一种水力式升船机省水系统的制作方法

1.本实用新型属于升船机结构技术领域，尤其是涉及一种水力式升船机省水系统技术领域。


背景技术：

2.升船机已作为通航建筑物的一种重要过坝建筑物，用于克服高落差通航需求，主要分为钢丝绳卷扬式、齿轮齿条爬升式、浮筒式和水力式升船机。其中水力式升船机为通过利用竖井内浮筒浮力变化作为驱动力带动承船厢垂直运行，实现船舶过坝要求。水力式升船机运行过程需通过上游取水设施从水库内获得水量以提供竖井内水位抬升的要求，具有“绿色节能”的特点，然而在运行过程中需自水库取水，存在一定的耗水问题，对于来流量较小的水库影响尤为突出。
3.随着内河整治力度的增加，远期航道等级也逐渐提高，水力式升船机运行水头及耗水量也随之提高，水资源匮乏问题也日益突出，因此水力式升船机的耗水问题也将是一项不可忽略的关键因素。


技术实现要素：

4.针对水力式升船机耗水的缺点，本实用新型的目的在于提出一种水力式升船机省水系统，本实用新型具有实现减少水力式升船机耗水量的目标，实现竖井内水体重复利用，提升水力式升船机“绿色节能”的优势。
5.本实用新型采用如下技术方案实现。
6.一种水力式升船机省水系统，本实用新型所述的水力式升船机省水系统包括对称设置在承船厢两侧的多个竖井1、延伸主管2、延伸分管3、第一支管4、汇流总管5、第二支管6、储水仓7、控制阀门8；
7.所述的第一支管4、汇流总管5、第二支管6、储水仓7、控制阀门8依水平高度不同分组分层设置，每一组为一个省水单元，上一组省水单元设置在下一组省水单元的上层；
8.所述的水力式升船机省水系统还包括设置在承船厢下部的输水系统9；
9.所述的延伸主管2设置在竖井1下部，延伸主管2与竖井1底部连通；
10.所述的输水系统9包括输水主管10和输水分管11；输水分管11与延伸主管2连通；
11.在所述的延伸主管2端头处设置有与竖井1平行的延伸分管3；
12.在延伸分管3的不同高度设置连接若干组省水单元；在每一个储水仓7底部分别连接设置有第二支管6；所有的第二支管6与汇流总管5连接；第一支管4设置在汇流总管5中部，第一支管4与延伸分管3连接；在第一支管4上设置有控制阀门8；
13.所有的第二支管6水平高度相同；汇流总管5均水平设置；所述的第二支管6、汇流总管5和第一支管4设置在同一水平高度。
14.进一步为，本实用新型所述的依水平高度不同分组分层设置，其分层的层数大于等于2。
15.进一步为，本实用新型在所述的输水主管10末端设置有常闭阀门13；在所述的输水主管10前端设置有进水阀门12。
16.进一步为，本实用新型所述储水仓7横截面面积与所述竖井1横截面面积相同。
17.进一步为，本实用新型最上层储水舱顶面与竖井最高水位高差大于或等于储水舱高度。
18.进一步为，本实用新型最低层储水舱底面与竖井最低水位高差大于或等于储水舱高度。
19.进一步为，本实用新型所述的控制阀门8为电控阀，与电脑终端连接；在储水仓7和竖井1上设置有液位传感器。
20.进一步为，本实用新型在同一层储水仓7之间连接设置有连通管14，同一层的连通管14水平高度相同；连通管14设置在同一层储水仓7的底部位置，保持该层储水仓7的液位高度一致。
21.如上述的水力式升船机省水系统的使用方法，本实用新型所述的使用方法包括使承船厢上行的方法：
22.步骤1)打开输水系统9的进水阀门12，关闭省水单元每一层的控制阀门8；竖井1内部水位上升，待竖井1内部水位上升至最高位时，承船厢位于最低位置；此时关闭输水系统9的进水阀门12；为使承船厢上行，需将竖井1内部泄水；
23.步骤2)打开最上层储水仓7的控制阀门8，水流在压力差作用下自流至最上层的储水仓7内，待最上层的储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
24.步骤3)打开次上层储水仓7的控制阀门8，水流在压力差作用下自流至次上层的储水仓7内，待次上层的储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
