DE3248636A1

DE3248636A1 - Control of the rate of flow of water turbines

Info

Publication number: DE3248636A1
Application number: DE19823248636
Authority: DE
Inventors: Heinrich 6457 Maintal Gerk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1984-07-12

Abstract

Published without abstract.

Description

B E S C H R E I B U N G der E R F I N D U N G:B E S C H R E I B U N G der E R F I N D U N G:

T i t e l Regelung der Durchflußmenge für Wasserturbinen Bisneriger Stand der Technik: Die bisner gebauten und mit dieser Anmelaung vergleichbaren Turbinenarten sind die sogenannten Francisturbinen und haplanturbinen. Diese ceiaen Bauarten vertreten bei weitem die meisten @eute im Betrieb befindlichen Anlagen.T i t e l Regulation of the flow rate for Bisneriger water turbines State of the art: The turbine types built in bisner and comparable with this application are the so-called Francis turbines and haplan turbines. These ceiaen types represented by far the majority of systems in operation.

Zur Regelung der Wasserdurchflußmenge haben: a, die Francisturbinen den Leitschaufelkranz aer vor dem Wassereintritt in das Laufrad angebracht ist, und b; die Kaplanturbinen die in der Laufradnabe schwenkbar gelagerte Laufradschaufeln haben.To regulate the water flow: a, the Francis turbines the guide vane ring is attached in front of the water inlet in the impeller, and b; the Kaplan turbines the impeller blades pivoted in the impeller hub to have.

Nachteile des bisherigen Standes der Technik: Die wesentlichen Nachteile des bisherigen Standes der Technik sind: Zu a; Bei Francisturbineh wird mit aer Wassermengenregelung durch die Leitschaufeln auch die Einströmrichtung des Wassers in das Laufrad verandert.Disadvantages of the prior art to date: The main disadvantages of the current state of the art are: To a; At Francisturbineh, aer Water volume regulation by the guide vanes also the inflow direction of the water changed into the impeller.

Außerdem wird mit der veranderten Wassermenge die Strömumngsgeschwindigkeit im Lauf rad kleiner oder größer. In addition, the flow velocity increases with the change in the amount of water smaller or larger in the running wheel.

Auch der Wirkungsgrad der Turbine wird bei geringen Wassermengen zunehemend schlechter und die Kavitationsgefahr erhöht sich. The efficiency of the turbine is also reduced with small amounts of water increasingly worse and the risk of cavitation increases.

( Siehe hierzu auch Seite 5 Zu b; Durch die schwenkbare Anordnung der Laufrad schaufeln in der Nabe, ist die Anzahl der Schaufeln pro Laufrad aus konstruktiven Gründen begrenzt. Dadurch entsteht bei geöffneten Schaufeln ein großer Wasserschlupf zwischen Gehäusewand una Schaufelrad und bei weit geschlossenen Schaufeln ein grober Wasserschlupf zwischen den Schaufeln selbst. In beiden Fällen wird auch hier der Wirkungsgrad bei kleineren Wassermengen zunehmend schlechter. (See also page 5 to b; Due to the pivoting arrangement the impeller blades in the hub, the number of blades per impeller is made up limited for constructive reasons. This creates a large one when the shovels are open Water slip between the housing wall and the paddle wheel and with the paddles wide closed a gross water slip between the blades themselves. In both cases, too here the efficiency with smaller amounts of water increasingly worse.

Ferner entsteht hier bei weit geschiossenen Schaufeln eine höhere Kavitationsgefahr. Furthermore, when the blades are wide, a higher one arises Risk of cavitation.

( Siehe hierzu auch Seite 6 ) Zu a und b; Die maschinellen Bauteile zur Regelung der Durchilußmenge, wie Leitschaufelkranz und sonstige Regeltechnik oei Francisturbinen, sowie die schwenkbar gelagerten Laufradschaufeln bei Kaplanturbinen verursachen hohe Anschaffungskosten und unterliegen verhältnismäßig großem Verschleiß. (See also page 6) To a and b; The machine components for regulating the flow rate, such as guide vane ring and other control technology oei Francis turbines, as well as the pivotably mounted impeller blades in Kaplan turbines cause high acquisition costs and are subject to relatively high wear and tear.

