一種充氣式水電站生態(tài)尾水閘門及操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充氣式水電站生態(tài)尾水閘門，屬于水利水電工程中尾水閘門技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在河流上大規(guī)模筑壩修建水電站，是河流生態(tài)環(huán)境受人為影響最顯著、最廣泛、最嚴(yán)重的事件之一。近年來，我國水電站的建設(shè)更是發(fā)展迅猛，其中僅云南省已規(guī)劃建設(shè)的大型水電站就有50多座。水電站的建設(shè)不僅產(chǎn)生了巨大的防洪、發(fā)電、航運(yùn)等經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)作為一種相對(duì)清潔的發(fā)電模式，還有效的保護(hù)了環(huán)境，帶來了巨大的環(huán)境效益。然而任何水利工程的興建對(duì)于河流及人類社會(huì)來說都是把雙刃劍，水電站在給人類帶來經(jīng)濟(jì)和環(huán)境利益的同時(shí)，也會(huì)對(duì)河流及其下游生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。
[0003]水電站的尾水閘門，作為水電站里面的一個(gè)比較重要的設(shè)施，它的主要作用為機(jī)組停機(jī)檢修或機(jī)組做調(diào)相運(yùn)行時(shí)封閉尾水出口，阻擋下游尾水進(jìn)入水輪機(jī)流道系統(tǒng)，以進(jìn)行水電站水下部分的檢修等工作。尾水閘門對(duì)于水電站的安全運(yùn)行和維護(hù)起著非常重要的作用。
[0004]目前常用的尾水閘門有平板閘門和疊梁閘門等，其主體部分都是由鋼材制成，重量較大，需要通過起重設(shè)備進(jìn)行開啟或關(guān)閉的操作，所以啟閉的時(shí)間通常都比較長，啟閉操作程序也較為復(fù)雜，抗震性能和抗沖擊性能都比較差。
[0005]另一方面，很多水電站為滿足發(fā)電取水的要求，進(jìn)水口通常設(shè)置在上游水庫死水位以下，因此通過水電站水輪機(jī)下泄的水通常來自水庫中層或底層。而由于水深較大，通常底層或中層水體溶解氧含量較低，這就會(huì)導(dǎo)致水電站下泄水流中的溶解氧含量偏低，對(duì)下游水體的水生生物造成一定的影響。
[0006]因此，目前亟需一種操作簡便，運(yùn)行靈活、啟閉時(shí)間短，抗震性能和抗沖擊性能強(qiáng)，并且能夠給下游水體提供氧氣的新型尾水閘門，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)尾水閘門的一些弊端，使水電站能夠更好的發(fā)揮其興利除弊的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種充氣式水電站生態(tài)尾水閘門，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的快速啟閉，增強(qiáng)尾水閘門的抗震性能和抗沖擊性能，提高水電站運(yùn)行的安全性和靈活性，極大的降低工程造價(jià)，并且在實(shí)現(xiàn)水電站尾水閘門功能的同時(shí)還具有改變下游水質(zhì)的生態(tài)優(yōu)化功能。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)特征，本發(fā)明所采用的技術(shù)特征是:一種充氣式水電站生態(tài)尾水閘門，它包括上門葉和下門葉，所述上門葉和下門葉都采用橡膠門板制成;所述橡膠門板的上、下頂端都設(shè)置有支撐鋼片，支撐鋼片的兩端分別與左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽構(gòu)成滑動(dòng)配合;所述上門葉和下門葉對(duì)稱布置在雙層套管的兩側(cè)，上門葉的下端和下門葉的上端都與雙層套管相連;所述雙層套管的兩端固定安裝在整個(gè)閘門的中間部位，它包括外管和內(nèi)管；所述外管套裝在內(nèi)管的外部;所述內(nèi)管的左側(cè)設(shè)置有進(jìn)氣口，右側(cè)設(shè)置有出氣口，所述外管與上門葉和下門葉相配合的位置分別加工有上外管通氣槽和下外管通氣槽，所述內(nèi)管的側(cè)面與上門葉和下門葉相對(duì)位置分別加工有上內(nèi)管通氣槽和下內(nèi)管通氣槽;所述內(nèi)管的左側(cè)末端設(shè)置有自動(dòng)啟閉裝置;所述內(nèi)管通過三通閥、逆止閥及連接管與水電站供氣主管和排氣主管連接。
[0009]所述外管的側(cè)面與上外管通氣槽和下外管通氣槽相交90°的外圓周且朝向下游的一面加工有多個(gè)等間距的下游排氣孔。
[0010]所述上門葉的底部沿其長度方向設(shè)置有左上氣壓傳感器和右上氣壓傳感器，用于檢測上門葉內(nèi)部氣壓值。
[0011]所述下門葉的頂部沿其長度方向設(shè)置有左下氣壓傳感器和右下氣壓傳感器，用于檢測下門葉內(nèi)部氣壓值。
[0012]所述自動(dòng)啟閉裝置包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的輸出軸上安裝有主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過傳動(dòng)鏈條與從動(dòng)鏈輪構(gòu)成鏈傳動(dòng)，從動(dòng)鏈輪安裝在內(nèi)管的左側(cè)末端。
[0013]所述左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽的截面形狀都為弧形，分別與支撐鋼片的左側(cè)半圓弧和右側(cè)半圓弧相配合。
[0014]所述上外管通氣槽、下外管通氣槽、上內(nèi)管通氣槽和下內(nèi)管通氣槽的長度都為上門葉和下門葉長度的2/3。
[0015]所述橡膠門板采用能夠伸縮折疊的橡膠材料制成。
[0016 ]所述橡膠門板采用氯丁橡膠材料。
