DE102019109118B3 - Hydropower plant - Google Patents

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Abstract

Wasserkraftanlage umfassend eine hydraulische Maschine, ein Oberwasserbecken und eine Druckrohrleitung, wobei die hydraulische Maschine wenigstens ein Regelorgan zum Regulieren der hydraulischen Maschine und wenigsten einen Servomotor zum Betätigen des Regelorganes umfasst, wobei der Servomotor eine Gewindespindel, welche mit dem Regelorgan verbunden ist, ein Getriebe, welches mit der Gewindespindel verbunden ist, und eine Antriebsmaschine mit einer Antriebswelle umfasst, wobei die Antriebswelle mit dem Getriebe so verbunden ist, dass die Antriebsmaschine die Gewindespindel über das Getriebe antreiben kann, und wobei der Servomotor eine mechanische Bremse umfasst, welche auf der Antriebswelle angeordnet ist, um deren Drehzahl zu begrenzen, und wobei die Wasserkraftanlage eine Wasserleitung umfasst, welche die Antriebsmaschine mit der Druckrohrleitung verbindet, so dass die Antriebsmaschine durch das mittels der Wasserleitung aus der Druckrohrleitung entnommene Wasser angetrieben werden kann, und wobei die Wasserkraftanlage ein Ventil umfasst, welches in der Wasserleitung angeordnet ist, um den Wasserfluss durch die Wasserleitung zu regeln.

Figure DE102019109118B3_0000
Hydropower plant comprising a hydraulic machine, an upper water basin and a pressure pipeline, the hydraulic machine comprising at least one control element for regulating the hydraulic machine and at least one servo motor for actuating the control element, the servo motor being a threaded spindle which is connected to the control element, a gear, which is connected to the threaded spindle and comprises a drive machine with a drive shaft, the drive shaft being connected to the gear such that the drive machine can drive the threaded spindle via the gear, and wherein the servo motor comprises a mechanical brake which is arranged on the drive shaft in order to limit its speed, and wherein the hydropower plant comprises a water line which connects the prime mover to the pressure pipeline, so that the prime mover is driven by the water removed from the pressure pipeline by means of the water line en, and wherein the hydropower plant comprises a valve which is arranged in the water pipe to regulate the water flow through the water pipe.
Figure DE102019109118B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserkraftanlage mit einer hydraulischen Maschine und einem Servomotor, wobei der Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine verwendet wird. Je nach Bauart der hydraulischen Maschine kann der Servomotor beim Regulieren der hydraulischen Maschine dazu verwendet werden, die Leitschaufeln (Francis, Propeller oder Kaplan), die Laufradschaufeln (Kaplan) oder die Düsennadeln bzw. die Strahlablenker (Pelton) zu bewegen. Bei doppelt regulierten hydraulischen Maschinen können dazu wenigstens zwei Servomotoren verwendet werden.The invention relates to a hydropower plant with a hydraulic machine and a servo motor, the servo motor being used to regulate the hydraulic machine. Depending on the design of the hydraulic machine, the servo motor can be used to regulate the hydraulic machine to move the guide vanes (Francis, Propeller or Kaplan), the impeller blades (Kaplan) or the nozzle needles or the jet deflectors (Pelton). In double-regulated hydraulic machines, at least two servomotors can be used for this.

In der Regel werden zur Regulierung von hydraulischen Maschinen von Wasserkraftanlagen ölhydraulische Servomotoren in Form von Hydraulikzylindern verwendet. Im Schadensfall ergibt sich dadurch das Risiko der Verschmutzung des Gewässers durch das Hydrauliköl. Zur Lösung dieses Problems wurden im Stand der Technik elektrisch betriebene Servomotoren zur Regulierung von Wasserkraftanlagen vorgeschlagen.As a rule, oil-hydraulic servomotors in the form of hydraulic cylinders are used to regulate hydraulic machines in hydropower plants. In the event of damage, this results in the risk of contamination of the water by the hydraulic oil. To solve this problem, electrically operated servomotors for regulating hydropower plants have been proposed in the prior art.

