一种叠梁门控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种叠梁门控制系统及控制方法，在水电站正常运行时通过控制多层叠梁门和活动叠梁门来稳定淹没水深，当水库水位变幅不超过单层叠梁门高度时，通过控制活动叠梁门的升降使水库水位变幅与活动叠梁门升降同步，以维持淹没深度不变，使得引用水仍为表层一定范围内的水，在水库水位上升时避免了下泄水温降低对生态环境的影响，在水库水位下降时保证了进水口流态稳定，减小了水头损失；当水库水位稳定时，通过尾水水温控制活动叠梁门的升降使下泄水温维持在生态环境所需温度范围内，进一步避免了下泄水温对生态环境的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种叠梁门控制系统及控制方法
本专利技术属于水利水电工程的分层取水
，尤其涉及一种适应水位变幅的叠梁门控制系统及控制方法。
技术介绍
众所周知，水库建成后，库区坝前水温呈稳定分层（变温层、跃温层和滞温层）现象，水温分层将使水库下层水体的水温常年维持在较稳定的低温状态，这就导致春夏季发电下泄水温低于天然情况下的河道水温，产生高坝大库水电工程建设带来的低温水环境危害问题。水库低温水的下泄对河道下游农作物、鱼类以及珍惜濒危水生生物等带来不利影响，甚至会严重影响下游水生生物的产卵、繁殖和生长。使用叠梁门结构进行分层取水，可以有效提升大坝下泄水温，保护下游河道生物种群结构不被破坏。目前，在进水口前设置多层叠梁门以使机组发电用水尽量从水库表层获取，从而减轻电站下泄水温对环境的影响；但叠梁门只有在水位变动超过单层叠梁门高度时才会放置或提取叠梁门，在水库水位变幅小于单层叠梁门高度时不会调节叠梁门。如图1所示，传统水电站为了避免水库温度分层从底部引用低温水，用叠梁门在垂向叠加形成多层叠梁门3，每层叠梁门高度相同，此时引用的水为多层叠梁门3门顶到水面之间（淹没深度）的表层水，达到增加下泄水温的效果。而在实际运行过程中，当水库水位上升或下降过程中，多层叠梁门3不会跟随水库水位变化而变化，只有当水库水位上升或下降幅度达到单层叠梁门高度时，才能放置或取出一层叠梁门，以维持淹没水深不变，从而保证水库引用水仍是表层一定范围内的水。显然在水库水位降低的过程中，进水口的流态将变差，水流流速增大，会对拦污栅造成一定冲击破坏，同时水库的水头损失将增大，从而影响水电站的发电效益；在水库水位上升的过程中，机组获取的更多的下层水，对下泄水温产生一定的影响，在水库水位变化频繁或单层叠梁门高度较大时这种影响尤为明显。所以当水库水位变化时，满足下泄水温的要求，最大化提升水电站发电效益将是企业喜闻乐见的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种叠梁门控制系统及控制方法，以解决下泄水温对生态环境的影响，以及水头损失增大的问题。本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种叠梁门控制系统，包括多层叠梁门槽以及设于所述多层叠梁门槽内的多层叠梁门，其特征是，还包括：活动叠梁门装置，其包括活动叠梁门槽，以及设于所述活动叠梁门槽内的活动叠梁门，所述多层叠梁门槽和活动叠梁门槽相邻设置；水位监测单元，用于监测水库水位，并将水库水位数据传输给叠梁门升降控制单元；下泄水温监测单元，用于监测尾水水温，并将尾水水温数据传输给叠梁门升降控制单元；叠梁门升降控制单元，设于活动叠梁门槽内，用于根据所述水库水位数据和尾水水温数据对活动叠梁门进行升降控制。