CN115262681B - 用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统，属于水利工程技术领域。包括进水池、射流冲淤装置、喇叭管、吸水管、叠梁、探测器组和信号传输器；进水池包括进水通道和池体，进水通道的一端作为进水池的进水口、另一端连接池体，叠梁安装于进水通道的内壁下表面、与进水通道的侧壁垂直设置；池体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、池顶板和池底板，前侧壁上开孔连接进水通道，吸水管穿设在后侧壁上，吸水管的一端安装喇叭管，喇叭管位于池体内部；池底板用于置放淤积的泥沙，左侧壁或右侧壁上安装射流冲淤装置，射流冲淤装置用于向池体内部的泥沙所在方向射流，以将池底板上淤积的泥沙冲击起来、使泥沙被水泵带走排除。

Description

用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统。

背景技术

黄河泥沙含量高，沿黄引水泵站中泥沙淤积是普遍存在的问题，进水池内产生泥沙淤积后会带来一系列问题：泥沙淤积会大大减少进水池内的有效库容；泥沙淤积后会生长出杂草，影响水质的同时，减小喇叭管悬空高度，极易诱导进水池内产生复杂的有害漩涡；若泥沙淤积过多，可进一步增加有害漩涡尺度，增加漩涡的破坏强度，严重影响机组的安全运行，浪费大量的能源和费用。

目前工程中解决进水池内的泥沙淤积的主要方式是在非运行期人工清淤，不仅浪费大量的人力和财力，另一方面，在运行期间不能进行人工清淤处理，泥沙淤积所造成的隐患始终不能及时有效地排除。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统，可节省人力财力资源，能够随时满足清理进水池内淤积的泥沙的需求，及时且有效地排除泥沙淤积所造成的隐患。

本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，用于安装在进水池泥沙淤积区，包括：进水池、射流冲淤装置、喇叭管、吸水管、叠梁、探测器组和信号传输器；

所述进水池包括进水通道和池体，所述进水通道的一端作为所述进水池的进水口、另一端连接所述池体，所述叠梁安装于所述进水通道的内壁下表面、与所述进水通道的侧壁垂直设置；

所述池体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、池顶板和池底板，所述前侧壁上开孔连接所述进水通道，所述吸水管穿设在所述后侧壁上，所述吸水管的一端安装所述喇叭管，所述喇叭管位于所述池体内部；所述池底板用于置放淤积的泥沙，所述左侧壁或所述右侧壁上安装所述射流冲淤装置，所述射流冲淤装置用于向所述池体内部的所述泥沙所在方向射流，以将所述池底板上淤积的泥沙冲击起来、使所述泥沙被水泵带走排除；所述探测器组安装在所述池体的内侧壁上、用于探测所在点位的泥沙浓度；所述信号传输器位于所述进水池的外部、安装在所述进水池的岸边，所述信号传输器与所述探测器组之间通过传输线形式电性连接、传输探测数据，所述信号传输器还用于通过无线信号传输方式向终端传输所述探测数据。

较优地，所述进水池的宽长比低于预设比例时，所述用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置具有一个所述射流冲淤装置，所述射流冲淤装置安装在所述左侧壁或所述右侧壁上；若所述进水池的宽长比不低于所述预设比例，则所述用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置具有一对所述射流冲淤装置，分别安装在所述左侧壁和所述右侧壁上。

较优地，所述射流冲淤装置由射流泵、矢量喷嘴、射流管道、进水管道、流量控制阀和过滤网箱组成，其中：

所述射流泵的出水口连接所述射流管道，所述射流管道上开设至少两个喷嘴连接孔，所述喷嘴连接孔上安装所述矢量喷嘴，所述矢量喷嘴内部安装所述流量控制阀；

所述过滤网箱安装在所述进水池内部、位于所述射流冲淤装置所在的所述左侧壁或所述右侧壁上，所述过滤网箱的安装高度高于所述喇叭管；

所述进水管道的一端穿设在所述池体上并伸入至所述过滤网箱内部、另一端与所述射流泵的进水口和高压吸入口相连接，所述过滤网箱内的过滤水作为所述射流泵的流体介质；

所述射流泵固定安装在所述池体的外侧壁上，所述射流管道位于所述池体的外部，所述矢量喷嘴的管体穿设在所述池体上，所述矢量喷嘴的喷嘴末端位于所述池体内部。

较优地，所述射流管道的直径为D，所述矢量喷嘴的直径为d，d=0.2D。

较优地，所述矢量喷嘴内的所述流量控制阀为螺旋式控制阀，所述螺旋式控制阀的螺旋形式为阿基米德线形式。

较优地，所述矢量喷嘴的喷嘴末端外沿安装无线超声波感应器，所述无线超声波感应器用于采集声波信号并传输至所述终端，所述声波信号体现所述池体内部水流流速和淤泥浓度、作为所述终端调节喷射流量、调节喷射角度的依据，所述流量控制阀受所述终端控制调节喷射流量，所述矢量喷嘴受所述终端控制调节喷射角度。

