DE2806966C3

DE2806966C3 - Speicherwasserkraftanlage

Info

Publication number: DE2806966C3
Application number: DE2806966A
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Ing. Laibach Brcar
Original assignee: Titovi Zavodi Litostroj
Current assignee: Titovi Zavodi Litostroj
Priority date: 1977-02-21
Filing date: 1978-02-18
Publication date: 1982-01-28
Also published as: SE7801946L; CS211387B2; CH631785A5; BE864146A; FR2381186B1; DE2806966A1; CA1092940A; IT7867351A0; YU47577A; SU1049680A1; IT1109662B; FR2381186A1; SE438012B; US4217077A; ATA110978A; AT353104B; JPS53112345A; JPS6318028B2; DE2806966B2; YU39673B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Speicherwasserkraftanlage mit vertikaler Welle und einer unter dem elektrischen Teil der Anlage senkrecht angeordneter hydraulisch umkehrbarer Maschine, bestehend aus Hauptmaschine und Zusatzpumpe, bei welcher die für den Piimpenbetrieb zusätzlich benötigte Zusatzpumpa während des Turbinenbetriebs nydraulisch abschaltbar ist.

Bei einer aus der AT-PS 2 67 440 bekannten Anlage der vorgenannten Art ist der Läufer der Zusahpumpe starr mit der Welle verbunden, auf welcher auch der Läufer der Hauptmaschine angeordnet ist Im Pumpenbetrieb ist die Zusatzpumpe entwässert Um die Entwässerung vornehmer, zu können, muß Druckluft in die Zusatzpumpe eingeblasen werden und ein luftdichtes Absperrventil muß in der Verbindungsleitung zwischen der Zusatzpumpe und der Saugleitung der Hauptmaschine geschlossen werden. Neben dem Nachteil der Notwendigkeit der Entwässerung der Zusatzpumpe ist nachieilig, daß im Turbinenbetrieb der Läufer der Zusatzpumpe ständig mitläuft wodurch Verluste entstehen. Außerdem muß für die Dichtungen im Bereich der Zusatzpumpe eine Kühlung vorgesehen werden.

Es besteht die Aufgabe, die Speicherwasserkraftanlage so zu verbessern, daß ein Entwässern der Zusatzpumpe entfallen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Merkmal des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den L'nteranspriichen entnehmbar.

Hierbei ist also der einzige Läufer der Zusatzpumpe mit der Welle der Hauptmaschine in der Drehrichtung beim Pumpenbetrieb mittels einer selbsttätig einschaltbaren, mit Öl gefüllten Freilaufkupplung rotationsfest verbunden, während der Läufer der Zusatzpumpe in der entgegengesetzten Drehrichtung beim Turbinenbetrieb in dem mit Wasser gefüllten Spiralgehäuse der Zusatzpumpe schwebt. Das Saugrohr der Zusatzpumpe ist mit der gemeinsamen Saugleitung der Anlage über eine Klappe, die mit Leitrippen und einem selbstblockierenden Gelenkmechanismus versehen ist, verbunden, während die das Spiralgehäuse der Zusatzpumpe mit der Ssugleitung der Hauptmaschine verbindende Leitung mit letzterer über eine jalousieartige Absperrvorrichtung in Verbindung steht. Der Läufer der Hauptmaschine und der der Zusatzpumpe sind gegenseitig entgegen gerichtet und in separaten, um etwa 180° versetzten Spiralgehäusen angeordnet, wobei die Zusatzpumpe am Eingang in den Läufer wegen der entsprechenden Teilung der Druckverhältnisse mit Drallreglern zur Erzielung einer Vorzirkulation des Wasserstroms versehen ist. Für die Lagerung der gemeinsamen Welle ist an der Krümmung der Saugleitung der Hauptmaschine ein Halslager und ein im unteren Abschlußdeckel dieser Maschine angeordnetes Führungslager vorgesehen.

