DE3300978C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer im stetigen Betrieb als Turbine arbeitenden mehrstufigen hydraulischen Maschine, bei welcher die jeweiligen mit Läufern versehenen Druckstufen durch Rückführleitungen in Reihe geschaltet sind und bei welcher die Druckstufe mit höchstem Druck und die Druckstufe mit niedrigstem Druck mit verstellbaren Leitschaufeln versehen sind, deren Öffnungsgrade unabhängig voneinander steuerbar sind.

In einer bekannten hydraulischen Maschine wird der Betrieb oder die Laufbedingung der Maschine durch Justierung der Wasserströ­ mungsmenge, die einen Läufer durchsetzt, oder durch ein Einlaß­ ventil erfolgt ist, das an einem Einlaßteil der hydraulischen Maschine angeordnet ist, gesteuert. Bei der bekannten mehrstufigen hydrau­ lischen Maschine, in welcher jeweilige Druckstufen mit Läufern versehen sind, die durch Rückführleitungen miteinander verbun­ den sind, sind verschiedene Verfahren zur Steuerung der Wasser­ strömungsbedingungen an den jeweiligen Stufen durch Leitschaufeln vorgeschlagen worden, die auf den Umfängen der Läufer der Stufen angeordnet sind, um dadurch den Betrieb der hydraulischen Ma­ schine zu steuern. Jedoch ist es mit der mehrstufigen hydrau­ lischen Maschine der oben beschriebenen Art wegen der konstruk­ tiven Begrenzung äußerst schwierig Leitschaufeln auf den äuß­ eren Umfängen der Läufer der entsprechenden Stufen anzuordnen und die Öffnung und Schließung der Leitschaufeln durch eine Leitschaufel-Steuereinheit zu steuern, die mit den Leitschaufeln verbunden ist, was ein Problem für den praktischen Gebrauch der mehrstufigen Maschine bedeutet.

Bei dem anderen Steuerverfahren, bei welchem nur stationäre Leitschaufeln mit konstantem Öffnungsgrad normalerweise an der Außenumfangsfläche eines Läufers jeder Druckstufe angeordnet sind, erfolgt die Justierung der Wasserströmungsmenge und die Maschinenbetriebssteuerung durch Auf-Zu-Steuerung des am Einlaß­ teil der hydraulischen Maschine vorgesehenen Einlaßventils. Jedoch kann bei diesem Verfahren die Wasserströmungsbedingung am Umfang des Läufers jeder Stufe nicht in Abhängigkeit von der Strömungsmenge des hindurchströmenden Wassers richtig justiert werden, so daß im Bereich von niedrigen und hohen Strömungsgeschwindigkeiten außerhalb von Berechnungspunkten der hydraulische Wirkungsgrad herabgesetzt ist und die hydrau­ lische Maschine bei verringertem hydraulischem Gesamtwirkungs­ grad arbeitet.

Um die oben beschriebenen Nachteile und Probleme auszuschalten, ist auch ein Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer mehr­ stufigen hydraulischen Maschine vorgeschlagen worden, bei wel­ chem verstellbare Leitschaufeln nur für die Stufe mit höchstem Druck vorgesehen sind und der Strömungsmenge an Wasser durch Regelung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leitschaufeln eingestellt werden kann. Gemäß diesem Betriebssteuerver­ fahren wird der statische Wasserdruckverlust am Einlaßventil, welcher auftritt, wenn keine verstellbaren Leitschaufeln in der Stufe mit höchstem Druck angeordnet sind, nicht beobachtet, so daß dieses Steuerverfahren einen besseren Betriebswirkungs­ grad hat als das zuerst erwähnte Verfahren. Unabhängig aber von den oben beschriebenen Vorteilen des später beschriebenen Ver­ fahrens treten, da die Stufe mit niedrigstem Druck bei einem Betriebspunkt betrieben wird, der während des Betriebes mit ge­ ringer Wassermenge weit von einem berechneten Betriebspunkt abliegt, Wasser-Trenn-Erscheinungen und/oder eine sekundäre örtliche Strömung auf, und diese nachteiligen Erscheinungen werden oft beobachtet, während der Wasserdruck an der Auslaß­ seite nachläßt, so daß Probleme auftreten, wie z. B. diejenigen, daß die Wasser-Trenn-Erscheinung und die sekundäre örtliche Strömung in der Stufe mit niedrigstem Druck zunehmen, wo der Wasserdruck auf der Auslaßseite des Läufers dieser Stufe ge­ ringer ist als derjenige der anderen Stufen, und es arbeitet die hydraulische Maschine dieser Art unter einer unstabilen Bedingung, wodurch Kavitation, starke Schwingungen und Geräusche hervorgerufen werden.

