CN109667250A - 用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，包括底板、塔体、栅墩、拦污栅、叠梁门槽、叠梁门叶、叠梁门库、事故检修门槽、通气孔、事故检修闸门、引水隧洞，拦污栅位于栅墩内，叠梁门槽、叠梁门库、事故检修门槽和通气孔位于塔体内，位于进水口的多个栅墩依次通过横梁连接，组成向进水方向凸出的类弧形的多边形拦污栅框架结构，相邻两个栅墩之间设置有拦污栅，叠梁门槽和叠梁门库顺水流方向布置，在事故检修门槽顶部的塔顶上安装固定式液压启闭机，事故检修闸门悬挂在固定式液压启闭机下方，通过固定式液压启闭机沿着事故检修门槽下降事故检修闸门关闭引水隧洞。本发明通过设置类弧形拦污栅框架结构，减小塔体前缘横水流向宽度，增大拦污栅面积，减少水头损失。

Description

用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构
技术领域
本发明涉及一种进水塔结构，尤其是一种用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构。
背景技术
对于高坝大库的大中型水电工程，其库容大，库水深，使原有天然河道水温在时空分布上发生一定程度的改变，库内水温一般形成垂直分布，表面温度高，底部温度低，为发电效益的考虑，电站进水塔则一般采用深孔取水，因此下泄水温较原天然河道水温低，对下游生态环境造成一定程度的不利影响。因此，通过分层取水电站进水塔取水库表层水，提高下泄水温，改善生态环境是必要的。
目前国内外大中型电站分层取水进水塔主要采用叠梁门式分层取水进水塔，如图1、2所示。对于中小流量的水库分层取水进水塔，如图3、4所示。
如图1、2所示，传统的大中型电站叠梁门式分层取水进水塔是将叠梁门布置在拦污栅墩21上。拦污栅结构呈直线形布置，叠梁门槽22布置在拦污栅墩21上，叠梁门库23布置在拦污栅边墩两侧，根据库水位变化启闭相应高程的叠梁门叶横水流方向运动至叠梁门库23，实现分层取水。优点是单节叠梁门叶尺寸相对较小，启闭荷载相对较小。缺点是同一高程叠梁门孔口和门叶数量多，叠梁门叶总数多，所需叠梁门库23尺寸大，叠梁门启闭周期长，运行复杂；拦污栅结构直线形布置导致进水塔横水流方向结构尺寸过大，投资高，不适合库水位大变幅独立式进水塔的分层取水。图中，24为拦污栅槽，25为清污抓斗槽，26为事故检修门槽，27为事故检修闸门，28为横梁，29为纵梁。
如图3、4所示，传统的中小流量水库分层取水进水塔是将拦污栅31、叠梁闸门32、叠梁闸门库33、事故检修闸门34、事故检修门库35顺水流向依次布置，根据库水位变化启闭相应高程的叠梁门叶顺水流方向运动至门库，通过塔顶门机36对叠梁闸门31和事故检修闸门34进行启闭，实现分层取水和下游流道检修。图中，37为清污抓斗库，38为交通桥，39为引水隧洞，40为门机轨道。其优点是叠梁门启闭方便，运行简单。缺点是拦污栅过栅面积太小，水头损失大，用于电站进水塔会大幅降低发电效益，事故检修闸门下游流道出现紧急情况不能及时关闭，事故检修闸门不能进行远程控制，不能用于大流量电站进水塔的分层取水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，结构尺寸小，水头损失小，运行便捷，自动化程度高，经济效益显著，可有效解决高水头、库水位大变幅、大流量独立式电站进水塔的分层取水问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，包括底板、塔体、栅墩、拦污栅、叠梁门槽、叠梁门叶、叠梁门库、事故检修门槽、通气孔、事故检修闸门、引水隧洞，拦污栅位于栅墩内，叠梁门槽、叠梁门库、事故检修门槽和通气孔位于塔体内，位于进水口的多个栅墩依次通过横梁连接，组成向进水方向凸出的类弧形的多边形拦污栅框架结构，相邻两个栅墩之间设置有拦污栅，叠梁门槽和叠梁门库顺水流方向布置，在事故检修门槽顶部的塔顶上安装固定式液压启闭机，事故检修闸门悬挂在固定式液压启闭机下方，通过固定式液压启闭机沿着事故检修门槽下降事故检修闸门关闭引水隧洞。
所述固定式液压启闭机固定在位于塔顶的机墩上。
所述拦污栅通过设置在塔顶的清污机进行污物清理。
所述叠梁门叶最大高度≤5m，最大宽度≤10m，叠梁门叶顶部水深≥5m。
