CH419011A

CH419011A - Hydroelektrischer Maschinensatz mit einer als Turbine oder als Pumpe betriebenen hydraulischen Maschine

Info

Publication number: CH419011A
Application number: CH1032062A
Authority: CH
Inventors: Hirt Max; Von Widdern Hermann Cardina Dr
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1962-08-30
Filing date: 1962-08-30
Publication date: 1966-08-15
Also published as: AT241376B; DE1261810B

Description


  Hydroelektrischer Maschinensatz mit einer als Turbine oder als Pumpe     betriebenen          hydraulischen    Maschine    Die Erfindung betrifft einen     hydroelektrischen     Maschinensatz mit einer als Turbine oder     :

  als    Pumpe  betriebenen     hydraulischen        Maschine,    insbesondere       einer    zwei- oder mehrstufigen Maschine, mit     einem          Leitapparat        bzw.   <B>je</B> einem     Leitapparat    für jede  Stufe und     ,einem    auf der     Druckseite    der hydraulischen  Maschine liegenden     Hauptabschlussorgan.     



  Im     Wasserturbinenanlagen    werden mit zunehmen  dem Masse hydraulische     Maschinen    mit Francis  laufrädern und     .entsprechenden        Leitapparaten    auch  für grosse Fallhöhen verwendet, sei es als Tur  binen, sei es als Pumpen, sei es als wahlweise  als Turbine oder Pumpe     betriebene        Maschinen        (Pum-          penturbinen).     



  Bei ,grossen Fallhöhen spielt     die    Frage der Ero  sion, Korrosion und     Kavitation    .eine     wichtige    Rolle  bei der Konstruktion der Laufräder, aber     ,auch    der  Leitschaufeln. Sind die Leitschaufeln verstellbar, so  kommt noch hinzu, dass auch die Drehzapfen  und die     Schaufelprofile    bei zunehmender     Fallhöhe     immer stärker bemessen werden müssen, was zu  hydraulisch ungünstigen Schaufelprofilen führt.  



  Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wurde die  hydraulische Maschine bei grossen Fallhöhen mehr  stufig     ausgebildet,    d.     h.    die     Fallhöhen    auf zwei oder  mehr Stufen unterteilt.     Dabei    lässt sich :

  aber nicht       vermelden,        @dass    sich bei kleiner     Leitapparatöffnung,          insbesondere    aber in der     Geschlossenstellung    (der       Leitschaufeln,    die     Fallhöhe        ungleichmässig        sauf        @die          einzelnen        Stufen        verleibt,    ;so     :dass        beispielsweise        der     oberste     Leitapparat    die :ganze Fallhöhe zu überneh  men hat.

    



  Bei verstellbaren     Leitschaufeln    von Pumpentur  binen treten überdies bei kleiner     Lestapparatöffnung     im Pumpenbetrieb unzulässig starke Vibrationen auf.    Die Erfindung bezweckt, die geschilderten Nach  teile zu     vermeiden.        Ein        hydroclektrischer    Maschinen  satz der eingangs     beschriebenen    Art wird zu     (diesem     Zweck     erfändungsg-,mäss    so ausgebildet,     @dass    der       Öffnungsquerschnitt    des Leitapparates bzw.

   der     Leit-          apparate    den Wert nicht     unterschreitet,    beidem noch  eine für den     Le,erlaufbetrieb    der hydraulischen Ma  schine bei     Turbinenbetrieb    ausreichende Wasser  menge durch den     Leitapparat        @bzw.    -die Leitapparate  fliesst, und dass     im        Nebenschluss        zum        Hauptabschluss-          organ    ein Regelorgan angeordnet ist.  



  In der Zeichnung .ist ein Ausführungsbeispiel des       Erfindungsgegenstandes    vereinfacht :dargestellt.  



  Die dargestellte     zweistufige    Wasserturbine weist  zwei Laufräder 1 und 2 auf, welche über eine     verti-          kale    Welle 3 einen über der     Turbine    .angeordneten  Generator 4     antreiben.    Dem Laufrad 1 ist ein       Leitapparat        mit        verstellbaren        Leitschaufeln    5,

   .dem  Laufrad 2 ein     Leitapparat    mit verstellbaren     Leit-          'sahaufeln    6     vorgeschaltet.    Das Betriebswasser strömt       der    Turbine durch ein     Spiralgehäuse    7 zu und     wird     nach     Durchströmen    des ersten     Leitapparates    (mit  den     Leitschaufeln    5) und     des    Laufrads 1 über       Umlenkkanäle    8 dem zweiten     Leitapparat        (mit    den       Leitschaufeln    6)

   und dem Laufrad 2     zugeführt.     