Die WO 2016/ 145 541 A1 offenbart beispielsweise eine Wasserkraftanlage mit elektrischen Servomotoren zum Bewegen der Leitschaufeln. Die DE 464 551 A offenbart eine Wasserkraftanlage mit einem elektrischen Servomotor zum Bewegen der Laufradschaufeln.WO 2016/145 541 A1, for example, discloses a hydropower plant with electric servomotors for moving the guide vanes. The DE 464 551 A discloses a hydropower plant with an electric servo motor for moving the impeller blades.

Da die sicherheitsrelevanten Funktionalitäten der Regulierung einer hydraulischen Maschine einer Wasserkraftanlage, wie z.B. die Notschlussfähigkeit, unter allen Umständen gegeben sein muss, ergibt sich bei elektrisch betriebenen Servomotoren das Problem der Gewährleistung der Funktionalität bei einem Stromausfall. In der Regel werden dazu elektrische Energiespeicher und die dazugehörige Ausstattung zur Überwachung und Ladung benötigt.Since the safety-relevant functions of regulating a hydraulic machine in a hydropower plant, such as The emergency connection capability, which must be given under all circumstances, results in the problem of ensuring the functionality in the event of a power failure in the case of electrically operated servomotors. As a rule, electrical energy storage devices and the associated equipment for monitoring and charging are required.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, eine Wasserkraftanlage mit einer hydraulischen Maschine und einem Servomotor zur Regulierung anzugeben, der ohne Hydrauliköl betrieben wird und auch bei einem Stromausfall die Sicherheitsfunktionalität gewährleistet.The inventors have set themselves the task of specifying a hydropower plant with a hydraulic machine and a servomotor for regulation, which is operated without hydraulic oil and which also ensures the safety functionality in the event of a power failure.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Wasserkraftanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den davon abhängigen Unteransprüchen.The task is solved by a hydropower plant with the features of the independent claim. Advantageous embodiments result from the dependent claims dependent thereon.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

  • 1 Gattungsgemäße Wasserkraftanlage;
  • 2 Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer ersten Ausführungsform;
  • 3 Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer weiteren Ausführungsform;
  • 4 Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer weiteren Ausführungsform.
The solution according to the invention is explained below with reference to figures. The following is shown in detail:
  • 1 Generic hydropower plant;
  • 2nd Servomotor for regulating the hydraulic machine of a hydropower plant according to the invention in a first embodiment;
  • 3rd Servo motor for regulating the hydraulic machine of a hydropower plant according to the invention in a further embodiment;
  • 4th Servo motor for regulating the hydraulic machine of a hydropower plant according to the invention in a further embodiment.

1 zeigt in sehr schematischer Darstellung eine gattungsgemäße Wasserkraftanlage gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist die Wasserkraftanlage mit 1 bezeichnet. Die Wasserkraftanlage 1 umfasst eine hydraulische Maschine, welche mit 2 bezeichnet ist, ein Oberwasserbecken, welches mit 3 bezeichnet ist, und eine Druckrohrleitung, welche mit 4 bezeichnet ist und welche das Oberwasserbecken 3 mit der hydraulischen Maschine 2 verbindet. Beim Oberwasserbecken 3 kann es sich auch um ein natürliches Gewässer, z.B. einen See oder einen Flusslauf, handeln. Bei einer Fließwasserkraftanlage, d.h. bei einem Flusskraftwerk ist die Druckrohrleitung 4 der Einlauf der Wasserkraftanlage. Die hydraulische Maschine 2 umfasst wenigstens ein Regelorgan zum Regulieren der hydraulischen Maschine. Dabei ist das schematisch dargestellte Regelorgan mit 5 bezeichnet. Die hydraulische Maschine 2 umfasst ferner wenigstens einen Servomotor zum Betätigen des Regelorganes 5, welcher mit 6 bezeichnet und mit dem Regelorgan 5 verbunden ist. Durch die Betätigung des Regelorganes 5 reguliert der Servomotor 6 die hydraulische Maschine 2. 1 shows in a very schematic representation a generic hydropower plant according to the prior art. The hydropower plant is designated 1. The hydropower plant 1 comprises a hydraulic machine, which is denoted by 2, an upper water basin, which is denoted by 3, and a pressure pipeline, which is denoted by 4 and which the upper water basin 3rd with the hydraulic machine 2nd connects. At the head pool 3rd it can also be a natural body of water, e.g. a lake or a river. In the case of a hydroelectric power plant, ie a river power plant, the pressure pipeline is 4th the inlet of the hydropower plant. The hydraulic machine 2nd comprises at least one control element for regulating the hydraulic machine. The schematically represented control element is designated 5. The hydraulic machine 2nd further comprises at least one servo motor for actuating the control element 5 , which is designated 6 and with the control element 5 connected is. By operating the control element 5 regulates the servo motor 6 the hydraulic machine 2nd .

