DE3040468C2

DE3040468C2 -

Info

Publication number: DE3040468C2
Application number: DE3040468A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Chigasaki Jp Ichikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1993-05-27
Also published as: US4406577A; US4547123A; CH658495A5; DE3040468A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer mehrstufigen Pump-Turbine in den Pumpbetrieb mit folgenden zeitlich nacheinander angeordneten Schritten:

a) Schließen der Leitschaufeln der Hochdruckstufe;
b) Einspeisen von Druckluft in das Gehäuse und Belüften des Gehäuses;
c) Anfahren des Läufers;
d) Abführen der Druckluft aus dem Gehäuse über Entlüftungsleitungen.

Im JP-Abstract 54-98 433 ist bereits ein Verfahren der gattungsgemäßen Art offenbart, bei dem während des Verfahrensschrittes b) die Leitschaufeln derart geschlossen sind, daß das Wasser über zwei Läuferdurchgänge sowie den Rücklauf durch ein Rohr zugeführt wird. Bei dem bekannten Verfahren gehen zunächst die Läufer in Betrieb und dann wird die Pump-Turbine an das elektrische Leitungsnetz angeschlossen, während die Leitschaufeln vollständig geschlossen sind.

Die Restluft im Läuferdurchgang des unteren Druckstufenabschnitts wird über das oben auf dem Läufer angeordnete Abluftrohr abgeführt und es wird Wasser zum Füllen der Läuferdurchgänge von einem Saugrohr aus eingefüllt. Dann wird ein Steuerventil geschlossen, um die Entlüftung über das Abluftrohr zu beenden. Anschließend wird die Restluft innerhalb der Läuferdurchgänge des höheren Druckstufenabschnitts sowie eines Rücklaufs über ein oben auf dem Durchgang des Läufers angebrachtes Entlüftungsrohr abgeführt, während ein in der Nähe einer Hauptwelle vorgesehenes Wasserfüllrohr in den Rücklauf geöffnet wird, damit in dieses Wasser aus den Läuferdurchgängen der unteren Druckstufe eintreten kann. Nachdem auch dort das Wasser vollständig eingefüllt ist, werden ein Steuerventil und das Wasserfüllrohr geschlossen. Nunmehr werden die Leitschaufeln geöffnet und nachdem dies geschehen ist, beginnt die Pumparbeit der Pump-Turbine.

Abgesehen davon, daß bei der nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Pump-Turbine in jeder Druckstufe Leitschaufeln vorhanden sind, wird dort darüber hinaus ein Wasserfüllrohr benötigt.

Nach dem vorbekannten Stand der Technik sind die Entlüftung der unteren Stufe und die Entlüftung der höheren Stufe voneinander folgeabhängig, d. h., die Entlüftung der höheren Stufe kann erst beginnen, nachdem die Entlüftung der unteren Stufe erfolgt ist.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß für das Ingangsetzen des Pumpbetriebes der Pump-Turbine ein relativ langer Zeitraum erforderlich ist. Das wesentliche Ziel der Erfindung liegt demgegenüber darin, ein schnelleres Anfahren der Pump-Turbine in den Pumpbetrieb zu ermöglichen, und zwar unter gleichzeitiger Verminderung des technischen Konstruktionsaufwandes für die Pump-Turbine.

Erreicht wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch, daß das Abführen der Druckluft auf folgende Weise erfolgt:

e) Erstes Abführen der Druckluft ausschließlich über die Entlüftungsleitung während des Flutens der Pump-Turbine von der Niederdruckstufe über einen offenen Verbindungsweg in die Hochdruckstufe;
f) während des Flutens Erfassung des im Gehäuse der Hochdruckstufe vorhandenen restlichen Luftvolumens über eine Meßleitung und ein Meßgerät und Vergleich der Luftvolumina V_H und V_L;
g) anschließend, wenn V_H = V_L, gleichmäßiges Abführen der restlichen Druckluft aus dem Gehäuse von Hochdruckstufe und Niederdruckstufe über die Entlüftungsleitungen der jeweiligen Stufe.

