Mehrstufige Wasserkraftanlage. Bei manchen Wasserkraftanlagen muss das @1b #asser in einen Fluss oder ein Becken mit stark schwankendem Wasserspiegel ;e leitet werden.
Um eine Überschreitung der grössten zulässigen Saughöhe und die damit verbundene Hohlsogbildung auch bei tiefen Ständen im Unterwasser zu vermeiden, muss man entweder das Absinken des Wasserspie gels im Unterwasserkanal unter eine be stimmte Kote künstlich verhindern oder die Turbinen entsprechend tief anordnen. Iin ersten Falle bleibt bei tieferen Unterwasser ständen, also gerade in den Zeiten des Wasser mangels, ein Teil des Gefälles ungenützt.
Im zweiten Falle wird zwar das Gefälle bei jedem Unterwasserstand restlos ausgenützt, die tiefe Bauweise des Maschinenhauses erfordert je doch, vor allem bei -Maschinen mit liegender Welle verhältnismässig hohe Baukosten, be dingt durch grössere Aushubarbeiten, Notwen digkeit der Isolierung des Bauwerkes usw.
Durch Anlegen eines künstlichen, unter- wasserseitigen Zwischenbeckens und Aufstel len einer nacligesehalteten Turbine, die aus diesem Becken gespeist wird, kann das ge- sanite Gefälle bei tieferen Wasserständen im Unterwasser zur Gänze ausgenützt. werden.
Diese Lösung vermeidet zwar eine tiefe Anordnung der Hauptmaschinensät.ze und Somit die grössere Aushubarbeit für das 1Ia- schinenhaus, sie erfordert. aber die Herstel lung eines meistens sehr kostspieligen Zwi schenbeckens. Ob dabei das Maschinenhaus isoliert werden muss oder nicht, hängt von der Lage des Zwischenbeckens und von der gröss ten zulässigen Saughöhe der Hauptturbinen ab.
Bei Zw ischenbeeken, die unmittelbar am Krafthaus angelegt werden und bei grossen 0Tefällen, die nur geringe Saughöhen zulassen oder gar negative Saughöhen (Gegendruck höhen) verlangen, wird die Isolierung des Maschinenhauses kaum zu vermeiden sein. Es ist somit auch bei dieser Bauart mit verhält nismässig hohen Baukosten zu rechnen.
Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, das Wasser der Hauptturbine bzw. der Haupt turbinen durch eine geschlossene Leitung einer oder mehreren nachgeschalteten Turbinen zu zuführen.
Hierbei ist es schwierig, die Leistung auf die einzelnen Maschinen im gewünschten Ver hältnis aufzuteilen. Erfindungsgemäss wird dies durch die Anordnung eines Druckreglers erreicht, auf den der Druck in der erwähn ten, geschlossenen Verbindungsleitung wirkt.
In der Zeichnung ist. eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Das Abwasser der Hauptturbine a, die den grösseren Teil des Gesamtgefälles verarbeitet., wird durch eine geschlossene Leitung c einer nacligesehalteten Turbine d zugeführt; das Saugrohr b der Hauptturbine ist also unmit telbar an das Druckrohr c der Nachsehalttur- bine angeschlossen. Die --Naehschaltturbine muss für die grösste Wassermenge der v orge- schalteten Hauptturbine (bzw. Hauptturbi nen) bemessen sein; ihr Gefälle ist so zu wäh len, dass beim tiefsten Wasserstand im Unter wasser die grösste, zulässige Saughöhe nicht überschritten bzw. der kleinste erforderliche Gegendruck nicht unterschritten wird.
Zwecks günstiger, restloser Ausnützung des isesamt- gefälles wird das Gefälle der Nachsehalttur- bine von einem Druckunterschiedsregler e konstant gehalten. Dieser ist durch eine Lei tung cg an die Verbindungsleitung c ange schlossen und steht durch eine Leitung h mit dem Unterwasser in Verbindung. Statt gegen den Druck im Unterwasser kann er jedoch auch gegen den Atmosphärendruck arbeiten. Der Druckregler ist in diesem Fall zum Ver ändern des Steuerdruckes in Anpassung an die Lage des Unterwasserspiegels durch Ge wichte i in beliebigem Ausmasse belastbar.
Eine Zunahme (Abnahme) der Beaufschla- gungsmenge der Hauptturbine infolge Bela stungsänderung im Netz verursacht einen Druckanstieg (Druckabnahme) in der Druck leitung c der Nachschaltturbine und somit eine Erhöhung (Verminderung) des Gefälles der N aehschaltturbine. Die Nachsehaltturbine wird von dem Druckunterschiedsregler e ebenfalls geöffnet (geschlossen), also ihre Schluck fähigkeit so weit vergrössert (verkleinert), bis der Druck vor der Turbine und somit das Ge fälle seinen ursprünglichen Wert wieder er reicht hat.
Die Hauptturbine wird durch den Ge schwindigkeitsregler k üblicher Bauart ge regelt.