本专利技术的叠梁门控制系统，在水电站正常运行时通过控制多层叠梁门和活动叠梁门来稳定淹没水深，当水库水位变幅不超过单层叠梁门高度时，通过控制活动叠梁门的升降使水库水位变幅与活动叠梁门升降同步，以维持淹没深度不变，使得引用水仍为表层一定范围内的水，在水库水位上升时避免了下泄水温降低对生态环境的影响，在水库水位下降时保证了进水口流态稳定，减小了水头损失；当水库水位稳定时，通过尾水水温控制活动叠梁门的升降使下泄水温维持在生态环境所需温度范围内，进一步避免了下泄水温对生态环境的影响，具体的，在水库水位稳定且下泄水温较高时，通过控制活动叠梁门下降来增大淹没深度，进一步减小了水头损失，增加发电效益，在水库水位稳定且下泄水温较低时，通过控制活动叠梁门上升来提高下泄水温，使下泄水温维持在生态环境所需温度范围内，避免了下泄水温对生态环境的影响；在水库水位变动时，由于水库水位变幅与活动叠梁门的升降同步，在满足下泄水温的条件下保证了进水口流态稳定，最大程度地减小了水头损失，从而增加了发电效益，同时也避免了对拦污栅造成的冲击破坏。进一步地，所述叠梁门升降控制单元包括控制模块、以及分别与所述控制模块连接的数据接收模块和动力装置；所述动力装置分别与导轨、制动器连接；所述导轨和制动器均设于所述活动叠梁门槽的侧壁，且所述导轨与活动叠梁门固定连接。控制模块根据从数据接收模块获得的水库水位数据和尾水水温数据，对动力装置进行控制，从而控制活动叠梁门在活动叠梁门槽内的升降。进一步地，所述水位监测单元包括水位传感器和水位数据反馈模块；所述水位传感器的安装高程在水电站死水位以下且位于库水面平稳处，水位传感器用于监测水库内的水位，并将该水位数据传输给水位数据反馈模块；所述水位数据反馈模块，用于获取水库水位数据并反馈给所述叠梁门升降控制单元。进一步地，所述下泄水温监测单元包括温度传感器和温度数据反馈模块；所述温度传感器设于尾水隧洞出口处，用于监测尾水的水温，并将所述水温数据发送给温度数据反馈模块；所述温度数据反馈模块，用于获取水温数据并反馈给所述叠梁门升降控制单元。优选的，所述下泄水温监测单元还包括与所述叠梁门升降控制单元连接的混流装置，所述混流装置设于尾水隧洞出口处，通过混流模块将水体充分混合，有效减小了因水温分布不均引起得监测误差。进一步地，所述多层叠梁门的上半部与活动叠梁门的下半部存在重叠，所述重叠部分相贴合，避免了多层叠梁门与活动叠梁门之间的空隙导致渗水严重。进一步地，所述活动叠梁门包括主挡水板、侧挡水板以及导流结构；所述侧挡水板设于所述主挡水板的两侧，且所述侧挡水板嵌入在所述活动叠梁门槽内；所述导流结构设于所述主挡水板的顶部。通过导流结构使水流过活动叠梁门更加平顺，可以有效地减小局部水头损失。进一步地，所述导流结构的横截面呈半圆形。进一步地，所述主挡水板的高度等于两层叠梁门的高度，保证了水位上升和下降过程中均可以调节活动叠梁门，同时由于导流结构的存在，可以保证多层叠梁门的上半部和活动叠梁门的下半部始终存在部分重叠，减小了渗水的可能性。进一步地，所述主挡水板的厚度小于多层叠梁门的厚度，由于主挡水板在水位变幅的过程中始终在多层叠梁门的上方，电站关闸和开闸过程承受压力均较小，因此在制造时，使主挡水板的厚度小于多层叠梁门的厚度，降低了工程造价。