CN2242266Y - 水电站压力管道梭式调压器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及水利工程，特别是水电站的调压器。包含与引水管6连通的封闭水气两相式调压室1，在至少一条调压室运行中流体进出的管道上有控制阀8，上述管道连通调压室的水相部或/和气相部，分别与引水管6和大气相通。可大幅度地缩小调压器容积，降低制造、安装、维护用材料及经费，提高调压能力和性能，防止水击发生，保护电站设施。

Description

水电站压力管道梭式调压器
本实用新型涉及水利工程，特别是水电站的调压室。
已有水电站的调压室，设置在水电站的引水道中，呈腔体形，大多是开敞式结构，其顶部与大气相通，通常被称为调压井或调压塔，容积宠大，材料和资金耗费巨大。也有采用封闭式结构，与大气隔绝，被称为气垫式调压室，其容积比开敞式较小，但由于调压室与引水道之间为直通连接，没有对流体的调节设施，只能依靠调压室本身的容积量和水气的容积比实现压力调节。因此，调压室容积仍然较大，加之容易发生漏气，致使调节失败，产生严重事故，可靠性不高。
鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种容积小，压力调节能力强、能防止水击产生的水电站压力管道调压器。
本实用新型的水电站压力管道梭式调压器(参见附图)，包含与引水管(6)连通的封闭水气两相式调压室(1、13、22)，在至少一条调压室运行中流体进出的管道(5、14、15、18、19、23、25)中有控制阀(8、16、17、20、21、24、26)。
上述管道(5、14、15、23)可以只连通调压室的水相部(7)和引水管(6)。构成在连通调压室与引水管的至少一条管道上有控制阀。控制进出调压室的水流，以调整调压室压力，从而调整电站引水系统压力。
上述管道(18、19、25)可以只连通调压室的气相部(4)和气源，气源可以是恒压或非恒压的供气设备或储气罐，也可以是大气。其管道上的控制阀控制进出调压室的气流。当管道与恒压气源，如大气连通时，其管道和控制阀分别成为调压室的呼吸管和呼吸阀，以调整调压室压力，从而调节电站引水系统压力。
上述管道，可以既有连通调压室的水相部(7)和引水管(6)的管道，也有连通调压室的气相部(4)和气源的管道。分别控制进出调压室的水流和气流。从而增强调压室对电站引水系统压力调节的能力。
上述管道中的控制阀(8、16、17、20、21、24、26)可以是能控制正反向流体的差流可调梭阀；也可以是控制单向流体的止回阀，可以分别有两组水流管道和气流管道，两组管道中有互为反向装设的止回阀，分别控制进出调压室的水流和气流。在与调压室连通的多条管道中，也可以分别装有差流可调梭阀和止回阀。上述止回阀，可以是止回节流阀。在止回阀管道中可以串接节流阀。
上述差流可调梭阀(24、26)可以有控制器(30)，该控制器与差流可调梭阀的调节器(31、32、33、34)、水电站水轮机(35)、调压室及其上下游引水管的压力传感器(27、28、29)电气相连。可根据水轮机运行情况，调压室内及其上下游引水管内流体压力，自动调节差流可调梭阀，控制进出调压室的流体。
上述调压室的水气相之间，可以有隔膜(2)或气囊相隔。调压室也可以是水气两相共存的储能器。
上述调压室的外壳，最好是金属罐体。也可以是高强度非金属材料或复合材料制成的罐体。
本实用新型在水电站的引水管或/和气源与调压室之间的连通管路中，增设能控制正反向流体的阀门，该阀门根据水电站水轮机导叶的开度及启闭速度，控制引水管向调压室的注水流量和调压室向引水管的泄水流量，控制调压室的排气量和吸气量，从而吸收引水管路增高的压力和补充引水管路降低的压力，使水电站引水系统的波动水流压力相对恒定，保护水电站设施，特别是能防止水击的发生。
本实用新型的水电站压力管道梭式调压器，具有如下的明显的优点和显著的效果。
一、本实用新型在引水管与调压室水相部之间的管道控制阀结构，能按需要控制流进调压室的注水流量，和流出调压室的泄水流量，从而增强了调压室对电站引水管路的压力调节能力。因此，可相应缩小调压室的容积。控制阀的流量控制范围越大，调压室的容积缩小越多。通常情况可将调压室的容积减少到原来容积的20％。调压室的调压能力越强，防止水击产生的能力也越强。