所述栅墩与横梁组成的类弧形的多边形拦污栅框架结构，总跨度≤20m，最大过栅流速≤1.0m/s。
所述塔顶设置有塔顶门机，当库水位下降时通过从叠梁门槽提升叠梁门叶沿塔顶门机轨道顺水流方向运至叠梁门库，当库水位上升时通过塔顶门机从叠梁门库提升叠梁门叶沿塔顶门机轨道顺水流方向运至叠梁门槽。
所述塔顶门机最大跨度≤12m，扬程≤120m，提升速度2m/min，运行速度≤20m/min，最大起吊重量≤200t。
本发明的有益效果：避免了传统的大中型电站叠梁门式分层取水进水塔叠梁门孔口及门叶数量多，叠梁门库尺寸大，叠梁门启闭周期长，运行复杂；进水塔横水流向结构尺寸大，投资高，不适合库水位变幅大的独立式进水塔的分层取水。同时避免了传统的中小流量水库分层取水进水塔拦污栅过栅面积小，水头损失大，发电效益差，自动化程度低，能用于大流量电站进水塔的分层取水问题。本发明通过设置类弧形拦污栅框架结构减小了塔体前缘横水流方向宽度，增大了拦污栅面积，降低了过栅流速，减少水头损失，增加发电效益，事故检修闸门通过塔顶固定式液压启闭机控制，安全可靠，便于远程自动化控制；同时塔体内设置一道叠梁门减少了同一高程叠梁门孔口和门叶数量，叠梁门槽和叠梁门库顺水流方向布置，叠梁门叶启闭运行便捷，塔体布置紧凑，结构尺寸小，节省工程投资，可有效解决高水头、库水位大变幅、大流量独立式电站进水塔的分层取水问题。
附图说明
图1是现有技术大中型电站采用叠梁门式分层取水进水塔结构纵剖面图。
图2是图1的中部平切图。
图3是现有技术中小流量的水库分层取水进水塔结构纵剖面图。
图4是图3的中部平切图。
图5是本发明用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构纵剖面图。
图6是图5的中部平切图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图5、6所示，本发明的用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，包括底板1、塔体2、栅墩3、拦污栅5、叠梁门槽6、叠梁门叶11、叠梁门库7、事故检修门槽8、通气孔9、事故检修闸门16、引水隧洞14，拦污栅5位于栅墩3内，叠梁门槽6、叠梁门库7、事故检修门槽8和通气孔9位于塔体2内，位于进水口的多个栅墩3依次通过横梁4连接，组成向进水方向凸出的类弧形的多边形拦污栅框架结构，相邻两个栅墩3之间设置有拦污栅5，叠梁门槽6和叠梁门库7顺水流方向布置，在事故检修门槽8顶部的塔顶上安装固定式液压启闭机15，事故检修闸门16悬挂在固定式液压启闭机15下方，通过固定式液压启闭机15沿着事故检修门槽8下降事故检修闸门16关闭引水隧洞14。
所述固定式液压启闭机15固定在位于塔顶的机墩20上。
所述拦污栅5通过设置在塔顶的清污机19进行污物清理。
所述叠梁门叶11最大高度≤5m，最大宽度≤10m，叠梁门叶11顶部水深≥5m。
所述栅墩3与横梁4组成的类弧形的多边形拦污栅框架结构，总跨度≤20m，最大过栅流速≤1.0m/s。
所述塔顶设置有塔顶门机17，当库水位下降时通过从叠梁门槽6提升叠梁门叶11沿塔顶门机轨道18顺水流方向运至叠梁门库7，当库水位上升时通过塔顶门机17从叠梁门库7提升叠梁门叶11沿塔顶门机轨道18顺水流方向运至叠梁门槽6。
所述塔顶门机17最大跨度≤12m，扬程≤120m，提升速度2m/min，运行速度≤20m/min，最大起吊重量≤200t。
具体地说，拦污栅5位于弧形排列栅墩3内，叠梁门由多节门叶组成，位于塔体上的叠梁门槽6内，叠梁门与类弧形拦污栅框架结构之间形成前室，10，叠梁门与叠梁门库7上游墙之间形成竖向流道12，塔体2底部设置水平流道13，水平流道13末端设置引水隧洞14，事故检修闸门16位于事故检修门槽8内，塔顶设置清污机19、塔顶门机17和固定式液压启闭机15。栅墩3与横梁4组成类弧形拦污栅框架结构，叠梁门槽6和叠梁门库7位于塔体2内部，且顺水流方向布置，通过调整叠梁门叶11数量来实现分层取水。