较优地，所述探测器组包括第一探测器、第二探测器和第三探测器，所述第一探测器固定安装在所述喇叭管上、位于所述喇叭管的进口金属外缘下方，所述第二探测器安装在所述左侧壁上、高度与所述喇叭管管口齐平，所述第三探测器安装在所述右侧壁上、高度与所述喇叭管管口齐平，所述第二探测器、所述第三探测器均通过角钢金属架固定在所述池体上。

较优地，所述探测器组中各探测器的类型为反射式红外泥沙传感器，所述第一探测器、所述第二探测器和所述第三探测器与所述信号传输器之间通过传输线电性连接。

较优地，所述池体由混凝土铸成。

较优地，所述预设比例设置为0.4。

本发明还提供用于泵站进水池内射流冲淤自清洁系统，包括终端、以及权利要求1-9所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置及系统，包括进水池、射流冲淤装置、喇叭管、吸水管、叠梁、探测器组和信号传输器；进水池包括进水通道和池体，进水通道的一端作为进水池的进水口、另一端连接池体，叠梁安装于进水通道的内壁下表面、与进水通道的侧壁垂直设置；池体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、池顶板和池底板，前侧壁上开孔连接进水通道，吸水管穿设在后侧壁上，吸水管的一端安装喇叭管，喇叭管位于池体内部；池底板用于置放淤积的泥沙，左侧壁或右侧壁上安装射流冲淤装置，射流冲淤装置用于向池体内部的泥沙所在方向射流，以将池底板上淤积的泥沙冲击起来、使泥沙被水泵带走排除。通过本发明的方法，可节省人力财力资源，能够随时满足清理进水池内淤积的泥沙的需求，将进水池内流动空间还原至最优，有效地排除泥沙淤积所造成的隐患。

附图说明

图1为本发明的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置的整体三维透视图。

图2为本发明的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置的正视图。

图3为本发明的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置的侧视图。

图4为本发明的射流冲淤装置的三维透视图。

图5未安装射流冲淤装置进水池内泥沙淤积形态示意图。

图中：进水池(1)、射流冲淤装置(2)、射流泵(3)、矢量喷嘴(4)、射流管道(5)、喇叭管(6)、吸水管(7)、叠梁(8)、池底板(9)、流量控制阀(10)、过滤网箱(11)、探测器组(12)、信号传输器(13)。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

为了能够实时且有效地清理进水池内淤积的泥沙，本发明提供一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，如图1-4所示，包括：进水池(1)、射流冲淤装置(2)、喇叭管(6)、吸水管(7)、叠梁(8)、探测器组(12)和信号传输器(13)，其中：

进水池(1)一般由混凝土铸成，包括进水通道和池体，进水通道的一端作为进水池(1)的进水口、另一端连接池体，叠梁(8)安装于进水通道的内壁下表面、与进水通道的侧壁垂直设置，叠梁(8)起到对进水水流消能、降低进水流速的作用；

池体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、池顶板和池底板，前侧壁上开孔连接进水通道，后侧壁开孔安装用于与抽水水泵连接的吸水管(7)，吸水管(7)穿设在后侧壁上，吸水管(7)的一端安装喇叭管(6)，喇叭管(6)位于池体内部；池底板(9)用于置放淤积的泥沙，左侧壁或右侧壁上安装射流冲淤装置(2)，射流冲淤装置(2)用于向池体内部的泥沙所在方向射流，以将池底板上淤积的泥沙冲击起来、使泥沙被水泵带走排除。

探测器组(12)安装在池体的内侧壁上、用于探测所在点位的泥沙浓度；信号传输器(13)位于进水池的外部、安装在进水池的岸边，信号传输器(13)与探测器组(12)之间通过传输线形式电性连接、传输探测数据，信号传输器(13)还用于通过无线信号传输方式向终端传输探测数据，这里，终端可以为终端智能柜。

本发明的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置中，射流冲淤装置(2)的数目可根据进水池的尺寸而定，例如，可设置预设比例0.4，当进水池的宽长比W/L低于预设比例时，本发明的装置可只配置一个射流冲淤装置(2)，安装在左侧壁或右侧壁上；当进水池的宽长比W/L不低于预设比例时，代表进水池较宽，则需增加射流冲淤装置(2)数目，可配置一对射流冲淤装置(2)，分别安装在左侧壁和右侧壁上。图1以超过预设比例为例，具有2个射流冲淤装置(2)。

