<Desc/Clms Page number 1>
Steuersystem für ein aus einer hydraulischen Reaktionsturbine und einem Wechselstromgenerator bestehendes Aggregat
In hydro-elektrischen Anlagen, bei denen eine hydraulische Reaktionsturbine bzw. eine umgekehrt arbeitende Turbopumpe einen Wechselstromsynchrongenerator antreibt, ist es zuweilen erforderlich, das Turbinen-Generator-Aggregat so zu betreiben, dass der Generator synchron mit andern Generatoreinheiten des gleichen Verteilernetzes läuft, ohne elektrische Leistung, insbesondere Wirkleistung, zu liefern.
Diese Betriebsweise kann den Zweck einer Verbesserung des Leistungsfaktors in dem Verteilernetz haben, an das der Generator angeschlossen ist, indem der Generator unter Übererregung als Kondensator verwendet wird, oder aber auch den Zweck, das zunächst vom Netz getrennt laufende Turbinen-Generator-Aggregat in möglichst kurzer Zeit zur Leistungsabgabe heranziehen zu können, falls in andern Generatoren, die das betreffende Netz speisen, eine plötzliche Überlastung auftritt.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Steuersystem für ein aus einer hydraulischen Reaktionsturbine und einem Wechselstromgenerator bestehendes Aggregat, bei dem der maximale äquivalente, d. h. auf verlust- und kontraktionsfreie Strömung reduzierte Durchflussquerschnitt des Hauptventils in der Druckleitung der Turbine zumindest zweimal so gross wie der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt des Leitapparates mit den verstellbaren Leitschaufeln ist.
Das erfindungsgemässe Steuersystem ist gekennzeichnet durch eine von der Stellung des Hauptventils unabhängige Zuleitung, über die das Spiralgehäuse der Turbine bei Betrieb des Aggregates mit synchroner Drehzahl bei geschlossenem Hauptventil und geschlossenen Leitschaufeln, wobei das Laufrad praktisch in Luft läuft, im wesentlichen mit Wasser unter einem Druck gefüllt gehalten ist, der nur einen kleinen Bruchteil des normalen, dem Nutzgefälle entsprechenden Arbeitsdruckes der Turbine beträgt und im allgemeinen um einen Betrag in der Grössenordnung von 0,21 bis 1, 4 kg/cm2 über dem Atmosphärendruck liegt, und durch ein in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Hauptventils betätigbares Schaltwerk zur Steuerung der Verstellbewegung der Leitschaufeln in dem Sinne,
dass die Öffnungsbewegung der Leitschaufeln einerseits vor der vollständigen Öffnung des Hauptventils beginnt, anderseits aber so begrenzt ist, dass der äquivalente Durchflussquerschnitt des Leitapparates mit den verstellbaren Leitschaufeln in keinem Zeitpunkt den äquivalenten Durchflussquerschnitt des Hauptventils übertrifft. Unter dem"äquivalenten Durchflussquerschnitt"ist dabei stets der auf verlust- und kontraktionsfreie Strömung reduzierte Durchflussquerschnitt zu verstehen.
EMI1.1
auch eine umkehrbare Turbopumpe'verstanden werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines aus einer hydraulischen Reaktionsturbine und einem Wechselstromgenerator bestehenden Aggregates und des zugehörigen Steuersystems gemäss der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer erläutert werden. Fig. l ist ein schematischer Vertikalschnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2 durch die Reaktionsturbine, auf deren vertikaler Welle der Wechselstromgenerator sitzt und zeigt Teile des zugehörigen Steuersystems. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Aggregat nach
<Desc/Clms Page number 2>
Fig. 1. Fig. 3 zeigt schematisch die elektrischen Schaltverbindungen für das Steuersystem nach den Fig. 1 und 2.
