CH123382A - Hydraulic power plant. - Google Patents

Hydraulic power plant.

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CH123382A
CH123382A CH123382DA CH123382A CH 123382 A CH123382 A CH 123382A CH 123382D A CH123382D A CH 123382DA CH 123382 A CH123382 A CH 123382A
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CH
Switzerland
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sep
turbine
pump
power plant
hydraulic power
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Der Mas Cie
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Escher Wyss Maschf Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Water Turbines (AREA)

Description

  

  Hydraulische     Kraftanlage.       Die Erfindung     betrifft    eine hydraulische       Kraftanlage,    welche wenigstens einen als  Generator und Motor verwendbaren elektri  schen Teil, sowie mehrere als Turbinen- und  Pumpenräder verwendbare Kreiselräder auf  weist.  



  Es sind bereits Anlagen dieser Art be  kannt, bei denen zum Beispiel zwei Kreisel  räder sowohl für den Pumpen- als den Tur  binenbetrieb in Reihe geschaltet werden, so  dass der hydraulische Teil der Anlage als  zweistufige Pumpe     bezw.    zweistufige Turbine  verwendet wird. Bei solchen Anlagen kommt  häufig, beispielsweise beim     Drehstrombetrieb,     für beide Betriebsarten eine einzige Umlaufs  zahl in Frage.

   Damit in einem solchen Falle  der hydraulische Teil der Bedingung genügen  kann, dass er beim kleinsten Gefälle als  Turbine und bei der grössten     Förderhöhe    als  Pumpe noch mit gutem Wirkungsgrad ar  beiten soll, müssen die Winkel der Lauf  räder und Leitapparate     bezw.    der Pumpen  räder und     Diffusoren    bestimmte Werte haben.  Diese Winkel werden für gewöhnlich so ge  wählt, dass sich für die beiden Betriebsarten    keine allzu grossen Unterschiede im Wirkungs  grad     ergeben.    Dies gestattet jedoch für keine  der zwei Betriebsarten, -aus dem hydrauli  schen Teil die bestmöglichen Wirkungsgrade  herauszuholen.

   Um diesen Übelstand zu be  heben, werden bei einer hydraulischen Kraft  anlage der eingangs erwähnten Art erfindungs  gemäss je zwei Kreiselräder für den Turbinen  betrieb parallel, für den Pumpenbetrieb da  gegen in Reihe geschaltet. Es lässt sich  rechnerisch nachweisen und es ist durch  Versuche bestätigt worden, dass bei einer  solchen     Schaltungsweise    des hydraulischen  Teils die Kreiselräder für beide Betriebsarten  bei derselben Umdrehungszahl und bei unge  fähr derselben Turbinen-     bezw.    Pumpenlei  stung mit bestem Wirkungsgrad arbeiten, so  dass bei allen Betriebsverhältnissen eine gün  stigste Ausnutzung sämtlicher Teile der  Anlage gewährleistet ist.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine       Ausführungsform    nach der Erfindung bei  spielsweise veranschaulicht. Es bezeichnet 1  einen     Motor-Generator.    Auf jeder Seite des  selben ist ein als Turbine oder als Pumpe      verwendbarer hydraulischer Teil 2, 21 ange  baut.

   Die beiden nicht gezeigten Laufräder  dieser hydraulischen Teile 2, 21 sind fliegend  auf einer durchgehenden Welle 3     aufgekeilt.     4. 41 sind Saugrohre, von denen das erstere  durch einen     Sau"rohrkrümrner    5 an den  hydraulischen Teil 2 und das zweite durch  einen     Saugrohrkrümmer    51 an den hydrau  lischen Teil 21 angeschlossen ist. 13 ist eine  in zwei Äste 6, 7 sich verteilende Druck  leitung und 8 ist eine Umleitung, welche den  Ast 6 mit dem Saugrohr 41 zu verbinden  gestattet. 9, 10, 11 und 12 sind Absperr  vorrichtungen, die beispielsweise als Schieber,  gut schliessende Drosselklappen oder     soge-          narinte        Zweiweg-Kugelschieber    ausgebildet  sein können.