水流通过拦污栅5进入前室10，受多层叠梁门叶11的阻碍，从最顶部叠梁门叶11顶进入竖向流道12，沿竖向流道12垂直向下流动，再从竖向流道12底部转弯进入水平流道13，最后进入引水隧洞14。当引水隧洞14需要检修时，通过塔顶固定式液压启闭机15下降事故检修闸门16关闭水平流道13，此时通气孔9用于补气，完成引水隧洞14的检修。当库水位下降时通过塔顶门机17从叠梁门槽6提升叠梁门叶11沿塔顶门机轨道18顺水流方向运至叠梁门库7，当库水位上升时通过塔顶门机17从叠梁门库7提升叠梁门叶11沿塔顶门机轨道18顺水流方向运至叠梁门槽6，实现分层取水。上游侧栅墩2内拦污栅5需要清理污物时，通过塔顶清污机19进行污物清理，需要检修时，通过塔顶门机17从栅墩2内提出拦污栅5进行检修。
本发明针对大流量的独立式进水塔采用栅墩与横梁组成类弧形拦污栅框架结构，减小了塔体前缘横水流向宽度，增大了拦污栅面积，降低了过栅流速，减少了水头损失，增加发电效益，且弧形拦污栅框架结构，有利于结构稳定和抗震性能的提高。同时塔体内仅设置一道叠梁门，减少了同一高程叠梁门孔口和门叶数量，叠梁门槽与叠梁门库顺水流向布置，叠梁门启闭运行便捷。塔体结构尺寸小，节省工程投资。事故检修闸门采用固定式液压启闭机控制，有利于远程自动化控制，提高运行效率。与传统的大中型电站叠梁门式分层取水进水塔相比，弧形拦污栅框架结构减小了塔体前缘横水流向宽度，增大了拦污栅面积，降低了过栅流速，减少了水头损失，增加发电效益，同时塔体内叠梁门孔口和门叶数量少，叠梁门启闭运行便捷，启闭运行周期短，进水塔整体布置紧凑，结构尺寸小，工程投资少。与传统的中小流量水库分层取水进水塔相比，拦污栅过栅面积大，可用于大中型电站分层取水进水塔，事故检修闸门采用固定式液压启闭机控制，有利于远程自动化控制，提高运行效率。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (7)

1.一种用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，包括底板(1)、塔体(2)、栅墩(3)、拦污栅(5)、叠梁门槽(6)、叠梁门叶(11)、叠梁门库(7)、事故检修门槽(8)、通气孔(9)、事故检修闸门(16)、引水隧洞(14)，拦污栅(5)位于栅墩(3)内，叠梁门槽(6)、叠梁门库(7)、事故检修门槽(8)和通气孔(9)位于塔体(2)内，其特征在于，位于进水口的多个栅墩(3)依次通过横梁(4)连接，组成向进水方向凸出的类弧形的多边形拦污栅框架结构，相邻两个栅墩(3)之间设置有拦污栅(5)，叠梁门槽(6)和叠梁门库(7)顺水流方向布置，在事故检修门槽(8)顶部的塔顶上安装固定式液压启闭机(15)，事故检修闸门(16)悬挂在固定式液压启闭机(15)下方，通过固定式液压启闭机(15)沿着事故检修门槽(8)下降事故检修闸门(16)关闭引水隧洞(14)。
2.根据权利要求1所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述固定式液压启闭机(15)固定在位于塔顶的机墩(20)上。
3.根据权利要求1所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述拦污栅(5)通过设置在塔顶的清污机(19)进行污物清理。
4.根据权利要求1所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述叠梁门叶(11)最大高度≤5m，最大宽度≤10m，叠梁门叶(11)顶部水深≥5m。
5.根据权利要求1所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述栅墩(3)与横梁(4)组成的类弧形的多边形拦污栅框架结构，总跨度≤20m，最大过栅流速≤1.0m/s。
6.根据权利要求1所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述塔顶设置有塔顶门机(17)，当库水位下降时通过从叠梁门槽(6)提升叠梁门叶(11)沿塔顶门机轨道(18)顺水流方向运至叠梁门库(7)，当库水位上升时通过塔顶门机(17)从叠梁门库(7)提升叠梁门叶(11)沿塔顶门机轨道(18)顺水流方向运至叠梁门槽(6)。
7.根据权利要求6所述用于高水头电站的分层取水独立式进水塔结构，其特征在于，所述塔顶门机(17)最大跨度≤12m，扬程≤120m，提升速度2m/min，运行速度≤20m/min，最大起吊重量≤200t。
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