專利名稱：抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測預報抽水蓄能電站上水庫大壩發(fā)生自由泄流的警報裝置，特別是一種抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，主要適用于水利水電工程中。
背景技術：
抽水蓄能電站上水庫大壩的泄洪設施通常設計成無閘門控制的溢流堰形式，當上水庫因超抽造成壩前水位超過堰頂高程時，庫水即經(jīng)溢流堰面自由泄流，不但給電廠帶來經(jīng)濟損失，同時也對消能工造成一定程度的損耗，甚至形成安全隱患。若在上水庫大壩發(fā)生或即將發(fā)生自由泄流時，電廠工作人員能夠及時獲得預警信息，便可停止抽水，從而減少或避免經(jīng)濟損失。目前國內抽水蓄能電站雖均已設有上、下水庫水位測報裝置，但其監(jiān)測點處的水位不一定能夠代表壩前水位，且多數(shù)水位測報裝置的報警功能不甚完善，缺少現(xiàn)場報警及遠程通知功能，因此有必要設計一種獨立的監(jiān)測預報裝置，為電廠提供一個可靠、迅速的獲取大壩是否發(fā)生或即將發(fā)生自由泄流的信息途徑，同時也為現(xiàn)有常規(guī)水位測報裝置在供電中斷、線路損壞或傳感器故障等特殊情況下提供的一種備份測報手段。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是:針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，出現(xiàn)自由泄流時能夠可靠迅速的發(fā)出警報，以達到減少或避免經(jīng)濟損失并維護大壩安全運行的目的。本發(fā)明所采用的技術方案是:抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:它包括有控制回路和報警回路；其中控制回路包括繼電器、控制回路電源，以及豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面、并依據(jù)上水庫壩前水位實現(xiàn)通斷的浮子開關，所述控制回路電源一端與繼電器線圈其中一端電連接，另一端串聯(lián)浮子開關后與繼電器線圈另一端電連接；所述報警回路包括報警回路電源，該電源一端與繼電器的其中一個觸點簧片電連接，另一端串聯(lián)報警裝置后電連接至繼電器的另一個觸點簧片。所述浮子開關包括豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面的鋼制水位管、固定安裝于該水位管內的觸發(fā)電鍵，以及能夠在水位管內上下自由活動從而控制觸發(fā)電鍵通斷的浮子；其中觸發(fā)電鍵位于溢流高程以上，其兩端分別與控制回路電源正負極電連接；浮子位于觸發(fā)電鍵下方，水位管底端安裝有用于防止浮子從管內掉落的可拆卸漏孔蓋。所述觸發(fā)電鍵包括同軸固定于水位管內壁上的中空殼體，該殼體內一體制有一支架，該支架上以懸臂形式固定有上下兩片相對應的彈片，且兩彈片分別與控制回路電源正負極電連接，殼體底端端面上安裝有能夠在浮子作用下上下自由滑動、以控制兩彈片開合的推桿。所述推桿包括同軸布置于殼體底端端面上桿體，該桿體兩端分別設有防止其從殼體上脫落的上限位盤和下限位盤，其中上限位盤表面裝有與彈片對應的撞針。所述水位管下部為開有一組鉆孔的進水管段，其長度為20cm，開孔率不小于20%。所述水位管頂端高出壩頂面10cm，且管口處設置有圓錐形風帽。所述報警裝置由相互并聯(lián)后串入報警回路的聲光報警模塊和短信模塊組成。所述控制回路電源和報警回路電源均由變壓器和連接于其輸出端的整流電路組成，其輸出為小于或等于36V的直流電。所述整流電路輸出端并聯(lián)有鋰電池組。所述變壓器包括一個初級線圈和兩個次級線圈,其中初級線圈接220V交流電,兩個次級線圈分別與兩個整流電路電連接。本發(fā)明的有益效果是:1、從安全角度考慮，觸發(fā)電鍵內的彈簧銅片不宜直接承載報警裝置的工作電流，故將觸發(fā)電鍵與報警裝置設計在兩個獨立回路(控制回路和報警回路)內，兩回路通過電磁繼電器聯(lián)系，其中觸發(fā)電鍵所在的回路作為電磁繼電器的輸入回路(控制回路)，報警裝置所在的回路作為電磁繼電器的輸出回路(報警回路)；當抽水蓄能電站上水庫壩前水位達到溢流高程時，水位管內浮子隨管內液面上升并頂起觸發(fā)電鍵的推桿，推動兩片彈片相互接觸，浮子開關閉合，控制回路導通，電磁繼電器工作繼而導通報警回路，以聲、光、短信等方式發(fā)出報警，提醒現(xiàn)場工作人員或遠端相關負責人停止抽水，較之現(xiàn)有技術，其反饋更加可靠迅速，從而減少或避免了經(jīng)濟損失并維護大壩安全運行。2、當上水庫壩前水位降至溢流高程以下時，水位管內浮子隨管內液面下降，觸發(fā)電鍵的推桿受自重作用下滑，兩片彈片隨即分開，控制回路斷開，電磁繼電器兩個觸點簧片分離，報警回路斷開，報警停止；在此狀態(tài)(未報警狀態(tài))下，兩個回路均斷開，因此耗電量極少。3、兩個回路電源輸出端均并聯(lián)有鋰電池組，作為備用電源，保證了裝置在無電源情況下的正常工作。