Fig. 4 ist einDiagramm, welches den äquivalentenDurchflussquerschnitt D des Hauptventils und des Leitapparates bei der Verstellung desselben in Abhängigkeit von der Zeit t darstellt. Fig. 5 ist ein
Längsschnitt durch ein Nebenschlussventil und Fig. 6 stellt einen Längsschnitt durch ein Ventil dar, das in
Serie zu verengten Durchflussstellen liegt.
Die in den Fig. 1 - 3 dargestellte hydraulische Reaktionsturbine hat ein Laufrad 10, das eine Wel- le 11 antreibt, mit der ein an ein elektrisches Verteilernetz angeschlossener Wechselstrom-Synchron- generator 12 gekuppelt ist.
Dem Laufrad 10 der Turbine wird über eine Druckleitung 13, in der sich das Hauptventil 14 befindet, Wasser zugeführt. Die Druckleitung 13 ist mit einem Spiralgehäuse 15 verbunden, dessen ringförmiger Austritt 16 den Laufradeintritt 17 umgibt. Im ringförmigen Austritt 16 ist der Leit- apparat mit den verstellbaren Leitschaufeln 18 versehen. An den Laufradaustritt schliesst sich einSaug- rohr 19 an.
Der Drehschieber 21 des Hauptventils 14 ist von bekannter Bauart und kann mit Hilfe cines hy- draulischenServomotors 22, der an einem auf der Einstellwelle 24 des Drehschiebers befestigten He- belarm 23 angreift, aus der dargestellten Schliesslage durch eine Drehung um 900 entgegen dem Uhr- zeigersinn in die Öffnungslage verstellt werden.
Zwischen den oberhalb und unterhalb des Hauptventils 14 liegenden Teilen der Druckleitung 13 verläuft eine Haupt-Nebenschlussleitung 26, in der ein Ventil 27 vorgesehen ist. Ferner ist eine zweite, das Ventil 27 der Haupt-Nebenschlussleitung 26 überbrückende Nebenschlussleitung 28 mit einem Ventil 29 vorgesehen. Diese zweite Nebenschlussleitung kann abweichend von der dargestellten Ausführung auch unmittelbar die oberhalb und unterhalb des Hauptventils 14 liegenden Teile der Druckleitung verbinden.
Über eineRohrleitung 30 kann derRandzone des Laufrades 10 Kühlwasser zugeführt werden. An die Druckleitung 13 ist in der Nähe des Spiralgehäuses 15 ein automatisch arbeitendes Luftablassventil 31 angeschlossen, durch das allenfalls im Spiralgehäuse 15 eingefangene Luft in die Atmosphäre entweichen kann. Wenn die Druckleitung 13 und das Spiralgehäuse 15 mit Wasser gefüllt sind, so steigt ein Schwimmer 32 im Ventilgehäuse und verschliesstdadurchdenAuslass des Ventils 31.
Ferner ist ein den Wasserstand im Spiralgehäuse anzeigender, von einem Schwimmer gesteuerter Schalter 33 vorgesehen, der ein sichtbares oder hörbares Signal auslöst, wenn das Wasser im Spiralgehäuse unter ein vorgegebenes Niveau absinkt. An das Saugrohr 19 ist eine Rohrleitung 34 angeschlossen, die zu einem Luftkompressor oder Druckluftbehälter führt ; diese Rohrleitung 34 kann auch unmittelbar in die freie Atmosphäre führen, wenn der Unterwasserspiegel stets derart niedrig ist, dass atmosphärische Luft durch die Rohrleitung in das Saugrohr strömen kann.
Die verstellbaren Leitschaufeln 18 sind über Hebelarme 38 und Lenker 39 mit einem Regulierring 40 eines Verstellantriebes der Leitschaufeln verbunden, der seinerseits über eine Regulierstange 41 an einen hydraulischen Servomotor 42 angeschlossen ist. Der Servomotor 42 wird durch eine Lastregeleinrichtung 43 betätigt, die einen Teil des Turbinensteuersystems bildet. Ferner ist ein druckempfindlicher Schalter 44 vorgesehen, der auf den Wasserdruck innerhalb des Spiralgehäuses 15 anspricht.