25.步骤4)依此操作，直到最底层储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
26.步骤5)由于步骤2、3、4的操作，竖井1内的水依序流入至上而下设置的储水仓7内，随着竖井1内液位的降低，完成承船厢上行；
27.步骤6)若操作完步骤4后，竖井1内仍有较多水体，则打开输水主管10末端设置的常闭阀门13，将多余的水体排至下游河道，以达到竖井1内的最低水位，同时使承船厢上行至最高位置。
28.本实用新型所述的使用方法包括使承船厢下行的方法：
29.步骤7)打开最底层储水仓7的控制阀门8，最底层储水仓7的水体可自流至竖井1内部，完成水体转移后关闭关闭该层控制阀门8；
30.步骤8)打开次底层储水仓7的控制阀门8，次底层储水仓7的水体可自流至竖井1内部，完成水体转移后关闭关闭该层控制阀门8；
31.步骤9)依此操作，直到最上层储水仓7内的水体全部流入竖井1内后，关闭该层控制阀门8；
32.步骤10)由于步骤7、8、9的操作，至下而上设置的储水仓7内的水体依序流入竖井1内；随着竖井1内液位的上升，完成承船厢下行；
33.步骤11)若操作完步骤9后，竖井1内水体不足，则打开输水主管10前端设置有进水阀门12，将水体补充至竖井1内，以达到竖井1内的最高水位，同时使承船厢下行至最低位置。
34.本实用新型的有益效果为，本实用新型无需频繁使用电力对竖井进行输水或抽水，仅依靠水自身的重力和大气压强的配合即可实现水体的按需流动；本实用新型储水舱可采用独立舱体 连通管和汇流总管两种方式布置，可根据承船厢土建结构尺寸大小灵活布置，增强储水舱布置的适用能力。本实用新型为了减小储水舱省水系统的阀门控制数量，每层储水舱仅需设施一个控制阀门进行运行操作，便于施工及运行操作。通过调整储水舱布置层数，可相应提高竖井内水体的利用率，理想情况下利用率可达100％。结合施工及运行的合理性，该系统初步布置三层储水舱，水体利用率为50％。
35.下面结合附图和具体实施方式本实用新型做进一步解释。
附图说明
36.图1是本实用新型实施例1三维视图；
37.图2是本实用新型实施例1俯视图；
38.图3是本实用新型实施例1横剖面图；
39.图4是本实用新型实施例省水效率计算简图。
40.图中标号为：竖井(1)、延伸主管(2)、延伸分管(3)、第一支管(4)、汇流总管(5)、第二支管(6)、储水仓(7)、控制阀门(8)、输水系统(9)、输水主管(10)、输水分管(11)、进水阀门(12)、常闭阀门(13)、连通管(14)。
具体实施方式
41.见附图1，图2，图3所示，为三层省水单元。
42.一种水力式升船机省水系统，本实用新型所述的水力式升船机省水系统包括对称设置在承船厢两侧的多个竖井1、延伸主管2、延伸分管3、第一支管4、汇流总管5、第二支管6、储水仓7、控制阀门8；
43.所述的第一支管4、汇流总管5、第二支管6、储水仓7、控制阀门8依水平高度不同分组分层设置，每一组为一个省水单元，上一组省水单元设置在下一组省水单元的上层；
44.所述的水力式升船机省水系统还包括设置在承船厢下部的输水系统9；
45.所述的延伸主管2设置在竖井1下部，延伸主管2与竖井1底部连通；
46.所述的输水系统9包括输水主管10和输水分管11；输水分管11与延伸主管2连通；
47.在所述的延伸主管2端头处设置有与竖井1平行的延伸分管3；
48.在延伸分管3的不同高度设置连接若干组省水单元；在每一个储水仓7底部分别连接设置有第二支管6；所有的第二支管6与汇流总管5连接；第一支管4设置在汇流总管5中部，第一支管4与延伸分管3连接；在第一支管4上设置有控制阀门8；
49.所有的第二支管6水平高度相同；汇流总管5均水平设置；所述的第二支管6、汇流总管5和第一支管4设置在同一水平高度。
50.进一步为，本实用新型所述的依水平高度不同分组分层设置，其分层的层数大于等于2。
51.进一步为，本实用新型在所述的输水主管10末端设置有常闭阀门13；在所述的输水主管10前端设置有进水阀门12。
52.进一步为，本实用新型所述储水仓7横截面面积与所述竖井1横截面面积相同。
53.进一步为，本实用新型最上层储水舱顶面与竖井最高水位高差大于或等于储水舱高度。