Als Regelorgan kommen bei den bekannten Bauarten von hydraulischen Maschinen beispielsweise die Leitschaufeln (Francis, Propeller oder Kaplan), die Laufradschaufeln (Kaplan) oder die Düsennadeln bzw. die Strahlablenker (Pelton) in Frage. Dabei können alle Leitschaufeln mithilfe eines Regelrings gemeinsam oder auch einzelne Leitschaufeln separat von jeweils wenigstens einem Servomotor betätigt werden.In the known types of hydraulic machines, for example, guide vanes (Francis, propeller or Kaplan), impeller blades (Kaplan) or nozzle needles or jet deflectors (Pelton) can be used as regulating elements. All guide vanes can be actuated together using a control ring or individual guide vanes can be actuated separately by at least one servo motor in each case.

2 zeigt einen Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer ersten Ausführungsform. Der Servomotor ist mit 6 bezeichnet. Der Servomotor 6 umfasst eine Gewindespindel, welche mit 7 bezeichnet ist. Zum Betätigen des Regelorgans ist die Gewindespindel 7 mit dem Regelorgan verbunden. 2 zeigt weder das Regelorgan noch die Verbindung der Gewindespindel 7 mit demselben. In 2 sind jedoch durch die beiden kleinen Kreise die Angriffspunkte des Servomotors 6 angedeutet. Mit einem der Angriffspunkte wird der Servomotor abgestützt, z.B. am einem Gehäuse oder Fundament, und mit dem anderen Angriffspunkt greift der Servomotor 6 am Regelorgan an. Der Servomotor 6 umfasst ferner ein Getriebe, welches mit der Gewindespindel 7 verbunden und mit 8 bezeichnet ist. Der Servomotor 6 umfasst ferner eine Antriebsmaschine mit einer Antriebswelle, welche mit 10 bezeichnet ist. Dabei ist die Antriebswelle der Antriebsmaschine 10 mit dem Getriebe 8 so verbunden, dass die Antriebsmaschine 10 die Gewindespindel 7 über das Getriebe 8 antreiben kann. 2nd shows a servo motor for regulating the hydraulic machine of a hydropower plant according to the invention in a first embodiment. The servo motor is designated 6. The servo motor 6 comprises a threaded spindle, which is designated by 7. The threaded spindle is used to actuate the control element 7 connected to the regulatory body. 2nd shows neither the control element nor the connection of the threaded spindle 7 with the same. In 2nd are the points of attack of the servo motor due to the two small circles 6 indicated. With The servomotor is supported at one of the points of attack, for example on a housing or foundation, and the servomotor engages at the other point of attack 6 to the regulatory body. The servo motor 6 further includes a gear, which with the threaded spindle 7 connected and designated 8. The servo motor 6 further comprises a drive machine with a drive shaft, which is designated by 10. The drive shaft of the drive machine 10th with the gear 8th so connected that the prime mover 10th the threaded spindle 7 about the transmission 8th can drive.