Aufsaben der Erfindung: Der Erfindung liegt die Mengenregelung des durchströmenden Wassers bei günstigem Wirkungsgrad zu grunde. Durch diese Mengenregelung wird bei Wasserkraftanlagen das Niveau des Oberwasserspiegels und somit die Höhe des Wassergefälles konstant gehalten.Objects of the invention: The invention is the amount control of the water flowing through with a favorable degree of efficiency. Through this quantity regulation In hydropower plants, the level of the head water level and thus the height of the water gradient kept constant.

Durch den größtmöglichen Regelbereich dieser Turbine ist ihr Einsatz besonders gut im Verbundbetrieb mit anderen Turbineneinheiten; möglich.Its use is due to the largest possible control range of this turbine particularly good in connection with other turbine units; possible.

Erzeilbare Vorteile: Durch die hier vorliegende Lösungder Mengenregelung wird die Wasserströmung beim Eintritt in das Laufrad und im Laufrad selbst durch die feststehenden LaufradschauSeln begünstigt.The advantages that can be achieved: With the quantity control solution presented here the flow of water passes through when entering the impeller and in the impeller itself the fixed impeller swings are beneficial.

Der wirkungslose Wasserschlupf zwischen Gehäusewand und Schaufelrand selbst wird auf ein Minimum begrenzt.The ineffective water slip between the housing wall and the blade edge itself is kept to a minimum.

Durch die Düsenartige Wirkung des durchströmenden Wassers am Laufradaustritt und die bereits genannten Vorteile wird ein hoher Wirkungsgrad auch bei sehr kleinen Wassermengen erzielt.Due to the jet-like effect of the water flowing through at the impeller outlet and the advantages already mentioned will be high efficiency even with very small ones Achieved amounts of water.

Die Kavitationsgefahr wird stark vermindert und weit weniger Bauteile verursachen auch weniger Verschleiß.The risk of cavitation is greatly reduced and there are far fewer components also cause less wear and tear.

Billige Anschaffungskosten auch bei einer kleinen Einheit und einer kleinen stark schwankenden Wassermenge machen auch hier noch eine Wirtschaftlichkeit möglich. Besonders aber liegt die Anwendung dieser Turbine im Sinne der Erfindung im Verbund mit eier weiteren oder meheren itrbineneinheiten. HierXkann eine mittlere bis größere Wasserkraftanlage durch den gleichzeitigen Einsatz meherer Turbineneinheiten ohne Regelung eine max. Wassermenge durch Abstellen von einzelnen Einheiten durch die Regeltatigkeit der Turbine im Sinne der Erfindung stufenlos bis zur Kleinstwassermenge besonders wirtschaftlich arbeiten.Cheap acquisition costs even with a small unit and one Small, strongly fluctuating amounts of water also make it economical here possible. However, the application of this turbine lies in particular within the meaning of the invention in combination with one or more other I / O units. HereX can be a mean to larger hydropower plants through the simultaneous use of several turbine units without control, a maximum amount of water by shutting down individual units the regulation activity of the turbine within the meaning of the invention steplessly down to the smallest amount of water work particularly economically.

Beschreibung eines Ausführungbeispieles.Description of an exemplary embodiment.

Die fest eingebauten Leitbleche a führen das Wasser durch einen Zwischenraum b in das Laufrad c mit feststehenden Schaufeln.The fixed baffles a guide the water through a space b into impeller c with fixed blades.

Die Antriebswelle d übertragt hierbei auch gleichzeitig die axiale Regel bewegung auf das Laufrad c . Infolge der Axialbewegung des Laufrades wird die Höhe und somit die Laufrad mantelfläche e und so die Wasserdurchflußmenge zwischen Gehäusekante f und der Laufradbodenkante g geregelt. Ein Verdränger h führt innenden Abfluß des Wassers.The drive shaft d also transmits the axial one at the same time Normal movement on the impeller c. As a result of the axial movement of the impeller the height and thus the impeller shell surface e and so the water flow rate between Housing edge f and the impeller bottom edge g regulated. A displacer h leads inward Drainage of the water.

( Siehe hierzu auch Fig. 3 u. 4, - Seite 7 ) Ein Ausführungsbeispiel Fig. 5 u. 6, Seite 8 ) die hier ebenfalls nicht rotierenden Leitbleche a vor dem Zwischenraum b mit etwa gleichem Durchmesser wie Laufradeintritt.(See also Fig. 3 and 4, - page 7) An embodiment Fig. 5 and 6, page 8) the baffles a also not rotating here before Space b with approximately the same diameter as the impeller inlet.

