CH283184A - Multi-stage hydropower plant. - Google Patents

Multi-stage hydropower plant.

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CH283184A
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CH
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pressure
connecting line
turbine
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power plant
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German (de)
Inventor
Aktiengesellschaft Kraftwerke
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Oberoesterreichische Kraftwerk
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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
    • 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
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    • 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

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mehrstufige Wasserkraftanlage, die min destens eine für den grösseren Teil des Ge samtgefälles ausgelegte Hauptturbine und min destens eine nachgeschaltete, für den rest lichen Teil des Gefälles ausgelegte Nachschalt- turbine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufteilung der Leistung auf die einzel nen Maschinen ein Druckregler vorgesehen ist, auf den der Druck in der geschlossenen Verbindungsleitung wirkt. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM: Multi-stage hydropower plant that has at least one main turbine designed for the greater part of the total gradient and at least one downstream turbine designed for the remaining part of the gradient, characterized in that it is used to distribute the power to the individual machines a pressure regulator is provided on which the pressure in the closed connecting line acts. SUBCLAIMS 1. Wasserkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck des einerseits an die Verbindungsleitung an geschlossenen, anderseits gegen Atmosphären druck arbeitenden Druckreglers durch Bela stung desselben in Anpassung an die verschie denen Lagen des Unterwasserspiegels verän derbar ist. 2. Hydroelectric power plant according to claim, characterized in that the control pressure of the pressure regulator, which is closed on the one hand to the connecting line and working on the other hand against atmospheric pressure, can be changed by loading it in adaptation to the various positions of the underwater level. 2. Wasserkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Nachschalt- turbine durch einen Driicknntersehiedsregler gesteuert ist, auf den einerseits der Druck in der Verbindungsleitung wirkt und der ander seits von der Höhe des Unterwasserspiegels beeinflusst wird. Hydroelectric power plant according to patent claim, characterized in that the downstream turbine is controlled by a pressure inside pressure regulator on which the pressure in the connecting line acts on the one hand and which is influenced on the other hand by the height of the underwater level. 3. Wasserkraftanlage nach Patentanspruch, bei welcher an das Verbindungsrohr zwischen Hauptturbine und Naehschaltturbine ein Standrohr angeschlossen ist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Begrenzungsdruck in der Verbindungsleitung durch Anordnung eines Einstellorgans am Standrohr einstellbar ist. 4. Wasserkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbin- dungsleitung ein Sicherheitsventil eingebaut ist, welches durch Verstellen eines Gewichtes an einem Hebel eingestellt werden kann. 3. Hydroelectric power plant according to claim, in which a standpipe is connected to the connecting pipe between the main turbine and Naehschaltturbine, characterized in that the limiting pressure in the connecting line is adjustable by arranging an adjusting member on the standpipe. 4. Hydroelectric power plant according to claim, characterized in that a safety valve is installed in the connecting line, which can be adjusted by adjusting a weight on a lever.
CH283184D 1949-03-03 1950-02-23 Multi-stage hydropower plant. CH283184A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007026277A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Voith Patent Gmbh Hydropower plant

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