      Für den Turbinenbetrieb werden die Ab  sperrvorrichtungen 9, 11 und 12     geöffnet,          während    die     Absperrvorrichtung    10 geschlos  sen wird. Das der Anlage durch die Druck  leitung 13 zufliessende Wasser strömt dann  in Richtung der in ausgezogenen Linien  eingetragenen Pfeile T durch die verschie  denen Teile der Anlage. Die als Turbinen  arbeitenden hydraulischen Teile 2, 21 sind in  diesem Falle parallel geschaltet. Für den  Pumpenbetrieb werden die Absperrvorrich  tungen 9 und 12 geschlossen, die Absperr  vorrichtungen 10 und 11 dagegen geöffnet.  Das von der Anlage geförderte Wasser durch  strömt dann die verschiedenen Teile in Rich  tung der in gestrichelten Linien eingetrage  nen Pfeile     *    P.

   Der als Pumpe arbeitende  hydraulische Teil 2 saugt durch das Saug  rohr 4 Wasser an und drückt es in den  obern Teil des Astes 6 sowie in die Umlei  tung 8, von wo es über den     obern    Teil des  Saugrohres 41 und den     Saugrohrkrümmer    5'  in den die zweite Stufenpumpe bildenden  hydraulischen Teil 21 gelangt. Letzterer för  dert das Wasser durch den Ast 7 in die  Druckleitung 13.

   Bei der beschriebenen An  lage ist es möglich, zu erreichen, dass bei  praktisch derselben Umdrehungszahl die  Leistung bei Pumpenbetrieb sich innerhalb  der Grenzen der Leistung bei Turbinenbetrieb    bewegt, und dass sowohl     beire        Turbinen-          als    auch beirr     Pumpenbetrieb    ein Arbeiten  mit bestem     Wirkungsgrad    bei     möglichst        voll-          kommenerAusnutzung    sämtlicher Teile der  Anlage stattfindet. Die Anordnung ist dabei  äusserst einfach.

   Ferner     kann    bei Turbinen  betrieb der Generator nur     reit    einem Tur  binenrad betrieben werden, was auch bei  kleinem Kraftbedarf noch mit gutem Wir  kungsgrad zu arbeiten     errnüglicht.    Dieser  Vorteil ist nicht zu verachten, da man öfters  in die Lage     kommen    dürfte,     namentlich    in  der Übergangszeit, auch kleinere     Leistungen     abgeben zu müssen.  



  Die     Erfindung    lässt sieh auch bei Anlagen       reit    mehr als zwei Kreiselrädern anwenden,  wobei je zwei der letzteren für den Turbinen  betrieb parallel, für den     Pumpenbetrieb    in  Reihe zu schalten sind. Anstatt je zwei  Kreiselräder mit einem gemeinsamen elek  trischen Teil     zür    verbinden, kann auch in  Verbindung mit jedem Kreiselrad ein als  Generator und Motor verwendbarer elektri  scher Teil vorgesehen werden. Das ermöglicht  beim     Turbinenbetrieb        gewünschtenfalls    ge  wisse aus einem Kreiselrad und einem elek  trischen Teil     bestehende    Einheiten ganz aus  zuschalten.



  Hydraulic power plant. The invention relates to a hydraulic power plant which has at least one electrical part that can be used as a generator and motor, and a plurality of impellers that can be used as turbine and pump wheels.



  There are already systems of this type be known in which, for example, two centrifugal wheels are connected in series for both the pump and the turbine operation, so that the hydraulic part of the system BEZW as a two-stage pump. two-stage turbine is used. In such systems, for example, with three-phase operation, a single circulation number is possible for both operating modes.

   So that in such a case the hydraulic part can meet the condition that it should work with good efficiency at the smallest gradient as a turbine and at the highest head as a pump, the angles of the impellers and diffusers must bezw. the pump wheels and diffusers have certain values. These angles are usually chosen in such a way that there are not too great differences in efficiency between the two operating modes. However, this does not allow any of the two operating modes to get the best possible efficiency out of the hydraulic part.

   In order to be able to remedy this problem, two gyroscopes for turbine operation are connected in parallel with a hydraulic power system of the type mentioned at the outset, and in series for pump operation. It can be proven mathematically and it has been confirmed by tests that with such a switching method of the hydraulic part, the gyroscopes for both modes of operation at the same number of revolutions and at approximately the same turbine or turbine. Pump performance work with the best possible degree of efficiency, so that the most favorable utilization of all parts of the system is guaranteed under all operating conditions.



  In the accompanying drawing, an embodiment according to the invention is illustrated in example. It denotes 1 a motor generator. On each side of the same a hydraulic part 2, 21 which can be used as a turbine or a pump is built.