Bei Aggregaten, die bei sehr hohem Nutzgefälle arbeiten sollen, kann noch eine Überlaufleitung 45 (in Fig. 1 strichliert dargestellt) vorgesehen sein, welche die Druckleitung 13 oder das Spiralgehäuse 15 mit dem Saugrohr 19 verbindet und in der ein Trennventil 46 und ein durch eine Feder 48 vorbelastetes Regulierventil 47 liegen.
Auf der Einstellwelle 24 des Hauptventils 14 sitzt ein Nocken 50, der so geformt ist, dass er einen Schalter 51 schliesst, sobald das Hauptventil einen vorbestimmten Öffnungsgrad erreicht, bei dem sein äquivalenter Durchflussquerschnitt einen vorbestimmten, nachfolgend mit x bezeichneten Prozentsatz seines maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes beträgt. Dieser Prozentsatz x kann z. B. 25% betragen. Der äquivalente Durchflussquerschnitt von x% ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, aber nicht notwendigerweise, grösser als der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt der verstellbaren Leitschaufeln 18 (d. h. grösser als der äquivalente Durchflussquerschnitt der verstellbarenLeit- schaufeln bei ganz offener Lage derselben).
Unter 4em äquivalenten Durchflussquerschnitt des Hauptven- tils 14 bzw. der verstellbaren Leitschaufeln 18 ist der Durchflussquerschnitt eines äquivalenten, idealen Durchlasses zu verstehen, in dem keine Verluste oder Kontraktionen auftreten und der bei gleichem Druck die gleiche Strömungsmenge an Wasser wie das Ventil 14 bzw. die verstellbaren Leitschaufeln 18 durchlassen würde. Der Schalter 51 liegt in einem elektrischen Stromkreis 52 (vgl. Fig. 3) zwischen
<Desc/Clms Page number 3>
den Netzklemmen 53 und der Lastregeleinrichtung 43.
Dieser Stromkreis 52 enthält weitere Schalter 54,55 und ist so ausgebildet, dass in Schliesslage eines der Schalter 54 oder 55 und des Schalters 51 die Lastregeleinrichtung 43 erregt wird, um den hydraulischen Servomotor 42, der die Leitschaufeln 18 verstellt, in Betrieb zu setzen. Sobald das Hauptventil 14 einen Öffnungsgrad erreicht hat, bei dem der äquivalente Durchflussquerschnitt ein höherer vorgegebener Prozentsatz y des maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes dieses Ventils ist, wird vom Nocken 50 auf der Welle 24 der Schalter 54 geschlossen. Der Prozentsatz y kann z. B. 50% betragen.
Der Schalter 55 wird durch einen Nocken 56, der mit der Regulierstange 41 des Verstellantriebes der Leitschaufeln verbunden ist, geöffnet, sobald die verstellbaren Leitschaufeln 18 einen Öffnungsgrad erreichen, bei dem ihr äquivalenter Durchflussquerschnitt einen vorgegebenen Prozentsatz z ihres maximalen Durchflussquerschnittes beträgt. Dieser Prozentsatz z kann z. B. 50% betragen.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des Ventils 29 in der zweiten Nebenschlussleitung dargestellt. In diesem Ventil wird die Strömung von Wasser (in Richtung des Pfeiles 60) durch eine Reihe von Stauplatten 61 zahlreichen Richtungsänderungen unterworfen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit vermin- dert und Erosions- und Vibrationserscheinungen im Ventil weitgehend herabgesetzt werden. Die Ventilliderung 62 schliesst gegen einen Sitz 63. Da das Ventil 29 nur dann schliessen muss, wenn die verstellbaren Leitschaufeln 18 geschlossen sind, ist es möglich, dieses Ventil durch Drucköl zu öffnen, das dem Zylinderraum 64 von einem Punkt des Steuersystems her zugeführt werden kann, in dem der Druck verschwindet, wenn die verstellbaren Leitschaufeln 18 geschlossen sind.