二、本实用新型的调压室的气相部管道控制阀结构，将调压室的气相部与气源，特别是外界大气可控制地连通，相当于增大了气相部的容积。当调压室的压力值较高且上升较快时，可经阀门，可控制地将调压室内的空气排入气源或大气。增强调压室对高压的吸收能力。当调压室的压力值较低且下降较快时，可经控制阀可控制的将气源或外界大气的空气补入调压室，增强调压室对低压的补给能力。气相部管道控制阀结构与上述水相部管道控制阀结构相结合，能大幅度提高调压室的调压能力，相应也能大幅度缩小调压室的容积，能有效地平衡引水管路的压力波动，特别是能有效地防止水电站突然弃荷和突然增荷所产生的负水击和正水击，可靠地保护水电站设施。
三、本实用新型的调压室容积的大幅度缩小，使调压室的外壳可采用金属罐体结构，或其它高强度的非金属材料、复合材料的罐体结构，这种结构具有优良的封闭性能，能使调压室内的水气两相保持在设计态，从而保持调压室的功能和性能。而已有调压室因其容积庞大，采用钢筋水泥砖石类结构，封闭性能极差，室内水气两相难于保持在设计态，极大地影响调压功能和性能。
四、本实用新型的控制阀结构，采用已有的差流可调梭阀，既减化了管路结构，又能控制正反向流体，易于实现自动化控制。
五、本实用新型体积大幅度缩小，有利于设计和制造，有利于维护和检修。可大幅度缩短制造期和安装调试期，大幅度地节省原材料，节省能源，降低制造、安装、使用、维护经费。而建设同样规模的调压系统，本实用新型所需经费仅为原工程费的20％。
下面，再用实施例及其附图，对本实用新型作进一步说明。
附图的简要说明。
图1是本实用新型的一种水电站压力管道梭式调压器的结构及装设在水电站引水管路上的结构示意图。显示水气两相间有隔膜。
图2是本实用新型的另一种水电站压力管道梭式调压器的结构示意图。显示控制阀为止回阀。
图3是本实用新型的又一种水电站压力管道梭式调压器的结构示意图。显示控制阀为自动控制的差流可调梭阀。
实施例1
本实用新型的一种水电站压力管道梭式调压器，如图1所示。由调压室、控制阀、管道构成。
上述调压室1，用金属板材制成圆形的罐体，其上段和下段间依靠法兰螺栓结构联接并夹装有通常的隔膜2。上段经阀门3在使用前预先用空压机充入空气后关闭，成为气相部4；下段经管道5与水电站的引水管6接通，成为水相部7。调压室1内的气相部也可以采用充气气囊结构。调压室1也可以是水气两相共存的储能器结构。
上述控制阀8，串接在管道5中，控制阀8选用已有的差流可调梭阀，该控制阀两端各有调节件9和10，分别调节正向和反向流经控制阀的流量，其流量调节范围为额定流量的0～100％。其中，调节件9控制引水管6注入调压室1的注水流量；调节件10控制调压室1泄入引水管6的泄水流量。控制阀的数量根据管道5的数量确定。
本实用新型用管道5旁接连通在引水管6上，引水管的上游端为河流、水库类水源11，下游端为水电的水轮机12。当水轮机导叶开度增大即水电站增荷时，引水管水流压力下降，此时，可根据导叶的开启度调整调节件10，增大调压室1泄入引水管6的泄水流量，即增大向水轮机的补水量，使引水管水压上升。反之，当水轮机导叶开度减少，即水电站弃荷时，引水管水流压力上升，此时，调整调节件9，增大向调压室1的注水流量，使引水管水压下降。
实施例2
本实用新型的另一种水电站压力管道梭式调压器，如图2所示。其结构和运行过程与实施例1基本相同。其特点是，调压室13采用封闭的金属罐体结构。调压室13与引水管6之间有两组管道14和15与调压室的水相部7连通。每组管道的至少一条管道上串接有控制阀16和17。控制阀16和17是互为反向安装的止回阀，即控制阀16控制管道14向调压室注水，而不倒流；控制阀17控制调压室经管道15泄水而不倒流。在调压室13的上部，装有调压室气相部4与外界大气连通的两组管道18和19，每组有至少一条管道，每条管道上都有止回阀结构的控制阀。两组管道上的止回阀安装成互为反向。控制阀20控制调压室内的空气经管道18排出；控制阀21控制调压室经管道19吸入空气。上述控制阀可以选用通常结构的止回阀，也可以选用有节流功能的止回节流阀。还可以在止回阀前后串装节流阀。通常情况下控制阀的选用，应根据水电站急剧弃荷而令水轮机导叶实然关闭，和水电站急剧增荷而令水轮机导叶突然全开的两种极限情况来计算选取。
