一种中小型水电站闸门控制装置

1.本实用新型涉及闸门技术领域，具体涉及一种中小型水电站闸门控制装置。


背景技术：

2.我国小水电资源十分丰富，而发展小水电对于环境保护、经济持续发展具有重要意义，随着大型水电站自动控制系统应用的成熟，小水电自动化技术逐渐发展起来，而对于中国这样一个人口众多、经济基础薄弱的发展中国家，小水电自动化技术要求简单、可靠、实用。
3.在现有技术中，申请号为201621385799.1的实用新型专利公开了一种小型闸门启闭监控装置，包括控制模块连接远程监控终端、手动/自动切换开关、 a/d转换模块、继电器、工作指示模块和视觉传感模块，继电器连接电机和信号指示模块，a/d转换模块连接信号指示模块、水位传感器、雨量传感器和位移传感器，电机连接闸门驱动机构，闸门驱动机构连接闸门和位移传感器，远程监控终端连接报警器，远程监控终端是由单片机、显示模块及外围电路组成。
4.上述这类中小型闸门控制装置，由于中小型水电站、水库选址和资金的原因，在人烟稀少的偏远地区需要单独布置电源线，而交流电源的可靠运行限制了中小型闸门控制系统的灵活性，并且中小型水电站、水库的工作人员通常配备较少，现有控制系统相对于工作人员操作较复杂，在事故发生时往往不能作出即时处理，因此需要一种简单、可靠、实用的控制系统进行运用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种中小型水电站闸门控制装置，以解决现有技术中存在中小型闸门控制系统交流供电可靠性较差、以及操作较复杂的技术问题。
6.为了解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：一种中小型水电站闸门控制装置，包括闸门，所述闸门包括闸门本体和闸门框架，闸门框架的两个侧边均开设有滑槽，闸门本体的两侧分别嵌入滑槽内，闸门框架的顶部固设有闸门执行机构，闸门执行机构的一侧设有闸门开度仪，闸门的上游、下游均设有水位传感器，闸门执行机构电连接有应急电源装置。
7.进一步地，所述闸门执行机构包括电机，电机下方设有螺纹套筒，螺纹套筒的下端与闸门框架的顶部转动连接，电机的输出轴固定连接螺纹套筒的一端，螺纹套筒内螺纹连接有螺杆，螺杆的下端与闸门固定连接。
8.进一步地，所述螺杆的外部套设有多节伸缩式的套管，套管的上端与螺纹套筒固定连接，套管的下端与闸门本体固定连接。
9.进一步地，所述应急电源装置包括发电装置、整流充电器、蓄电池和逆变器，整流充电器的输入端连接发电装置的输出端，逆变器的输入端连接蓄电池的输出端，逆变器的输出端连接闸门执行机构。
10.进一步地，所述发电装置为风力发电装置或光伏发电装置。
11.进一步地，所述闸门开度仪通过绝对式光电编码器连接电机，通过绝对式光电编码器获取到电机的工作参数。
12.进一步地，所述水位传感器、闸门开度仪均连接有信号避雷器。
13.进一步地，所述水位传感器为浮子式水位传感器。
14.进一步地，所述水位传感器、闸门执行机构和闸门开度仪均连接有控制器，控制通过以太网模块将与上位机连接。
15.本实用新型的有益效果为：
16.1通过应急电源装置和太阳能装置的配合使用，不仅可有效解决中小型闸门在偏远地区交流电布线困难以及交流供电可靠性较差的问题，也能够充分体现中小闸门控制装置应简单、可靠、实用的特性。
17.2.套管可收缩或伸展，当闸门上升或下降时，套管相应收缩或伸展，套管可将水面的漂浮物阻挡，避免因水面漂浮物缠绕在螺杆上造成闸门不能正常升降。
18.3.通过信号避雷器的设置可以有效减少传感器元件遭受雷电过电压的危害。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：
20.图1为本实用新型的整体结构示意图；
21.图2为闸门执行机构的结构示意图；
22.图3为应急电源装置的原理示意图；
23.图4为本实用新型的原理示意图；
24.图中，闸门1、闸门本体11、闸门框架12、滑槽2、电机3、闸门开度仪4、水位传感器5、应急电源装置6、螺纹套筒7、螺杆8、套管9。
具体实施方式
25.一种中小型水电站闸门控制装置，包括闸门1，所述闸门1包括闸门本体11和闸门框架12，闸门框架12的两个侧边均开设有滑槽2，闸门本体11的两侧分别嵌入滑槽2内，闸门框架12的顶部固设有闸门执行机构，闸门执行机构的一侧设有闸门开度仪4，闸门的上游、下游均设有水位传感器5，闸门执行机构电连接有应急电源装置6。
