[发明专利]水电站进水口的消涡装置及消涡调节方法

说明书

一种水电站进水口的消涡装置及消涡调节方法，它包括固定臂、导轨、连杆机构和消涡旋翼，通过在水电站进水口的第一层和第二层的两根联系梁之间设置该装置，通过固定臂与水电站基础连接固定，通过连杆机构绕导轨旋转，通过消涡旋翼绕连杆机构，位于同一根导轨上的两个消涡旋翼的旋转方向相反，在不影响分层取水、提高下泄水温的前提下，有效消除水电站进水口附近复合涡旋结构，降低进水管水流紊动，保证发电机组的安全运行，有利于优化消涡装置的工作时间和工作强度，降低水电站的水头损失。

技术领域

本发明属于水电站消涡技术领域，涉及一种水电站进水口的消涡装置及消涡调节方法。

背景技术

水库建成蓄水后，水流流速降低，水体掺混减弱，往往形成垂向分层的水温结构。底层低温缺氧水体通过发电机组进水口排入下游，将对水库下游的生态环境造成不利影响。叠梁门作为一种分层取水的工程设施，能够有效地改善下泄水温偏低的问题，已被广泛应用于大中型水电站工程实例中.

叠梁门一般位于拦污栅备用门槽内，在进水口前方形成类虹吸结构，阻挡底层低温水体直接进入机组流向下流，摄取中上层高温水流灌入进水管道，以提高水库整体的下泄水温。

叠梁门的存在改变了原有的水流结构，在通仓区域范围内形成了典型的非恒定流状态。首先，叠梁门门顶附近的水流由水平流动转化为垂直流动，在叠梁门后方形成强烈的横轴涡旋结构；其次，通仓区域内部的垂直流动诱发水面波动，波动能量以立轴漩涡的型式向下传播；再次，进水口附近水流从垂直流动再次转化为水平流动，在管道上沿形成局部流向漩涡。复杂的涡旋流场将导致进水管道内的水流过程紊乱，不利于发电机组的稳定运行，因此，有必要采用一定的消涡措施对进口水流进行处理。

水电站常用的消涡措施，仅针对常规进水口的立轴漩涡(专利CN107642072A)，采用的大尺寸叶片结构将增加水头损失(专利CN107217651A)，并不适用于叠梁门影响下的复杂涡旋流场。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水电站进水口的消涡装置及消涡调节方法，针对现有消涡技术无法适用于含叠梁门结构的大中型水电站的问题，采用在水电站进水口设置消涡装置，在不改变叠梁门分层取水和保证下泄水温效果的前提下，消除水流波动，降低水头损失。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水电站进水口的消涡装置，它包括固定臂、导轨、连杆机构和消涡旋翼；所述导轨的两端与固定臂连接，连杆机构的球形轴承与导轨配合，消涡旋翼与连杆机构的连杆一端连接，连杆的另一端与球形轴承连接；所述球形轴承绕导轨径向旋转带动消涡旋翼旋转，消涡旋翼的叶片绕连杆旋转。

所述连杆机构包括与球形轴承连接的连杆，位于球形轴承上与连杆的连接处设置过线孔。

所述消涡旋翼包括与消涡电机输出端连接的多个呈放射状的叶片。

所述叶片远离消涡电机的一端设置球体。

所述固定臂、导轨和连杆为中空的杆体结构，其腔体相互联通，消涡电机位于连杆内。

所述消涡旋翼的数量为两个。

两个所述的消涡旋翼的旋转方向相反。

所述导轨上设置测速仪。

如上所述的水电站进水口的消涡装置的消涡调节方法，包括如下步骤：

S1，将两组该装置的固定臂水平安装在水电站进水口的第一层和第二层的两根联系梁之间；

S2，导轨上的测速仪实时监测水电站进水口附近的瞬时流速，包括纵向流速U_x，横向流速U_y、垂向流速U_z；

S3，根据实测数据计算的三维涡旋强度指标Q准则，用以量化局部流场的紊动强度；