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ANLASSVORRICHTUNG EINES REVERSIBLEN AGGREGATS IN PUMPBETRIEB Gegenstand
der Erfindung ist eine Anlasavorrichtung eines reversiblen Aggregats im Pumpbetrieb.
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Eine bekannte Lösung zum Andrehen eines reversiblen Aggregats im
Pumpbetrieb, also in entgegengesetzter Richtung, als sich das Aggregat im Turbinenbetrieb
dreht, verwendet oft eine besondere Anlassmaschine-, die an die Welle des Aggregats
angebaut ist. Gewöhnlich ist dies ein DreiphasenkurzschlußläuSer-Elektromotor, manchmal
kommt aber auch eine besondere hydraulische-Turbine zur Anwendung. Ublich wird mit
Druckluft zuerst Wasser aus dem Turbinenarbeitsrad hinausgedrückt, so daß sich dieses
in Luft statt in Wasser dreht, bis das Anlassen des Aggregats im Pumpbetrieb ermöglicht
wird, da .auf diese Weise die benötigte Anlassleistung vermindert werden kann. Nachdem
der Generator in entgegengesetzter Drehrichtung angelassen wird, läuft er mit der
Hilfsmaschine solange, bis er die nötige Geschwindigkeit erreicht hat, wonach er
an das Netz angeschaltet wird, um als Motor zu arbeiten. Durch eine solche Anlassvorrichtung
wird die Ausführung des reversiblen Aggregats kompliziert, die Betriebsverlässlichkeit
und die Anlasabereitschaft verringern sich, wodurch sich der Preis der Ausstattung
erhöht und die Wirtschaftlichkeit der Anlage vermindert.
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Das Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil beim Anlassen der
reversiblen Aggregate im Pumpbetrieb zu beseitigen und eine technisch einfache und
billige Anlassvorrichtung für
den Pumpbetrieb solcher Aggregate
zu schaffen. Diese Aufgabe ist durch die erfindungsgemäße Anlassvorrichung gelöst,
bei welcher das Anlassen des Aggregats im Pumpbetrieb mit dem Antriebwasser durchgeführt
wird, wobei als Anlassmotor das Arbeitsrad des reversiblen Aggregats verwendet wird.
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Die erfindungsgemässe Anlassvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in der Spirale des Aggregats ein Schieber angebracht ist, der durch eine entsprechende
Rohrleitung mit dem Unterwasserkanal verbunden ist, und daß im Saugrohr, das entweder
gegabelt mit dem Mittelwasser und dem Unterwasser verbunden oder nur mit dem Unterwasser
verbunden ist, an der Gabelungsstelle oder im Knie eine Schaltklappe angebracht
ist, und daß beim Einbau eines reversiblen Aggregats in ein System von zwei oder
drei Speicherbecken, bei dem entweder die Druckhöhe des Unterwasserbeckens oder
die Druckhöhe des Mittelwasserbeckens zu klein ist, zum Anlassen des Aggregats für
den Pumpbetrieb noch eine Umleitung in Form eines Anlaßrohres vorgesehen ist, welche
die Druckleitung mit dem Saugrohr verbindet.
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Der Erfindungsgegenstand ist an Ausführungsbeispielen ausführlich
dargestellt und mit Hilfe der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 das Anlasschema eines reversiblen Aggregats im Pumpbetrieb mit Hilfe von
Antriebwasser; Fig. 2 das Schema eines weiteren Ausführungsbeispiels des Anlassens
im Pumpbetrieb mit Hilfe von Antriebwasser und unter Verwendung einer Hilfsrohrleitung
für das Anlassen; und Fig. 3 das Schema noch eines Ausführungsbeispiels für das
Anlassen eines reversiblen Aggregats mittels Antriebwasser und mit einer Hilfsrohrleitung
für den Fall, daß die Druckhöhe des Mittelwasserspeichers für die Erzielung der
nötigen Umdrehungsgeschwindigkeit beim Anlassen nicht genügt.
