阅读说明：本技术 一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统及方法 (One-key quick tail water discharge system and method for pumped storage power station ) 是由 陈鹏 张晓倩 张子龙 李丰羽 董兴顺 李承龙 刘宏源 任青旭 刘世忠 朱光宇 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于抽水蓄能电站技术领域,尤其涉及一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统及方法。本发明系统是由压缩空气系统通过管路与机组的尾水管相连接,所述管路上设置有充气阀门。本发明抽水蓄能机组采用快速排尾水方式,一是大大缩短了排水时间,为机组检修、设备消缺提供了充足时间,有效的提高了设备可利用时间,使抽水蓄能机组充分的服务电网。二是利用压缩空气排水,节约了排水泵消耗的大量电能,特别是在设备检修期间,一般需要气罐同步排压。利用需要排除的压缩空气排水,有一举两得的作用。三是利用自动流程一键操作,提高了可靠性,降低了操作的风险。本发明很大程度上提高了抽水蓄能电站的效率、效益,使抽水蓄能电站更好的服务电网。(The invention belongs to the technical field of pumped storage power stations, and particularly relates to a one-key quick tail water discharge system and a method for a pumped storage power station. The system is characterized in that a compressed air system is connected with a tail water pipe of the unit through a pipeline, and an inflation valve is arranged on the pipeline. The pumped storage unit adopts a rapid tail water drainage mode, so that firstly, the drainage time is greatly shortened, sufficient time is provided for unit maintenance and equipment defect elimination, the available time of the equipment is effectively improved, and the pumped storage unit can fully serve a power grid. And secondly, the compressed air is used for draining water, so that a large amount of electric energy consumed by the drainage pump is saved, and especially during equipment maintenance, synchronous pressure drainage of the air tank is generally required. The compressed air which needs to be discharged is used for draining water, so that the effect of killing two birds with one stone is achieved. Thirdly, one-key operation is performed by utilizing an automatic process, so that the reliability is improved, and the operation risk is reduced. The invention improves the efficiency and the benefit of the pumped storage power station to a great extent, and enables the pumped storage power station to better serve a power grid.)

一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统及方法

技术领域

本发明属于抽水蓄能电站技术领域，尤其涉及一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统及方法。

背景技术

通常抽水蓄能电站有上、下两座水库，抽水蓄能电站设置有主进水阀和尾水闸门，蓄能电站通过抽水和发电两种工况调节电网频率。在机组流道间设置主进水阀主要起到截断上游水流作用，设置尾水事故闸门主要起到截断下游水流作用。有时需要将主进水阀到尾水事故闸门间水排空，为进入流道检查过流部件、对过水部件进行焊接(防腐、探伤)、闸门漏水量检查、主进水阀下游密封漏水量检查等工作创造条件。

传统的排水方式，如图1所示，其中主进水阀1、尾水管、尾水事故闸门3、调速器系统、机械制动装置、检修排水泵4、进气阀5、排水阀6、排气一号阀7、排气二号阀8、充气压水一号阀9、充气压水二号阀10、压缩空气系统2及其相关管路均为现有设备。

排水时首先是将尾水闸门落下，截断水流，通过下方排水管将尾水通过检修排水泵排至下水库。具体如下：

首先介绍抽水蓄能电站原采用的排尾水方法，包括以下步骤：

步骤1：首先落机组尾水事故闸门，使机组从主进水阀到尾水事故闸门形成一个封闭的水域空间。

步骤2：打开排水阀、排气阀。启动检修排水泵，通过检修排水泵做功将主进水阀到尾水事故闸门间的水体抽至尾闸后侧。通过排气阀自然补气，防止形成真空。

目前抽水蓄能电站尾水排水采用检修排水泵排水方式，即在主进水阀到尾水事故闸门间较低位置设置检修排水管，排水管出口配排水阀隔离，阀后连接检修排水泵，一般设置多台。需排空尾水时打开排水阀通过检修排水泵吸力将机组尾水排至高程较高的下水库或调压井。此种排水方式根据各抽水蓄能电站流道内尾水水量不同一般需要4-10小时，每次排水消耗约1600kwh-4000kwh电量。一方面影响机组检修停役时间，另一方面消耗大量电能资源，并且操作繁琐，影响设备安全稳定。由于排水需要较长的时间，使工作效率无法得到进一步提高，并且在排水过程中也存在着一定的作业风险。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水的方法，其目的是为了提供一种能够快速节能排水，有效的提高工作效率，降低工作风险的快速排尾水的方法。

本发明为了实现上述发明目的，是通过以下技术方案来实现的：

一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统，由压缩空气系统通过管路与机组的尾水管相连接，所述管路上设置有充气阀门。

所述充气阀门为充气压水一号阀或充气压水二号阀。

一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水的方法，包括以下步骤：

步骤1：压缩空气系统通过管路与机组的尾水管相连接，管路上设置有充气阀门，用来控制是否开启充气。机组停机状态下，开启充气压水一号阀或充气压水二号阀，将压缩气体输送至机组尾水管，压缩空气在尾水管内通过气体膨胀力将机组尾水挤入下水库，在机组段形成部分中空位置。

