[发明专利]用于除去悬浮物质颗粒的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从水力发电厂的加压水管线中的含有悬浮物质颗粒的水流中除去悬浮物质颗粒特别是沙子的装置和方法。

背景技术

水力发电厂将水流的水力能量转换成电流。蓄能式水电厂通过在几百米的落差上沿着加压水管道使水加速来利用水库的势能。水流的动能通过涡轮机转换成旋转能，并且借助于发电机而作为电能使用。水库可能包含大量沉积物或悬浮物质颗粒，即不同尺寸的固体物质，例如淤泥、沙子等，这些固体物质经由加压水管线到达发电厂，从而导致特别是涡轮机的旋转部件的高度磨损。

为了防止发电厂的敏感部件特别是涡轮机叶片由于引入悬浮物质颗粒而被磨蚀，发电站通常具有大的沉降盆或除沙厂，试图通过这种大的沉降盆或除沙厂借助于除沙器等从水中除去悬浮物质颗粒。在除沙器中，使水流平静并且降低水流速度，由此使较重固体诸如沙子、泥土等下沉并且被部分地除去。然而，在实践上已经表明，尽管有这种沉降盆，加压管线中的水流依旧具有相对高含量的沙子等。例如，在一个具体的工厂中，已经观察到在具有780kg原始重量的叶轮的情况下，在大约操作六个月之后，由于沉积物的磨蚀，已经磨损掉了200kg；即使磨损比这个磨损小，也需要频繁地更换水力发电厂的特别昂贵的叶轮。

在出版物“Hydrocyclones:Alternative Devices for Sediment Handling in ROR Projects”（H.P.Pandit,International Conference on Small Hydropower-Hydro Sri Lanka,22-24October 2007）中，从原理上描述了利用离心力从水力发电厂的加压水管线中的水流分离悬浮物质颗粒，由此提出了不同的用于从水流中分离悬浮物质颗粒的切向旋流器。尽管根据该会议报告这种切向旋流器适合用于水力发电厂，但是这种旋流器不利地导致发电厂的效率程度较低。

从DE 3 8337 789A还已知一种类似的用于小型和中型规模水力发电厂的通过向心抽取清洁水来集沙的切向旋流器。然而，在实践上，已经证明这种切向旋流器由于高的压力损失而并非令人满意。

另外，从EP 1 717 373A2已知一种用于河流水力发电厂的发电厂进水口，其中在该发电厂进水口的基床的区域中与流动方向垂直地设置流体通道，这些流动通道供应有压缩空气以使来自基床的固体物质松散并利用冲洗水通道使它们返回河床。

因而，已知的用于对加压水管线除沙的装置都不经济地导致水流中的高压损失，或者具有非常高的结构要求，并且伴随有高的安装和维护成本。

从JP 05－098624已知用于排水管线的出口。该出口具有相对于所述排水管线倾斜地布置的管，该管使借助于狭缝引入的流体流产生漩涡，以便分离包含在该流体流中的沉积物颗粒。然而，该装置并没有被设计成用来从发电厂的加压水管线除去悬浮物质颗粒。

US 2006/0182630A1描述了另一种类型的用于利用流体流产生电能的装置。该流体流被引入到一个腔室内，在该腔室中，插入元件产生涡流，所述涡流驱动螺旋桨等以产生能量。

发明内容

相比之下，本发明的目的是创造出一种开始描述类型的结构简单、节省成本的装置，通过该装置，能够以尽可能小的压力损失从加压水管线中可靠地除去悬浮物质颗粒。在组装之后，所述装置应该确保在需要尽可能少的维护的情况下自动地对加压水管线中的水流进行除沙。

根据本发明，上述目的的实现在于，在所述加压水管线中存在位于流动通道中的管状元件，其中所述流动通道在所述加压水管线的轴向方向上延伸，并且在所述流动通道中布置静止的漩涡产生装置，以便产生所述水流的与主流动方向垂直的流动分量，并且在流动方向上所述漩涡产生装置之后，设置有分离装置，该分离装置用于除去由于离心力作用而被径向向外携带的悬浮物质颗粒。