  Auf     der        Druckseite,    d. h. auf der Oberwasser  seite der Turbine ist ein Kugelschieber als Haupt  abschlussorgan 9     in    die Druckleitung 10 eingebaut.  



  An den Regelringen der     Leitschaufeln    5 und 6       sind        nichtgezeichnete    Anschläge angebracht,     die    mit  entsprechenden, :am Turbinengehäuse .befestigten An  schlägen so zusammenwirken, dass der     öffnungsquer-          schnitt    der beiden Leitapparate den Wert nicht un  terschreiten kann,

   bei dem noch eine für den Leer  laufbetrieb der Turbine ausreichende Wassermenge      durch die Leitapparate     fliesst.    Im     Nebenschluss    zum       Hauptabschlussorgan    9 ist in einer     Nebenschlusslei-          tung    11 ein für die genannte Wassermenge dimen  sioniertes Regelventil 12 angeordnet, das als Nadel  ventil     ausgebildet    ist.  



  Auf     diese    Weise     wird        die        Turbine    im     normalen     Betriebsbereich in     üblicher    Art     mittels    der     Leit          :apparate    reguliert, wobei sich     -die        Fallhöhe,    der  grossen     Leitapparatöffnungentsprechend,        praktisch          gleichmässig    auf die beiden     Leitapparate    verteilt.

    Indem der     Leerlaufwassermenge        entsprechenden    und  dem     darunterliegenden    Bereich aber, in dem so enge  Spalte     zwischen    den     Leitschaufeln        auftreten        würden,     dass eine     ungleichmässige    Verteilung der     Fallhöhe     eintreten     würde.,

          erfolgt        die    Regelung bei     offfange-          haltenen        Leitschaufeln        mittels    des     Regelventils    1.2.  Die Leitschaufeln und     ihre    Zapfen     können        @deshalb          unbedenklich    für     die        halbe        Fallhöhe        dimensioniert     und     dementsprechend        leichtausgeführt    werden.

   Mit       dünneren        Profilen    lassen sich     überdies    bessere     hy-          draulische        Wirkungsgrade-erreichen.        Mit        dem        kleinen     nur für die     Leerlaufwassermenge        ausgelegten    Regel  ventil 12     lässt    sich eine genaue und schnelle     Ein-          steuerung    erreichen, was mit     einem        grossen        für     ,

  die gesamte     Betriebswassermenge    dimensionierten       Absahlussorgan        nicht    ohne     komplizierte    Einrichtun  gen     möglich        wäre.     



  Im     einzelnen        arbeitet    ,die     Regelung    der     Turbine     folgendermassen. Zum     Inbetriebnehmenbleibt    das       Hauptabschlussorgan    9     zunächst        geschlossen.    Das  Regelventil 12 wird     ialhnählich    ,geöffnet.

   Dazu     ist          eine        hydraulische    Steuerung über     einen        Stellinotor     13     mit        Stellmotorkolben    14 und     sein        zugehöriges          Steuerventil    15 vorgesehen.

       über        einen        Drehzahl-          regler    17 des Maschinensatzes und eine     Dämpfungs-          vorrichtung    18 wird die     Öffnung        ödes        Regelventils     12 so     gesteuert,        :

  dass        idie        Drehzahl    der Turbine     all-          mählich        zunimmt        rund        dann    auf     idem        durch        die     erforderliche Drehzahl der     elektrischen    Maschine vor  gegebenen Wert verharrt.

   Die elektrische     Maschine     4     wird        darauf        mit    dem Netz parallel     ,geschaltet    und  dann     wird    auch das     Hauptabsohlussorgan    9 geöffnet.  Bei Belastung des     Maschinensatzes        wird        .dessen    Re  gelung     in,der    üblichen     Weise        mittels        ider    Leitapparate       vorgenommen.     



  Die     Vorrichtungen    zur     Begrenzung    des Verstell  weges der     Leitschaufeln    können     auch    an     anderer          Stelle,        beispielsweise    an Aden     Schaufeln    selber oder       Sam        Reguliergestänge        angeordnet        sein.     



  Das im     Nabenschluss        ,zum        Hauptabsohlussorgan     angeordnete Regelorgan kann     vorteilhafterweise    auch  als     Ringschieber        ausgebildet    werden.  



