[發明專利]一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統及方法

在審

• 申請號: 202010230495.2
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111155498A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王忠強;劉博;張延智;王鵬飛;杜惠彬;賈春雷;劉學鴿;趙偉;屈偉強;譚小剛;劉成東
• 申請（專利權）人: 黃河水利水電開發總公司
• 主分類號: E02B9/00
• 分類號: E02B9/00
• 代理公司: 洛陽九創知識產權代理事務所(普通合伙) 41156
• 代理人: 炊萬庭

一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統，包括PLC控制單元、排水機構、監測機構、氣動吹沙機構和水動沖沙機構；排水機構包括設置在頂蓋中的潛水泵，潛水泵的進水口朝向頂蓋的底部，潛水泵的排水口連通有抽水管道，并且抽水管道伸出頂蓋；監測機構包括設置在頂蓋中的浮子信號器和浸沒式泥沙含量傳感器以及設置在抽水管道上的管道式泥沙含量傳感器；氣動吹沙機構包括多條穿設在頂蓋上的供氣管道，所有供氣管道共同連通有吹沙干管，且吹沙干管設置在頂蓋底部的水沙混流層中，吹沙干管連通有多個吹沙支管，每個吹沙支管上連通有多組吹沙噴嘴。本發明提供一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統，采用氣動吹沙和水動沖沙相結合的方式，吹沙清淤的效率更高。

技術領域

本發明涉及水輪機領域，具體的說是一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統及方法。

背景技術

水輪機在運行狀況下，主軸與固定部件密封環之間會形成較大的空隙，蝸殼內高水頭進水和主軸密封水會通過這些空隙形成大量漏水，存儲于頂蓋之中，為此通過在水輪機頂蓋內設置頂蓋排水泵以解決此類問題。

公知的，黃河泥沙含量高，沙粒粒徑小。高泥沙含量不僅加快水輪機轉葉的磨損，而且對于上述漏水情況來說，主軸與固定部件的空隙進入頂蓋的漏水更容易在頂蓋內形成淤沙堆積。根據小浪底水電廠多年的運行情況分析得知：靠近主軸進口來水水流流速較大，泥沙與水的混流程度較高，在此增設排水泵可將泥沙和水直接排除；頂蓋邊緣側水流流速較小，泥沙無法通過排水泵排出，更容易在此沉淀，頂蓋底部形成“水—沙”分層現象，且越靠近頂蓋邊緣側泥沙淤積越高。泥沙的淤積會導致頂蓋內的存儲的水位上升，當淤積到一定高度時機組就需要停機進行清淤處理。否則，就會造成來水上漫，輕則漏水漫入水導油槽，重則造成水淹廠房的事故。多泥沙水電站需定期進行頂蓋清淤工作，尤其在7~10月汛期更為頻繁。

眾多水電站為解決以上問題，或采用高壓水流通過沖擊淤沙部分以形成沙水混合液，促使泥沙通過排水泵排出，這種方法不僅需要消耗大量的高壓技術供水，且間接增加了頂蓋排水泵的工作負荷，無形間消耗了大量的能源。或采用人工排沙方法，這種方法不僅費工費時且停機期間不能進行生產發電，造成了嚴重的經濟損失。因此，開發一種對能夠根據頂蓋內泥沙淤積情況進行自行排沙清淤的系統迫在眉睫。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提供一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統及方法，采用氣動吹沙和水動沖沙相結合的方式，吹沙清淤的效率更高。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：一種水輪機頂蓋吹沙清淤系統，包括PLC控制單元、排水機構、監測機構、氣動吹沙機構和水動沖沙機構；所述排水機構包括設置在所述頂蓋中的潛水泵，潛水泵的進水口朝向頂蓋的底部，潛水泵的排水口連通有抽水管道，并且抽水管道伸出頂蓋；所述監測機構包括設置在所述頂蓋中的浮子信號器和浸沒式泥沙含量傳感器以及設置在所述抽水管道上的管道式泥沙含量傳感器；所述氣動吹沙機構包括多個穿設在所述頂蓋上的供氣管道，所有供氣管道共同連通有吹沙干管，且吹沙干管設置在頂蓋底部的水沙混流層中，吹沙干管連通有多個吹沙支管，每個吹沙支管上連通有多組吹沙噴嘴；所述PLC控制單元與所述潛水泵、所述浮子信號器、所述浸沒式泥沙含量傳感器和所述管道式泥沙含量傳感器均電性連接。

作為上述水輪機頂蓋吹沙清淤系統的進一步優化：所述水動沖沙機構包括穿設在所述頂蓋上的技術供水管道，技術供水管道連通有水動噴頭，且水動噴頭朝向頂蓋的底部。

作為上述水輪機頂蓋吹沙清淤系統的進一步優化：所述頂蓋的內壁上水平固設有固定支架，固定支架固定連接有兩個向下延伸的支撐桿，所述浮子信號器和所述浸沒式泥沙含量傳感器分別固定設置在兩個支撐桿的下端。

作為上述水輪機頂蓋吹沙清淤系統的進一步優化：所述吹沙干管呈圓弧形，所述吹沙支管與吹沙干管的內側連通并且沿吹沙干管的徑向延伸。

作為上述水輪機頂蓋吹沙清淤系統的進一步優化：每組所述吹沙噴嘴的數量為兩個，并且兩個吹沙噴嘴對稱設置。