一种可控制生态流量泄放的水电站闸门的制作方法

1.本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种可控制生态流量泄放的水电站闸门。


背景技术：

2.闸门用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施，水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙等。在很多水利发电站中，小水电生态流量泄放会采用闸门限位的方式，即在闸门下部安装隔墩，使得闸门无法完全放下，以保证生态流量泄放。
3.对于生态流量泄放，在汛期的核定值要大于非汛期，现有的隔墩安装方式较为简单，多为固定的形式，无法调节，导致生态流量不可调节，在非汛期处于过量泄放的状态，造成了水能浪费，且固定的隔墩容易造成泄放口聚集淤泥，从而造成堵塞，清淤工作较为困难，影响水电站的正常运转。


技术实现要素：

4.1、本发明要解决的技术问题
5.本发明的目的在于提供一种可控制生态流量泄放的水电站闸门，以解决上述背景技术中提出的问题：
6.现有的隔墩安装方式较为简单，多为固定的形式，无法调节，导致生态流量不可调节，在非汛期处于过量泄放的状态，造成了水能浪费，且固定的隔墩容易造成泄放口聚集淤泥，从而造成堵塞，清淤工作较为困难，影响水电站的正常运转。
7.2、技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种可控制生态流量泄放的水电站闸门，包括：
10.框体和闸体，所述框体左右内侧壁均垂直开设有滑槽，所述闸体通过两个滑槽垂直滑动安装在框体内；
11.升降组件，所述升降组件设置在框体顶端，所述升降组件用于闸体的垂直移动；
12.控制装置，所述控制装置与外在的终端设备之间无线连接进行数据交互；
13.所述闸体底部设有溢流部件，所述溢流部件包括隔墩和转轴，所述闸体内部开设有安置腔，所述转轴通过两个密封轴承垂直转动安装在闸体内，所述转轴贯穿安置腔，且两端均穿出闸体，所述隔墩水平设置在闸体底部，且固定套接在转轴底端，所述隔墩一侧内部水平径向开设有多个导流孔；
14.驱动部件，所述驱动部件用于带动转轴转动。
15.实现转轴的自由转动和驱动转动之间的切换，优选的，所述驱动部件包括机座、第一电机和离合装置，所述离合装置固定安装在闸体顶端，且与控制装置之间电性连接，所述转轴顶端与离合装置连接，所述机座垂直固定安装在闸体顶端，所述第一电机垂直固定套接在机座内，且与控制装置之间电性连接，所述第一电机输出轴与离合装置连接。
16.实现闸体的升降，优选的，所述框体顶端水平固定安装有横板，所述升降部件设置在横板顶端，所述升降部件包括两个撑架、传动轴、两个卷筒、两根钢缆、两个连接件和动力部件，两个所述撑架均垂直固定安装在横板上，所述传动轴水平转动套设在两个撑架内，两个所述卷筒均固定套接在传动轴上，两根所述钢缆顶端分别与两个卷筒固定连接，两个所述连接件均固定安装在闸体顶端，所述横板内对称垂直开设有两个通口，两根所述钢缆分别穿过两个通口与两个连接件固定栓接，所述控制装置固定安装在横板上。
17.对泄放口进行施压冲刷，避免淤泥粘附，优选的，所述闸体两侧设有清理部件，所述清理部件包括两根集流管、两根导流管和多个喷头，两个所述集流管均通过密封圈固定套接在闸体内，且端部均位于闸体外部，两根所述导流管分别水平设置在闸体两侧，且与两根集流管端部固定连接导通，多个所述喷头分别固定安装在两个导流管底侧，且与其内部导通，所述集流管内部均设有增压部件。
18.对水体进行增压，优选的，所述增压部件包括两个撑板、撑杆和多个涡轮，两个所述撑板固定安装在集流管内，所述撑杆垂直转动套设在两个撑板内，多个所述涡轮均固定套接在撑杆上，所述撑杆顶端穿出集流管管壁，且与集流管管壁之间密封连接。
19.利用转动实现水体的增压作用，优选的，所述转轴上固定套接有第一齿轮，两根所述撑杆顶端均固定套接有第二齿轮，两个所述第二齿轮均与第一齿轮啮合连接。
20.3、有益效果
21.(1)本发明通过驱动部件可实现隔墩的角度调整，从而可根据具体的工作要求，控制隔墩的工作状态，在非汛期通过调节隔墩的偏转角控制生态流量的泄放值，可在保证生态效益的同时最大限度利用水能为地方带来经济效益；
22.(2)本发明通过溢流部件，可实现泄放功能，同时，在导流孔的作用下，可实现隔墩的自由转动，从而对泄放口进行扰动，避免淤泥堆积，降低泄放口被堵塞的风险；