Wesentlich nach der Erfindung ist, daß während eines bestimmten Zeitabschnitts die in beiden Stufen verbleibende Luft lediglich über das Entlüftungsrohr der Hochdruckstufe abgeführt wird, daß aber am Ende dieses Zeitabschnitts, wenn V_H = V_L ist, die in der Niederdruckstufe und die in der Hochdruckstufe verbleibende Luft über Entlüftungsrohre beider Stufen erheblich beschleunigt wird. Infolgedessen ist dann die für das Ingangsetzen des Pumpbetriebes der erfindungsgemäßen Pump-Turbine erforderliche Zeit wesentlich verkürzt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verfahrensart ist dadurch gekennzeichnet, daß während des Flutens der Stand des sich in der Läuferkammer der Hochdruckstufe von außen nach innen bewegenden Wassers erfaßt wird. Statt dessen kann aber auch während des Flutens der statische Druck in der Läuferkammer der Hochdruckstufe gemessen und überwacht werden. In beiden Fällen, also entweder durch den Wasserstand oder durch den Druck in der Läuferkammer 5 der Hochdruckstufe kann die endgültige Entlüftung des Läufergehäuses der Niederdruckstufe bewirkt werden.

Nachstehend wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine zweistufige Pump-Turbine als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 bis 4 schematische Vertikalschnitte durch die mit Fig. 1 wiedergegebene Pumpen-Turbine (dargestellt ist das Verfahren des Startens der zweistufigen Pumpen-Turbine als eine in Luft arbeitende Pumpe),

Fig. 5 bis 8 schematische Vertikalschnitte durch eine für das Abdichten und Absperren des Wassers in einer zweistufigen Pumpen-Turbine bestimmten Vorrichtung.

Wie die Zeichnung, insbesondere Fig. 1, erkennen läßt, ist die Hauptwelle der zweistufigen Pumpen-Turbine mit 1 gekennzeichnet. Auf dieser Hauptwelle 1 sitzen ein Läufer 2 einer Hochdruckstufe und ein Läufer 3 einer Niederdruckstufe. Der Abstand zwischen den beiden auf der Hauptwelle 1 sitzenden Läufer 2 und 3 ist mit einem Distanzstück 4 ausgefüllt. Der Läufer 2 ist in das Läufergehäuse 5 einer Hochdruckstufe eingebaut, während der Läufer 3 in das Läufergehäuse 6 einer Niederdruckstufe eingebaut ist.

Zur Wasserkraftmaschine gehören auch noch eine obere Abdeckung 7, die oberhalb des Läufers 2 angeordnet ist, und eine unterhalb des Läufers 2 angeordnete untere Abdeckung 8. Vorhanden sind weiterhin auch noch die beweglichen Leitschaufeln 10, mit denen der jeweils zutreffende Öffnungszustand der Einlauföffnung am radialen Außenteil des Läufers 2 zwischen der oberen Abdeckung 7 und der unteren Abdeckung 8 eingestellt werden kann. Eine Einstellmechanik 11 zum Betätigen der Leitschaufeln 10 ist mit den oberen Enden der oberen Zapfen 10a der Leitschaufeln 10 verbunden. Das Öffnen und Schließen der Leitschaufeln 10 wird über einen Führungsring 12 der Einstellmechanik 11 in bekannter Weise bewerkstelligt.

In einem spiralförmigen Gehäuse 14 sind die Leitschaufeln 10 von stationären Schaufeln 13 umgeben, die mit dem Gehäuse 14 in einem Stück gearbeitet sind. Ein Unterteil 16, zu welchem die mit diesem in einem Stück gearbeiteten Schaufeln 15 gehören, ist unter dem Läufer 3 angeordnet. Der untere Teil des Unterteils 16 steht mit einem Abzugsrohr 17 in Verbindung. Ein Laufring 18, der zwischengeschaltet ist, weist eine Anzahl von mehreren Rücklaufschaufeln 19 auf; der Durchlaß zwischen den Rücklaufschaufeln 19 bildet den Rücklaufweg.

Zwischen dem intermediären Laufring 18 und dem Unterteil 16 ist ebenfalls vorhanden ein Außenrohr 21, das außen angebracht ist und einen Rücklaufweg 20 bildet.