Ein Ausführungsbeispiel einer kleineren bis mittleren Anlagenleistung bestehend aus drei Turbineneinheiten ( zwei Turbinen mit festem, nicht regelbarem Wassermengendurchfluß, eine Turbine regelbar im Sinne der Erfindung ) zeigt Seite 9. Hier beträgt die Anlagenleistung eine von max. 5,75 m)/sec stufenlos regelbar Wassermenge bis ca. o,20 m)/sec, bei stets höcnstem Wirkungsgrad.An embodiment of a small to medium system output consisting of three turbine units (two turbines with fixed, non-adjustable Water flow rate, a turbine controllable in the sense of the invention) shows page 9. Here the system output is infinitely variable at a maximum of 5.75 m) / sec Amount of water up to approx. 0.20 m) / sec, with always the highest degree of efficiency.

Einsatzbeispiel meherer Turbineneinheiten: (I, II, III) a: Max. Anlagenleistung: 3 Einheit I, 3,00 m3/sec, fester Mengendurchfluß Einheit II, 1,50 " , fester Mengendurchrchfluß Einheit III, 1,25 " , regelbarer Mengendurchfluß 5,75 m3/sec, regelbar bis ca. 4,70 m3/sec b; Obere Mittelmenge: Einheit I, 3,oo-m3/sec, fester Mengendurchfluß Einheit II, 1,50 " , fester Mengendurchfluß 4,50 m3/sec, nicht regelbar, ca. 4,50 m3/s. Application example of several turbine units: (I, II, III) a: Max. System output: 3 Unit I, 3.00 m3 / sec, fixed mass flow rate Unit II, 1.50 ", fixed mass flow rate Unit III, 1.25 ", adjustable mass flow rate 5.75 m3 / sec, adjustable up to approx. 4.70 m3 / sec b; Upper mean volume: Unit I, 3, oo-m3 / sec, fixed volume flow unit II, 1.50 ", fixed volume flow 4.50 m3 / sec, not adjustable, approx. 4.50 m3 / s.

c; Mittlere Menge: Einheit I, 3,oo m3/sec, fester Mengendurchfluß Einheit III, 1,25 m3/sec, regelbarer Mengendurchfluß 4,25 m3/sec, regelbar bis ca. 3,20 m3/sec d; Untere Mitte: Einheit I, 3,00 m)/sec, ca. 3,00 m3/sec feste Menge ei Geringe Wassermenge. c; Average volume: Unit I, 3, oo m3 / sec, fixed volume flow Unit III, 1.25 m3 / sec, adjustable volume flow 4.25 m3 / sec, adjustable up to approx. 3.20 m3 / sec d; Lower middle: Unit I, 3.00 m) / sec, approx. 3.00 m3 / sec fixed amount ei Small amount of water.

Einheit II, 1,50 m3/sec, fester Mengendurchfluß Einheit III, 1,25 m3/sec, regelbarer Mengendurchfluß 2,75 m3/sec, regelbar bis ca. 1,60 m3/sec f; Geringe Wassermenge: Reinheit II, 1,50 m3/sec, ca. 1,50 m3/sec feste Menge g; Min. Wassermenge: Einheit III, 1,25 m3/sec, regelbar bis ca. 0,20 m3/sec. Unit II, 1.50 m3 / sec, fixed mass flow rate Unit III, 1.25 m3 / sec, adjustable volume flow 2.75 m3 / sec, adjustable up to approx. 1.60 m3 / sec f; Small amount of water: purity II, 1.50 m3 / sec, approx. 1.50 m3 / sec fixed amount g; Min. Water volume: Unit III, 1.25 m3 / sec, adjustable up to approx. 0.20 m3 / sec.

Die in den Abschnitten a bis g nicht angeführten Einheiten befinden sich auger Betrieb.The units not listed in sections a to g are located itself auger operation.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims

P A T E N T A N S P R U C H: O b e r b e g r i f f: (title).

Regulation of the flow rate for water turbines K e n n z e i c h n u n g: characterized by O; .... that the flow rate of aes water Dei is fixed Impeller blades regulated by changes in the area size on the impeller outer surface will.