In einer solchen Anlage sind gleichzeitig die Kavitationsverhältnisse bei einem verhältnismäßig kleinen Untertauchen der Maschine verbessert und es ist die Möglichkeit gegeben, die Energieverhältnisse in beiden Betriebsarten optimal zu gewährleisten, wobei weiterhin der Zeitaufwand zum Übergang von einer in die andere Betriebsart und umgekehrt verhältnismäßig klein ist, da Teile der Anlage nicht entwässert werden müssen. Die Anlage zeichnet sich des weiteren dadurch aus, daß die auf die rotierende Teile der Anlage in Richtung zur Saugleitung der Hauptmaschine wirkenden Axialkräfte durch die eigene Masse der rotierenden Teile erfolgreich ausgeglichen werden, daß mittels der durchlaufenden Welle in der Saugleitung der Hauptmaschine gleichzeitig eine Stabilisierung des Wasserstro-

mes auch bei Teilbeanspruchungen des Turbinenbetriebs gewährleistet ist und daß die Montage und Demontage sowie eventuelle Reparaturarbeiten bei den sich drehenden Teilen sehr einfach sind, was eine einfache Instandhaltung und Überwachung ermöglicht.

Nähere Konstruktionsmerkmale der Speicherwasserkraftanlage gemäß der Erfindung sind aus einer Zeichnung zu ersehen, die eine der möglichen Ausführungsvarianten der Anlage im senkrechten Axialschnitt darstellt.

Der Läufer 1 der als Turbine oder als Pumpe arbeitenden Hauptmaschinen und der Läufer 2 der Zusatzpumpe befinden sich auf einer gemeinsamen Welle 3, worauf der erste Läufer 1 durch Schrauben 4 fixiert ist. Der zvvrite Läufer 2 dagegen ist auf dieser Welle 3 mittels einer Freilaufkupplung 5 selbsttätig in einer Drehrichtung abschaltbar befestigt. Die Hauptmaschine ist weiterhin mit einem Leitrad 6 versehen, das innerhalb des Spiralgehäuses 9 angeordnet und mit einstellbaren Leitschaufeln 7 versehen ist, deren Achsen über einen Regulierring 8 bzw. über separate, in der Zeichnung nicht gezeigte Servomotoren betätigt werden. Die Zusatzpumpe ist am Eingang mit Drallreglern 10 zur Erzielung einer Vorzirkulation des Wasserstroms sowie mit einem Spiralgehäuse 11 versehen, das mit Bezug auf das Spiralgehäuse 9 um etwa 180° gedreht ist.

Von der gemeinsamen Saugleitung 12 der Anlage zweigt zur Zusatzpumpe das Saugrohr 13 ab, wobei die Wasserströmung im Pumpenbetrieb durch die Klappe 14, die mit Leitrippen 15 versehen ist, zur Zusatzpurnpe gerichtet und von der Saugleitung 21 zur Hauptmaschine getrennt ist. Die Leitrippen 15 sind dabei nur im Pumpenbetrieb, d. h. in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage wirksam. Die Klappe 14 mit den Leitrippen 15 wird durch einen selbsttätig blockierenden Gelenkmechanismus 16 geschwenkt, der sich im wesentlichen in einer neben dem Saugrohr 13 vorgesehenen Nische befindet und unter Wasser gesetzt ist.

Die Saugleitung 21 zur Hauptmaschine und der hochdruckseitige Teil der Zusatzpumpe, d. h. ihr Spiralgehäuse 11, sind durch die Verbindungsleitung 17 verbunden, wobei die Wasserströmung am Übergang zwischen der Verbindungsleitung 17 und der Saugleitung 21 der Hauptmaschine im Pumpenbetrieb durch eine jalousieartige geöffnete Absperrvorrichtung 18 umgelenkt wird. Im Turbinenbetrieb ist diese Absperrvorrichtung 18 geschlossen. Im letzteren Falle nimmt die Absperrvorrichtung 18 die gestrichelt gezeichnete Lage ein. Die Betätigungshebel der Absperrvorrichtung 18 befinden sich in der Axialebene der Saugleitung 21 und sind gegen den direkten Andrang des Wasserstroms durch den Profilkasten 19 geschützt. Die Absperrvorrichtung 18 wird über einen Stellantrieb 20, der sich außerhalb des Strömungsfeldes befindet, geschwenkt.

Die Anlage arbeitet im Falle des Turbinenbetriebs wie eine herkömmliche Wasserturbine, deren Drehrichtung anders beschaffen ist als beim Pumpenbetrieb, wobei die Wasserströmung in Richtung der gestrichelt gezeichneten Pfeile verläuft. Der Anlauf der Anlage wickelt sich im Falle des Pumpenbetriebs folgender Weise ab.