Die Antriebsmaschine 10 ist mit einer Wasserleitung mit der Druckrohrleitung 4 verbunden. Dabei ist die Wasserleitung mit 11 bezeichnet. Dabei sind die Antriebsmaschine 10 und die Wasserleitung 11 so ausgebildet, dass die Antriebsmaschine 10 durch das mittels der Wasserleitung 11 aus der Druckrohrleitung entnommene Wasser angetrieben werden kann. Dabei kann die Antriebsmaschine 10 beispielsweise als hydraulische Strömungsmaschine, z.B. in der Form einer kleinen ungeregelten Francis-Turbine, oder auch als hydraulische Verdrängungsmaschine ausgebildet sein. Kleine ungeregelte Francis-Turbinen sind robust genug, so dass auch bei leichter Verschmutzung des antreibenden Wassers die sicherheitsrelevante Funktionalität des Servomotors 6 gewährleistet werden kann. Zur Regelung des Wasserflusses von der Druckrohrleitung 4 zur Antriebsmaschine 10 ist in der Wasserleitung 11 ein Ventil angeordnet, welches mit 12 bezeichnet ist. Im einfachsten Fall ist das Ventil 12 als steuerbares Absperrventil ausgebildet.The prime mover 10th is with a water pipe with the pressure pipe 4th connected. The water pipe is designated 11. Here are the prime mover 10th and the water pipe 11 trained so that the prime mover 10th by means of the water pipe 11 water taken from the pressure pipeline can be driven. The drive machine can 10th For example, as a hydraulic fluid machine, for example in the form of a small uncontrolled Francis turbine, or as a hydraulic displacement machine. Small, uncontrolled Francis turbines are robust enough to ensure that the servomotor's safety-relevant functionality is guaranteed even when the driving water is slightly contaminated 6 can be guaranteed. To regulate the water flow from the pressure pipeline 4th to the prime mover 10th is in the water pipe 11 arranged a valve, which is designated by 12. In the simplest case, the valve is 12th designed as a controllable shut-off valve.

Optional kann auf der Antriebswelle der Antriebsmaschine 10 eine mechanische Bremse angeordnet sein. In 2 ist eine solche mit 9 bezeichnet. Die mechanische Bremse 9 dient zur Drehzahlbegrenzung und ist vorzugsweise als Fliehkraftbremse ausgebildet.Optionally, on the drive shaft of the prime mover 10th a mechanical brake can be arranged. In 2nd one is designated by 9. The mechanical brake 9 serves to limit the speed and is preferably designed as a centrifugal brake.

Die Gewindespindel 7 kann beispielsweise als Kugel- oder als Planetengewindespindel ausgeführt sein.The threaded spindle 7 can be designed, for example, as a ball screw or as a planetary screw.

Zum Abdecken der vollständigen Funktionalität beim Regulieren einer Wasserkraftanlage muss das Regelorgan bzw. müssen die Regelorgane der hydraulischen Maschine in beide Richtungen betätigt werden können. Bei einer Francis-Turbine müssen dazu beispielsweise die Leitschaufeln geschlossen und geöffnet werden können. Zur Abdeckung der sicherheitsrelevanten Funktionalität genügt es dagegen in der Regel, wenn nur die Schließen-Richtung bereitgestellt wird. Im Prinzip kann eine Wasserkraftanlage daher mehrere Servomotoren zur Betätigung der Regelorgane umfassen, wobei die Funktionalitäten auf die verschiedenen Servomotoren verteilt werden, indem beispielsweise ein Teil der Servomotoren nur für das Schließen und der andere Teil nur für das Öffnen zuständig ist. Eine andere mögliche Aufteilung besteht darin, dass ein oder mehrere Servomotoren nur für die sicherheitsrelevante Funktionalität vorgesehen sind und daher nur für das Schließen, während andere Servomotoren für den Normalbetrieb ausgelegt sind, und daher sowohl Öffnen als auch Schließen können.In order to cover the full functionality when regulating a hydropower plant, it must be possible to operate the control element or the control elements of the hydraulic machine in both directions. In the case of a Francis turbine, for example, the guide blades must be able to be closed and opened. To cover the safety-relevant functionality, on the other hand, it is usually sufficient if only the closing direction is provided. In principle, a hydropower plant can therefore comprise several servomotors for actuating the control elements, the functionalities being distributed among the various servomotors, for example in that a part of the servomotors is only responsible for closing and the other part only for opening. Another possible division is that one or more servomotors are only intended for the safety-relevant functionality and therefore only for closing, while other servomotors are designed for normal operation and can therefore both open and close.