54.进一步为，本实用新型最低层储水舱底面与竖井最低水位高差大于或等于储水舱高度。
55.进一步为，本实用新型所述的控制阀门8为电控阀，与电脑终端连接；在储水仓7和竖井1上设置有液位传感器。
56.进一步为，本实用新型在同一层储水仓7之间连接设置有连通管14，同一层的连通管14水平高度相同；连通管14设置在同一层储水仓7的底部位置，保持该层储水仓7的液位高度一致。
57.如上述的水力式升船机省水系统的使用方法，本实用新型所述的使用方法包括使承船厢上行的方法：
58.步骤1)打开输水系统9的进水阀门12，关闭省水单元每一层的控制阀门8；竖井1内部水位上升，待竖井1内部水位上升至最高位时，承船厢位于最低位置；此时关闭输水系统9的进水阀门12；为使承船厢上行，需将竖井1内部泄水；
59.步骤2)打开最上层储水仓7的控制阀门8，水流在压力差作用下自流至最上层的储水仓7内，待最上层的储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
60.步骤3)打开次上层储水仓7的控制阀门8，水流在压力差作用下自流至次上层的储水仓7内，待次上层的储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
61.步骤4)依此操作，直到最底层储水仓7内充满时关闭该层控制阀门8；
62.步骤5)由于步骤2、3、4的操作，竖井1内的水依序流入至上而下设置的储水仓7内，随着竖井1内液位的降低，完成承船厢上行；
63.步骤6)若操作完步骤4后，竖井1内仍有较多水体，则打开输水主管10末端设置的常闭阀门13，将多余的水体排至下游河道，以达到竖井1内的最低水位，同时使承船厢上行至最高位置。
64.本实用新型所述的使用方法包括使承船厢下行的方法：
65.步骤7)打开最底层储水仓7的控制阀门8，最底层储水仓7的水体可自流至竖井1内部，完成水体转移后关闭关闭该层控制阀门8；
66.步骤8)打开次底层储水仓7的控制阀门8，次底层储水仓7的水体可自流至竖井1内部，完成水体转移后关闭关闭该层控制阀门8；
67.步骤9)依此操作，直到最上层储水仓7内的水体全部流入竖井1内后，关闭该层控制阀门8；
68.步骤10)由于步骤7、8、9的操作，至下而上设置的储水仓7内的水体依序流入竖井1内；随着竖井1内液位的上升，完成承船厢下行；
69.步骤11)若操作完步骤9后，竖井1内水体不足，则打开输水主管10前端设置有进水阀门12，将水体补充至竖井1内，以达到竖井1内的最高水位，同时使承船厢下行至最低位置。
70.通过两种运行状态分析，承船厢下行时储水舱起到存水效果，承船厢上行时储水舱起到补水效果，且两种状态下储水舱均可满负荷运行，使得水力式升船机的耗水量减少至原设计的50％以上，提高了水资源利用效率及水力式升船机的运用范畴，且相对现阶段
水力式升船机经济性更强。
71.如图4所示，本实用新型省水效率可按照图中所示简图计算(图例为三层)，第三层储水舱顶部与竖井最高水位高差为h，第一层储水仓底板与竖井最低水位高差为h。由于储水仓断面面积与竖井相同，竖井内与储水舱内水量呈线性关系，图例中水体利用率为3h/6h＝50％。通过调整每层储水舱间间距和储水舱高度，理论情况最大水体重复利用率为nh/nh＝100％(n为储水舱层数，垂直间距按无限小考虑)。同时可对储水舱结构进行调整，采用每层布置储水池的方式代替图例中独立储水舱布置方式，且储水舱可根据闸室宽度选择布置于闸室内部或外侧，提升省水系统的布置灵活性。
72.结合理论分析，可通过调整竖井外侧储水舱布置层数提高水体反复利用率，更进一步提高水力式升船机的省水效果。储水舱可采用钢筋混凝土结构或钢衬结构，内水压力较小，受力配筋或钢衬厚度大大减小，使用成本降低。
73.以上所述的仅是本实用新型的部分具体实施例(由于本实用新型的层数可以在合理的范围内任意设置，故实施例不能穷举，本实用新型所记载的保护范围以本实用新型的记述范围和其技术要点范围为准)，方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。