Das Ventil wird durch eine Feder 65 in die Schliessstellung gedrückt, so dass es bei Druckabfall im Zylinderraum 64 geschlossen wird.
Bei einer andern, in Fig. 6 gezeigtenAusführungsform ist das Ventil 29 ohne Stauplatten 61 ausgebildet, liegt aber in Serie mit verengten Durchlässen 66,67 in der Nebenschlussleitung 28, um die Erosion herabzusetzen.
Wenn im Betrieb das Aggregat aus hydraulischer Turbine und Wechselstromgenerator mit synchroner Drehzahl, aber ohne Leistungsabgabe an das elektrische Verteilernetz umläuft, sind das Hauptventil 14 und auch die verstellbaren Leitschaufeln 18 geschlossen. Um die Verluste möglichst weit herabzusetzen, wird durch Zufuhr von Druckluft oder (wenn der Unterwasserspiegel hinreichend niedrig ist) durch Zufuhr von atmosphärischer Luft über die Rohrleitung 34 in das Saugrohr 19 erreicht, dass sich das Laufrad 10 in Luft dreht.
Der äquivalente Durchflussquerschnitt der Druckleitung 13 und des voll geöffneten Hauptventils 14 beträgt vorzugsweise zumindest das Vierfache, beim beschriebenen Ausführungsbeispiel das Fünffache des äquivalenten Durchflussqüerschnittes der verstellbaren Leitschaufeln 18 bei voller Öffnung derselben.
Wenn das Hauptventil 14 und die verstellbaren Leitschaufeln 18 geöffnetwerden, darfderäquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils niemals auf einen Wert absinken, der kleiner ist als der jeweilige äquivalente Durchflussquerschnitt des Leitapparates mit den verstellbaren Leitschaufeln, und vorzugsweise soll er sogar nicht kleiner als das Zweifache des jeweiligen äquivalenten Durchflussquerschnittes der Leitschaufeln sein. Beim vorliegenden Beispiel ist die Steuerung so ausgebildet, dass das Verhältnis der erwähnten Durchflussquerschnitte nicht unter 2, 5 : 1 absinkt.
Das die zweite Nebenschlussleitung 28 steuernde Ventil 29 ist geöffnet und liefert an das Spiralgehäuse 15 eine hinreichende Wassermenge, um die Leckverluste des Spiralgehäuses zu decken, die beispielsweise dadurch entstehen, dass die geschlossenen Leitschaufeln 18 nicht vollkommen abdichten. Die Grösse des Wasserdurchlasses im Ventil 29 ist so gewählt oder eingeregelt, dass das Wasser im Spiralgehäuse unter einem vorgegebenen, nur wenig über Atmosphärendruck liegenden Druck steht, also unter einem Druck, der wesentlich niedriger ist als der Druck in der Druckleitung 13 oberhalb des Hauptventils 14. Die Leckverluste an den Leitschaufeln 18 sind daher relativ gering.
EMI3.1
Spiralgehäuse 15 ausgeglichen wird.
Sobald der Druck im Spiralgehäuse einen angemessenen Wert erreicht hat, lässt der Schalter 44 den Beginn der Öffnung des Hauptventils 14 durch Zuführen von Drucköl zum hydraulischen Servomotor 22 zu. Der Verlauf der Öffnung des Hauptventils wird im Diagramm nach Fig. 4 in Abhängigkeit von der Zeit durch eine Kurve 57 angegeben, die zwischen den Öffnungsgraden 0 und 100% des maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes DH des Hauptventils verläuft.
Wenn das Hauptventil 14 einen Öffnungsgrad erreicht, der x% seines maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes DH entspricht, schliesst der Nocken 50 den Schalter 51, und da der Schal-
<Desc/Clms Page number 4>
ter 55 in der Schliessstellung der Leitschaufeln geschlossen ist, wird der Stromkreis 52 geschlossen und die Lastregeleinrichtung 43 erregt, was die Betätigung des hydraulischen Servomotors 42 der Verstelleinrichtung der Leitschaufeln zwecks Öffnens der verstellbaren Leitschaufeln 18 einleitet. Dieser Vorgang setzt im Zeitpunkt A in Fig. 4 ein.