Bei der in der Zeichnung ausgezogen gezeichneten Lage der Klappe 14, ist die gemeinsame Saugleitung 12 der Anlage von der Saugleitung 21 der Hauptmaschine abgetrennt. Bei geschlossener Absperrvorrichtung 18, bei geschlossenem Leitrad 6 sowie bei geschlossener hochdruckseitig angeordneter nicht dargestellter Absperrvorrichtung wird der rotierende Teil von Zusatzpumpe und Hauptmaschine in bekannter Weise in Drehung versetzt. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Saugleitung 21 der Hauptmaschine entwässert wird. Durch das Rotieren der Zusatzpumpe erhöht sich der Wasserdruck in der Verbindungsleitung 17. Bei bestimmter Geschwindigkeit, die nahe dem Nennwert liegt, öffne; sich die Absperrvorrichtung 18, wodurch allmählich die bisher leere Saugseite der Hauptmaschine mit Wasser aufgefüllt wird, wobei die Luft durch ein Lüftungsventil am obersten Teil der Saugleitung 21, nach und nach abgelassen wird. In weiterer Abwicklung des Anlaufs werden noch das Leitrad 6 und die druckseitige Absperrvorrichtung der Anlage, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, geöffnet wird. Danach schließt die Klappe 14 das Saugrohr 13 ab.

Der Anlauf der Anlage im Falle des Turbinenbetriebs, d. h. in anderer Drehrichtung, ist in entsprechender Weise durchführbar. Die nicht gezeichnete hochdruckseitige Absperrvorrichtung wird geöffnet und auch das Leitrad 6 wird entsprechend kontrolliert geöffnet, wobei der Läufer 2 der Zusatzpumpe durch die Freilaufkupplung 5 selbsttätig abgeschaltet wird. Die Saugleitungen 21 und 12 stehen untereinander in Verbindung, indem sich die Klappe 14 und die Absperrvorrichtung 18 in den gestrichelt gezeichneten Lagen befinden. Da der Läufer 2 der Zusatzpumpe praktisch stillsteht, treten keine Lüftungsverluste auf und die Entwässerung bzw. die Kühlung der Dichtungslabyrinthe ist entbehrlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speicherwasserkraftanlage mit vertikaler Welle und einer unter dem elektrischen Teil der Anlage senkrecht angeordneter hydraulisch umkehrbarer Maschine, bestehend aus Hauptmaschine und Zusatzpumpe, bei welcher die für den Pumpenbetrieb zusätzlich benötigte Zusatzpumpe während des Turbinenbetriebs hydraulisch abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (3) ein einziger Läufer (1) der Hauptmaschine drehfest und der einzige Läufer (2) der einstufigen Zusatzpumpe auf der Welle (3) über eine Freilaufkupplung (5) mechanisch selbsttätig abschaltbar angeordnet ist

2. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Läufer (2) der Zusatzpumpe führende Saugrohr (13) von der gemeinsamen Saugleitung (12) an seiner Abzweigungsstelle durch eine Klappe (14) abschließbar ist.

3. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zusatzpumpe mit der Saugleitung (21) der Hauptmaschine verbindende Verbindungsleitung (17) an ihrer Mündungsstelle mit einer jalousieartigen richtunggebenden bzw. drosselnden Absperrvorrichtung (18) versehen ist.

4. Speicherwasserkraftanlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (14) mit Leitrippen (15) versehen ist, die die so Strömung in das Saugrohr (13) ablenken, wenn die Klappe (14) die Saugleitung (21) der Pumpturbine abschließt.

5. Speicherwasserkraftanlage nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (14) durch einen selbstblockierenden Gelenkmechanismus (16) betätigbar ist.

6. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mechanismus (16) im wesentlichen in einer neben dem Saugrohr (13) vorgesehenen Nische befindet und unter Wasser gesetzt ist.

7. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (18) als Drosselorgan zum Anwerfen in den Pumpenbetrieb der Anlage, im geöffneten Zustand als Umlenkungsorgan und im geschlossenen Zustand als Absperrorgan einsetzbar ist.

8. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (1, 2) in getrennten Spiralgehäusen (9, 11) die um etwa 180° zueinander versetzt sind, angebracht sind.

9. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzpumpe ein Drallregler (10) vorgeschaltet ist.

10. Speicherwasserkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) oberseitig in einem Halslager (22) an der Krümmung der Saugleitung (21) der Pumpturbine und unterseitig in einem Führungslager (23) am unteren Abschlußdekkel der Pumpturbine gelagert ist.