圖1是本發(fā)明現(xiàn)場安裝示意圖。圖2是本發(fā)明中觸發(fā)電鍵結構圖。圖3是圖1的A-A向剖面圖。圖4是圖1的B-B向剖面圖。圖5是圖1的C-C向剖面圖。圖6是本發(fā)明中推桿的結構圖。圖7是本發(fā)明的電路原理示意圖。
具體實施例方式如圖1-圖7所示，本實施例包括有相互獨立的控制回路和報警回路；其中控制回路包括繼電器1、控制回路電源2，以及豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面、用于監(jiān)測壩前水位的浮子開關3，所述控制回路電源2 —端與繼電器I線圈其中一端電連接，另一端串聯(lián)浮子開關3后與繼電器I線圈另一端電連接；所述報警回路包括報警回路電源4，該電源一端與繼電器I的其中一個觸點簧片電連接，另一端串聯(lián)報警裝置后電連接至繼電器I的另一個觸點簧片；所述控制回路電源2和報警回路電源4的輸出為小于或等于36V的直流電。
所述浮子開關3包括豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面的鋼制水位管3-1、固定安裝于該水位管內的觸發(fā)電鍵3-2，以及置于該水位管內的浮子3-3 ;所述觸發(fā)電鍵3-2位于溢流高程以上，其兩端分別與控制回路電源2正負極電連接；浮子3-3位于觸發(fā)電鍵3-2下方，能夠根據(jù)管內水位上下自由活動，以控制觸發(fā)電鍵3-2的通斷。本例中，所述水位管3-1為標準DN65鍍鋅鋼管(夕卜徑76mm,內徑68mm,壁厚4mm),豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段的上游壩面，其底端位于溢流高程以下約70cm，頂端高出壩頂面IOcm;水位管3-1上部為導管段，起到削減庫水波浪對管內水位影響的作用，下部為開有一組鉆孔的進水管段，其長度為20cm，開孔率不小于20% (面積比)，以利于進水；水位管3-1底端安裝有可拆卸漏孔蓋3-4，防止管內浮子3-3從管底掉落，同時可排出管內的淤沙或污物。為了防止雨水及雜物落入水位管3-1內，在頂端管口處設置有圓錐形風帽5。所述浮子3-3為不銹鋼或塑料薄殼中空密封球體，外徑60mm，表面平整光滑，可在水位管3-1內上下自由活動。所述觸發(fā)電鍵3-2包括通過螺栓同軸固定于水位管3-1內壁上的中空殼體3-2-1，該殼體內一體制有一支架3-2-2，該支架上以懸臂形式固定有上下兩片相對應的彈片3-2-3，且兩彈片3-2-3分別與控制回路電源2正負極電連接，殼體3_2_1底端端面上安裝有推桿3-2-4，能夠在浮子3-3作用下上下自由滑動，從而控制兩彈片3-2-3的開合，實現(xiàn)控制回路的通斷。所述殼體3-2-1為塑料材質圓柱體空腔結構,外徑68mm,空腔內徑60mm,側壁厚4mm ;上底板厚5mm,鉆3個010mm的通氣孔9和I個05mm的電纜出線孔10 ；下底板厚20mm，對應上底板通氣孔位置同樣鉆3個010mm的通氣孔9 (用于平衡管內氣壓)，另在下底板圓心處鉆I個01Omni的推桿滑動孔11。兩片彈片3-2-3上下并列，垂直間距約3mm，每片彈片3-2-3焊接一根電纜，從電纜出線孔10引出分別連接至控制回路電源2的正負極。所述推桿3-2-4包括桿體3-2-5、上限位盤3_2_6、下限位盤3_2_7和撞針3_2_8，其中桿體3-2-5、上限位盤3-2-6、下限位盤3-2-7均為塑料材質；其中桿體3_2_5直徑IOmm,長27mm，同軸安裝于殼體3_2_1下底板上的推桿滑動孔11內，并能夠在該滑動孔內自由滑動；上限位盤3-2-6直徑20mm,厚3mm,下限位盤3-2-7直徑50mm,厚3mm,用于防止桿體3-2-5從殼體3-2-1下底板上脫落；撞針3-2-8為銅質圓錐體，底面直徑5mm，高10mm。整個觸發(fā)電鍵3-2通過兩顆M8 X 20螺栓固定于水位管3_1內，具體安裝高程計算如下:球體浮子3-3浮于水中時，其自重與浮力平衡，令浮子質量為m，浮子沒入水中高度為h，則有

權利要求
1.一種抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:它包括有控制回路和報警回路；其中控制回路包括繼電器(I)、控制回路電源(2)，以及豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面、并依據(jù)上水庫壩前水位實現(xiàn)通斷的浮子開關(3)，所述控制回路電源(2)—端與繼電器(I)線圈其中一端電連接，另一端串聯(lián)浮子開關(3)后與繼電器(I)線圈另一端電連接；所述報警回路包括報警回路電源(4)，該電源一端與繼電器(I)的其中一個觸點簧片電連接，另一端串聯(lián)報警裝置后電連接至繼電器(I)的另一個觸點黃片。