[0017]—種充氣式水電站生態(tài)尾水閘門的操作方法，它包括以下步驟，I)閘門的開啟步驟，初始狀態(tài)時(shí)上門葉和下門葉的橡膠門板都未充氣，此時(shí)支撐鋼片將上門葉和下門葉都擠壓緊貼在雙層套管上，水流能夠自由的通過閘門，當(dāng)需要開啟時(shí)，首先啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪進(jìn)而帶動(dòng)內(nèi)管逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使上內(nèi)管通氣槽與上外管通氣槽對(duì)齊，下內(nèi)管通氣槽與下外管通氣槽對(duì)齊，通過內(nèi)管的進(jìn)氣口往上門葉和下門葉內(nèi)部充氣使橡膠門板膨脹，同時(shí)支撐鋼片就會(huì)迫使上門葉和下門葉和沿著左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽豎直方向伸展，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的開啟，當(dāng)四個(gè)氣壓傳感器檢測到達(dá)預(yù)定的氣壓值，停止充氣，保證門葉內(nèi)部的壓強(qiáng)大于水對(duì)閘門的壓強(qiáng)有效的起到閘門攔水的目的；充氣完畢之后電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使上內(nèi)管通氣槽與上外管通氣槽、下內(nèi)管通氣槽與下外管通氣槽之間錯(cuò)開一定角度，從而將上門葉和下門葉進(jìn)行封閉，保證氣壓的穩(wěn)定，當(dāng)氣壓下降到一定值再次進(jìn)行充氣作業(yè)。
[0018]2)閘門的關(guān)閉步驟，當(dāng)閘門處于開啟狀態(tài)時(shí)，上門葉和下門葉內(nèi)部充滿高壓氣體，進(jìn)而起到閘門作用，當(dāng)需要關(guān)閉時(shí)，首先啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，主動(dòng)鏈輪通過傳動(dòng)鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪進(jìn)而帶動(dòng)內(nèi)管順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使上內(nèi)管通氣槽與上外管通氣槽對(duì)齊，下內(nèi)管通氣槽與下外管通氣槽對(duì)齊，通過內(nèi)管的出氣口將上門葉和下門葉內(nèi)部氣體抽出，此時(shí)橡膠門板將沿左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽收縮，最終收縮緊貼在雙層套管的兩側(cè)，實(shí)現(xiàn)閘門的關(guān)閉。
[0019]3)通過閘門向下游供氣步驟，當(dāng)閘門處于開啟狀態(tài)，下游水體存在缺氧現(xiàn)象，通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)管沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使上內(nèi)管通氣槽與下游排氣孔對(duì)齊，上外管通氣槽和下外管通氣槽將處于封閉狀態(tài)，關(guān)閉內(nèi)管的出氣口，通過進(jìn)氣口往內(nèi)管內(nèi)充氣，氣體沿下游排氣孔進(jìn)入下游水體。
[0020]本發(fā)明有如下有益效果:
1、實(shí)現(xiàn)閘門的功能。通過采用橡膠門板制成的上門葉和下門葉能夠在充氣之后膨脹，進(jìn)而在支撐鋼片的作用下沿著左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽在豎直方向伸展，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的開啟。當(dāng)需要關(guān)閉是只需要將上門葉和下門葉內(nèi)部的氣體抽出即可。
[0021 ] 2、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。由于充氣過程和放氣過程都只需要采用自動(dòng)啟閉裝置，只需要遠(yuǎn)程控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)管轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)管上的通氣槽與外管上的通氣槽之間配合，完成充氣和放氣作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)充氣和放氣的自動(dòng)控制，也就是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)閘門的開啟和關(guān)閉。
[0022]3、具有防漏效果。當(dāng)上門葉和下門葉內(nèi)部的氣壓高于水壓時(shí)，支撐鋼片就會(huì)在高壓作用下與左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽之間緊密貼合，同時(shí)在高壓作用下，上門葉和下門葉的兩側(cè)邊緣也會(huì)與左側(cè)閘門槽和右側(cè)閘門槽的半圓形槽緊密貼合，進(jìn)而起到防漏水效果。
[0023]4、向下游水庫進(jìn)行供氣作業(yè)。由于下游水體存在缺氧現(xiàn)象，嚴(yán)重影響下游水質(zhì)，通過啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)管沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，使上內(nèi)管通氣槽與下游排氣孔對(duì)齊，上外管通氣槽和下外管通氣槽將處于封閉狀態(tài)，關(guān)閉內(nèi)管的出氣口，通過進(jìn)氣口往內(nèi)管內(nèi)充氣，氣體沿下游排氣孔進(jìn)入下游水體，從而為下游水體供氣，有效的改善水體環(huán)境。
[0024]5、此尾水閘門具有抗震性能和抗沖擊性能。由于采用了充氣式的閘門，具有很好的緩沖效果，在承受較大沖擊時(shí)，通過氣壓進(jìn)行緩沖，而且還能起到一定的抗震效果，提高提尚水電站運(yùn)彳丁的安全。
[0025]6、采用充氣式閘門降低了工程造價(jià)。傳統(tǒng)的閘門采用金屬材料制成，金屬材料笨重，而且在其開啟和關(guān)閉過程中需要用到大型的起吊裝置，還需要其他的輔