23.(3)本发明通过增压部件，可对水体进行增压，使得高压水体对泄放口进行冲刷，进一步避免淤泥粘附在泄放口处，保证水电站的正常运转。
附图说明
24.图1为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门立体结构示意图；
25.图2为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门的正视局部截面结构示意图；
26.图3为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门中闸体的侧视结构示意图；
27.图4为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门的俯视结构示意图；
28.图5为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门中清理部件的立体结构示意图；
29.图6为本发明提出的一种可控制生态流量泄放的水电站闸门图2中的a处结构放大图。
30.图中：1、框体；2、闸体；3、滑槽；4、控制装置；5、隔墩；6、转轴；7、安置腔；8、密封轴承；9、导流孔；10、水位检测装置；11、支架；12、机座；13、第二齿轮；14、第一电机；15、离合装置；16、横板；17、撑架；18、传动轴；19、卷筒；20、钢缆；21、连接件；22、通口；23、第二电机；
24、联轴器；25、集流管；26、导流管；27、喷头；28、撑板；29、撑杆；30、涡轮；31、第一齿轮；32、密封圈。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1：
33.参阅图1-6，一种可控制生态流量泄放的水电站闸门，包括：
34.框体1和闸体2，框体1左右内侧壁均垂直开设有滑槽3，闸体2通过两个滑槽3垂直滑动安装在框体1内；
35.升降组件，升降组件设置在框体1顶端，升降组件用于闸体2的垂直移动；
36.控制装置4，控制装置4与外在的终端设备之间无线连接进行数据交互由于大坝大多是山区，工作人员无法常驻看守，本方案通过控制装置4可实现远程控制闸体2的运转状况；
37.闸体2底部设有溢流部件，溢流部件包括隔墩5和转轴6，闸体2内部开设有安置腔7，转轴6通过两个密封轴承8垂直转动安装在闸体2内，转轴6贯穿安置腔7，且两端均穿出闸体2，隔墩5水平设置在闸体2底部，且固定套接在转轴6底端，隔墩5一侧内部水平径向开设有多个导流孔9；
38.驱动部件，驱动部件用于带动转轴6转动。
39.水位检测装置10，水位检测装置10为两个，框体1前后侧对称固定安装有支架11，两个水位检测装置10分别固定安装在两个支架11内，且均与控制装置4之间电性连接，利用两个水位检测装置10可对闸体2两侧的水位进行实时监测，并将数据及时反馈给控制装置4，控制装置4通过无线网络平台将数据实时反馈给控制终端，工作人员通过控制终端获取水位信息，并通过操控终端设备向控制装置4发送指令，从而实现对闸体2的远程控制。
40.驱动部件包括机座12、第一电机14和离合装置15，离合装置15固定安装在闸体2顶端，且与控制装置4之间电性连接，转轴6顶端与离合装置15连接，机座12垂直固定安装在闸体2顶端，第一电机14垂直固定套接在机座12内，且与控制装置4之间电性连接，第一电机14输出轴与离合装置15连接。
41.框体1顶端水平固定安装有横板16，升降部件设置在横板16顶端，升降部件包括两个撑架17、传动轴18、两个卷筒19、两根钢缆20、两个连接件21和动力部件，两个撑架17均垂直固定安装在横板16上，传动轴18水平转动套设在两个撑架17内，两个卷筒19均固定套接在传动轴18上，两根钢缆20顶端分别与两个卷筒19固定连接，两个连接件21均固定安装在闸体2顶端，横板16内对称垂直开设有两个通口22，两根钢缆20分别穿过两个通口22与两个连接件21固定栓接，控制装置4固定安装在横板16上。
42.动力部件包括第二电机23和联轴器24，第二电机23固定安装在横板16上，且输出轴通过联轴器24与传动轴18端部固定连接，第二电机23与控制装置4之间电性连接。
43.在电站运转过程中，当需要正常的生态泄放时，通过控制装置4向离合装置15发送
指令，使得转轴6与离合装置15断开，从而使得转轴6处于自由转动状态，由于闸体2底部未完全放下，从而形成泄放口，水体从泄放口流出，冲击隔墩5，由于导流孔9的存在，受力面积不同，使得水体对隔墩5两侧的冲击力存在推力差，在推力差和惯性的作用下，隔墩5交替正反转动，从而实现隔墩5的自由转动，从而对泄放口进行扰动，避免淤泥堆积，降低泄放口被堵塞的风险。