Infolgedessen hat man daran gedacht, eine mehrstufige hydrau­ lische Maschine zu konstruieren, die mit verstellbaren Leitschaufeln für die Stufen mit höchstem Druck und mit niedrig­ stem Druck versehen ist, als eine ideale mehrstufige hydrau­ lische Maschine mit vernünftiger Konstruktion und mit einem verhältnismäßig hohen hydraulischen Betriebswirkungsgrad.

Mit der tatsächlichen Betriebssteuerung für den Betrieb der mehrstufigen hydraulischen Maschine, in welcher die Stufen mit höchstem Druck und mit niedrigstem Druck mit verstellbaren Leit­ schaufeln versehen sind, hat die mehrstufige Maschine dieser Bauart mit Rücksicht auf die Last- oder Wasserspiegel-Justie­ rungssteuerung bei stetigem Betrieb einen komplizierten Strö­ mungsdurchgang im Vergleich mit einer einstufigen hydraulischen Maschine, und es ist erforderlich, die verstellbaren Leitschaufeln der Stufen mit höchstem und niedrigstem Druck genau zu be­ treiben oder zu steuern. Ferner werden in einem Falle, in wel­ chem die Steuerung der verstellbaren Leitschaufeln nicht exakt ausgeführt wird, das Verhältnis des statischen Wasserdruckes oder die Verteilung auf die Läufer der jeweiligen Stufen un­ gleichmäßig, was eine Herabsetzung des hydraulischen Wirkungs­ grades der Maschine bewirken kann, wodurch Kavitation, Vibra­ tion und Geräusche an der Stufe mit niedrigstem Druck hervor­ gerufen werden.

Es ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (DE 30 32 032 A1). Mit diesem bekannten Verfahren zur Steuerung einer zweistufigen Pumpenturbine sollen die Öffnungsgrade der Leitschaufeln der beiden Stufen im Turbinenbetrieb in Abhängigkeit von einer Änderung dieser Betriebsbedingungen, z. B. der Last, unabhängig voneinander auf unterschiedliche Größen gesteuert werden.

Mit dieser einfachen Anweisung ist es in der Praxis nicht möglich, in der im Turbinenbetrieb arbeitenden hydraulischen Maschine eine geeignete Wasserdruckverteilung so aufrechtzuerhalten, daß eine Verringerung des hydraulischen Wirkungsgrades verhindert wird und das Auftreten von Kavitations- und Schwingungserscheinungen sowie von Geräuschen vermieden werden kann.

Es ist auch eine mehrstufige hydraulische Maschine bekannt (US-PS 42 80 788), welche nur in der Stufe mit höchstem Druck verstellbare Leitschaufeln enthält, die zur Einstellung der Strömungsmenge justierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer im stetigen Betrieb als Turbine arbeitenden mehrstufigen hydraulischen Maschine in Abhängigkeit von der Last zu schaffen, durch das eine geeignete Wasserdruckverteilung auf die jeweiligen Druckstufen aufrechterhalten wird, so daß eine Verringerung des hydraulischen Wirkungsgrades verhindert wird und das Auftreten von Kavitations- und Schwingungserscheinungen sowie von Geräuschen vermieden werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 7 schematisch Längsschnitte durch eine typische zweistufige hydraulische Maschine, auf die die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Systems, welches die in Fig. 1 gezeigte hydraulische Maschine enthält,

Fig. 3a bis 3c und Fig. 4a bis 4c Blockschaltbilder für die Steuerung des Betriebes von verstellbaren Leitschaufeln der hydraulischen Maschine unter einer stetigen Betriebsbedingung, und zwar durch die erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 5a bis 5c und Fig. 6a bis 6c und Fig. 7, 8 u. 9 und Fig. 10 graphische Darstellungen, welche die Beziehung zwischen dem relativen Verhältnis oder der relativen Differenz zwischen dem statischen Druck und der hydraulischen Druckdifferenz unter einer stetigen Betriebsbedingung in Verbindung mit ihrem vorgeschriebenen Bereich dar­ stellt.

Ein Ausführungsbeispiel des Betriebs-Steuerverfahrens einer mehrstufigen hydraulischen Maschine nach der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, in der eine zweistufige hydraulische Francis-Maschine gezeigt ist.