Die Wasserabdichtung 22, die zwischen der zum Läufer 2 gehörenden Läuferkrone 2a und der oberen Abdeckung 7 vorhanden ist, besteht aus dem Labyrinthkanal 24, der zwischen der Beschichtung 23 der oberen Abdeckung 7 und einem Dichtungsring 2b der Läuferkrone 2a angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist die Wasserabdichtung 25 zwischen der zum Läufer 3 gehörenden Läuferkrone 3a und dem dazwischen angeordneten Laufring 18 angeordnet. Zu dieser Wasserabdichtung 25 gehört ein Labyrinthkanal 26, der zwischen dem Laufring 18 und einem Dichtungsring 3b der Läuferkrone vorhanden und angeordnet ist.

Für die Hochdruckstufe ist in dem in Radialrichtung gelegenen inneren Teil der Wasserabdichtung 22 des Läufers 2 eine Entlüftungskammer 28 vorhanden. Durch die Läuferkrone 2a des Läufers 2 ist ein Entlüftungskanal 29 gebohrt, der den unteren Teil der Läuferkrone 2a mit der Entlüftungskammer 28 verbindet. An den oberen Teil der Entlüftungskammer 28 ist wiederum das Ende eines Entleerungsrohres 30, das heißt, das Rohrende 30a angeschlossen, durch welches die im Inneren der Entlüftungskammer 28 befindliche Luft abgeführt werden kann. Eine ähnliche Entlüftungskammer ist auch für die Niederdruckstufe vorgesehen. Die Entlüftungskammer 31 befindet sich im radial inneren Teil, der zum Läufer 3 gehörenden Wasserdichtung 25. Ein Entlüftungskanal 32 ist durch die Läuferkrone 3a des Läufers 3 gebohrt. Dieser Entlüftungskanal 32 verbindet den unteren Teil der Läuferkrone 3 mit der Entlüftungskammer 31. Mit ihrem oberen Teil wiederum steht die Entlüftungskammer 31 mit einem Entlüftungsdurchlaß 33 in Verbindung, welcher durch den zwischengeschalteten Laufring 18 und dessen Rückführungsschaufel 19 gebohrt ist. An den Entlüftungsdurchlaß 33 angeschlossen ist ein Entleerungsrohr 34, über das die im Inneren der Entlüftungskammer 31 enthaltene Luft abgeführt werden kann.

Die Auslaßventile 30V, 34V sind jeweils in die Entleerungsrohre 30 und 34 eingebaut. Das eine Ende eines Meßrohres 51 ist an einen vorgegebenen Bereich der oberen Abdeckung 7 des Läufergehäuses 5 der Hochdruckseite derart angeschlossen, daß im Inneren dieses Gehäuses der jeweilige Stand des von der Gehäuseaußenseite zur Gehäuseinnenseite fließenden Wassers gemessen und erfaßt werden kann. Das Meßrohr 51 ist mit seinem anderen Ende an ein Meßrelais 52 angeschlossen, dessen Ausgangssignal dem Auslaßventil 34V zugeführt und aufgeschaltet wird. Wenn die zuvor beschriebene zweistufige Pumpenturbine als Turbine arbeitet, dann fließt von der nicht dargestellten Turbinenzuleitung aus das Wasser in das Spiralgehäuse 14 der Wasserkraftmaschine hinein. Dieses Wasser strömt dann weiter zwischen den Leitschaufeln 10 hindurch zum Läufer 2, dann über den Rücklaufweg 20 in den Läufer 3, um schließlich wieder durch das Abzugsrohr 17 aus der Turbine herauszuströmen.

Wird demgegenüber die zweistufige Pumpenturbine als Pumpe betrieben, dann fließt das Wasser vom Abzugsrohr 17 aus zur Turbinenzuleitung, und zwar in entgegengesetzter Richtung zum Turbinenbetrieb. Nachstehend soll nun das Starten und Inbetriebnehmen der zuvor beschriebenen zweistufigen Turbine als Pumpe beschrieben werden.

