一種注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水力發(fā)電站，具體是一種注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站。
【背景技術】
[0002]究壩式水電站而言，引水渠道或管道，都是在水壩建設期間一同建造的，當水庫補水量大于水電站需求水量時，則要通過泄洪閘門和泄洪壩將多余的水量排泄到下游，如果長期這樣，勢必是對水力資源的浪費；如果按照常規(guī)進行破壞性拓渠增加發(fā)電裝機容量，一是工程投入大、工期長，二則對原水壩結構有一定的破壞作用，可能得不償失。
[0003]公開號為CN1110760A涉及的“高壩加吸虹管修高落差水電站的方法”，對已建成水庫增加發(fā)電裝機容量的方法是可行的，但其在吸虹管入水口端設置了止回閥組，配備高揚程抽水機等，水力發(fā)電站結構較復雜，不能快速關閉吸虹管道的水流，亦屬于一種外動力啟動工作方式，發(fā)電過程控制點間跨度較大，不能滿足水電站安全、高效生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術不足等問題，本發(fā)明公布一種注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站，該吸虹管式水力發(fā)電站充分利用水庫本身存在的水力能量資源和空氣壓力做功實現(xiàn)水電站的開啟和停機，并又采用微型管道流控制方式，其工作原理與電子領域的“可控硅”相類似，水輪發(fā)電機組安裝在吸虹管道的任意適當位置，使電站更加便于維護管理和高效、安全運行。
[0005]本發(fā)明涉及的一種注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站，除水庫功能設施、水輪發(fā)電機組和水量調節(jié)閘閥外，還主要包括有吸虹式發(fā)電供水主管道、注水管道、注水閘閥、空氣閥門等，其特征是:吸虹式發(fā)電供水主管道吸水段的吸水端口沉入水庫水面以下，出水段的出水端口與水量調節(jié)閘閥連通；水輪發(fā)電機組可以安裝在吸虹管道的任意適當位置，包括安裝在水量調節(jié)閘閥的出水端口上；注水管道出水口通過注水閘閥與吸虹式發(fā)電供水主管道的出水段連通；空氣閥門與吸虹式發(fā)電供水主管道負壓段頂部連通，使整體成為一種容易調控的、能夠利用注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站。
[0006]所述一種注水排氣泄流抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站，注水管道要長期保持為有水供給狀態(tài)，其入水口可以連接自來水管道，或沉入水庫中成為吸虹式注水管道等。發(fā)電站開啟發(fā)電時，依次關斷水量調節(jié)閘閥、打開空氣閥門和注水閘閥，注水管道便開始給吸虹式發(fā)電供水主管道的出水段注水，并將吸虹式發(fā)電供水主管道的部分空氣通過空氣閥門排出；當吸虹式發(fā)電供水主管道中出水段的水位達到一定高度后，關斷空氣閥門和注水閘閥，關斷發(fā)電機電能輸出開關，快速打開水量調節(jié)閘閥，并調至最大流量，以用快速泄流方式將吸虹式發(fā)電供水主管道的水快速排出，以將吸水段的水位迅速提高、越過吸虹式發(fā)電供水主管道的頂部，同時將吸虹式發(fā)電供水主管道中的剩余空氣全部以抽壓方式排出，當吸虹式發(fā)電供水主管道正式啟動為真空工作狀態(tài)下的吸虹水管后，再調節(jié)水輪發(fā)電機轉速，當輸出電壓和工作頻率達到輸電要求后再合上電能輸出開關，實現(xiàn)電站吸虹取水發(fā)電輸出目的。
[0007]所述吸水段為吸虹式發(fā)電供水主管道頂部至吸水口段；所述出水段為吸虹式發(fā)電供水主管道頂部至出水口段；所述負壓段是指吸虹式發(fā)電供水主管道中位于水庫水平面以上部分管段；所述正壓段是指吸虹式發(fā)電供水主管道中位于水庫水平面以下部分管段。
[0008]所述空氣閥門，為在給吸虹式發(fā)電供水主管道注水等過程實現(xiàn)自動排氣、抽氣功能，除手動空氣閥門外，可以在吸虹式發(fā)電供水主管道負壓段頂部再連接一個自動單向出氣閥門，或利用一個三通管將手動空氣閥門和自動單向出氣閥門與吸虹式發(fā)電供水主管道負壓段頂部連通。
[0009]為真正快速將吸虹式發(fā)電供水主管道的注水和空氣快速排出，可以在水輪發(fā)電機組入、出水口間另并聯(lián)一段包含有水流閘閥管道，以使水流快速越過水輪機，達到將吸虹式發(fā)電供水主管道中的注水和空氣快速外泄和排出的目的。當吸虹式發(fā)電供水主管道中空氣排盡后，再關斷并聯(lián)管道段中的水流閘閥，使吸虹式發(fā)電供水主管道中的水全部流經(jīng)水輪機進行發(fā)電。
[0010]當吸虹式發(fā)電供水主管道的吸水段落差和管道長度相對較大(最大亦不超過1個大氣壓水柱高10.332米)，或對吸虹式發(fā)電供水主管道的出水段注水高度較為有限時，則要增置一個真空抽氣裝置，真空抽氣裝置的進氣口與吸虹式發(fā)電供水主管道負壓段頂部連通，輔以將吸虹式發(fā)電供水主管道中部分或全部空氣抽出，使吸虹式發(fā)電供水主管道中的吸水段和出水段水位提高至設計要求。
[0011]為真正實現(xiàn)無需外部動能開啟和關閉水力發(fā)電站發(fā)電機組，方式之一是利用水庫水力能推動抽氣栗工作；方式之二是另增加一套與本發(fā)明相類似的注水排氣、泄流抽氣的抽氣裝置。
[0012]對于新建水庫發(fā)電系統(tǒng)，可以將吸虹管式水力發(fā)電站的吸虹式發(fā)電供水主管道、注水管道、氣流管道、空氣閥門、注水閘閥、水量調節(jié)閘閥和水輪發(fā)電機組等功能設施與水庫水壩設置成一個整體，使成為有一定隱形特點的、容易調控的、能夠利用注水方式實現(xiàn)排氣抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站壩，其安全性會明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的非吸虹管式水力發(fā)電站，當關閉發(fā)電系統(tǒng)時可以做到滴水不漏。
[0013]對于一個大型水庫，根據(jù)需要可以設置多個并行工作的吸虹管式水力發(fā)電系統(tǒng)，其中注水管道和真空抽氣裝置等可作為公共功能設施使用。
[0014]所述吸虹管式水力發(fā)電站，通常情況下，當發(fā)電機組將長時間停機時，水量調節(jié)閘閥和空氣閥門均為打開狀態(tài)，而注水閘閥為關斷狀態(tài)，使吸虹式發(fā)電供水主管道為無水管道；當發(fā)電機組臨時停機時，僅關斷水量調節(jié)閘閥即可，使吸虹發(fā)電供水主管道保持為有水管道，以縮短再次開機時間；當發(fā)電機組要緊急停機時，迅速將空氣閥門打開即可。
[0015]綜上所述，本發(fā)明涉及的利用注水方式實現(xiàn)排氣抽氣啟動的吸虹管式水力發(fā)電站，結構簡單，充分利用水庫自有水力能量資源和大氣壓做功特點，使吸虹管式水力發(fā)電站實現(xiàn)自動注水、抽氣、泄壓等，可以做到無需外動力