用于水电站坝的可调堤堰制造技术

一种系统，用于可控地调节安装在河道内水力发电站坝的尾水池区域的失去效能的水的水位。该系统包括：（ａ）邻近尾水池区域远端安装在河道下游的可控制调节的堤堰部件。所述可控制调节的堤堰部件布置成可控地阻碍来自尾水池区域的失去效能的水的流出；（ｂ）具有可操作元件的装置，其布置成操纵可控制调节的堤堰部件可控地增大和减小对来自尾水池区域的失去效能的水的流出的阻碍。所述操作元件可从失去效能的水的上方操作，以及（ｃ）布置成与上述装置通信和配合的控制部件，用于操纵可控制调节的堤堰。所述可控制调节的堤堰部件可视需要地安装在坑道中，该坑道设置在邻近尾水池区域的下游。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于水电站的堤坝装置。更加特别地，本专利技术涉及控制水 电站坝中通过轮机的水流。
技术介绍
用于水电站的驱动能量通常包括在河流或其他河道系统上建造堤坝而 形成的水库，通过从水库接受沟槽形河源流动的轮机进行驱动的至少一个 发电机，用于失去效能的水从轮机流回到河流或河道系统的下游排放系 统。在这种装置中产生的电量受堤坝中进水立管的水高度的直接影响，该 进水立管将从导水管(penstock)输送的水送给轮机。 一般来说，在建造 过程中增加堤坝的高度可以安装更高的进水立管，由此将更高的水柱输送 给轮机。水柱底部通常由水库的底面限定。正是通过在水从柱顶到柱底垂 直下降过程中水容量的重量产生的压力来确定驱动轮机的力。轮机通常位 于水柱底部或其附近。提供给轮机的水的垂直落差通常称为堤坝的"水 头"。输送到轮机的水压可通过选择进水立管和水渠的直径进行控制，以 及通过流入进水立管的水相对将水输送给的轮机定位的高度进行控制。保 持堤坝水库中充足的水量取决于上游河道中的水流入堤坝的流速，以及给 上游河道提供水的雨、雪和融雪水的年降水量。延长峰值发电量的周期可 通过从堤坝放水路(taiirace)进入邻近堤坝的尾水池的高排放量的失去 效能的水来实现，并常常导致尾水池中的下游水位升高超过轮机装置的水 平，由此直接导致发电量的降低。本领域技术人员应该理解，从最上面的8立管进水口到邻近堤坝的尾水池中的下游水位的水柱距离被称为堤坝的"净水头"，其中背压是有影响的，以及该"净水头"是输送到轮机的驱 动力的主要决定因素，因此"净水头"的高度直接影响水力发电。在每个 立管上设置多个垂直定位的进水口能够在水库中的水位在长期的干涸和/ 或干旱时期下降时将水输送给轮机。当轮机空转的低发电量时期或在长期的十涸或十旱时期，与水力发电 相关的另一个问题是进入轮机的水压的减小会导致更少量的水从放水路流 入下游河道。通常的结果足，下游水位下降到一部分或所有放水路都暴露 在大气中的位置，由此使空气通过放水路基础结构进入轮机，从而使轮机 在水输送一流出基础结构内产生气蚀。高速旋转的轮机叶片使来自放水路 的空气和从水库流入的水混合，从而导致多个局部增强的低压区(即真空 压力)，包括围绕轮机叶片和轴旋转的气泡。这些气泡会剧烈地破裂同时 发出冲击波，以物理的方式冲击周围的固体表面，经过较长的时期或气蚀 作用，最初会导致叶片表面上形式为坑道和磨损的微小损坏，然后可能尺 寸增大在叶片中形成孔隙，并导致用丁成形叶片和轮机轴的材料疲劳。这 样损坏的轮机必须被替换，以便防止严重的设备失常和故障，这可能使水 电站不能工作直到进行维修。现有技术公开了几种策略用于在不必增大堤坝的高度的情况下增大堤 坝的有效水头，以及响应堤坝上游的季节水流波动控制放水路中的水位。美国专利No.4,014，173公开了在不透水的坑道处安装驱动发电机的轮机， 该坑道大体上低于尾水的河床高度，然后通过本领域技术人员熟知的自激 励脉冲泵作为压力扬吸机(hydraulic ram)连续地排出从轮机排放的水。 该压力扬吸机优选安装在位于轮机机坑下游的第二不透水的坑道处，并通 过地下管道基础结构与轮机机坑相互连接。该173'系统所需的复杂结构 不适合于许多适合于安装水电站的地形。此外，轮机和压力扬吸机坑道的设计和配置对保养、维修和替换工作的实现施加了种种限制。GB700,320 公开了一种在建造水电站坝过程中安装在水轮机放水路中的可调节堤堰， 其目的是使放水路中的水位保持足够的高，从而防止轮机处的气蚀。该可 调节堤堰由一装置响应放水路中的水位以这样一种方式自动控制，使得只 要水位不下降到低于预定的最低水平就使堤堰保持低于和在从轮机流出的 水流之外。如果水流下降低于最低水平，则升高口J调节堤堰挡起放水路中 的水，由此使水位升高超过防止气蚀所需的最低水平。该'320的可调节 堤堰设计成持续浸没在放水路水流中并因此存在一些操作性的问题，包 括(1)由于被持续浸没而磨损和侵蚀，因此容易使可调节堤堰的个别 元件或装置本身发生故障，(2)难以实现水下保养和维修，和(3)'320的堤堰不能容许碎石，即任何回冲洗的底部冲刷如石头、树枝和其 他浸水的碎石将阻塞堤堰并和其操作相干涉。