实施例3
本实用新型的又一种水电站压力管道梭式调压器，如图3所示。其结构和运行过程与实施例2基本相同。其特点是调压室22与引水管6间的管道23中的控制阀24，和调压室上部与外界相通的管道25中的控制阀26均是已有的差流可调梭阀，这种阀的节流用调节器均为动力驱动结构。本实施例在调压室22上、在调压室的上游的引水管和下游的引水管上都分别设置有检测压力的压力传感器27、28、29。用导线(双点划线所示)将压力传感器27、28、29分别与控制器30电气相联；采用导线(虚线所示)将控制阀24和26各自两端的调节器31、32、33、34与控制器30电气相联；再将水电站水轮机35的导叶驱动机与控制器30电气相联。
本实用新型启动后，控制器30根据水轮机导叶的开度及开启和关闭速度、引水管上下游的压力、调压室的压力来控制控制阀24和26的调节器的调节运动，实现调压室注入及泄出水流量的调节、和调压室排出及吸入空气的调节，平衡水电站引水系统的波动压力，防止水击产生，自动运行保护水电站设施。
实施例4
本发明的一种水电站压力管道梭式调压器，其结构与实施例1、2、3相类似。其特点是卸除调压室水相部与引水管间管道上的差流可调梭阀或止回阀，保留调压室气相部与大气间管道上的差流可调梭阀或止回阀。对于实施例1则可卸除阀门3，换装为差流可调梭阀，且拆除空压机使该管道与大气相通。其隔膜可换装成气囊，该气囊与水相部隔绝密封，并经上述差流可调梭阀及其管道与大气联通。

Claims (11)

1、水电站压力管道梭式调压器，包括与引水管(6)连通的封闭水气两相式调压室(1、13、22)，其特征在于在至少一条调压室运行中流体进出的管道(5、14、15、18、19、23、25)中有控制阀(8、16、17、20、21、24、26)。
2、如权利要求1所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的管道(5、14、15、23)连通调压室的水相部(7)和引水管(6)。
3、如权利要求1所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的管道(18、19、25)连通调压室的气相部(4)和气源。
4、如权利要求2所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的管道(18、19、25)连通调压室的气相部(4)和气源。
5、如权利要求1或2或3或4所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的控制阀(8、24、26)有能控制正反向流体的差流可调梭阀。
6、如权利要求1或2或3或4所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的控制阀(16、17、20、21)有止回阀。
7、如权利要求1或2或3或4所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的管道(14、15、18、19)有两组，所说的控制阀(16、17、20、21)有在两组管道中互为反向装设的止回节流阀。
8、如权利要求6所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的止回阀串接有节流阀。
9、如权利要求1或2或3或4所说的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的调压室的水气相之间有隔膜(2)或气囊相隔。
10、如权利要求5所述的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的差流可调梭阀有控制器(30)，该控制器与差流可调梭阀的调节器(31，32，33、34)、水电站水轮机(35)、调压室及其上下游引水管的压力传感器(27、28、29)电气相连。
11、如权利要求1或2或3或4所说的水电站压力管道梭式调压器，其特征在于所说的调压室的外壳为金属罐体。
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