Wenn der Servomotor gemäß 2 nur für das Schließen vorgesehen ist, dann genügt es, wenn die Antriebsmaschine 10 nur eine Drehrichtung ihrer Antriebswelle bereitstellen kann. Wenn der Servomotor hingegen für Schließen und Öffnen vorgesehen ist, dann muss die Antriebsmaschine 10 ihre Antriebswelle in beide Drehrichtungen bewegen können. Im letzten Fall kann die Antriebsmaschine 10 dazu eine Ventilanordnung umfassen, welche so ausgeführt ist, dass sie den Wasserfluss intern entsprechend der gewünschten Drehrichtung einstellen kann. Das lässt sich z.B. bei einer hydraulischen Verdrängungsmaschine leicht umsetzen. Eine Francis-Turbine ist jedoch in der Regel nur für eine Drehrichtung geeignet.If the servomotor according to 2nd is only intended for closing, then it is sufficient if the drive machine 10th can only provide one direction of rotation of their drive shaft. If, on the other hand, the servomotor is intended for closing and opening, then the drive machine must 10th their drive shaft can move in both directions. In the latter case, the prime mover 10th for this purpose comprise a valve arrangement which is designed such that it can adjust the water flow internally in accordance with the desired direction of rotation. This can be easily implemented, for example, with a hydraulic displacement machine. However, a Francis turbine is usually only suitable for one direction of rotation.

3 zeigt einen Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Antriebsmaschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer weiteren Ausführungsform. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Elementen umfasst der Servomotor 6 in 3 eine zusätzliche Wasserleitung, welche die Antriebsmaschine 10 mit der Druckrohrleitung 4 verbindet und welche mit 21 bezeichnet ist. Zur Regelung des Wasserflusses in der Wasserleitung 21 ist in derselben ein Ventil angeordnet, welches mit 22 bezeichnet ist. Auf diese Weise kann die Wasserleitung 11 dazu verwendet werden, um die Antriebsmaschine 10 in der einen Drehrichtung anzutreiben, und die Wasserleitung 21 kann dazu verwendet werden die Antriebsmaschine 10 in der anderen Drehrichtung anzutreiben. Falls die Antriebsmaschine 10 als hydraulische Verdrängungsmaschine ausgeführt ist, kann auf diese Weise die interne Ventilanordnung einfacher aufgebaut sein. Die Antriebsmaschine 10 kann aber auch zwei hydraulische Maschinen in Tandemanordnung mit umgekehrter Drehrichtung umfassen, so dass in der Ausführungsform gemäß 3 auch Francis-Turbinen zur Bereitstellung von beiden Regelrichtungen (Öffnen und Schließen) zweckmäßig eingesetzt werden können. 3rd shows a servo motor for regulating the hydraulic drive machine of a hydropower plant according to the invention in a further embodiment. In addition to the in 2nd shown elements includes the servo motor 6 in 3rd an additional water pipe, which is the prime mover 10th with the pressure pipeline 4th connects and which is designated 21. To regulate the water flow in the water pipe 21 a valve is arranged in the same, which is designated by 22. This way the water pipe 11 used to drive the engine 10th in one direction of rotation, and the water pipe 21 can be used for the prime mover 10th to drive in the other direction. If the prime mover 10th is designed as a hydraulic displacement machine, the internal valve arrangement can be constructed more simply in this way. The prime mover 10th But can also comprise two hydraulic machines in tandem with a reverse direction of rotation, so that in the embodiment according to 3rd Francis turbines can also be used expediently to provide both control directions (opening and closing).