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Die Hauptelemente der Anlaßvorrichtung sind in allen drei Ausführungsbeispielen
mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet, und zwar, das Unterwasser 1, der Oberwasserspeicher
2, das Mittelwasserbecken 3, das reversible Aggregat 4'und die Anlaßrohrleitung
5. Ebenso sind die übrigen gleichen FLonstruktionselemente bei allen Ausführungsbeispielen
mit den gleichen Bezugsnummern versehen.
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Zwecks Anschaulichkeit soll als ein konkretes Beispiel das Unter-,
Mittel- und Oberwasser dargestellt werden, wobei dem Unterwasser 1 der Unterwasserkanal
unterhalb des Kraftwerkes entspricht, dem Oberwasser 2 der Oberwasserspeicher, der
einen beträchtlichen Höhenunterschied gegenüber dem Aggregat bzw. dem Unterwasser
aufweist, und dem Mittelwasser 3 das Staubecken oberhalb des Kraftwerkes entspricht.
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In Fig. 1 ist an das Saugrohr 11 zum Unterwasserrohr 1 ein Teil 43
des zum reversiblen Aggregat 4 in Richtung der Achse des Arbeitsrades 41 leitenden
Saugrohres angeschlossen, wobei das Arbeitsrad 41 von der IJeitvorrichtung 411 umgeben
und in die Spirale 42 des reversiblen Aggregats eingeschlossen ist. An die Eintrittsseite
der Spirale 42 des reversiblen Aggregats ist der Oberwasserspeicher 2 durch ein
Druckrohr 21 mit einem Schieberventil 22 und Anschlußrohr 23 verbunden.
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An der Austrittsseite der Turbinenspirale befindet sich das Anschlußrohr
45 des Schieberventils 46, das in die Anschlußleitung 47 zum Unterwasser 1 mündet.
Vom Mittelwasserbecken 3 führt eine Druckrohrleitung 31 in den Anschlußteil 43 des
Saugrohres. Zwischen der Druckrohrleitung 31 und dem Saugrohr 11 zum Unterwasser
befindet sich eine Klappe 44, die in der Lage 44a das Saugrohr verschliesst und
in der Lage 44b die Druckrohrleitung 31 vom Mittelwasserbecken 3 abschließt.
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Fig. 2 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem kein Mittelwasserbecken
vorhanden ist, so daß das Aggregat für
den Betrieb nur über Oberwasser
und Unterwasser verfügt. Das Mittelwasserbecken, das in der Ausführung nach Fig.
1 nur zum.
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Anlassen dient, ist hier durch eine besondere Anlaßrohrleitung 5 ersetzt.
Diese Rohrleitung besteht aus einem Anschlußrohr 51, das vom Druckrohr 21 des Oberwasserspeichers
2 abgezweigt wird und zum Schieberventil 52 und weiter mit dem Rohranschluß 53 in
den Anschlußteil 43 des Turbinensaugrohres führt.
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In den Betriebsverhältnissen gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 stehen das Unterwasser 1 , der Oberwasserspeicher 2 und ein Mittelwasserbecken
3 zur Verfügung, wobei aber die Fallhöhe des letzteren für das Anlassen zu klein
ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Oberwasser-Druckrohr 21
und dem Anschlußteil 43 des Saugrohres eine Anlaßrohrleitung 5 eingefügt, die alle
vorher angeführten Elemente enthält. In die Druckrohrleitung 31 des Nittelwasserbeckens
3 ist aber gemäß diesem Ausführungsbeispiel vor der Klappe 44 ein Schieberventil
32, das durch den Rohranschluß 33 und die Klappe 44 mit dem Anschlußteil 43 des
Saugrohres 11 verbunden ist, eingebaut.