Die Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln wird in Fig. 4 in Abhängigkeit von der Zeit durch die un-
EMI4.1
KurveSobald die verstellbaren Leitschaufeln 18. einen Öffnungsgrad erreicht haben, der einem äquivalenten Durchfluss querschnitt von zlo von DL entspricht, öffnet im Zeitpunkt B (vgl. Fig. 4) der Nok- ken 56 den Schalter 55, und wenn im gleichen Zeitpunkt auch der Schalter 54 geöffnet ist, wird die Lastregeleinrichtung 43 aberregt und eine weitere Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln unterbleibt.
Sobald aber das Hauptventil bis zu einem Öffnungsgrad von y% seines maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes DH geöffnet worden ist, schliesst der Nocken 50 den Schalter 54 (Zeitpunkt C inFig. 4) und die Lastregeleinrichtung 43 wird wieder erregt, worauf die Öffnungsbewegung der Leitschaufeln fortgesetzt wird, bis sie im Zeitpunkt D vollständig abgeschlossen ist. Wenn das Hauptventil 14 den zum Schliessen des Schalters 54 erforderlichen Öffnungsgrad von y% erreicht, bevor die Leitschaufeln den Öffnungsgrad von z% erreichen und der Schalter 55 geöffnet wird, so tritt zwischen den Zeitpunkten B und C keine Unterbrechung auf, vielmehr werden die Leitschaufeln pausenlos weiter geöffnet. Die Öffnung des Hauptventils 14 wird sodann fortgesetzt, bis dieses Ventil schliesslich im Zeitpunkt E vollständig geöffnet ist.
Auf diese Weise setzt die Leistungsabgabe seitens
EMI4.2
günstige Zwischenstadien unter Vollast gesetzt.
Der äquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils beim Öffnungsgrad von x%, bei dem also die Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln beginnt, ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wenigstens so gross wie der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt der verstellbaren Leitschaufeln. Wenn der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt DH des Hauptventils 14 das Fünffache des maximalen äqui- valenten Durchflussquerschnittes DL der einstellbaren Leitschaufeln beträgt, soll somit 20% der Minimalwert von x sein. Der äquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils 14 beim Öffnungsgrad y soll vorzugsweise mindestens gleich dem Zweifachen des maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes DL der verstellbaren Leitschaufeln sein.
Innerhalb dieser Grenzen können x, y und z beliebige Werte annehmen, wie es die Betriebsbedingungen jeweils erfordern. Im vorliegenden Beispiel liegt das Verhältnis zwischen den äquivalenten Durchflussquerschnitten des Hauptventils und der verstellbaren Leitschaufeln, selbst wenn das Hauptventil in einem bestimmten Zeitpunkt seine Öffnungsbewegung nicht fortsetzen sollte, niemals unter 2, 5 : 1.
EMI4.3
den maximalen äquivalenten Durchflussquerschnitt der verstellbaren Leitschaufeln übertrifft, vorausgesetzt nur, dass die vorstehend erläuterte Beziehung in jedem Zeitpunkt erfüllt bleibt. Diese Beziehung besagt, dass der äquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils 14 in jedem Zeitpunkt grösser als jener der verstellbaren Leitschaufeln sein muss.
Vorzugsweise soll der äquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils in jedem Zeitpunkt mindestens doppelt so gross sein wie jener der verstellbaren Leitschaufeln.