44.当需要控制隔墩5的偏转角度时，通过控制装置4向离合装置15发送指令，离合装置15对第一电机14输出轴和转轴6之间进行连接，实现动力传输，然后启动第一电机14，第一电机14输出轴转动，通过离合装置15带动转轴6转动，转轴6在两个密封轴承8的支撑下，带动隔墩5转动，从而可根据具体的工作状况，对隔墩5的偏转角度进行调整，以控制其工作状态，对于生态流量的泄放控制，汛期值要比非汛期的值要大，通过调整隔墩5的偏转角度，以实现对生态流量在非汛期的调整，以满足泄放要求，同时，减少水能的浪费，带来更大的经济效益。
45.当水位过高需要泄流时，通过控制装置4向第二电机23发送指令，第二电机23运转，第二电机23输出轴转动，通过联轴器24带动传动轴18转动，传动轴18在两个撑架17的支撑下，带动两个卷筒19转动，两个卷筒19对钢缆20进行卷绕，钢缆20通过连接件21拉动闸体2，实现闸体2在框体1的滑槽3内垂直移动，从而实现泄洪。
46.实施例2：基于实施例1有所不同的是；闸体2两侧设有清理部件，清理部件包括两根集流管25、两根导流管26和多个喷头27，两个集流管25均通过密封圈32固定套接在闸体2内，且端部均位于闸体2外部，两根导流管26分别水平设置在闸体2两侧，且与两根集流管25端部固定连接导通，多个喷头27分别固定安装在两个导流管26底侧，且与其内部导通，集流管25内部均设有增压部件。
47.增压部件包括两个撑板28、撑杆29和多个涡轮30，两个撑板28固定安装在集流管25内，撑杆29垂直转动套设在两个撑板28内，多个涡轮30均固定套接在撑杆29上，撑杆29顶端穿出集流管25管壁，且与集流管25管壁之间密封连接。
48.转轴6上固定套接有第一齿轮31，两根撑杆29顶端均固定套接有第二齿轮13，两个第二齿轮13均与第一齿轮31啮合连接。
49.在转轴6随着隔墩5或第一电机14输出轴转动时，可带动第一齿轮31转动，第一齿轮31同时带动两个第二齿轮13主动，两个第二齿轮13转动，带动两根撑杆29转动，撑杆29在两个撑板28的支撑下，带动位于其上的涡轮30转动，涡轮30转动，对水体进行吸附增压，在涡轮30的带动下，水体由一端喷头27进入导流管26，在进入集流管25内，然后进入另一侧的导流管26内，最终经过另一侧的喷头27喷出，对泄放口进行冲刷，从而进一步避免淤泥粘附在泄放口处，保证水电站的正常运转。
50.实施例3：
51.本方案可通过控制装置4向第一电机14和离合装置15发送指令，对隔墩5的开度或转速进行控制，从而对泄放的流量进行控制。
52.假设水电站的泄放流量核定值为0.6m3/s,可以通过控制装置4向离合装置15发送指令对其输出转速进行控制，根据隔墩5旋转一周所用时间t1和所泄放水的总量v1进行计算，使得v1/t1的值为0.6，即可实现隔墩5动态运转控制流量，此时，可以实现对流量控制的同时，可对闸体2底部进行清理，防止淤泥堵塞。
53.除动态控制流量，也可静态控制流量，即通过使隔墩5偏转一定角度后，保持静止不动，改变有效泄放口通径大小，从而控制水体的泄放流量。
54.假设隔墩5的宽度为0.2m，利用闸体2不完全关闭泄放生态流量。按闸孔自由出流公式：
[0055][0056]
式中：
[0057]
q——拦水坝下泄流量；
[0058]
μ0——闸孔的流量系数，可采用南京水利科学研究院经验公式计算：
[0059]
σs——闸孔出流的淹没系数；闸孔自由出流时，σs＝1。
[0060]
b——闸孔宽度，b＝1m(b＝b
0-b1，b0为闸孔宽度，b1为隔墩宽度)；
[0061]
h0——包括行近流速水头的堰上水头；一般情况下，行近流速水头较小，可忽略，h0取闸前水深h＝4m；
[0062]
h——闸前水深取闸前最小发电水深，即闸前最小发电水位情况下，也可保证核定生态流量的泄放；
[0063]
e——闸孔开度；
[0064]
求解方程，得闸孔开度e＝0.096m。则为满足泄放核定生态流量泄放要求，闸体2生态流量泄放最小开度为0.096m。
[0065]
以上为隔墩5旋转90
°
情况，如果需要泄放流量小于0.5072m3/s，则可以调整隔墩5旋转偏角，则计算隔墩5宽度时应考虑偏角，假设偏角为θ，则应满足b1＝b0co sθ。
[0066]
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0067]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。