Die Gefahr von Schwingungen wird sicher ausgeschaltet, wenn die von den Turbinen angetriebenen Wechselstromgeneratoren auf dasselbe Netz arbeiten, da die beiden Turbinen dann abtriebseitig miteinander drehzahlmässig gekuppelt sind. Ausserdem wird man die Regelgeschwindigkeiten des Druckreglers e der Nachschaltturbine (Naehschaltturbinen) sowie des Geschwindigkeitsreglers k der Hauptturbine (Hauptturbinen) aufeinander entsprechend abstimmen.
Zwecks Vermeidung von Überdrücken in der Verbindungsleitung muss an dieser ent- weder ein Sicherheitsventil oder ein Stand rohr f von entsprechender Höhe angeschlos sen werden, das mit einem Überlauf l ver sehen sein kann, wodurch das Anfahren der Maschinengruppe erleichtert wird.
Bei stark veränderlichem Unterwasserspie gel kann es zur Vermeidung eines zu grossen Druckanstieges an der Hauptturbine sowie aus regelteehnisehen Gründen zweckmässiger sein, den Begrenzungsdruck im Druckrohr c beliebig einstellbar zu machen. Das kann bei spielsweise beim Standrohr f durch ein Ein stellorgan z. B. eine Schütze oder Klappe und beim gewichtsbelasteten Sicherheitsventil durch Verstellen des Gewichtes am Hebel er reicht werden.
Multi-stage hydropower plant. In some hydropower plants, the @ 1b #water must be directed into a river or a basin with strongly fluctuating water levels; e.
In order to avoid exceeding the maximum permissible suction height and the associated cavitation even at deep levels in the underwater, one must either artificially prevent the water level in the underwater channel from falling below a certain level or locate the turbines accordingly deep. In the first case, part of the gradient remains unused at deeper underwater levels, especially when there is a lack of water.
In the second case, the gradient is fully utilized at every underwater level, but the deep construction of the nacelle requires relatively high construction costs, especially for machines with horizontal shafts, due to major excavation work, the need to isolate the structure, etc.
By creating an artificial intermediate basin on the underwater side and installing a naclige-supported turbine, which is fed from this basin, the sanitary gradient can be fully utilized at lower water levels in the underwater. will.
This solution avoids a deep arrangement of the main machine sets and thus the larger excavation work for the machine house it requires. but the production of an intermediate basin, which is usually very expensive. Whether or not the nacelle has to be insulated depends on the location of the intermediate basin and the maximum permissible suction height of the main turbines.
In the case of intermediate ponds that are placed directly on the power house and in large cases that only allow low suction heights or even require negative suction heights (counter pressure heights), the isolation of the nacelle can hardly be avoided. Relatively high construction costs can therefore also be expected with this type of construction.
Furthermore, it has already been proposed to supply the water to the main turbine or the main turbines through a closed line to one or more downstream turbines.
Here it is difficult to distribute the power to the individual machines in the desired ratio. According to the invention this is achieved by arranging a pressure regulator on which the pressure in the mentioned, closed connecting line acts.
In the drawing is. an example embodiment of the subject invention is shown.
The wastewater from the main turbine a, which processes the greater part of the total gradient, is fed through a closed line c to a nacligesehalt turbine d; the suction pipe b of the main turbine is thus directly connected to the pressure pipe c of the secondary turbine. The - adjacent turbine must be dimensioned for the largest amount of water of the upstream main turbine (or main turbines); its gradient must be chosen so that at the lowest water level in the underwater, the maximum permissible suction height is not exceeded or the minimum required counter pressure is not undershot.
For the purpose of beneficial, complete utilization of the total slope, the slope of the secondary turbine is kept constant by a pressure differential regulator e. This is connected to the connecting line c by a line cg and is connected to the underwater by a line h. Instead of working against the pressure in the underwater, however, it can also work against atmospheric pressure. In this case, the pressure regulator can be used to change the control pressure in adaptation to the position of the underwater level through weights i to any extent.
An increase (decrease) in the amount applied to the main turbine due to a change in load in the network causes a pressure increase (pressure decrease) in the pressure line c of the downstream turbine and thus an increase (decrease) in the gradient of the downstream turbine. The backup turbine is also opened (closed) by the pressure differential regulator e, i.e. its swallowing capacity is increased (decreased) until the pressure in front of the turbine and thus the gradient has reached its original value again.
The main turbine is regulated by the speed controller k of the usual type.
The risk of vibrations is reliably eliminated if the alternating current generators driven by the turbines work on the same network, since the two turbines are then coupled to one another in terms of speed on the output side. In addition, the control speeds of the pressure regulator e of the downstream turbine (downstream turbines) and of the speed regulator k of the main turbine (main turbines) will be coordinated accordingly.
In order to avoid overpressures in the connection line, either a safety valve or a standpipe f of the appropriate height must be connected to it, which can be provided with an overflow l, which makes starting up the machine group easier.
If the Unterwasserspie gel is highly variable, it may be more useful to make the limiting pressure in the pressure pipe c adjustable as required in order to avoid too great a pressure increase in the main turbine and for reasons of control. That can for example at the standpipe f by an actuator z. B. a contactor or flap and the weight-loaded safety valve by adjusting the weight on the lever it is enough.