2.根據(jù)權利要求1所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述浮子開關(3)包括豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面的鋼制水位管(3-1)、固定安裝于該水位管內的觸發(fā)電鍵(3-2)，以及能夠在水位管(3-1)內上下自由活動從而控制觸發(fā)電鍵(3-2)通斷的浮子(3-3);其中觸發(fā)電鍵(3-2)位于溢流高程以上，其兩端分別與控制回路電源(2)正負極電連接；浮子(3-3)位于觸發(fā)電鍵(3-2)下方，水位管(3-1)底端安裝有用于防止浮子(3-3 )從管內掉落的可拆卸漏孔蓋(3-4 )。
3.根據(jù)權利要求2所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述觸發(fā)電鍵(3-2)包括同軸固定于水位管(3-1)內壁上的中空殼體(3-2-1)，該殼體內一體制有一支架(3-2-2)，該支架上以懸臂形式固定有上下兩片相對應的彈片(3-2-3)，且兩彈片(3-2-3)分別與控制回路電源(2)正負極電連接，殼體(3-2-1)底端端面上安裝有能夠在浮子(3-3)作用下上下自由滑動、以控制兩彈片(3-2-3)開合的推桿(3-2-4)。
4.根據(jù)權利要求3所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述推桿(3-2-4)包括同軸布置于殼體(3-2-1)底端端面上桿體(3-2-5)，該桿體兩端分別設有防止其從殼體(3-2-1)上脫落的上限位盤(3-2-6)和下限位盤(3-2-7)，其中上限位盤(3-2-6)表面裝有與彈片(3-2-3)對應的撞針(3-2-8)。
5.根據(jù)權利要求2或3或4所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述水位管(3-1)下部為開有一組鉆孔的進水管段，其長度為20cm，開孔率不小于20%。
6.根據(jù)權利要求2或3或4所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述水位管(3-1)頂端高出壩頂面10cm，且管口處設置有圓錐形風帽(5)。
7.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述報警裝置由相互并聯(lián)后串入報警回路的聲光報警模塊(6)和短模塊(7)組成。
8.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述控制回路電源(2)和報警回路電源(4)均由變壓器和連接于其輸出端的整流電路組成，其輸出為小于或等于36V的直流電。
9.根據(jù)權利要求8所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述整流電路輸出端并聯(lián)有鋰電池組(8)。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，其特征在于:所述變壓器包括一個初級線圈和兩個次級線圈，其中初級線圈接220V交流電，兩個次級線圈分別與兩 個整流電路電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置。本發(fā)明目的是提供一種抽水蓄能電站上水庫大壩的浮子開關式自由泄流測報裝置，出現(xiàn)自由泄流時可靠迅速的發(fā)出警報。本發(fā)明的技術方案包括有控制回路和報警回路；控制回路包括繼電器、控制回路電源，以及豎直固定于待測溢流壩段或臨近壩段上游壩面、并依據(jù)上水庫壩前水位實現(xiàn)通斷的浮子開關，所述控制回路電源一端與繼電器線圈其中一端電連接，另一端串聯(lián)浮子開關后與繼電器線圈另一端電連接；所述報警回路包括報警回路電源，該電源一端與繼電器的其中一個觸點簧片電連接，另一端串聯(lián)報警裝置后電連接至繼電器的另一個觸點簧片。本發(fā)明適用于水利水電工程中。
文檔編號G01F23/68GK103196521SQ201310079818
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月13日 優(yōu)先權日2013年3月13日
發(fā)明者劉貝貝, 王玉潔, 朱錦杰, 崔何亮 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院