4 zeigt einen Servomotor zum Regulieren der hydraulischen Maschine einer erfindungsgemäßen Wasserkraftanlage in einer weiteren Ausführungsform. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Elementen umfasst der Servomotor 6 in 4 einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, welcher mit 13 bezeichnet ist. Dabei ist die Antriebswelle des Elektromotors 13 so mit dem Getriebe 8 verbunden, dass der Elektromotor 13 die Gewindespindel 7 über das Getriebe 8 antreiben kann. Das bedeutet, dass die Gewindespindel 7 sowohl mit der Antriebsmaschine 10 als auch mit dem Elektromotor 13 angetrieben werden kann. Dazu kann das Getriebe 8 beispielsweise als Summier-Getriebe ausgebildet sein. Genauso gut können die beiden Antriebswellen der Antriebsmaschine 10 und des Elektromotors 13 eine einzige gemeinsame Antriebswelle bilden, indem die beiden Wellen axial miteinander verbunden sind. Die Ausführungsform gemäß 4 kann vorteilhaft benutzt werden, indem der Elektromotor 13 die Gewindespindel 7 im Normalbetrieb in beiden Richtungen antreibt, während die Antriebsmaschine 10 nur für die Schließfunktion im Notfall zum Einsatz kommt. 4th shows a servo motor for regulating the hydraulic machine of a hydropower plant according to the invention in a further embodiment. In addition to the in 2nd shown elements includes the servo motor 6 in 4th an electric motor with a drive shaft, which is designated by 13. The drive shaft of the electric motor 13 so with the gearbox 8th connected that the electric motor 13 the threaded spindle 7 about the transmission 8th can drive. That means the lead screw 7 both with the prime mover 10th as well as with the electric motor 13 can be driven. The gearbox can do this 8th be designed, for example, as a summing gear. The two drive shafts of the drive machine can do just as well 10th and the electric motor 13 form a single common drive shaft by axially connecting the two shafts. The embodiment according to 4th can be used advantageously by the electric motor 13 the threaded spindle 7 drives in both directions during normal operation while the prime mover 10th is only used for the locking function in an emergency.

Es kann notwendig sein, dass im Normalbetrieb eine andere maximale Schließzeit vorzusehen ist als im Notbetrieb. Dazu kann der Servomotor 6 optional wenigstens eine weitere mechanische Bremse umfassen, welche eine Kupplung umfasst, mit der die zusätzliche mechanische Bremse bei Bedarf mit dem Antriebsstrang verbunden werden kann. In 4 ist eine solche zusätzliche mechanische Bremse dargestellt und mit 14 bezeichnet. Die Bremse 14 ist dabei an der Antriebswelle der Antriebsmaschine 10 angeordnet. Sie könnte auch an der Antriebswelle des Elektromotors 13 angeordnet sein. Dasselbe gilt übrigens auch für die mechanische Bremse 9. Die mechanische Bremse 9 wirkt daher permanent drehzahlbegrenzend, während die zusätzliche mechanische Bremse 14 nur bei Bedarf die maximale Drehzahl weiter herabsetzt, z.B. in der Schlussphase des Notschlussvorgangs. Auch die zusätzliche Bremse 14 ist bevorzugt als Fliehkraftbremse ausgeführt. Die zusätzlich kuppelbare Bremse 14 kann auch mit den anderen Ausführungsformen gemäß 2 und 3 kombiniert werden. Es können auch mehrere kuppelbare zusätzliche Bremsen 14 verwendet werden, um noch mehr verschiedene maximale Drehzahlen einstellen zu können. Im Prinzip können auch alle Bremsen des Servomotors 6 kuppelbar ausgeführt sein. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit müssen die Kupplungen sicher betätigt werden, d.h. die sichere Stellung (normalerweise Eingekuppelt) muss durch Federkraft gewährleistet sein.It may be necessary to provide a different maximum closing time in normal operation than in emergency operation. The servo motor can do this 6 optionally comprise at least one further mechanical brake which comprises a clutch with which the additional mechanical brake can be connected to the drive train if required. In 4th such an additional mechanical brake is shown and designated 14. The brake 14 is on the drive shaft of the drive machine 10th arranged. You could also on the drive shaft of the electric motor 13 be arranged. The same also applies to the mechanical brake 9 . The mechanical brake 9 therefore has a permanent speed limit, while the additional mechanical brake 14 only further reduces the maximum speed if necessary, e.g. in the final phase of the emergency closing process. Also the additional brake 14 is preferably designed as a centrifugal brake. The additional detachable brake 14 can also according to the other embodiments 2nd and 3rd be combined. There can also be several detachable additional brakes 14 can be used to set even more different maximum speeds. In principle, all brakes of the servo motor can also be used 6 be detachable. To ensure operational safety, the couplings must be actuated safely, ie the safe position (normally engaged) must be ensured by spring force.