  Die Grösse des     Regelventils        fand        iseiner        Leitung     kann     wesentlich        reduziert    werden,     wenn    für     Idas          Hauptabschlussorgan        zwei        öffnungssbellungen    vor  gesehen werden,

   bei deren erster     !eine        für    den Leer  laufbetrieb     ider        hydraulischen        Maschine        noch        nicht          ausrechende        Wassermenge        idurch    das     Hauptab-          schlussorgan    fliesst und     bei        deren        zweiter        Idas    Haupt-         abschlussorgan    voll geöffnet ist.

   Dabei können Sperr  glieder vorgesehen werden, die (ein     überschreiten     der ersten     öffnungssbellung    erst     gestatten,        nachdem     die hydraulische     Maschine    mittels des im     Neben-          schluss    zum     Hauptabschlussorgan        angeordneten        Re-          gelventils    auf     die        Betriebsdrehzahl    gebracht wurde.  



       Zweckmässigerweise        entspricht        ,die    erste     öff-          nungsstellung    des     Hauptabschlussorgans        etwa   <B>90%</B>  der für den     Leerlaufbetrieb    der     hydraulischen    Ma  schine     ausreichenden        Wassermenge.     



  Auch     bei        feststehende    Leitschaufeln     aufweisenden     Pumpenturbinen oder Turbinen kann mittels des     'm          Nebenschluss        zum        Hauptabschlussorgan        .angeordneten          Regelventils        die    Drehzahl für das     Parallelschelten     der     elektrischen        Maschine        mit    dem Netz     wesentlich          feiner        einreguliert    werden,

   als das mittels des Haupt  abschlussorgans möglich wäre.

Claims

PATENTANSPRUCH Hydroelektrischer Maschinensatz mit einer als Turbine oder als Pumpe betriebenen hydraulischen Maschine, insbesondere einer zwei- oder mehrstufigen Maschine, mit einem Leitapparat bzw. je einem Leitapparat für jede Stufe und ;

einem auf oder Druck seite der hydraulischen Maschine liegenden Haupt abschlussorgan, dadurch gekennzeichnet, dass der öffnungsquerschnittdes Leitapparates bzw.

der Leit- apparate den Wert nicht unterschreitet, bei dem noch eine für den Leerlaufbetrieb der hydraulischen Maschine bei Turbinenbetrieb ,ausreichende Wasser menge .durch den Leitapparat bzw. die Leitapparate fliesst, und dass im Neb:enschluss zum Hauptabschluss- organ ein Regelorgan angeordnet ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das im Ne benschluss zum Hauptabschlussorgan angeordnete Re gelorgan für eine für Aden Leerlaufbetrleb oder hy- draulischen Maschine bei Turbinenbetrieb ausrei- <RTI

ID="0002.0270"> neichende Wassermenge dimensioniert ist. 2. Hydroelektrischer Maschinensatz nach Patent unspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das im Ne benschluss zum Hauptabschlussorganangeordnete Re gelorgan als Ringschieber ausgebildet ist. 3.

Hydroelektrischer Maschinensatz nach Patent anspruch, .dadurch gekennzeichnet, d ass das lm Ne benschluss zum Hauptabschlussorgan ;angeordnete Re gelorgan als Nadelventil ausgebildet ist. 4.

Hydroelektrischer Maschinensatz nach Piatent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass Idas im Ne- benschluss zum Hauptab.sehlussorganangeordnete Re gelorgan mittels Steuer- und Rückführeinrichtungen in Abhängigkeit von :

der Drehzahl der hydraulischen Maschine geregelt ist. 5. Hydroelektrischer Maschinensatz nach P,atent- .anspruch, mit verstellbaren Leitschaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass Anschläge vorhanden sind, die .den Verstellweg der Leitschaufeln begrenzen. 6.

Hydroelektrischer Maschinensatz nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Haupt abschlussorgan zwei Öffnungsstellungen aufweist, bei deren erster eine für den Leerlaufbetrieb der hydrau lischen Maschine bei Turbinenbetrieb noch nicht ausreichende Wassermenge durch das Hauptab- schlussorgan fliesst und bei ideren zweiter das Haupt- abschlussorgan voll geöffnet ist,

und dass die erste Öffnungsstellung erst überschritten wird, nachdem die hydraulische Maschine bei Turbinenbetrieb mit- tels des im Nebenschluss zum Hauprabschlussorgan angeordneten Regelorgans auf die Betriebsdrehzahl gebracht wunde.

7. Hydroelekrischer Maschinensatz nach Un teranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnungsstellung des Hauptabschlussorgans 90 % oder für .den Leerlaufbetrieb der hydraulischen Maschine bei Turbinenb--trieb ausreichenden Wassermenge entspricht.