技术实现思路
木专利技术的示例性实施例旨在提供一种系统、装置和方法，其用于可控 地操纵和/或调节和/或保持上游和/或在水电站坝中人工降低的下游放水路 河道的水位，从而维持最大可实现的净水头，而不论上游拦蓄水位的变 化。根据本专利技术的一个示例性实施例，提供一种可控制调节的堤堰部件， 其安装在下游河道中并与水电站坝联通。该可调节的堤堰部件布置成可收 縮地联通和啮合(engage)从堤坝放水路排出的失去效能的水。当处于完 全收縮的位置时，可调节的堤堰部件处于和堤坝放水路排出的失去效能的 水最小的联通状态。优选的是，当处于完全收縮的位置时，堤堰部件不与 排出的失去效能的水联通。当处于完全啮合的位置时，可调节的堤堰部件 直接阻碍排出失去效能的水的向下流动，由此可操纵地使堤坝放水路附近保持选择的水位。根据一个方面，提供一种可控制调节的堤堰部件，其邻近水电站坝尾 水池区域的远端。该可调节的堤堰部件包括系在至少一对支撑结构上的至 少一个可控的膨胀一收縮气囊，所述支撑结构与下游河道的底部啮合和配 合。多个可膨胀的气囊通过绳索连接在一起，在与水电站坝的放水路联通 的下游河道上延伸，所述多个气囊通过系在一对支撑结构上而保持在合适 的位置。该至少一个气囊相互连接并与可控制的压缩空气源联通，该压縮 空气源足为了膨胀和收縮的需要而设置的。可替换地，可调节的堤堰部件 包括至少一个可控制膨胀和收縮的组件，该组件由容置在支撑框架内的连 接在一起的气囊基础结构构成，该支撑框架可与下游河道的底面啮合和配 合。可替换地，可调节的堤堰部件包括容置在支撑框架内的多个连接在一 起的气囊基础结构组件，该支撑框架在下游河道上延仲，所述支撑框架可 与相对的河岸配合。可控制的压縮空气源是为了使连接在一起的气囊基础 结构组件膨胀和收縮的需要而设置的。根据另一个方面，提供一种可控制调节的堤堰部件，其包括固定在合 适位置的构架，该构架由在下游河道上延伸的混凝土屏障组成。该混凝土 屏障具有多个穿过其的间隔开的、开口孔隙(voids)，所述空隙用于门的铰接和/或滑动安装。该门布置成密封地啮合和脱离混凝土屏障。提供 至少一个控制部件，用于通信和配合所述门，以便可控制地使门啮合混凝 土屏障和使门脱离混凝土屏障c根据本专利技术的另-个示例性实施例，提供邻近水电站坝尾水池区域的 远端的下游坑道，用于增大堤坝的水头。坑道的近边靠近尾水池区域的远 端，以便使堤坝底部的坡脚区域和堤坝底部下面的地面支撑基底保持结构 完整性，所述距离由特定地点的地貌和地球物理学性质确定。坑道的深度 对堤坝水头的高度是选择性的、特定地点以及加性的，由此能够从堤坝附11近上游拦蓄的水库将增大的水压输送给轮机，进而增大发电容量。在--,中合适的形式中，坑道在与水电站坝联通的下游河道的两对岸之间延伸并与其联通。可替换地，坑道可以沿下游河道的纵轴布置，而不在河岸上延伸。可替换地，坑道可以和下游河道的两对岸中的一个河岸联通，而与另 一河岸不联通。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，用于可控地调节安装在河道内的水力发电站坝的尾水池区域的失去效能的水的水位，该系统包括：　安装在邻近尾水池区域远端的河道下游的可控制调节的堤堰部件，所述可控制调节的堤堰部件布置成可控地阻碍来自尾水池区域的失去效能的水的流出；　 　具有可操作元件的装置，其布置成操纵所述可控制调节的堤堰部件以可控地增大和减小对来自尾水池区域的失去效能的水的流出的阻碍，所述操作元件可从失去效能的水上方操作，以及　布置成与上述装置通信和配合的控制部件，用于操纵可控制调节的堤堰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯克里司汀贝姆，杰拉尔德迈克尔斯托特，
申请(专利权)人：汉斯克里司汀贝姆，杰拉尔德迈克尔斯托特，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]