步骤2：将机组尾水事故闸门落下，截断水流，调用排气流程排除膨胀后的压缩空气。

所述压缩气体充气量的充气时间为12-20s。

所述压缩气体排气时间为30s以上。

所述机组停机状态下，开启充气压水一号阀或充气压水二号阀，将压缩气体输送至机组尾水管，压缩空气在尾水管内通过气体膨胀力将机组尾水挤入下水库，在机组段形成部分中空位置，具体是指：

首先投入调速器，为阀门操作提供动力源；

再投入机械制动装置，防止在排水过程中机组发生蠕动；

最后关闭排气阀、打开充气阀使高压气体充入机组尾水管，将机组尾水挤出机组段，延时120秒使水流稳定。

所述将机组尾水事故闸门落下，截断水流，调用排气流程排除膨胀后的压缩空气，是指：

终止压水流程、打开排水阀，将机组段剩余的压缩空气排出；

延时120s关闭排气阀、复归机械制动、停止调速器，判断机组尾水压力已经降至0，一键排水流程结束。

本发明的优点及有益效果是：

本发明抽水蓄能机组采用快速排尾水方式，一是大大缩短了排水时间，为机组检修、设备消缺提供了充足时间，有效的提高了设备可利用时间，使抽水蓄能机组充分的服务电网。二是利用压缩空气排水，节约了排水泵消耗的大量电能，特别是在设备检修期间，一般需要气罐同步排压。利用需要排除的压缩空气排水，有一举两得的作用。三是利用自动流程一键操作，提高了可靠性，降低了操作的风险。

本发明抽水蓄能电站一键快速排尾水的方法能够很大程度上提高抽水蓄能电站的效率、效益，使抽水蓄能电站更好的服务电网。

附图说明

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及

具体实施方式

对本发明作进一步的详细描述，以下实施例用于说明本发明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

图1是现有排水泵排水方式图；

图2是 本发明排水方法原理图；

图3是本发明排水方法流程示意图。

图中：主进水阀1，压缩空气系统2，尾水事故闸门3，检修排水泵4，进气阀5，排水阀6，排气一号阀7，排气二号阀8，充气压水一号阀9，充气压水二号阀10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实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其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明是一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统及方法，本发明排水方式如图2所示，图2是本发明排水方法原理图。

本发明在原排水泵排水的基础上进行了更新和改进，进一步的改进为用气压排水的方式进行尾水排放。

本发明一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水系统，是将压缩空气系统2通过管路与机组的尾水管相连接；所述管路上设置有充气阀门，所述充气阀门为充气压水一号阀9或充气压水二号阀10。

本发明提出的一种用于抽水蓄能电站一键快速排尾水方法，包括以下步骤：

步骤1：使用抽水蓄能电站现有成套设备——压缩空气系统2，该系统可以提供6-8Mpa的压缩空气。压缩空气系统通过管路与机组的尾水管相连接，管路上设置有充气阀门，用来控制是否开启充气。机组停机状态下，开启充气压水一号阀9或充气压水二号阀10，将压缩气体输送至机组尾水管，压缩空气在尾水管内通过气体膨胀力将机组尾水挤入下水库，在机组段形成部分中空位置。

步骤2：将机组尾水事故闸门3落下，截断水流，调用排气流程排除膨胀后的压缩空气，达到快速节能排除排水要求。

本发明在具体实施时，如图3所示，图3是本发明排水方法流程示意图。

本发明排水方式是通过压缩空气充气方式进行排尾水，通过中压气系统将中压气体打入机组尾水管，气压将尾水压向向下压入水库方向。此时再落下尾水事故闸门3，截断水流。再次打开充气压水排气阀将机组尾水管中的残余气体排出，完成全部排水过程。

本发明相关定值的选择如下：

根据波义尔-马特略定律，一定量的气体在等温（同一环境下可忽略温度影响）时，体积与压力成反比。根据压缩空气的压力和气体膨胀后压力计算出需要充气量：膨胀后气体压力=下游水库水压，并以此确定充气时间，一般情况下为12-20s即可。

排气时间一般选择在30s，为保证安全需要人为保持手动排气阀在开启位置。

本发明的自动流程包括以下步骤：

为实现排水流程的自动化采用监控自动流程控制方式，控制流程按照如图3所示的步骤自动执行，包括：

首先法令投入调速器，为阀门操作提供动力源；

再投入机械制动装置，防止在排水过程中机组发生蠕动；

关闭排气阀、打开充气阀使高压气体充入机组尾水管，因为气体的膨胀力和重力作用将机组尾水挤出机组段，延时120秒使水流稳定；

再关闭机组尾水事故闸门，此时机组段已经形成空腔区。

终止压水流程、打开排水阀，将机组段剩余的压缩空气排出，由于尾水事故闸门已经关闭，水无法回流至机组段，即实现尾水排水目的。

延时120s关闭排气阀、复归机械制动、停止调速器，判断机组尾水压力已经降至0，一键排水流程结束。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。