In Ausführungsformen, welche einen Elektromotor 13 umfassen, kann es von Vorteil sein, wenn die Antriebsmaschine 10 vom Antriebsstrang abgekuppelt werden kann. Da der Servomotor 6 im Normalbetrieb durch den Elektromotor 13 angetrieben wird, kann in diesem Betriebsmodus die Antriebsmaschine 10 vom Antriebsstrang abgekuppelt werden, damit der Elektromotor 13 dieselbe nicht andauern mitbewegen muss.In embodiments using an electric motor 13 include, it may be advantageous if the prime mover 10th can be uncoupled from the drive train. Because the servo motor 6 in normal operation by the electric motor 13 the drive machine can be driven in this operating mode 10th be uncoupled from the drive train so that the electric motor 13 does not have to move with it continuously.

In Ausführungsformen, welche einen Elektromotor 13 umfassen, kann die Betriebssicherheit natürlich dadurch weiter erhöht werden, dass ein Energiespeicher vorgesehen wird, so dass der Betrieb auch bei Stromausfall nicht unterbrochen werden muss. Außerdem können alle für den elektrischen Betrieb notwendigen Betriebsmittel redundant ausgeführt sein (z.B. die Frequenzumrichter, die Batterien oder auch der Elektromotor selbst).In embodiments using an electric motor 13 include, of course, the operational reliability can be further increased by providing an energy store so that the operation does not have to be interrupted even in the event of a power failure. In addition, all equipment necessary for electrical operation can be designed redundantly (e.g. the frequency converter, the batteries or even the electric motor itself).

Claims (11)