   The two running wheels, not shown, of these hydraulic parts 2, 21 are keyed overhung on a continuous shaft 3. 4. 41 are suction pipes, of which the first is connected to the hydraulic part 2 by a sow pipe elbow 5 and the second is connected to the hydraulic part 21 by a suction pipe elbow 51. 13 is a pressure line that is distributed in two branches 6,7 and 8 is a diversion which allows the branch 6 to be connected to the suction pipe 41. 9, 10, 11 and 12 are shut-off devices that can be designed, for example, as slides, well-closing throttle valves or so-called internal two-way ball valves.

      For the turbine operation, the shut-off devices 9, 11 and 12 are opened while the shut-off device 10 is closed. The water flowing into the system through the pressure line 13 then flows in the direction of the arrows T entered in solid lines through the various parts of the system. The hydraulic parts 2, 21 working as turbines are connected in parallel in this case. For the pump operation, the Absperrvorrich lines 9 and 12 are closed, the shut-off devices 10 and 11, however, opened. The water pumped by the system then flows through the various parts in the direction of the arrows * P shown in dashed lines.

   The hydraulic part 2 working as a pump sucks water through the suction pipe 4 and pushes it into the upper part of the branch 6 and into the diversion device 8, from where it over the upper part of the suction pipe 41 and the suction pipe elbow 5 'into the second stage pump forming hydraulic part 21 arrives. The latter conveys the water through the branch 7 into the pressure line 13.

   With the system described, it is possible to achieve that, with practically the same number of revolutions, the output during pump operation is within the limits of the output during turbine operation, and that both turbine and pump operation work with the best possible degree of efficiency with the maximum possible coming utilization of all parts of the system takes place. The arrangement is extremely simple.

   Furthermore, when the turbine is in operation, the generator can only be operated with a turbine wheel, which makes it possible to work with a good degree of efficiency even with a small power requirement. This advantage is not to be despised, as one should often be in a position, especially in the transition period, to have to give up smaller services.



  The invention can also be used in systems with more than two impellers, two of the latter being connected in parallel for turbine operation and in series for pump operation. Instead of connecting two gyroscopes with a common elec tric part, an electric part that can be used as a generator and motor can also be provided in conjunction with each gyro. When the turbine is in operation, this enables certain units consisting of a rotor and an electrical part to be completely switched off.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Hydraulische Kraftanlage, welche wenig stens einen als Generator und Motor ver- wendbaren elektrischen Teil, sowie mehrere als Turbinen- und Pumpenräder verwendbare Kreiselräder aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei Kreiselrüder bei Turbinenbetrieb parallel, bei Pumpenbetrieb dagegen in Reihe geschaltet sind. PATENT CLAIM: Hydraulic power plant which has at least one electrical part that can be used as a generator and motor, as well as several centrifugal wheels that can be used as turbine and pump wheels, characterized in that two centrifugal impellers are connected in parallel with turbine operation and in series with pump operation. UNTERANSPRUCH: Hydraulische Kraftanlage nach Patent anspruch mit zwei Kreiselrädern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselräder zu bei den Seiten des Motor-Generators fliegend angeordnet sind und jedes derselben :in ein Saugrohr, sowie einen Ast einer Druckleitung EMI0003.0001 anschliessbar <SEP> ist; <SEP> und <SEP> dass <SEP> eine <SEP> Umleitung <SEP> den <tb> in <SEP> Vei <SEP> biiidiiiig <SEP> mit <SEP> dem <SEP> einen <SEP> Kreiselrad <SEP> vor ",ecIieiien <SEP> Druckleitungsast <SEP> mit <SEP> dem <SEP> an <SEP> das andere Kreiselrad angeschlossenen Saugrohr zu verbinden gestattet. SUBCLAIM: Hydraulic power plant according to patent claim with two centrifugal wheels, characterized in that the centrifugal wheels are arranged overhung on the sides of the motor-generator and each of them: in an intake pipe and a branch of a pressure line EMI0003.0001 <SEP> can be connected; <SEP> and <SEP> that <SEP> denotes a <SEP> redirection <SEP> <tb> in <SEP> Vei <SEP> biiidiiiig <SEP> with <SEP> the <SEP> a <SEP> impeller <SEP> in front of ", ecIieiien <SEP> pressure pipe branch <SEP> with <SEP> the <SEP> to connect the suction pipe connected to <SEP> the other impeller.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1083130B (en) * 1959-02-23 1960-06-09 Hamburger Flugzeugbau G M B H On-board network for aircraft
DE1112470B (en) * 1957-05-07 1961-08-03 Sulzer Ag Multi-stage Francis pump turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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