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Zwecks Klarheit soll für jedes Ausführungsbeispiel auch die Arbeitsweise
des Aggregats im Turbinenbetrieb der Anlage beschrieben werden. Im ersten und häufigsten
Ausführungsbeispiel von Kraftwerken für Turbinen- und Pumpbetrieb wird aus dem Oberwasserspeicher
2 Wasser durch das Druckrohr 21, das Schieberventil 22 und das Anschlußrohr 23 in
die Spirale 42 der Turbine geleitet. Die Klappe 44 muß sich in diesem Falle in der
Lage 44b befinden, so daß die Druckrohrleitung 31 geschlossen ist. Das Schieberventil
46 ist in diesem Falle auch geschlossen. Das Wasser, das seine Arbeit im reversiblen
Aggregat 4 erledigt hat, wird sodann durch den Anschlußteil 43 und das Saugrohr
11 in das Unterwasser 1 abgeführt.
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Zum Anlassen des Aggregats iir den Pumpbetrieb wird zuerst das Schieberventil
22 im Oberwasser-Druckrohr 21 geschlossen.
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Dann wird die Klappe 44 in die Lage 44a umgeschaltet und jetzt fließt
Wasser durch die Mittelwasser-Druckrohrleitung 31, den Anschlußteil 43 des Saugrohres
in Richtung der Achse des Arbeits'rades in die Spirale 42 des reversiblen Aggregats.
Vorher mußte man noch das Schieberventil 46 offenen, damit über das Anschlußrohr
45 Wasser aus der Turbinenspirale zum Unterwasser 1 geleitet wird. Das Aggregat
dreht sich Jetzt in umgekehrter Richtung als im Turbinenb--etrieb. Nach Erzielung
der nötigen Geschwindigkeit kann der Generator mit dem Netz synchronisiert werden,
so des er als Motor zu arbeiten beginnt, Wenn der Generator den Motorbetrieb aufnimmt,
dann bleibt die Klappe 44 in der- Lage 44a, das Schieberventil 46 wird aber geschlossen
und das Aggregat pumpt Wasser aus dem Mittelwasserbecken 3 durch die Druckrohrleitung
31, den Anschlußteil 43 weiter durch die Spirale 42 des reversiblen Aggregats, das
Schieberventil 22- und das Druckrohr 31 in den Öberwasserspeicher 2, Im Ausführungsbeispiel
nach Fig.2 verläuft der Turbinenbetrieb ebenso, wie für das Beispiel gemäß Fig.
1 beschrieben wurde. Aus dem Oberwasserspeicher 2 fließt Was-ser durch das Druckrohr
21, das Schieberventil 22 in die Spirale 42 des reversiblen Aggregats und weiter
über die Klappe 44, die sich in der Lage 44b befindet, durch das Saugrohr 11 in
das Unterwasser 1. Dabei sind natürlich die Schieberventile 52 in der Anlaßrohrleitung
und 46 am Austritt aus der Spirale 42 geschlossen Um das Aggregat im Pumpbetrieb
anzulassen, wird zunächst das Schieberventil 22 geschlossen, das Schieberventil
52 geöffnet und die Klappe 44 in die Lage 44a gelegt. Ebenso wird das Schieberventil
46 geöffnet. Das Oberwasser 2 flißt nun durch das Anschlußrohr 51, das ein Teil
der Anschlußrohrleitungen 5 ist, durch das schieberventil 52 und durch den Anschlußteil
43 des Saugrohres in das Arbeitsrad 41 und weiter durch die Leitvorrichtung 411,
die Spirale 42 und den Anschluß 45, das Schieberventil 46 und die Anschlußleitung
47 in das Unterwasser 1. Dabei dreht sich das Arbeitsrad 41 in entgegengesetzter
Richtung als im Turbinenbetrieb.
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Nach erfolgter Umschaltung des Generators in den Motorbetrieb wird
das Schieberventil 52 geschlossen, die Klappe 44 in die Lage 44b umgelegt, das Schieberventil
46 geschlossen und das Schieberventil 22 geöffnet Dann liefert das Aggregat im Pumpenbetrieb
Unterwasser 1 in den Oberwasserspeicher 2.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 arbeitet die Anlage im Turbinenbetrieb
ebenso, wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 beschrieben, Für das
Anlassen des Aggregats für den Pumpenbetrieb muß zuerst das Schieberventil 22 geöffnet,
die Klappe 44 in die Lage 44a umgelegt, das Schieberventil 32 geschlossen und dann
das Aggregat aus <lem Oberwasserspeicher 2 angelassen werden1 wobei das Niasser
durch die Anlaßrohrleitung 5, das geöffnete Schieberventil 52, den Rohranschluß
53 und weiter durch den Anschlußteil 43 des Saugrohres, die Spirale 42 zu dem Arbeitsrad
41 fliesst und durch das geöffnete Schieberventil 46 in das Unterwasser 1 abflißt.
