一种贯流泵站过鱼装置

1.本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种贯流泵站过鱼装置。


背景技术：

2.泵站是为流体介质提供一定压力和流量的土建工程，其核心动力装置为水 泵，根据泵站上下游水位的高低装配离心泵、混流泵、轴流泵和贯流泵。贯流 泵的特点为流量大、扬程低、效率高。然而，大型泵站运行过程中，极易造成 过站生物的损伤和死亡(如鱼、虾、蟹等)，影响生物多样性并造成水域污染。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种贯流泵站过鱼装置，为鱼 类提供安全通道，提高过站存活率。本发明是通过以下技术手段实现：
4.一种贯流泵站过鱼装置，包括引鱼栅，流道，鱼道，叶轮，导叶，灯泡 体，旋转轴，文丘里流道，液压升降柱,电机和轴承；叶轮、导叶、灯泡体、 旋转轴、电机、轴承组成贯流泵，电机驱动旋转轴和叶轮旋转，电机和液压 升降柱安装在灯泡体的腔体中；引鱼栅以一定斜率安装在流道中，将来流中 的鱼类筛出并导向至鱼道，鱼道为闭式下潜涵洞，位于贯流泵站下方，通过 混泥土浇灌成型，其入口联通流道，出口联通灯泡体下方的文丘里流道；文 丘里流道横截面积最小处为喉部，鱼道出口位于喉部的正下方；液压升降柱 安装在灯泡体底部，位于鱼道出口和文丘里流道喉部的正上方，通过电控系 统升降以改变喉部的横截面积。
5.进一步的，鱼道入口横截面面积s与流道入口横截面面积a满足：s＝ (0.8-1.2)a。
6.进一步的，文丘里流道由两片弧形叶片构成，两个弧形叶片对称布置且 内凹，流道任一横截面形状为长方形，横截面面积沿轴向先减小再增加，面 积最小处为喉部且联通鱼道出口。
7.进一步的，弧形叶片的直径d与文丘里流道轴向长度l1满足关系： l1《d《2l1。
8.进一步的，弧形叶片前缘和后缘之间连接直叶片，两者之间形成空腔， 作为检修通道。
9.进一步的，弧形叶片和直叶片背向液流的一侧焊接加强筋，支撑整个灯 泡体。
10.进一步的，液压升降柱的截面形状与文丘里流道相匹配，其轴向长度l2为鱼道出口轴向长度l3的1.5-2倍；通过控制液压升降柱上下移动，可调节 喉部横截面面积，改变喉部液流速度和压力。
11.进一步的，引鱼栅由多根长条组合而成，且与水平流道形成的锐角小于 60
°
，竖直长条的截面形状为水滴形，在正对来流的一侧为半圆形，背对来 流的一侧为尖角。
12.本发明提供的一种贯流泵站过鱼装置具有以下有益效果：
13.(1)引鱼栅隔开液流中的鱼类并导向至鱼道，避免鱼类经过贯流泵，尤 其是高速旋转的贯流泵叶轮，降低可能造成的鱼类损伤。鱼道为闭式涵洞， 为鱼类提供安全通道，鱼
类过站存活率接近100％。此外，鱼道入口横截面面 积放大至接近流道入口横截面面积，使鱼道入口流速较慢，部分鱼类可游出 鱼道，回到泵站下游。
14.(2)鱼道出口为文丘里流道的喉部，根据伯努利方程，此处的流速最快， 压力最低，当鱼道进口压大于出口压时，产生正向流动。一方面，鱼类在正 向流动的牵引下通过贯流泵站；另一方面，常规贯流泵站进口压力低，出口 压力高，逆向液流容易造成流量损失，而本发明产生的正向流动可消除流量 损失。
15.(3)配合液压升降柱，可改变文丘里流道喉部截面积，从而改变喉部流 速和喉部压力，针对贯流泵运行的多种工况(流量、扬程、转速)，均可提供 合适的喉部压力，实现正向流动。构成文丘里流道的弧形叶片和直叶片，为 整个贯流泵装置提供检修孔和支撑，结构更加紧凑，安装便捷，维修方便， 降低水力损失。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为贯流泵站过鱼装置示意图；
18.图2为图1中文丘里流道a-a截面示意图；
19.图3为鱼道横截面示意图；
20.图4为流道横截面示意图；
21.图5为液压升降柱俯视图；
22.图6为引鱼栅示意图；
23.其中，图中附图标记对应为：1-引鱼栅，2-流道，3-鱼道，4-叶轮，5
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导叶，6-灯泡体，7-旋转轴，8-文丘里流道，81-喉部，82-弧形叶片，83-前 缘，84-后缘，85-直叶片，86-空腔，87-加强筋，9-液压升降柱,10-电机， 11-轴承。