26.闸门框架12固定设置在坝体内，闸门框架12的两个侧边均开设有滑槽2，闸门本体11的两侧分别嵌入滑槽2内，从而使闸门本体11能在升降时沿滑槽2滑动，在正常工作状态下，闸门1上游、下游的水位传感器5实时监测上游水位、下游水位，闸门执行机构分别连接市电电源和应急电源装置6，市电电源给闸门执行机构提供正常工作电源，当监测到上游水位过高或下游水位过低，需要打开闸门1或关闭闸门1时，启动闸门执行机构控制闸门本体11进行升降，在闸门执行机构突然失去市电电源时，应急电源装置6给闸门执行机构提供应急工作电源，保证闸门1在市电电源故障情况下仍能正常工作一段时间。
27.优选的方案中，所述闸门执行机构包括电机3，电机3的下方设有螺纹套筒7，螺纹套筒7的下端与闸门框架12的顶部转动连接，电机3的输出轴固定连接螺纹套筒7的一端，螺纹套筒7内螺纹连接有螺杆8，螺杆8的下端与闸门固定连接。
28.启动电机3，电机3正转，电机3的输出轴转动带动螺纹套筒7转动，螺纹套筒7带动与其螺纹连接的螺杆8上移，螺杆8带动闸门本体11沿滑槽2上移，闸门本体11不再挡住水流，上游水流至下游；启动电机3，电机3反转，电机3的输出轴转动带动螺纹套筒7转动，螺纹套筒7带动与其螺纹连接的螺杆8下移，螺杆8带动闸门本体11沿滑槽2下移，闸门本体11此时挡住水流继续流至下游。
29.优选的方案中，所述螺杆8的外部套设有多节伸缩式的套管9，套管9的上端与螺纹套筒7固定连接，套管9的下端与闸门本体11固定连接。
30.套管9可收缩或伸展，当闸门1上升或下降时，套管9相应收缩或伸展，套管9可将水面的漂浮物阻挡，避免因水草、树叶等漂浮物缠绕在螺杆8上造成闸门本体11不能正常进行升降。
31.优选的方案中，所述应急电源装置6包括发电装置、整流充电器、蓄电池和逆变器，整流充电器的输入端连接发电装置的输出端，逆变器的输入端连接蓄电池的输出端，逆变器的输出端连接闸门执行机构。
32.在不需要应急电源装置6工作时，整流充电器将发电装置所发出的交流电转换为直流电，并且将转换后的直流电储存到蓄电池中，在闸门执行机构突然失去市电电源时，逆变器将蓄电池输出的直流电转换为交流电并输入闸门执行机构，以满足闸门执行机构在失去市电电源时的工作需要。
33.优选的方案中，所述发电装置为风力发电装置或光伏发电装置。
34.由于中小型水电站、水库选址通常较偏远，光能、风能、水能等自然能源比较丰富，可根据实际情况设置风力发电装置或光伏发电装置，也可风力发电装置或光伏发电装置结合在一起进行发电。
35.优选的方案中，所述闸门开度仪4通过绝对式光电编码器连接电机3，通过绝对式光电编码器获取到电机3的工作参数。
36.闸门开度仪4根据电机3的工作参数检测出闸门的开度，为了便于本领域人员的实施，绝对式光电编码器可选择e6b2 cwz5b欧姆龙旋转光电编码器，抗干扰性较强，可靠性高，能够充分体现简单、可靠、实用的特性。
37.优选的方案中，所述水位传感器5、闸门开度仪4均连接有信号避雷器。信号避雷器的设置可以有效减少传感器元件遭受雷电过电压的危害，为了便于本领域技术人员的实施，信号避雷器可以选择德国obo信号防雷浪涌保护器。
38.优选的方案中，所述水位传感器5为浮子式水位传感器5。为了便于本领域人员的实施，水位传感器5可选择徐州正天电子公司生产的fyc
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3型浮子式液位传感器，当液位变动时，浮子随之上升或下降，测绳带动线轮做旋转运动，与线轮同轴连接的编码器输出与液位相对应的数字信号。
39.优选的方案中，所述水位传感器、闸门执行机构和闸门开度仪均连接有控制器，控制通过以太网模块将与上位机连接。
40.闸门1上游、下游的水位传感器5实时监测上游水位、下游水位，并将水位数据传输给控制器，控制器通过以太网模块将水位数据传输给上位机，上位机作出判断并将控制指令传输到控制器，控制器发出动作指令控制闸门执行机构动作。
41.工作原理：闸门1上游、下游的水位传感器5实时监测上游水位、下游水位，闸门执
行机构分别连接市电电源和应急电源装置6，市电电源给闸门执行机构提供正常工作电源，当监测到上游水位过高或下游水位过低，需要打开闸门1或关闭闸门1时，启动闸门执行机构控制闸门本体11进行升降，在闸门执行机构突然失去市电电源时，应急电源装置6对闸门执行机构提供应急工作电源。