Fig. 2 zeigt, daß in das Läufergehäuse 5 der Hochdruckstufe durch ein (nicht dargestelltes) Druckluftzuführungsrohr dann Druckluft eingeblasen wird, wenn die Leitschaufeln 10 vollständig geschlossen sind. Das hat wiederum zur Folge, daß Wasser im Läufergehäuse 5 oder das unter diesem Läufergehäuse vorhandene Wasser nach unten gedrückt wird, und zwar durch das Läufergehäuse 6, durch die Rücklaufschaufel 19 und durch den Rücklaufweg 20. Das Wasser kann dabei möglicherweise den im Abzugsrohr 17 dargestellten Wasserstand WL erreichen. Das hat zur Folge, daß die Läufer 2 und 3 einen geringeren Drehbewegungswiderstand haben und in der Luft als Pumpe mit einem Anlasser kleiner Leistung gestartet und eingeschaltet werden können. Nach dem Einschalten und Starten wird die zweistufige Pumpenturbine zum Elektronetz außerhalb parallel geschaltet, während gleichzeitig über das Entleerungsrohr 30 das Absaugen der Luft beginnt. Das Fortschreiten des Luftablaufvorgangs bewirkt, daß der Wasserspiegel WL im Abzugsrohr 17 ansteigt und schließlich den Läufer 3 erreicht. Das den Läufer 3 erreichende Wasser wird von der Zentrifugalkraft des sich drehenden Läufers 3 in Radialrichtung nach außen geschleudert, wie dies in Fig. 3 verdeutlicht und dargestellt ist. Während dieser Zeit verbleibt Luft im mittleren Teil des Läufers 3, weil das spezifische Gewicht von Luft sehr klein ist. An der Außenfläche der verbleibenden Luft liegt somit ein Wall aus Wasser an. Das Weiterführen des Luftabsaugvorgangs hat zur Folge, daß der Wasserspiegel WL ansteigt und schließlich den Läufer 2 erreicht. Auch hier wird das Wasser von der Zentrifugalwirkung des sich drehenden Läufers 3 radial nach außen geschleudert. Weil nun aber die Leitschaufeln 10 vollständig geschlossen sind, bewegt sich das Wasser im Läufergehäuse entlang der Innenwandung. Schließlich bewegt sich die Oberfläche des Wasserwalles allmählich radial nach innen und erreicht dabei den mit Fig. 4 wiedergegebenen Zustand.

Wenn das Volumen der im Läufergehäuse 5 enthaltenen Luft nahezu gleich dem Volumen der im Läufergehäuse 6 verbleibenden Luft ist, dann wird das Entleerungsrohr 34 der Niederdruckstufe geöffnet und mit dem Abführen der Luft aus dem Läufergehäuse 6 begonnen. Das Absaugen der Luft wird fortgesetzt, wobei ein Gleichgewicht zwischen der im Läufergehäuse 5 befindlichen Wassermenge und der im Läufergehäuse 6 befindlichen Wassermenge beibehalten wird. Ist das Absaugen der Luft abgeschlossen, werden die Leitschaufeln 10 geöffnet, und es wird mit dem Pumpenbetrieb der zweistufigen Pumpenturbine begonnen. Nachstehend soll nun beschrieben werden, wie das Absaugen oder Ausblasen der Luft gesteuert und geregelt wird.

Bei einer mehrstufigen Wasserkraftmaschine konventioneller Art ist das Abführen der verbleibenden Luft ohne Entleerungsverzögerung schwierig. Zum Ausführungsbeispiel dieser Erfindung gehören jedoch die Entlüftungskammern 28 und 31, die den Ausgängen der jeweils durch die Läuferkronen 2a und 3a der Läufer 2 und 3 gebohrten Entlüftungskanäle 29 und 32 zugeordnet sind. Zur Wasserkraftmaschine dieser Erfindung gehören aber auch noch die Wasserabdichtungen 22 und 25, denen wiederum die Labyrinthkanäle 24 und 26 an der Außenseite der Entlüftungskammern 28 und 31 zugeordnet sind. Die in den Läufergehäuse 5 und 6 befindliche Luft kann deshalb leicht nach außen abgeführt werden, und zwar ohne die Entlüftungsverzögerung, welche sich bei mehrstufigen Wasserkraftmaschinen konventioneller Art häufig einstellt.

Bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die zu den Wasserabdichtungen gehörenden Labyrinthkanäle 24 und 26 jeweils zwischen der oberen Abdeckung 7 und dem dazwischen angeordneten Laufring 18 angeordnet. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf ein Ausführungsbeispiel dieser Art. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, ist eine Reihe von Rippen 36 an der Rückseite der Läuferkrone 3a und am radial zugeordneten Außenteil der Entlüftungskammer anstelle der Wasserabdichtung angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird das Wasser von dem Druck, der von der Zentrifugalkraft der Rippen erzeugt wird, daran gehindert, in Radialrichtung in die Lücke zwischen der Läuferkrone 3a und dem Laufring 18 zu strömen, und dies bringt den für das Abdichten des Wassers wünschenswerten Effekt.

Was das mit Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft, so sind die Entlüftungskanäle 29 und 32 in einer fast parallelen Zuordnung zur Achse der Hauptwelle 1 durch die Läuferkronen 2a und 3a gebohrt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aber, bspw. bei dem mit Fig. 6 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, kann der Ausgang 32a bis durch den Läufer 3 der Niederdruckstufe gebohrten Entlüftungskanals 32 näher an der Hauptwelle 1 liegen als dessen Eingang 32i. Das aber bedeutet, daß der Entlüftungskanal 32 so angeordnet werden kann, daß er zur Hauptwelle 1 hin einen bestimmten Winkel bildet.

Ein derart konstruierter Entlüftungskanal 32 bewirkt, daß sich von der Entlüftungskammer 31 aus zur Wasserströmungsseite hin wegen der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers - verursacht durch die in Radialrichtung verschiedenartige Anordnung des Einganges 32i und des Ausganges 32a - ein Druck aufbaut. Dieser läßt das Wasser in die Entlüftungskammer 31 strömen, und zwar durch die Wasserabdichtung, welche nicht vollständig dicht ist, und veranlaßt eine Wasserabführung durch den Entlüftungskanal 32. Dadurch wiederum wird verhindert, daß das Wasser den Eingangsteil des Entlüftungsdurchlasses 33 blockiert und versperrt. Ist der Läufer 3 bis zum Einlaß 32i des Entlüftungskanals 32 mit Wasser gefüllt, dann wird das Wasser am Eindringen in die Entlüftungskammer 31 über den Entlüftungskanal 32 gehindert. Wie dies zuvor bereits beschrieben worden ist, kann bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die noch im Läufergehäuse befindliche Luft noch besser und noch vollständiger abgeführt werden.

Fig. 7 zeigt nun ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der ein ringförmiges Trennelement 40 in der Entlüftungskammer 31 zwischen dem Eingang 33i des Entlüftungsdurchlasses 33 und dem Ausgang 32a des Entlüftungskanals 32 angeordnet ist. Der Außenumfang des ringförmigen Trennelementes 40 ist mit dem Laufring 18 einstückig gearbeitet. Zwischen dem inneren Umfang des Trennelementes 40 und der Innenumfangsfläche des äußeren Kantenteiles des Laufringes 18 entsteht dadurch eine Spalte 38. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel das Wasser in die Entlüftungskammer 31 strömt, dann fließt es an dessen Außenumfang entlang, was wiederum bewirkt, das wegen des verschiedenartigen spezifischen Gewichtes von Luft und Wasser und wegen der in der Entlüftungskammer 31 auf das Wasser einwirkenden Zentrifugalkraft Wasser und Luft in der Entlüftungskammer 31 getrennt gehalten werden. Das aber bedeutet nichts anderes, als daß nur die Luft in der Entlüftungskammer 31 durch den Spalt 38 nahe der Hauptwelle 1 strömen kann, und dies wiederum bedeutet, daß die Luft besser und vollständiger abgeführt werden kann.

In Fig. 8, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zeigt, ist der Endteil 41 des Entlüftungsdurchlasses 33 in der Entlüftungskammer 31 als ein L-förmiges Rohr ausgeführt, wobei sich die Öffnung 41a im höchsten Teil der Entlüftungskammer 31 befindet. In der Entlüftungskammer 31 wird das Wasser zum Außenumfang gedrückt, die Luft aber zum oberen Bereich, so daß dadurch wiederum die Luft besser und vollständiger abgeführt werden kann.

