AT133369B - Mehrstufige Wasserturbinenanlage für mittlere und höhere Gefälle. - Google Patents

Mehrstufige Wasserturbinenanlage für mittlere und höhere Gefälle.

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AT133369B
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Mehrstufige Wasserturbinenanlage für mittlere und höhere Gefälle. 



   Es ist naheliegend, auch für höhere Gefälle Wasserturbinen mit grosser spezifischer Drehzahl zu verwenden und so die Drehzahlen der Maschinen auf die wirtschaftlich günstigste Grenze zu treiben. 



  Allein, die bei grossen   Wasser-und Laufradgeschwindigkeiten   einsetzende Hohlraumbildung (Kavitation) setzt diesem Bestreben eine Grenze, indem der Wirkungsgrad der Turbinen bei starker Kavitation zurückgeht. 



   Das Studium der Kaviatation hat in letzter Zeit zur Erkenntnis geführt, dass das zulässige Gesamtsauggefälle der Turbinen (statisches + dynamisches, durch Diffusorwirkung erzeugtes Sauggefälle) in gesetzmässiger Abhängigkeit von den Wassergeschwindigkeiten im Laufrad steht. Je grösser die letzteren sind, um so kleiner muss das Gesamtsauggefälle gewählt werden, um Verluste zu vermeiden. Es sind heute Versuchseinrichtungen bekannt, die eine Wirkungsgradverminderung durch Hohlraumbildung bei gleichbleibendem Gesamtgefälle und veränderlichem Sauggefälle genau festzustellen gestatten. 



   Gemäss der Erfindung wird nun eine mehrstufige Wasserturbinenanlage mit Turbinen mit in bezug auf das Gefälle relativ hoher spezifischer Drehzahl so betrieben, dass mindestens eine der Turbinen in der Nähe der Kavitationsgrenze arbeitet, wobei der absolute Wasserdruck hinter dem Laufrad mindestens einer Stufe durch eine Aufstau-, Drosselvorrichtung od. dgl. so hoch gehalten wird, dass bei dem betreffenden Betriebszustand Energieverluste durch   Hohlraumbildung höchstens   zirka 10% der der betreffenden Stufe zur Verfügung stehenden Energie betragen. 



   Man gelangt so zu Stufenanordnungen von Turbinen, die sich von den bisher bekannten dadurch unterscheiden, dass die Aufteilung des Gefälles auf die Stufen nach einem neuen Gesichtspunkt, nämlich in gesetzmässiger Weise so vorgenommen wird, dass wenigstens in einer Stufe die Hohlraumverluste nicht grösser sind als zirka   10%   der der betreffenden Stufe zur Verfügung stehenden Energie. 



   Mit dem hier noch als zulässig erachteten Energieverlust von   10%   hat es folgende Bewandtnis : Das Einsetzen der Hohlraumbildung erfolgt nicht plötzlich, sondern ziemlich allmählich mit der Vergrösserung des Gefälles oder auch des Sauggefälles. Es ist deshalb sehr schwierig, wenn nicht unmöglich den Gegendruck, der die Hohlraumbildung vollständig unterdrückt, mit absoluter Genauigkeit festzulegen. Das Einsetzen der Hohlraumbildung ist stark abhängig von der Art der Wasserzuführung, von der Form des Saugrohres, von örtlichen   Zufälligkeiten   baulicher Art. Ein Energieverlust von 10% ist die Grenze, die in jedem Fall gerade noch mit Sicherheit eine Wirkungsgradeinbusse als durch Hohlraumbildung und nicht durch zufällige Umstände, wie sie eben erwähnt wurden, hervorgerufen, kennzeichnet.

   Der Gegendruck, der notwendig ist, um Hohlraumverluste zu verhindern, die grösser sind als 10% der der betreffenden Turbine zur Verfügung stehenden Energie, ist für jede Laufradtype und Einbauart des Laufrades unter Berücksichtigung der Versuchsergebnisse auf dem   Kavitationsprüfstand   und an ausgeführten Anlagen, genau bestimmbar. 



   Die Aufstauung oder Drosselung kann auf   mannigfache   Weise erfolgen. 



   Auf der Zeichnung sind eine Anzahl Anlagen schematisch veranschaulicht, die das neue Verfahren anzuwenden gestatten. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Fig. 1 zeigt eine Wasserturbinenanlage mit zwei Stufen, wo der Gegendruck unmittelbar hinter dem Laufrad der ersten Stufe mit Hilfe eines Reservoirs praktisch konstant erhalten wird. Die Fig. 2 und 3 zeigen ähnliche Anordnungen, bei denen jedoch an Stelle des Reservoirs ein Windkessel bzw. ein Drosselorgan vorgesehen ist, und Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der drei primäre Turbinen einer ersten Stufe ihr Abwasser unter dem durch ein Reservoir konstant gehaltenen Gegendruck an eine Turbine zweiter Stufe abgeben. 



