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Verfahren.und Vorrichtung zum Schliessen einer Wasserturbine mit regulierbarem
Leitapparat im Falle plötzlicher Entlastung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Schliessen einer Wasserturbine mit regulierbarem Leitapparat, insondere einer
Kaplanturbine, im Falle plötzlicher Entlastung.
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,Bei Flusskraftwerken besteht beim raschen Schliessen einer Wasserturbine
die Gefahr der Sunk- und Schwallbildung im Unter- bzw. im Oberwasser des Flusses,
was insbesondere die Schiffahrt beeinträchtigen kann. Um diese Erecheinungen
tunlichst zu vermeiden, wird nach einem bekannten Verfahren bei einer plötzlichen
Entlastung der Leitapparat der Wasserturbine vorerst rasch nur auf einen solchen
Oeffnungebetrag geschlüssen, bei welchem die Wasserturbine bei erhöhter Lrehzahl
weiterläuft und die durchströmende Waaserrienge nicht in unzulässiger Weine vermindert
ist. Hernach wird der Le'Aapparatt, verhältnismässig langsam weiter geschlossen.
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l#i.e BegrerÄ--,-t4fig des ersten Schliesebetrages des Leitappar-,ei#es
erfordert hierbei die Uebertragung des Schlieaaweges
auf die Regelvorrichtung
durch Gestänge oder dergleichen. Dies führt aber oft zu.aufwändigen Konstruktionen
insbesondere dann, wenn die Regelvorrichtung sich in einiger Entfernung zum Leitapparat
befindet. Mit der Erfindung soll demgegenüber eine Vereinfachung erzielt werden.
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Auch beim Verfahren gemäse der vorliegenden Erfindung wird der Leitapparat
vorerst raachbie auf einen Bruchteil seiner gröseten Oeffnung und hernach langsam
weiter geschlosseng ao daso die Turbine noch einige Zeit bei erhöhter Drehzahl weiterläuft.
Unterschiedlich zum vorbekannten Verfahren wird aber nun gemäse der Erfindung
die Verlangeamin der Schlieaabewegung etwa bei Erreichen des Drehzahlmaximung eingeleitet.
Der Uebergang von der raschen Schliesebewegung zur langsamen Schliesebewegung ist
also nicht von der Stellung des Leitapparates der Turbine abhängig.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens. Sie ist dadurch gekennzeichnet# daso ein Umschaltgerät, dessen eine
Stellung ein raschen Schliessen und dessen andere Stellung ein nur langsamen Schliessen
des Leitapparates erlaubtv unter dem Einfluns eines die Drehzahl und eines die Drehzahlbeaohleunigung
meenenden Geräten steht. Diese Geräte halten das Umschaltgerlit in der nur langsamen
Schliessen den Leitapparatee erlaubend en Stellung, wenn die Drohiahl mindestens
um einen vorgegebenen
Betrag grösser ist als die Normaldrehzahl
und zugleich die Drehbeschlaunigung kleiner als ein vorgegebener Betrag ist. Sonst
aber halten diese Geräte das Umschaltgerät in der rauchen Schliessen'des Leitapparates
erlaubenden Stellung. In der Zeichnung ist ein Ausführungebeispiel einer solchen
Vorrichtung vereinfacht dargestellt, anhand welcher auch das erfindungagemässe Verfahren
erläutert wird.
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Mit 1 sind drehbare Leitschaufeln eines Leitapparatee einer
Wasserturbine bezeichnet. Zur Betätigung dieser Schaufelnl dient ein Regelring 2,
der über eine Stange 3
mit dem Kolben 4 einee Stellmotors verbunden ist. Zur
Einleitung einer Schliesebewegung des Leitapparates wird die Vorderseite
des Kolbens 4 über eine Leitung 5 mit DruckflUoaigkeit ",- #-ibchlagt, während
von der Hinterseite den Kolbens 4 die Flüssigkeit über eine Leitung
6 abströmen kann. In der Leitung 6 ist eine Blende 7 und ein
diese Blende 7 umgehendes Leitungestück 6 mit Ventil 9 eingebaut.
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Bei geöffgetem Ventil 9 kann die Flüssigkeit von der
Hinterseite den Kolbens 4 sowohl über die Blende 7 als auch
über das Leitungestück 8 abströmen, was ein verhältnismäaeig raschen
Schliessen den Leitapparates erlaubt. Ist dagegen das Ventil 9 geaohlosseng
so ist ein Abfluns der Flüssigkeit von der Hinterseite den Kolbens 4 nur
durch die Blende 7
möglich. Der Abfluse der FlUasigkeit ist
damit stark gedrosselt und der Leitapparat kann nur langsam geschlossen werden.
Das Ventil 9 ist somit ein Umschaltgerät, dessen eine Stellung ein rasches
SchlieBsen und dessen andere Stellun@ ein nur langsames Schliessen des Leitapparates
erlaubt. Es
steht unter dem Einfluse eines die Drehzahl messenden Gerätes
lo, welches der Einfachheit halber als Fliehkraftpendel dargestellt ist, und eines
die Drehbeschleunigung messenden Gerätes 11, welches vereinfachend durch
eine rotierende Beharrungsmasse veranschaulicht ist.
