部，末端连接下游输水隧洞，调压井连接管道布置在上游输水隧洞和竖井中间，起连接作用；竖井为直立布置，底部连接调压井连接管道，顶部开口与溢流道连通，溢流道为竖井内水位较高时的溢流通道。

3.根据权利要求2所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述调流阀的上游端与所述电站共用所述上游进水管道，下游端与所述电站共用所述出水池，用于消除上游来水的富裕水能，控制流入出水池的水流流量，配合电站稳定出水池水位。

4.根据权利要求2所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述出水池由所述电站、所述调流阀、出水池挡墙、出水池底板围合而成，所述出水池与外部隔离，出水池底板中部开孔，向下连接所述下游出水管道。

5.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述电站采用卧式水轮发电机组。

6.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述控制闸单独运用时无消能功能，在上游高水位时闸门为关闭状态，在上游低水位时闸门为开启状态以加大供水能力。

7.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述调压井布置在左侧，所述电站和调流阀布置在右侧。

8.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述调压井布置在右侧，所述电站和调流阀布置在左侧。

9.根据权利要求1所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述调压井布置在所述输水隧洞的一侧。

10.根据权利要求2所述的复合式流量控制及能源回收系统，其特征在于：所述调压井结合地形情况直接布置在所述上游输水隧洞的轴线上。

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