Bei den zuvor dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung bei einer zweistufigen Pumpenturbine mit beweglichen Führungsschaufeln in der Hochdruckstufe angewendet. Die Erfindung kann aber auch bei einer zweistufigen Pumpenturbine Anwendung finden, bei der bewegliche Leitschaufeln sowohl in der Hochdruckstufe als auch in der Niederdruckstufe angeordnet sind. Die Erfindung läßt sich darüber hinaus auch bei Wasserkraftmaschinen einsetzen, die zwei und mehr Stufen haben.

Nachstehend soll nun ein Verfahren zum Betreiben von mehrstufigen Wasserkraftmaschinen nach der Erfindung erläutert werden.

Für die Beschreibung sei angenommen, die mit Fig. 1 dargestellte zweistufige Pumpenturbine habe den mit Fig. 4 wiedergegebenen Betriebszustand erreicht. Das Abführen oder Absaugen der Luft aus dem Läufergehäuse der Hochdruckstufe bewirkt, daß das Volumen VH der in diesem Läufergehäuse 5 enthaltenen Luft nach und nach kleiner wird und schließlich gleich dem Volumen VL der Luft wird, die in dem Läufergehäuse 6 der Niederdruckstufe enthalten ist. Von dem Meßrohr 51 wird dieser Zustand gemessen und erfaßt, dessen vorgegebene Position der Radialposition entspricht, in welche das Volumen VH gleich dem Volumen VL ist. Diese Position ist bisher errechnet oder experimentell ermittelt worden. Der Gleichgewichtszustand zwischen dem Volumen VH und dem Volumen VL wird vom Meßrelais 52 über das Meßrohr 51 gemessen, wobei das Meßrelais 52 dann ein Ausgangssignal erzeugt, welches das Auslaßventil 34V öffnet. Nun wird die noch im Läufergehäuse 6 der Niederdruckstufe befindliche Luft über den Entlüftungsdurchlaß 33 und über das Entleerungsrohr 34 abgeführt. Hier sei angenommen, daß es sich bei jedem Entleerungsrohr von der Entlüftungskammer 31 zur Außenatmosphäre hin annähernd um eine Ausfächerungsdüse handelt und daß es sich bei der die Düse passierenden Luft um ein ideales und sich adiabetisch ausdehnendes Gas handelt. Der Gesamtdruck P₀ der in dem Läufergehäuse enthaltenen Luft kann als ein statischer Druck P_s0 betrachtet werden, weil die Strömungsgeschwindigkeit der im Läufergehäuse enthaltenen Luft viel kleiner ist als die Strömungsgeschwindigkeit der Luft, welche durch die Düse strömt. Der kritische Druck kann aus diesem Grunde mit der nachstehend angeführten Gleichung (1) berechnet und bestimmt werden:

In der Gleichung steht das Symbol K für die spezifische Wärme oder Stoffwärme (in diesem Falle ist die spezifische Wärme K für Luft ≈ 1.40).

Weil das Ende des Entleerungsrohres 34 zur Atmosphäre hin geöffnet ist, wird der Gegendruck oder Staudruck der Düse gleich P₂ = 1 (kg/cm²).

Wenn der Wert von P_s0 unter Verwendung der Gleichung (1) berechnet und bestimmt werden soll, und zwar mit P_c = P₂, dann wird P_s0 wie folgt berechnet und bestimmt:

P_s0 = 1.89 (kg/cm² = 18.9 (Meter Wassersäule).

Bei einer mehrstufigen Pumpenturbine ist im allgemeinen eine erzwungene Druckhöhe oder ein erzwungener Druck von mindestens 20 m vorgesehen. Der kritische Druck P_c beträgt dann in jeder Druckstufe

P_c < P₂.

Aus diesem Grunde ist auch Strömungsgeschwindigkeit GS (Kg/s), der aus der Düse austretenden Luft begrenzt durch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im engsten Querschnittsbereich der Düse. Die Strömungsgeschwindigkeit GS wird an dieser Stelle deswegen mit nachstehend angeführter Gleichung (2) bestimmt:

In die Gleichung eingesetzt sind: A_c für den Querschnittsbereich an der engsten Stelle, r für das spezifische Gewicht von Luft und g für die Erdbeschleunigung.