Wasserkraftanlage (1) umfassend eine hydraulische Maschine (2), ein Oberwasserbecken (3) und eine Druckrohrleitung (4), welche das Oberwasserbecken (3) mit der hydraulischen Maschine (2) verbindet, wobei die hydraulische Maschine (2) wenigstens ein Regelorgan (5) zum Regulieren der hydraulischen Maschine (2) und wenigsten einen Servomotor (6) zum Betätigen des Regelorganes (5) umfasst, wobei der Servomotor (6) mit dem Regelorgan (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (6) eine Gewindespindel (7), welche mit dem Regelorgan (5) verbunden ist, ein Getriebe (8), welches mit der Gewindespindel (7) verbunden ist, und eine Antriebsmaschine (10) mit einer Antriebswelle umfasst, wobei die Antriebswelle mit dem Getriebe (8) so verbunden ist, dass die Antriebsmaschine (10) die Gewindespindel (7) über das Getriebe (8) antreiben kann, und wobei die Wasserkraftanlage (1) eine Wasserleitung (11) umfasst, welche die Antriebsmaschine (10) mit der Druckrohrleitung (4) verbindet, so dass die Antriebsmaschine (10) durch das mittels der Wasserleitung (11) aus der Druckrohrleitung (4) entnommene Wasser angetrieben werden kann, und wobei die Wasserkraftanlage (1) ein Ventil (12) umfasst, welches in der Wasserleitung (11) angeordnet ist, um den Wasserfluss durch die Wasserleitung (11) zu regeln.Hydropower plant (1) comprising a hydraulic machine (2), an upper water basin (3) and a pressure pipeline (4) which connects the upper water basin (3) to the hydraulic machine (2), the hydraulic machine (2) having at least one control element ( 5) for regulating the hydraulic machine (2) and at least one servomotor (6) for actuating the regulating member (5), the servomotor (6) being connected to the regulating member (5), characterized in that the servomotor (6) comprises a threaded spindle (7), which is connected to the control element (5), a gear (8), which is connected to the threaded spindle (7), and a drive machine (10) with a drive shaft, the drive shaft with the gear ( 8) is connected in such a way that the drive machine (10) can drive the threaded spindle (7) via the transmission (8), and the hydropower plant (1) comprises a water pipe (11) which connects the drive machine (10) to the pressure pipeline ( 4) connects , so that the drive machine (10) can be driven by the water removed from the pressure pipeline (4) by means of the water line (11), and the hydropower plant (1) comprises a valve (12) which is arranged in the water line (11) is to regulate the water flow through the water pipe (11). Wasserkraftanlage (1) nach Anspruch 1, wobei der Servomotor (6) eine mechanische Bremse (9) umfasst, welche auf der Antriebswelle angeordnet ist, um deren Drehzahl zu begrenzen.Hydropower plant (1) after Claim 1 , wherein the servo motor (6) comprises a mechanical brake (9) which is arranged on the drive shaft in order to limit its speed. Wasserkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Wasserkraftanlage (1) eine weitere Wasserleitung (21), welche die Antriebsmaschine (10) mit der Druckrohrleitung (4) verbindet, und ein weiteres Ventil (22) umfasst, welches in der Wasserleitung (21) angeordnet ist, um den Wasserfluss durch die Wasserleitung (21) zu regeln.Hydroelectric power plant (1) according to one of the Claims 1 or 2nd , wherein the hydropower plant (1) comprises a further water line (21), which connects the drive machine (10) to the pressure pipeline (4), and a further valve (22), which is arranged in the water line (21), for the water flow to regulate through the water pipe (21). Wasserkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Servomotor (6) einen Elektromotor (13) mit einer Antriebswelle umfasst, wobei die Antriebswelle des Elektromotors (13) so mit dem Getriebe (8) verbunden ist, dass der Elektromotor (13) die Gewindespindel (7) über das Getriebe (8) antreiben kann.Hydroelectric power plant (1) according to one of the Claims 1 or 2nd The servomotor (6) comprises an electric motor (13) with a drive shaft, the drive shaft of the electric motor (13) being connected to the gear (8) in such a way that the electric motor (13) controls the threaded spindle (7) via the gear ( 8) can drive. Wasserkraftanlage (1) nach Anspruch 4, wobei das Getriebe (8) als Summier-Getriebe ausgeführt ist. Hydropower plant (1) after Claim 4 , wherein the gear (8) is designed as a summing gear. Wasserkraftanlage (1) nach Anspruch 4, wobei die Antriebswelle des Elektromotors (13) mit der Antriebswelle der Antriebsmaschine (10) so verbunden ist, dass diese eine einzige gemeinsame Antriebswelle bilden.Hydropower plant (1) after Claim 4 , The drive shaft of the electric motor (13) being connected to the drive shaft of the drive machine (10) in such a way that they form a single common drive shaft. Wasserkraftanlage (1) nach Anspruch 4, wobei die Antriebsmaschine (10) so ausgeführt ist, dass sie vom Antriebstrang abgekuppelt werden kann.Hydropower plant (1) after Claim 4 , The drive machine (10) being designed such that it can be uncoupled from the drive train. Wasserkraftanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Servomotor (6) eine mechanische Bremse (14) umfasst, welche eine Kupplung umfasst, und wobei die mechanische Bremse (14) so angeordnet ist, dass dieselbe mittels der Kupplung mit einer Antriebswelle verbunden werden kann.Hydroelectric power plant (1) according to one of the preceding claims, wherein the servo motor (6) comprises a mechanical brake (14) which comprises a clutch, and wherein the mechanical brake (14) is arranged such that it is connected to a drive shaft by means of the clutch can be. Wasserkraftanlage (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsmaschine (10) eine hydraulische Strömungsmaschine umfasst.Hydroelectric power plant (1) according to one of the preceding claims, wherein the drive machine (10) comprises a hydraulic fluid machine. Wasserkraftanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Antriebsmaschine (10) als hydraulische Verdrängungsmaschine ausgebildet ist.Hydroelectric power plant (1) according to one of the Claims 1 to 8th , The drive machine (10) being designed as a hydraulic displacement machine. Wasserkraftanlage (1) nach Anspruch 9, wobei die Antriebsmaschine (10) eine ungeregelte Francis-Turbine umfasst.Hydropower plant (1) after Claim 9 , wherein the drive machine (10) comprises an uncontrolled Francis turbine.
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