一种小水电站生态流量泄放、监测设备及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种小水电站生态流量泄放、监测设备及其控制方法，小水电站生态流量泄放、监测设备包括：取水区、平水区、监测区，取水区设置有虹吸管，虹吸管跨过坝体顶端设置；平水区设置有控制容器，虹吸管与控制容器连接，控制容器包括气体部、液体部，气体部连通有气体交换管，液体部连通有输水管；监测区设置有水力发电装置、流量监测装置、信号发送装置。本发明专利技术中，水流沿虹吸管跨过坝体顶端进入控制容器，不影响坝体结构的稳定性；气体交换管调节控制容器内的压力水头，控制水流进入控制容器并为水轮机发电提供动力；输水管流量动态稳定，实现设备自我供能。实现设备自我供能。实现设备自我供能。

【技术实现步骤摘要】
一种小水电站生态流量泄放、监测设备及其控制方法


[0001]本专利技术涉及水利建筑领域，特别涉及一种小水电站生态流量泄放、监测设备及其控制方法。

技术介绍

[0002]小水电站尤其是引水式电站的运行，往往导致下游河道发生严重的减脱水现象，泄放生态流量是解决减脱水问题的有效途径。生态流量泄放设施包括生态泄流孔、生态泄流阀、生态泄流闸、生态机组等，以上设施需要在上游安装水位传感器，根据测量的水位计算泄放设施开度。目前，核定泄放生态流量大小最常用的方法是Tennant法和最小月平均流量法，以两者的最大值作为生态流量，因此核定的生态流量通常为定值。受上游来水以及发电流量的影响，上游水位波动明显，为满足生态流量泄放要求，需要根据上游水位变化情况，实时手动调整泄放设施开度。但是，由于大部分小水电站核定的生态流量值均较小，且泄放设施调整程序繁琐，实际操作中无法做到实时精准调控，导致生态流量的泄放大部分处于生态流量未足额或超额泄放状态，难以实现按核定结果精准泄放，因此以上设施存在费时、费力、不精确的问题，不满足生态流量泄放要求或影响电站发电效益。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题中的至少之一，本专利技术提供一种小水电站生态流量泄放、监测设备及其控制方法，所采用的技术方案如下：
[0004]本专利技术提供一种小水电站生态流量泄放、监测设备，包括：取水区，所述取水区设置有虹吸管，所述虹吸管连通小水电站拦河坝体上下游，所述虹吸管跨过坝体顶端设置；平水区，所述平水区设置有控制容器，所述虹吸管与所述控制容器连接，所述控制容器包括气体部、液体部，所述气体部和所述液体部位于所述控制容器的内部，所述气体部高于所述虹吸管末端，所述液体部低于所述虹吸管的末端，所述气体部连通有气体交换管，所述液体部连通有输水管；监测区，所述监测区设置有水力发电装置、流量监测装置、信号发送装置，所述水力发电装置连接于所述输水管上，所述流量监测装置连接所述水力发电装置，所述信号发送装置用于将所述流量监测装置监测到的信号发送到集控中心。
[0005]本专利技术的实施例至少具有以下有益效果：本专利技术中，通过虹吸管在上游抽水，水流沿虹吸管跨过坝体顶端进入控制容器，不影响坝体结构的稳定性；通过气体交换管抽或充气，调节控制容器内的压力水头，控制水流进入控制容器，同时为输水管水轮机发电提供所需的压力水头；由于控制容器内的压力水头动态稳定，且输水管的开度不变，输水管流量动态稳定；通过输水管水流的动能转换为监测设备所需的电能，实现设备自我供能；通过监测发电电压，实现远程有效监测输水管流量。
[0006]本专利技术的某些实施例中，所述虹吸管的末端设置有端盖，所述端盖铰接在所述虹吸管末端。所述端盖上连接浮球，所述浮球的密度小于水的密度，所述浮球上浮能够带动所述端盖盖合所述虹吸管末端。
[0007]本专利技术的某些实施例中，所述虹吸管上设置有第一控制阀，所述气体交换管上设置有第二控制阀，所述输水管上设置有第三控制阀。
[0008]本专利技术的某些实施例中，所述气体部设置有压力表，所述压力表设置于所述控制容器的外部，所述压力表用于测量所述控制容器内的压强。
[0009]本专利技术的某些实施例中，所述水力发电装置为水轮机，所述水轮机用于将输水管内水流的动能转化为电能，所述水轮机为所述流量监测装置和信号发送装置供电。
[0010]本专利技术的某些实施例中，所述控制容器底部设置有支撑件。
[0011]本专利技术的某些实施例中，所述支撑件的高度能够调节。
[0012]本专利技术提供一种小水电站生态流量泄放、监测设备的控制方法：关闭第一控制阀和第三控制阀，打开第二控制阀，通过气体交换管抽取控制容器内的空气至第一目标压强；关闭第二控制阀，打开第一控制阀，小水电站拦河坝体上游的水流进入控制容器中，随着控制容器内水位的上升，浮球向上浮动带动端盖向上运动，直至盖合虹吸管，停止进水；打开第二控制阀，通过气体交换管调节控制容器内空气的量，使控制容器内的压强达到第二目标压强；关闭第二控制阀，打开第三控制阀，控制容器内的水通过输水管流至下游。