In Fig. 1 sind ein Läufer 2 der Hochdruckstufe und ein Läufer 3 der Niederdruckstufe auf einer gemeinsamen Welle 1 mit axi­ alem Abstand angeordnet. Der Läufer 2 ist mit oberen und unteren Abdeckungen 4 und 5 abgedeckt, wodurch eine Läuferkammer 8 der Hochdruckstufe abgegrenzt wird, und es ist der Läufer 3 mit obe­ ren und unteren Abdeckungen 6 und 7 abgedeckt, die eine Läufer­ kammer 9 der Niederdruckstufe begrenzen. Die Läuferkammern 8 und 9 sind durch eine Rückführleitung 10 miteinander verbunden, in welcher Rückführblätter 11 angeordnet sind, und in der auch verstellbare Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe mit veränder­ barem Öffnungsgrad angeordnet sind.

Ein Spiralgehäuse 13 ist außerhalb der Läuferkammer 8 angeord­ net, die mit einer Spiralkammer 14 des Gehäuses 13 verbunden ist. Der Einlaßteil der Spiralkammer 14 ist über ein Einlaß­ ventil 20 mit einem Druckrohr 21 verbunden, das wiederum mit einem oberen Wehr D₁ (Fig. 2) in Verbindung steht. Auf der Außenseite des Läufers 2 sind verstellbare Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe angeordnet, die einen veränderbaren Öffnungs­ grad haben. Die Läuferkammer 9 ist mit einem Saugrohr 16 ver­ bunden, das mit einem Überlaufrohr 22 in Verbindung steht, das wiederum mit einem unteren Wehr D₂ verbunden ist. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 23 die gesamte Struktur einer zweistufigen hydraulischen Maschine, und es bezeichnet das Be­ zugszeichen 24 eine dynamoelektrische Maschine, die mit der hydraulischen Maschine 23 verbunden ist. Eine hydraulische Druck-Meßvorrichtung 17 ist mit der Rückführleitung 10 ver­ bunden, um den hydraulischen Druck in der Leitung 10 zwischen den Läuferkammern 8 und 9 zu messen.

Die Fig. 3a und 4a zeigen Betriebs-Steuer-Blockschaltbilder, welche erforderlichenfalls die Last während der stetigen Be­ triebsbedingung steuern und justieren, wobei der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe durch eine Leitschaufel-Steuervorrichtung 26a gesteuert werden kann, die in Abhängigkeit von Steuerinstruktionen von einer Last-Ein­ stellvorrichtung 25a betätigt wird.

Nach diesem Steuerverfahren der verstellbaren Leitschaufeln 15 wird die Druckverteilung auf die Läufer 2 und 3 der Niederdruck­ stufe und der Hochdruckstufe verändert. Wenn der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe (der Stufe mit höchstem Druck) zunimmt, nimmt die Druckverteilung auf den Läufer 2 relativ ab, und wenn der Öffnungsgrad abnimmt, nimmt die Druckverteilung verhältnismäßig zu, wodurch der hy­ draulische Druck des in der Leitung 10 zur Niederdruckstufe fließenden Wassers geändert wird. Während dieses Steuerschrit­ tes kann unter Berücksichtigung der Steuerung der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 durch ein Steuersignal unter Berücksichtigung der hydraulischen Druckdifferenz (Hd1) zwischen dem hydraulischen Druck auf der Einlaßseite der Hochdruckstufe (beispielsweise der Druck in dem Druckrohr 21) und dem hydraulischen Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe (beispielsweise der Druck in der Rückführleitung 10) gesteuert werden, um eine hy­ draulisch geeignete Druckverteilung zu erhalten.