射流冲淤装置(2)由射流泵(3)、矢量喷嘴(4)、射流管道(5)、进水管道、流量控制阀(10)和过滤网箱(11)组成，以图1所示左侧壁上安装的射流冲淤装置(2)为例：射流泵(3)的出水口连接射流管道(5)，射流管道(5)上开设至少两个喷嘴连接孔，喷嘴连接孔上安装矢量喷嘴(4)，矢量喷嘴(4)内部安装流量控制阀(10)；过滤网箱(11)安装在进水池内部、位于射流冲淤装置(2)所在的左侧壁上，过滤网箱(11)的安装高度高于喇叭管(6)；进水管道的一端穿设在左侧壁上并伸入至过滤网箱(11)内部、另一端与射流泵(3)的进水口和高压吸入口相连接，具体为进水管道上开设2个开口（如三通连接）分别用于连接进水口和高压吸入口，过滤网箱内的过滤水作为射流泵的流体介质；射流泵(3)固定安装在池体的外侧壁上，射流管道(5)位于池体的外部，矢量喷嘴(4)的管体穿设在池体上，矢量喷嘴(4)的喷嘴末端位于池体内部。直接从进水池取用过滤水作为射流泵的流体，无需额外配置清水以及用于盛放清水的容器，同时，采用目数较高的滤网结构可以直接将进水池池水过滤成无泥沙颗粒的水，避免磨损射流冲淤装置(2)的射流管道(5)、矢量喷嘴等相关零件。过滤网箱(11)的安装高度须高于喇叭管、并且低于进水池中池水表面高度，避免泥沙过多阻塞过滤网、或者水位线不够高导致流体不足。

进一步地，射流管道(5)的直径为D，矢量喷嘴(4)的直径为d，d=0.2D。矢量喷嘴(4)内安装的是螺旋式控制阀，其螺旋形式为阿基米德线形式，阿基米德线形式喷射的调节范围精度高，能够应对不同淤积高度，通过调节流量控制阀开度实现调节射流强度和调节射流冲淤角度，将沉积的泥沙淤积再次冲击起来。

进一步地，矢量喷嘴的喷嘴末端外沿安装无线超声波感应器，无线超声波感应器用于采集声波信号并传输至终端，声波信号体现池体内部水流流速和淤泥浓度、作为终端调节喷射流量以及调节喷射角度的依据，终端接收声波信号后，根据预设的控制策略生成相应的控制信号，来控制流量控制阀调节喷射流量、控制矢量喷嘴调节喷射角度，通过安装多级矢量喷嘴，安装无线超声波感应器，根据水流流动和泥沙淤积情况实现内部自适应调节的目的，实时调节喷嘴方向和射流强度，消除进水池内的漩涡。

进一步地，池体内部侧壁上可安装一组用于探测泥沙沉积高度的探测器组，探测器组位于淤积区池底板上方，具体是，探测器组包括第一探测器、第二探测器和第三探测器，第一探测器固定安装在喇叭管上、位于喇叭管的进口金属外缘下方，第二探测器安装在左侧壁上、高度与喇叭管管口齐平，第三探测器安装在右侧壁上、高度与喇叭管管口齐平，第二探测器、第三探测器均通过角钢金属架固定在池体上。

探测器组(12)的类型属于反射式红外泥沙传感器，探测器组(12)与信号传输器(13)之间通过传输线电性连接，信号传输器(13)安装在进水池上方岸边的信号箱内，各探测器输出泥沙浓度信号，最后信号传输器(13)将信号通过无线信号传输到终端智能柜，整个调控过程采用人工智能自动控制。通过自动控制对泥沙淤积控制快速做出应对方案，选择出最优的射流喷嘴调节开度和方向，将泥沙清理排出。同时，射流冲淤装置(2)内部流量控制阀调整矢量喷嘴方向和射流强度，消除进水池内的漩涡，实现整流提效的功能。

本发明提供的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，可自动监测进水池内泥沙的淤积高度，自动控制射流冲淤装置(2)执行自清洁工作，通过射流冲淤装置(2)高速射流将沉积的泥沙淤积再次冲击起来，使沉积的泥沙被水泵带走排除，由于可以实时启动自清洁工作，在进水池运行期可以通过抽水水泵直接将泥沙带走，将进水池内流动空间还原至最优，支持实时调节喷嘴方向，喷射水线为阿基米德螺旋线，可以有效冲走泥沙的同时，消除进水池内的漩涡，实现整流提效。相比于传统解决方式，可有效地节省人力物力，节能降耗。本发明结构简单，技术可靠，易于实施。