Die Entlüftungszeit wird deshalb mit der nachstehend angeführten Gleichung (3) bestimmt und berechnet, wobei für diese Zeit t eingesetzt wird:

In diese Gleichung sind die nachstehend angeführten Größen eingesetzt:

Bei einem idealen Gas gilt:

P_s0 · V = R · T₀ = konstant.

Damit aber ist verständlich, daß die Entlüftungszeit t in jeder Druckstufe dem Volumen V der vorhandenen Luft proportional ist.

Das Auslaßventil 34V wird aus diesem Grunde dann geöffnet, wenn das Volumen VH der in dem Läufergehäuse 5 der Hochdruckstufe vorhandenen Luft gleich dem Volumen VL der in dem Läufergehäuse 6 der Niederdruckstufe vorhandenen Luft wird, wobei die beiden Entlüftungsvorgänge aus den zuvor beschriebenen Gründen zur gleichen Zeit stattfinden.

Bei dem mit Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird der Zustand des sich einstellenden Gleichgewichtes zwischen dem Volumen VH und dem Volumen VL von einem Meßrohr 51 erfaßt und gemessen. Von dem Meßrohr 51 wird die jeweils zutreffende Position des Gleichgewichtes zwischen Volumen VH und VL dadurch gemessen und erfaßt, daß die Oberfläche des von dem Außenumfang des Läufers 2 der Hochdruckstufe aus nach innen strömenden Wassers kontrolliert wird. An der Stelle des Meßrohres kann aber auch ein auf Druck ansprechender Schalter für das Messen und Erfassen der Gleichgewichtsposition zwischen Volumen VH und VL verwendet werden, der dann die Veränderungen des statischen Druckes in der zum Läufer 2 der Hochdruckstufe gehörenden Läufergehäuses mißt und überwacht.

Wenn darüber hinaus die erzwungene Druckhöhe sich stark verändert, weil sich der Wasserspiegel im unteren Reservoir verändert, können an mehreren Radialpositionen im Läufergehäuse mehrere Meßrelais verwendet werden, d. h., in der zum Läufer der Hochdruckstufe gehörenden Läufergehäuse, wobei dann eines der Meß- und Überwachungsrelais zum Messen des statischen Druckes in der Ablaufleitung 17 verwendet wird.

Claims

1. Verfahren zum Anfahren einer mehrstufigen Pump-Turbine in den Pumpbetrieb mit folgenden zeitlich nacheinander angeordneten Schritten:

a) Schließen der Leitschaufeln (10) der Hochdruckstufe;
b) Einspeisen von Druckluft in das Gehäuse (5, 6) und Belüften des Gehäuses (5, 6);
c) Anfahren des Läufers (2, 3);
d) Abführen der Druckluft aus dem Gehäuse (5, 6) über Entlüftungsleitungen (28, 30; 31, 33, 34),

dadurch gekennzeichnet,
daß das Abführen der Druckluft auf folgende Weise erfolgt:

e) erstes Abführen der Druckluft ausschließlich über die Entlüftungsleitung (28, 30) während des Flutens der Pump- Turbine von der Niederdruckstufe über einen offenen Verbindungsweg (20) in die Hochdruckstufe;
f) während des Flutens Erfassung des im Gehäuse (5) der Hochdruckstufe vorhandenen restlichen Luftvolumens über eine Meßleitung (51) und ein Meßgerät (52) und Vergleich der Luftvolumina (V_H und V_L);
g) anschließend, wenn (V_H = V_L), gleichmäßiges Abführen der restlichen Druckluft aus dem Gehäuse (5) und dem Gehäuse (6) über die Entlüftungsleitungen (31, 33, 34 bzw. 28, 30) der jeweiligen Stufe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Flutens der Stand des sich in der Läuferkammer (5) der Hochdruckstufe von außen nach innen bewegenden Wassers erfaßt wird (51, 52).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Flutens der statische Druck in der Läuferkammer (5) der Hochdruckstufe gemessen und überwacht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Wasserstand oder den statischen Druck in der Läuferkammer (5) der Hochdruckstufe die endgültige Entlüftung des Läufergehäuses (6) der Niederdruckstufe über ein Entlüftungsventil (34V) bewirkt wird (52, 33, 34).