[发明专利]一种注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站

说明书

技术领域

本发明涉及水力发电站，具体是一种注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站。

背景技术

究坝式水电站而言，引水渠道或管道，都是在水坝建设期间一同建造的，当水库补水量大于水电站需求水量时，则要通过泄洪闸门和泄洪坝将多余的水量排泄到下游，如果长期这样，势必是对水力资源的浪费；如果按照常规进行破坏性拓渠增加发电装机容量，一是工程投入大、工期长，二则对原水坝结构有一定的破坏作用，可能得不偿失。

公开号为CN1110760A涉及的“高坝加吸虹管修高落差水电站的方法”，对已建成水库增加发电装机容量的方法是可行的，但其在吸虹管入水口端设置了止回阀组，配备高扬程抽水机等，水力发电站结构较复杂，不能快速关闭吸虹管道的水流，亦属于一种外动力启动工作方式，发电过程控制点间跨度较大，不能满足水电站安全、高效生产要求。

发明内容

针对现有技术不足等问题，本发明公布一种注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站，该吸虹管式水力发电站充分利用水库本身存在的水力能量资源和空气压力做功实现水电站的开启和停机，并又采用微型管道流控制方式，其工作原理与电子领域的“可控硅”相类似，水轮发电机组安装在吸虹管道的任意适当位置，使电站更加便于维护管理和高效、安全运行。

本发明涉及的一种注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站，除水库功能设施、水轮发电机组和水量调节闸阀外，还主要包括有吸虹式发电供水主管道、注水管道、注水闸阀、空气阀门等，其特征是：吸虹式发电供水主管道吸水段的吸水端口沉入水库水面以下，出水段的出水端口与水量调节闸阀连通；水轮发电机组可以安装在吸虹管道的任意适当位置，包括安装在水量调节闸阀的出水端口上；注水管道出水口通过注水闸阀与吸虹式发电供水主管道的出水段连通；空气阀门与吸虹式发电供水主管道负压段顶部连通，使整体成为一种容易调控的、能够利用注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站。

所述一种注水排气泄流抽气启动的吸虹管式水力发电站，注水管道要长期保持为有水供给状态，其入水口可以连接自来水管道，或沉入水库中成为吸虹式注水管道等。发电站开启发电时，依次关断水量调节闸阀、打开空气阀门和注水闸阀，注水管道便开始给吸虹式发电供水主管道的出水段注水，并将吸虹式发电供水主管道的部分空气通过空气阀门排出；当吸虹式发电供水主管道中出水段的水位达到一定高度后，关断空气阀门和注水闸阀，关断发电机电能输出开关，快速打开水量调节闸阀，并调至最大流量，以用快速泄流方式将吸虹式发电供水主管道的水快速排出，以将吸水段的水位迅速提高、越过吸虹式发电供水主管道的顶部，同时将吸虹式发电供水主管道中的剩余空气全部以抽压方式排出，当吸虹式发电供水主管道正式启动为真空工作状态下的吸虹水管后，再调节水轮发电机转速，当输出电压和工作频率达到输电要求后再合上电能输出开关，实现电站吸虹取水发电输出目的。

所述吸水段为吸虹式发电供水主管道顶部至吸水口段；所述出水段为吸虹式发电供水主管道顶部至出水口段；所述负压段是指吸虹式发电供水主管道中位于水库水平面以上部分管段；所述正压段是指吸虹式发电供水主管道中位于水库水平面以下部分管段。

所述空气阀门，为在给吸虹式发电供水主管道注水等过程实现自动排气、抽气功能，除手动空气阀门外，可以在吸虹式发电供水主管道负压段顶部再连接一个自动单向出气阀门，或利用一个三通管将手动空气阀门和自动单向出气阀门与吸虹式发电供水主管道负压段顶部连通。

为真正快速将吸虹式发电供水主管道的注水和空气快速排出，可以在水轮发电机组入、出水口间另并联一段包含有水流闸阀管道，以使水流快速越过水轮机，达到将吸虹式发电供水主管道中的注水和空气快速外泄和排出的目的。当吸虹式发电供水主管道中空气排尽后，再关断并联管道段中的水流闸阀，使吸虹式发电供水主管道中的水全部流经水轮机进行发电。

当吸虹式发电供水主管道的吸水段落差和管道长度相对较大（最大亦不超过1个大气压水柱高10.332米），或对吸虹式发电供水主管道的出水段注水高度较为有限时，则要增置一个真空抽气装置，真空抽气装置的进气口与吸虹式发电供水主管道负压段顶部连通，辅以将吸虹式发电供水主管道中部分或全部空气抽出，使吸虹式发电供水主管道中的吸水段和出水段水位提高至设计要求。

为真正实现无需外部动能开启和关闭水力发电站发电机组，方式之一是利用水库水力能推动抽气泵工作；方式之二是另增加一套与本发明相类似的注水排气、泄流抽气的抽气装置。