   Bei der in Fig. 1 gezeigten Anlage strömt das Wasser aus einem Oberwassergraben   OI'durch   eine Turbine Tu, welche die erste Stufe der Anlage bildet. Unmittelbar hinter dem Laufrad dieser Turbine   Ti   wird z. B. mit Hilfe des Leitapparates der Turbine   T2   ein Gegendruck hergestellt und mit Hilfe eines Reservoirs R in höherer Lage als die Turbine   Tl   konstant erhalten. Das Wasser verlässt infolgedessen die Turbine   Ti   unter dem Gegendruck   712, tritt   hierauf durch eine Turbine   T2   zweiter Stufe 
 EMI2.1 
 



   Bei der Anlage nach Fig. 3 ist ein Drosselorgan D vorgesehen, das ähnlich wie das Reservoir R bzw. der Windkessel W dafür sorgt, dass der Wasserdruck hinter dem Laufrad der Turbine   T\   der vorangehenden Stufe stets einen bestimmten Wert aufweist. 



   Der Einbau eines solchen Drosselorganes kommt vor allem dann in Frage, wenn vorhandene Turbinen in einer nach der Erfindung auszubildenden Anlage zu verwenden sind. In einem solchen Falle kann der Gegendruck 712 unter Umständen zu gross für die vorhandene Maschine sein, etwa aus Gründen der Festigkeit odes des Wirkungsgrades, und es wird nötig sein, einen Teil des   Gefälles 712 zu   vernichten. Hiezu dient nun das Ventil D, das unter Umständen eine Verbilligung der Anlagekosten in erheblichem Masse bedingen kann. 



   Da das   Gegendruckgefälle   im allgemeinen ein Bruchteil des   GesamtgefäIIes   ist, beträgt die Leistung der zweiten Turbine bei stufenweiser Anordnung ebenfalls nur einen Bruchteil der Leistung der ersten Turbine. Geht man aus wirtschaftlichen oder betriebstechnischen Gründen darauf aus, bei grösseren   AnlagenMaschinen   von möglichst   gleich grosser Leistung   aufzustellen, so ist es zweckmässig, eine Anordnung zu wählen, bei der das Abwasser mehrerer Einheiten erster Stufe in eine geringere Anzahl Einheiten zweiter Stufe gelangt, welche dann eine relativ grössere   Schluckfähigkeit   aufweisen.

   Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt, wo drei primäre Turbinen   Ti,     T2, T3 ihr   Abwasser unter dem durch das Reservoir R konstant gehaltenen Gegendruck an eine Turbine   T4 zweiter   Stufe abgeben. Wie gezeigt, kann neben dem Reservoir R unter Umständen auch noch ein Drosselorgan D vorgesehen werden, um eine gewisse Vereinfachung bezüglich der Regulierung der Anlage zu erreichen. Beim Vorsehen des Drosselorganes D ist es nämlich möglich, die gewünschte Regulierung allein mit diesem einfachen Organ zu erreichen, da beim Vorsehen des Behälters R, der als Überlauf ausgebildet ist, und nach erfolgter einmaliger Einstellung des Drosselorganes D, eine selbsttätige Einstellung des statischen Druckes auf eine bestimmte Höhe stattfindet, so dass an dem Organ D keine weiteren Verstellungen vorzunehmen sind. 



   Die Erfindung lässt sich selbstverständlich auch bei Anlagen mit mehr als nur zwei Gefällstufen anwenden, wobei dann hinter dem Laufrad mindestens einer Stufe der absolute Wasserdruck so hoch zu halten ist, dass die weiter oben angegebenen Leistungsverluste nicht überschritten werden. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mehrstufige Wasserturbinenanlage für mittlere und höhere Gefälle mit Turbinen mit in bezug auf das Gefälle relativ grosser spezifischer Drehzahl, gekennzeichnet durch mindestens eine ein Aufstauen, Drosseln u. dgl. ermöglichende Vorrichtung, welche den absoluten Wasserdruck hinter dem Laufrad mindestens einer Stufe so hoch hält, dass Leistungsverluste durch Hohlraumbildung zirka 10% der der betreffenden Stufe zur Verfügung stehenden Energie nicht übersteigen.

Claims (1)

  1. 2. Wasserturbinenanlage nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Stufen in nahezu gleicher Höhenlage, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Stufenturbinen verbindende Leitung mit mindestens einem EMI2.2 konstant zu halten.
    3. Wasserturbinenanlage nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Stufen in nahezu gleicher Höhenlage, dadurch gekennzeichnet, dass in eine die Stufenturbinen verbindende Leitung mindestens ein unter dem Staudruck stehender Windkessel eingeschaltet ist.
    4. Wasserturbinenanlage nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Stufen in nahezu gleicher Höhenlage, dadurch gekennzeichnet, dass in eine die Stufentilrbinen verbindende Leitung mindestens eine Drosselvorriehtung eingebaut ist.
    5. Wasserturbinenanlage nach Anspruch 1 mit mindestens zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Turbinen der ersten Stufe in eine davon verschiedene Anzahl von Turbinen der <Desc/Clms Page number 3> zweiten Stufe ihr Abwasser abgeben, wobei der Druck beim Austritt aus den Turbinen der ersten Stufe künstlich so hoch gehalten ist, dass Leistungsverluste durch Hohlraumbildung zirka 10% der dieser Stufe zur Verfügung stehenden Energie nicht übersteigen. EMI3.1
AT133369D 1927-04-27 1928-03-01 Mehrstufige Wasserturbinenanlage für mittlere und höhere Gefälle. AT133369B (de)

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