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Das Ventil 9 wird durch einen auf der einen Seite mit Druckflüssigkeit
beaufachlagten Kolben 12 betätigt, dessen andere Seite durch eine Feder
13 belastet ist. Die Druckflüssigkeit wird dem Kolben 12 von einer Pumpe
14 über eine Leitung 15 mit eingebauter Blende 16 zugetührt. Zwischen
der Blende 16 und dem Kolben 12 zweigen von der Leitung 15
Abfluseleitungen
17, 18 mit eingebauten Ventilen 19 bzw. 2o ab.
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Der Verschluoskörper.des Ventils 19 steht unter dem Einfluas
des die Drehbeschleunigung messenden Geräten 11 in der Weise, daes
es geschlossen ist, wenn die Drehbeschleunigure kleiner ist als ein vorgegebener
Betrag, sonst aber offen ist* Der Verschlusakörper den Ventils 2o steht unter dem
Einflune des die Drehzahl messenden Geräten lo in der Weine, dann an
geschlossen
ist, wenn die Drehzahl mindestens um einen vorgegebenen Betrag grösser ist als die
Normaldrehzahl, sonst aber offen ist.
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Solange eines der Ventile 19 und 2o oder beide Ventile offen
sind, kann Flüssigkeit aus der Leitung 15 abströmen, und es stellt sich ein
Druckabfall in der Blende 16 ein. Der in der Leitung 15 herrschende
Druck genügt nicht, um die Kraft der Feder 13 zu überwinden, so daso das
Ventil 9
geöffnet bleibt. Sind jedoch beide Ventile 19 und 2o geschlossen,
so kann aus der Leitung 15 keine Flüssigkeit abströmen und der Kolben 12
steht unter dem vollen Druck der Pumpe 14. Die Kraft der Feder 13 wird überwunden,
und das Ventil 9 ist geschlossen.
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Im stationären Betriebezustand der Turbine hat die Drehzahl ihren
normalen Wert, und die Drehbeschleunigung ist null. Das Ventil 19 ist geschlossen
und das Ventil 2o ist offen. Damit ist auch das Ventil 9 offen, d.h. das
Umschaltgerät befindet sich in jener Stellung, die ein rasches Schliessen des Leitapparates
erlaubt. Bei einer plötzlichen Nntlaatung der Turbine veranlasst der in der Zeichnung
nicht dargestellte normale Turbinenregler ein Schliessen den Leitapparaten,
indem er den Zufluen von DruckflUanigkeit 4-Ureh die Leitung 5 zum Stellmotor
und den Abfluas von Flüneigkeit durch die Leitung 6 freigibt.
Infolge
der bei der Entlastung auftretenden, den erwähnten vorgegebenen Betrag überschreitenden
Drehbeschleunigung der Turbine öffnet sich auch das Ventil 19. Bei Ueberechreiten
des erwähnten vorgegebenen Drehzahlbetrages schlieset das Ventil 2o, was aber an
der Stellung des Ventils 9 niqhte ändern kann, da nunmehr das Ventil
19 offen ist. Infolge des Schliessens des Leitapparates der Turbine geht
die Drehbeschleunigung zurück, und es wird achliesolich der Zustand erreicht, in
welchem die Drehbeschleunigung unter den erwähnten vorgegebenen Betrag sinkt und
sich das Ventil 19
wieder schlieset. Dann sind beide Ventile 19 und
2o geschlossen und das Ventil 9 geht in jene Stellung, in der es ein nur
langsamen Schliessen des Leitapparates erlaubt.
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Je kleiner der Betrag der Drehbeachleunigung gewählt wird, bei welchem
das Ventil 19 von seiher Schliesslage in die geöffnete Lage geht bzw. von
der geöffneten Lage wieder in die geschlossene Lage zurückkehrt, umso näher kommt
der Augenblick der Verlangsamung der Schlieaabewegung den
Leitapparaten durch
Schliessen den Ventiles 9 dem Augenblick den Erreichens
den Drehzahlmaximums. Die Verlangsamin der Schlieaabewegung wird somit etwa
bei Erreichen den Drehzahlmaximume eingeleitet. Die Drehzahl, bei welcher
das Ventil 2o von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung übergeht,
wird mit Vorteil nur wenig gröener gewählt
als die Normaldrehzahl,
oo-daan das langsame Schliessen des Leitapparates bis nahezu zum Zeitpunkt des Wiedererreichens
der normalen Drehzahl erhalten bleibt.
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Die beschriebene AuBführungeform der Vorrichtung benutzt hydraulische
Mittel für die Umstellung vom raschen SchlieaB-vorgang auf den langsamen SchlieBBvorgang.
Für diesen Zweck, wie auch für Drehzahl- und Beachleunigungsmeaaung können aber
beim Erfindungegegenetand mechanische, hydraulische oder elektrische Mittel verwendet
werden.