Nach erfolgtem Anlassen, wobei die Klappe 44 in der Lage 44a verbleibt, werden die
Schieberventile 2 und 46 geschlossen und das Wasser eu,s dem Mittelwasserbecken
3 durch das geöffnete Schieberventil 32 das 5 reversible Aggregat und geöffnete
Schieberventil 22 in den Oberwasserspeicher 2 gepumpt.
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Dabei wird immer so vorgegangen, daß das Aggregat im Pum-pbetrieb
verwendet wird d.h., d-aß aus dem Mittelwasserbecken 3 das oberhalb des Kraftwerkes
gestaute Wasser in den höher gelegenen Speicher dann gepumpt wird, wenn ein Überschuß
an elektrischer Energie zur Verfügung steht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 wird
sorgar Unterwasser hinaufgepumpt.
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Die Lösung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 wird dann verwendet,
wenn das Stauwasser aus dem Mittelwasserbecken 3 oberhalb des Kraftwerkes eine zu
kleine Fallhöhe für das
Anlassen des Aggregats im Pumpbetrieb aufweist.
In diesem Falle wird für das Anlassen Wasser aus dem Oberwasserspeicher 2 verwendet,
was aber allenfalls den Einbau des Schieberventils 32 in die Mittelwasser-Druckrohrleitung
,31 bedingt.
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Es muß, noch erwähnt werden, daß das Schieberventil 46 am Austritt
aus der Spirale des reversiblen Aggregats inden Bereich des Unterwa,ssers so geformt
werden muß, daß man eine höchstmögliche Anlaßgeschwindigkeit des Aggregates erzielen
kann. Dabei haben aber Versuche gezeigt, daß es nicht nötig ist, die Nenngeschwindigkeit
des Aggregats zu erreichen, wenn diese wegen einer zu kleinen Fallhöhe zum Unterwasser
nicht erreichbar ist, sondern daß schon eine solche Geschwindigkeit des Aggregats
genügt, bei der gerade noch der Generator in den Motorenbetrieb umgeschaltet werden
kann. Das Schieberventil 46 ist dabei meistens bei allen Aggregaten bereits eingebaut,
um den Wasserstoß im Turbinen oder Pumpbetrieb des Aggregats zu verhindern. Das
wesentliche Kennzeichen dieses Schieberventils liegt jedoch darin, daß es im Pumpbetrieb
geöffnet ist-und dadurch das Anlassen ermoglicht, während dieses Schieberventil
normal, geschlossen ist ausser im Falle des Vorkommens des Phänomens des hydraulischen
Wasserstosses. Das Schieberventil kann allerdings auch mit Hand geöffnet werden.
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Es ist so konstruiert, daß es die nötige Drehgeschwindigkeit beim
Anlassen des Aggregats für den Pumpenbetrieb gewährleistet.
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Der Vorteil der erfindungsgemässen Anlaßvorrichtung des reversiblen
Aggregats fUr den Fumpbetrieb liegt darin, daß als Anlaßmotor das Arbeitsrad des
reversiblen Aggregats verwendet wird und daß dazu kein besonderer hydraulischer,
elektrischer oder ein anderer Anlaßmotor nötig ist.
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Ferner kann im Sinne der Erfindung z.B. die schon vorhandene Einrichtung
an bereits ausgeführten Objekten nützlich verwendet werden. Wegen der angeührten
Vorteile sind erfindungsgemäße Anlagen wesentlich billiger als die bisher bekannten
Anlagen,
was die Investitionskosten anbelangt, ebenso auch im Betrieb und in der Unterhaltung.
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Patentansprüche