具体实施方式
24.下面将结合附图，对本发明实施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作出创造性劳动的前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种贯流泵站过鱼装置示意图。 由两部分构成，一部分为贯流泵站，包括流道2，叶轮4，导叶5，灯泡体6， 旋转轴7，电机10和轴承11。旋转轴7通过轴承11支撑并且与叶轮4固定， 叶轮4与流道2之间存在间隙，电机10驱动旋转轴7，叶轮4旋转时与流道 2不发生接触；导叶5一端与流道2固定，一端与灯泡体6固定；电机10安 装在灯泡体6的腔体中。另一部分为过鱼装置，该装置旨在为鱼类提供一条 安全通道，避免鱼类经过贯流泵，该装置包括引鱼栅1，鱼道3，文丘里流道 8和液压升降柱9。
26.图2为图1中文丘里流道a-a截面示意图。文丘里流道8由两片弧形叶 片82构成，两个弧形叶片82对称布置且内凹形成文丘里流道8，文丘里流道 8任一横截面形状为长方形，
横截面面积沿轴向先减小再增加，面积最小处为 喉部81且联通鱼道3的出口。文丘里流道8沿轴向的长度为l1，弧形叶片82 的直径为d，两者满足关系l1《d《2l1。弧形叶片82的前缘83和弧形叶片82 的后缘84焊接直叶片85，使得弧形叶片82和直叶片85之间形成空腔86， 可作为维修人员进出灯泡体6的检修通道。在弧形叶片82和直叶片85背向 液流的一侧，焊接了加强筋87，起到支撑整个灯泡体6的作用。
27.图3为鱼道横截面示意图。鱼道3进口横截面b
1-b1为梯形，逐渐收缩到 b
3-b3处，横截面为四边形，随后保持该形状一直过渡到出口b
4-b4截面。当鱼 道3出口压力低于进口，流动为正向流动，方向如图所示。
28.图4为流道横截面示意图。流道2进口横截面c
1-c1为正方形，逐渐收缩 到c
2-c2处，横截面为正方形，随后逐渐过渡到c
3-c3处，横截面为圆形，c
4-c4、 c
5-c5、c
6-c6横截面均为圆形。
29.结合图3和图4，流道2进口横截面c
1-c1面积为a，鱼道3进口横截面 b
1-b1面积为s，两者满足：s＝(0.8-1.2)a。此时鱼道3进口处的流速较慢， 部分鱼类可游出鱼道，回到泵站下游。
30.图5为液压升降柱俯视图。液压升降柱9的截面形状与文丘里流道8的 相匹配，且轴向长度l2为鱼道3出口轴向长度l3的1.5-2倍。液压升降柱9 可上下移动，向上移动时，喉部81横截面积增加，液流速度降低，压力增加； 向下移动时，喉部81横截面积减小，液流速度增加，压力降低。当贯流泵在 多种工况下运行时(通常为流量、扬程、转速变化)，通过调节液压升降柱9， 均可提供合适的喉部压力，实现鱼道3内的正向流动。
31.图6为引鱼栅示意图。引鱼栅1与水平流道形成的锐角β小于60
°
，保 证鱼体滑动阻力较小。引鱼栅1由多根长条组合而成，竖直长条的截面形状 为水滴形，且在正对来流的一侧为半圆形，背对来流的一侧为尖角。由此， 引鱼栅1与鱼体的接触时为线接触，且水滴形截面更加符合流动规律，造成 的尾迹损失较低。
32.当贯流泵运行时，流体介质按照图中所示的方向由流道2左侧(下游) 向右侧(上游)输送，流道2的右侧(上游)水位高于左侧(下游)，在不设 置文丘里流道8时，鱼道3出口压力高于进口，鱼道3内的流动为逆向流动， 即从右侧(上游)流向左侧(下游)，造成流量损失并对鱼类过站运动产生阻 力。当设置文丘里流道8时，喉部81产生低压，此时鱼道3出口压力低于进 口，鱼道3内的流动为正向流动，即从左侧(下游)流向右侧(上游)，消除 了流量损失并牵引鱼类运动通过鱼道3。该装置避免鱼类经过贯流泵叶轮4和 导叶5，理论存活率接近100％。
33.以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定 本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所 涵盖的范围。