Wenn mit DH der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt des Hauptventils 14, mit DL der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt der verstellbaren Leitschaufeln 18, mit PH der Prozentsatz der Öffnung des Hauptventils 14 in einem beliebigen Zeitpunkt t und mit PL der Prozentsatz der Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln 18 im gleichen Zeitpunkt t bezeichnet wird, so soll nach der Erfindung gelten :
PH- H > PL-DL-
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bewirkt der Schalter 51, der schliesst, sobald das Haupt- ventil 14 den Öffnungsgrad PH = x% erreicht, dass sich die verstellbaren Leitschaufeln bis zum Öffnungsgrad PL = z% ihres maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes DL öffnen können, aber nicht weiter, wenn nicht eine weitere Öffnung des Hauptventils 14 stattfindet.
<Desc/Clms Page number 5>
Demgemäss muss erfindungsgemäss folgende Beziehung erfüllt sein : x. DH > z.
DL.
EMI5.1
EMI5.2
EMI5.3
da der maximale Durchflussquerschnitt D, rDer Schalter 54, der schliesst, wenn das Hauptventil 14 einen Öffnungsgrad von PH = y% erreicht, erlaubt beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Öffnung der verstellbaren Leit- schaufeln auf 100% ihres maximalen äquivalenten Durchflussquerschnittes D. Demnach mu'3 erfindungsgemäss im Zeitpunkt des Schliessens des Schalters 54 die folgende Beziehung erfüllt sein : y. D > DL.
Im vorliegenden Beispiel ist y = 50% und DH und DL haben die oben angegebenen Werte, so dass sich ergibt :
EMI5.4
EMI5.5
Es ist auch möglich, eine grössere Anzahl von Schaltern anzuwenden, um so die Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln in kleineren Stufen zu steuern ; die hiezu erforderlichen Mittel sind dem Fachmann ohne weiteres erkennbar. Überdies kann das System auch so ausgebildet werden, dass die Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln stetig mit der Öffnung des Hauptventils erfolgt, was gleichwertig mit einer un- endlich grossen Anzahl von Schaltern wäre ; diese Variante bietet aber keine wesentlich grösseren Vorteile als das ausführlich beschriebene System.
Beim ausführlich erläuterten Beispiel verstreicht zwischen dem Beginn des Öffnens des Hauptventils und der vollständigen Öffnung der Leitschaufeln das Zeitintervall 0-D ; dieses Zeitintervall entspricht etwa derHälfte desZeitintervalls O-E + A-B zF C-D, das erforderlich wäre, wenn das Hauptventil vor Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln vollständig geöffnet werden würde. Eine volle Öffnung der verstellbaren Leitschaufeln in einem früheren Zeitpunkt, etwa im Zeitpunkt C, würde es dem Wechselstromgenerator nicht ermöglichen, eine entsprechende Leistung in einem entsprechend früheren Zeitpunkt zu liefern, da bei nur halber Öffnung des Hauptventils die Ausgangsleistung der Turbine stark durch die Energieverluste, die im Hauptventil auftreten, begrenzt werden würde.
Um vom normalen Betriebszustand auf Leerlauf oder auf Kondensatorbetrieb überzugehen, werden zuerst die verstellbaren Leitschaufeln 18 geschlossen und sodann wird der hydraulische Servomotor 22 betätigt, um das Hauptventil 14 zu schliessen. Hernach wird das Ventil 27 in der Haupt-Nebenschlussleitung 26 geschlossen und das Ventil 29 in der zweiten Nebenschlussleitung 28 geöffnet. Schliesslich wird über die Rohrleitung 34 in der bereits beschriebenen Weise dem Saugrohr'19 Luft zugeführt.
Der äquivalente Durchflussquerschnitt in der Haupt-Nebenschlussleitung 26 ist so gewählt, dass diese Nebenschlussleitung befähigt ist, das leere Spiralgehäuse 15 rasch zu füllen. Der äquivalente Durchflussquerschnitt der zweiten Nebenschlussleitung 28 liegt in der Grössenordnung eines Zehntels jenes der Haupt-Nebenschlussleitung. Statt eine zweite Nebenschlussleitung 28 zu verwenden, kann der Leckverlust an Wasser im Spiralgehäuse gegebenenfalls auch durch Heranziehung der Haupt-Nebenschlussleitung in teilweise geöffneter Stellung oder durch Zufuhr von Wasser von einer äusseren Quelle kompensiert werden, in welch letzterem Falle gewöhnlich ein Rückschlagventil erforderlich ist, damit das Wasser im Spiralgehäuse, wenn es unter vollem Druck steht, nicht in die kompensierende Wasserzuleitung eindringt.