本发明还提供用于泵站进水池内射流冲淤自清洁系统，包括终端、以及前述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，其中，终端用于接收探测器组(12)的探测数据，并根据探测数据分析各探测器所在点位的泥沙浓度分析当前是否需要启动图1所示的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置进行清淤，以及判断是否需要控制矢量喷嘴调整喷射角度、调整冲水流量；终端还用于接收无线超声波感应器的声波信号，根据声波信号查询相对应的策略，当需要对喷射流量以及喷射角度作出调整时，发出控制信号进行实时调整。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，用于安装在进水池泥沙淤积区，其特征在于，包括：进水池、射流冲淤装置、喇叭管、吸水管、叠梁、探测器组和信号传输器；

所述进水池包括进水通道和池体，所述进水通道的一端作为所述进水池的进水口、另一端连接所述池体，所述叠梁安装于所述进水通道的内壁下表面、与所述进水通道的侧壁垂直设置；

所述池体包括前侧壁、后侧壁、左侧壁、右侧壁、池顶板和池底板，所述前侧壁上开孔连接所述进水通道，所述吸水管穿设在所述后侧壁上，所述吸水管的一端安装所述喇叭管，所述喇叭管位于所述池体内部；所述池底板用于置放淤积的泥沙，所述左侧壁或所述右侧壁上安装所述射流冲淤装置，所述射流冲淤装置用于向所述池体内部的所述泥沙所在方向射流，以将所述池底板上淤积的泥沙冲击起来、使所述泥沙被水泵带走排除；所述探测器组安装在所述池体的内侧壁上、用于探测所在点位的泥沙浓度；所述信号传输器位于所述进水池的外部、安装在所述进水池的岸边，所述信号传输器与所述探测器组之间通过传输线形式电性连接、传输探测数据，所述信号传输器还用于通过无线信号传输方式向终端传输所述探测数据；

所述进水池的宽长比低于预设比例时，所述用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置具有一个所述射流冲淤装置，所述射流冲淤装置安装在所述左侧壁或所述右侧壁上；若所述进水池的宽长比不低于所述预设比例，则所述用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置具有一对所述射流冲淤装置，分别安装在所述左侧壁和所述右侧壁上；

所述射流冲淤装置由射流泵、矢量喷嘴、射流管道、进水管道、流量控制阀和过滤网箱组成，其中：

所述射流泵的出水口连接所述射流管道，所述射流管道上开设至少两个喷嘴连接孔，所述喷嘴连接孔上安装所述矢量喷嘴，所述矢量喷嘴内部安装所述流量控制阀；

所述过滤网箱安装在所述进水池内部、位于所述射流冲淤装置所在的所述左侧壁或所述右侧壁上，所述过滤网箱的安装高度高于所述喇叭管；

所述进水管道的一端穿设在所述池体上并伸入至所述过滤网箱内部、另一端与所述射流泵的进水口和高压吸入口相连接，所述过滤网箱内的过滤水作为所述射流泵的流体介质；

所述射流泵固定安装在所述池体的外侧壁上，所述射流管道位于所述池体的外部，所述矢量喷嘴的管体穿设在所述池体上，所述矢量喷嘴的喷嘴末端位于所述池体内部；

所述矢量喷嘴内的所述流量控制阀为螺旋式控制阀，所述螺旋式控制阀的螺旋形式为阿基米德线形式；

所述矢量喷嘴的喷嘴末端外沿安装无线超声波感应器，所述无线超声波感应器用于采集声波信号并传输至所述终端，所述声波信号体现所述池体内部水流流速和淤泥浓度、作为所述终端调节喷射流量以及调节喷射角度的依据，所述流量控制阀受所述终端控制调节喷射流量，所述矢量喷嘴受所述终端控制调节喷射角度。

2.如权利要求1所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，其特征在于，所述射流管道的直径为D，所述矢量喷嘴的直径为d，d=0.2D。

3.如权利要求2所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，其特征在于，所述探测器组包括第一探测器、第二探测器和第三探测器，所述第一探测器固定安装在所述喇叭管上、位于所述喇叭管的进口金属外缘下方，所述第二探测器安装在所述左侧壁上、高度与所述喇叭管管口齐平，所述第三探测器安装在所述右侧壁上、高度与所述喇叭管管口齐平，所述第二探测器、所述第三探测器均通过角钢金属架固定在所述池体上。

4.如权利要求3所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，其特征在于，所述探测器组中各探测器的类型为反射式红外泥沙传感器，所述第一探测器、所述第二探测器和所述第三探测器与所述信号传输器之间通过传输线电性连接。

5.如权利要求4所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置，其特征在于，所述池体由混凝土铸成；所述预设比例设置为0.4。

6.一种用于泵站进水池内射流冲淤自清洁系统，包括终端、以及权利要求1-5任一所述的用于泵站进水池内射流冲淤自清洁装置。