本专利技术还提供一种叠梁门控制方法，包括设于多层叠梁门槽内的多层叠梁门和设于活动叠梁门槽内的活动叠梁门，所述多层叠梁门槽和活动叠梁门槽相邻设置，具体控制步骤为：步骤1：获取水库水位数据和尾水水温数据；步骤2：当水库水位变幅小于或等于单层叠梁门高度时，控制活动叠梁门的升降，使活动叠梁门的升降与水库水位变幅同步；当水库水位变幅大于单层叠梁门高度时，活动叠梁门停止升降，在多层叠梁门上提取或放置一层叠梁门，随后继续根据水库水位变幅调节活动叠梁门的升降，使活动叠梁门（5）的升降与水库水位变幅同步；当水库水位保持稳定时，根据尾水水温控制活动叠梁门的升降，使下泄水温维持在生态环境所要求的温度范围内，并减小水头损失。有益效果与现有技术相比，本专利技术所提供的一种叠梁门控制系统及控制方法，在水电站正常运行时通过控制多层叠梁门和活动叠梁门来稳定淹没水深，当水库水位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叠梁门控制系统，包括多层叠梁门槽（2）以及设于所述多层叠梁门槽（2）内的多层叠梁门（3），其特征在于，还包括：/n活动叠梁门装置，其包括活动叠梁门槽（4），以及设于所述活动叠梁门槽（4）内的活动叠梁门（5），所述多层叠梁门槽（2）和活动叠梁门槽（4）相邻设置；/n水位监测单元，用于监测水库水位，并将水库水位数据传输给叠梁门升降控制单元；/n下泄水温监测单元，用于监测尾水水温，并将尾水水温数据传输给叠梁门升降控制单元；/n叠梁门升降控制单元，设于活动叠梁门槽（4）内，用于根据所述水库水位数据和尾水水温数据对活动叠梁门（5）进行升降控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种叠梁门控制系统，包括多层叠梁门槽（2）以及设于所述多层叠梁门槽（2）内的多层叠梁门（3），其特征在于，还包括：
活动叠梁门装置，其包括活动叠梁门槽（4），以及设于所述活动叠梁门槽（4）内的活动叠梁门（5），所述多层叠梁门槽（2）和活动叠梁门槽（4）相邻设置；
水位监测单元，用于监测水库水位，并将水库水位数据传输给叠梁门升降控制单元；
下泄水温监测单元，用于监测尾水水温，并将尾水水温数据传输给叠梁门升降控制单元；
叠梁门升降控制单元，设于活动叠梁门槽（4）内，用于根据所述水库水位数据和尾水水温数据对活动叠梁门（5）进行升降控制。


2.如权利要求1所述的一种叠梁门控制系统，其特征在于：所述叠梁门升降控制单元包括控制模块、以及分别与所述控制模块连接的数据接收模块和动力装置（8）；所述动力装置（8）分别与导轨、制动器连接；所述导轨和制动器均设于所述活动叠梁门槽（4）的侧壁，且所述导轨与活动叠梁门（5）固定连接。


3.如权利要求1所述的一种叠梁门控制系统，其特征在于：所述水位监测单元包括水位传感器（6）和水位数据反馈模块（7）；
所述水位传感器（6）的安装高程在水电站死水位以下且位于库水面平稳处，水位传感器（6）用于监测水库内的水位，并将该水位数据传输给水位数据反馈模块（7）；
所述水位数据反馈模块（7），用于获取水库水位数据并反馈给所述叠梁门升降控制单元。


4.如权利要求1所述的一种叠梁门控制系统，其特征在于：所述下泄水温监测单元包括温度传感器（11）和温度数据反馈模块（12）；
所述温度传感器（11）设于尾水隧洞出口处，用于监测尾水的水温，并将所述水温数据发送给温度数据反馈模块（12）；
所述温度数据反馈模块（12），用于获取水温数据并反馈给所述叠梁门升降控制单元；
优选的，所述下泄水温监测单元还包括与所述叠梁门升降控制单元连...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏杰，陈昕蓓，周小飞，汤新武，许传勇，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43