Bei bestimmten Turbinenbauarten, bei denen die Zentrifugalwirkung des Laufrades dem Durchströmen von Kühlwasser von der Leitung 30 zum Saugrohr entgegenwirkt, strömt Wasser durch den Leitapparat in das Spiralgehäuse 15, und in diesem F. alle ist die zweite Nebenschlussleitung 28 unnötig, doch sollen dann Mittel vorgesehen werden, damit Überschusswasser aus dem Spiralgehäuse entweichen kann. Hiezu kann eine Überlaufleitung 45 dienen, die ein Trennventil 46 und ein Regulierventil 47 enthält. Das Ventil 46 soll geschlossen sein, wenn das Hauptventil 14 oder das Ventil 27
<Desc/Clms Page number 6>
offen ist. Das Regulierventil 47 ist vorzugsweise ein Entlastungsventil, das öffnet, wenn der Druck im
Spiralgehäuse 15 etwas über Atmosphärendruck ansteigt.
Der Eintritt von Luft in das Saugrohr 19 durch die Rohrleitung 34 soll unterbunden werden (bei- spielsweise mit Hilfe eines Ventils), wenn die Turbine unter Last gesetzt wird, wobei die Luft, in der sich das Laufrad im unbelasteten Zustand gedreht hat, von dem durch das Laufrad strömenden Wasser wegge- spült wird.
Wenn das Spiralgehäuse 15 mit Wasser gefüllt ist und das Hauptventil 14, das Ventil 27 in der Haupt-Nebenschlussleitung und die verstellbaren Leitschaufeln 18 insgesamt geschlossen sind, so liegt der Druck gewöhnlich um 0, 21 - 1, 4 kg/cm2 über dem Atmosphärendruck. Der Normaldruck in der
Druckleitung 13 liegt je nach der Anlage zwischen 2, 1 und 42 kg/cm2.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuersystem für ein aus einer hydraulischen Reaktionsturbine und einem Wechselstromgenerator bestehendes Aggregat, bei dem der maximale äquivalente, d. h. auf verlust- und kontraktionsfreie Strö- mung reduzierte Durchflussquerschnitt des Hauptventils in der Druckleitung der Turbine wenigstens zwei- mal so gross wie.
der maximale äquivalente Durchflussquerschnitt des Leitapparates mit den verstellbaren Leitschaufelnist, gekennzeichnet durch eine von der Stellung desHauptventils unabhängige Zu- leitung, über die das Spiralgehäuse der Turbine bei Betrieb des Aggregates mit synchroner Drehzahl bei geschlossenem Hauptventil und geschlossenen Leitschaufeln, wobei das Laufrad praktisch in Luft läuft, im wesentlichen mit Wasser unter-einem Druck gefüllt gehalten ist, der nur einen kleinen Bruchteil des normalen, demNutzgefälle entsprechenden Arbeitsdruckes der Turbine beträgt und im allgemeinen um einen Betrag in der Grössenordnung von 0,21 bis 1, 4 kg/cm2 über dem Atmpsphärendruck liegt,
und durch ein in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Hauptventils betätigbares Schaltwerk zur Steuerung der Verstellbewegung der Leitschaufeln in dem Sinne, dass die Öffnungsbewegung der Leitschaufeln einerseits vor der vollständigen Öffnung des Hauptventils beginnt, anderseits aber so begrenzt ist, dass der äquivalente Durchflussquerschnitt des Leitapparates mit den verstellbaren Leitschaufeln in keinem Zeitpunkt den äquivalenten Durchflussquerschnitt des Hauptventils übertrifft.