[0013]本专利技术的实施例至少具有以下有益效果：本专利技术中，通过对第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀的配合使用将上游的水流导入控制容器，再以目标生态流量泄放至下游，泄放及监测过程为全自动、自供能模式，操作简单，节省人力物力。
[0014]本专利技术的某些实施例中，所述关闭第一控制阀和第三控制阀，打开第二控制阀，通过气体交换管抽取控制容器内的空气至第一目标压强，还包括：气体交换管调节控制容器内空气的量，使控制容器内的压强达到第一目标压强，并通过压力表测量控制容器内的压强。
[0015]本专利技术的某些实施例中，小水电站生态流量泄放、监测设备的控制方法还包括：流量监测装置监测水轮机的发电电压，根据发电电压和流量的相关关系，得到输水管流量的大小，通过信号发送装置将发电电压与生态流量数据发送至集控中心。
[0016]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0017]本专利技术的上述和/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：
[0018]图1是本专利技术一种小水电站生态流量泄放、监测设备的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术一种小水电站生态流量泄放、监测设备工作过程流程图。
[0020]附图标记：1、虹吸管；2、第一控制阀；3、端盖；4、浮球；5、压力表；6、第三控制阀；7、水轮机；8、流量监测装置；9、第二控制阀；10、控制容器；11、支撑件；12、气体交换管；13、输水管。
具体实施方式
[0021]本部分将结合图1至图2详细描述本专利技术的实施例，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，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]在本专利技术的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，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。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]在本专利技术的描述中，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；可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小水电站生态流量泄放、监测设备，其特征在于，包括：取水区，所述取水区设置有虹吸管(1)，所述虹吸管(1)连通小水电站拦河坝体上下游，所述虹吸管(1)跨过坝体顶端设置；平水区，所述平水区设置有控制容器(10)，所述虹吸管(1)与所述控制容器(10)连接，所述控制容器(10)包括气体部、液体部，所述气体部和所述液体部位于所述控制容器(10)的内部，所述气体部高于所述虹吸管(1)末端，所述液体部低于所述虹吸管(1)的末端，所述气体部连通有气体交换管(12)，所述液体部连通有输水管(13)；监测区，所述监测区设置有水力发电装置、流量监测装置(8)、信号发送装置，所述水力发电装置连接于所述输水管(13)上，所述流量监测装置(8)连接所述水力发电装置，所述信号发送装置用于将所述流量监测装置(8)监测到的信号发送到集控中心。2.根据权利要求1所述的小水电站生态流量泄放、监测设备，其特征在于，所述虹吸管(1)的末端设置有端盖(3)，所述端盖(3)铰接在所述虹吸管(1)末端。所述端盖(3)上连接浮球(4)，所述浮球(4)的密度小于水的密度，所述浮球(4)上浮能够带动所述端盖(3)盖合所述虹吸管(1)末端。3.根据权利要求1所述的小水电站生态流量泄放、监测设备，其特征在于，所述虹吸管(1)上设置有第一控制阀(2)，所述气体交换管(12)上设置有第二控制阀(9)，所述输水管(13)上设置有第三控制阀(6)。4.根据权利要求1或2所述的小水电站生态流量泄放、监测设备，其特征在于，所述气体部设置有压力表(5)，所述压力表(5)设置于所述控制容器(10)的外部，所述压力表(5)用于测量所述控制容器(10)内的压强。5.根据权利要求1所述的小水电站生态流量泄放、监测设备，其特征在于，所述水力发电装置为水轮机(7)，所述水轮机(7)用于将输水管(13)内水流的动能转...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晨军，黄本胜，刘树锋，李虎成，关帅，沈思敏，杨晨，崔静思，杨举，李凯隆，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：