Wie in Fig. 4 als einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel ge­ zeigt, wird die hydraulische Druckdifferenz (Hd1) zwischen dem hydraulischen Druck, beispielsweise im Druckrohr 21, der durch einen Druckdetektor 27a gemessen wird, der an der Ein­ laßseite der Hochdruckstufe angeordnet ist, und dem hydrau­ lischen Druck, beispielsweise in der Rückführleitung 10, der durch den vorher beschriebenen Detektor 17 gemessen wird, durch einen hydraulischen Druckdifferenz-Detektor 28a gemessen. Die so durch den Detektor 28a gemessene Druckdifferenz wird mit einem auf die gesamte Struktur der hydraulischen Maschine einwirkenden statischen Druck (das ist der Wasserdruck Hst zwischen dem oberen Wehr D₁ und dem unteren Wehr D₂), und zwar unter Verwendung eines hydraulischen Druckdifferenz-Komparators 30a. Wenn im nächsten Schritt das relative Verhältnis oder die relative Differenz diese durch den Komparator 30a verglich­ ene Druckdifferenz den vorgeschriebenen Bereich überschreitet (ein Beispiel ist in den Fig. 5a und 6a gezeigt), der vor­ bestimmt ist, um eine Druckverteilung zu erhalten, bei welcher die jeweiligen Stufen mit hohem Betriebs-Wirkungsgrad arbeiten, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführ­ leitung 10 ansteigt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe abnimmt, werden Steuerinstruktionen für die Drehung der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruck­ stufe in solcher Richtung zu einer Leitschaufel-Steuereinheit 31a übertragen, daß die Leitschaufeln geöffnet werden, wenn andererseits das relative Verhältnis oder die oben beschrie­ bene relative Differenz unterhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführleitung 10 abnimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe abnimmt, werden Steuerinstruktionen für die Drehung der Leitschaufeln 12 in solcher Richtung zur Leitschaufel-Steuereinheit 31a übertragen, daß diese im Schließ­ sinn betätigt werden. Somit erfolgt in der oben beschriebenen Weise die Steuerung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leit­ schaufeln 12 der Niederdruckstufe kontinuierlich bis zu einem Zeitpunkt, in welchem das relative Verhältnis oder die relative Differenz in den vorgeschriebenen Bereich kommen.

Somit kann nach einer Ausführung der Erfindung die mehrstufige hydraulische Maschine mit einer vorbestimmten Last in der oben beschriebenen Weise betrieben werden, so daß der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) durch die Steuerinstruktionen auf der Last, die den Leitschaufeln 15 zugeführt werden, gesteuert werden, während gleichzeitig der Öffnungsgrad der verstell­ baren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrig­ stem Druck) durch Steuerinstruktionen der hydraulischen Druck­ differenz (Hd1) zwischen dem Druck an der Einlaßseite der Hochdruckstufe und dem Druck an einem Teil zwischen der Hoch­ druckstufe und der Niederdruckstufe gesteuert werden.

Ein Betriebs-Steuerverfahren für die Erteilung von Last-Steuer­ instruktionen an die verstellbaren Leitschaufeln 12 wird im folgenden beschrieben.

Der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Nieder­ druckstufe wird gesteuert durch Übertragung von Last-Steuerinstruktionen zur Leitschaufel-Steuereinheit 26a von der Last- Einstelleinheit 25a, wie sie in Fig. 3a gezeigt ist.

Andererseits wird der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln der Hochdruckstufe gemäß dem Blockschaltbild gesteuert, wie es in Fig. 4a gezeigt ist. Wenn in diesem Steuerverfahren das relative Verhältnis oder die relative Differenz des durch den Komparator 30a mit der hydraulischen Druckdifferenz (Hd1) verglichenen statischen Druckes den vorgeschriebenen Bereich überschreitet, der eingestellt ist, um eine Druckver­ teilung an den jeweiligen Druckstufen zur Erzielung eines Be­ triebes mit hohem Wirkungsgrad zu erhalten, werden Steuerin­ struktionen an die Leitschaufel-Steuereinheit 31a gegeben, um die Leitschaufeln 15 zu schließen, und wenn das relative Verhältnis oder die relative Differenz unterhalb des vorge­ schriebenen Bereiches liegt, werden an die Steuereinheit 31a Steuerinstruktionen gegeben, die eine Öffnung der Leitschaufeln 12 bewirken.

Obwohl nach dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel bezüglich der Steuerung der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) beschrieben ist, daß die Öffnungsgrade der verstellbaren Leitschaufeln 12 durch ein Steuersignal bezüglich der hydraulischen Druckdif­ ferenz (Hd1) zwischen dem hydraulischen Druck auf der Einlaßseite der Hochdruckstufe und dem hydraulischen Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe ge­ steuert werden kann, um eine hydraulisch stabile Druckvertei­ lung gemäß der Erfindung zu erhalten, wird der Öffnungsgrad der Leitschaufeln 12 auch durch ein Steuersignal bezüglich der hy­ draulischen Druckdifferenz (Hd2) zwischen dem hydraulischen Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Nieder­ druckstufe (beispielsweise dem Druck in der Rückführleitung 10) und einem hydraulischen Druck an der Auslaßseite der Nieder­ druckstufe (beispielsweise der Druck im Saugrohr 22 ge­ steuert, um eine hydraulisch stabile Druckverteilung zu er­ halten.

Wie in Fig. 4b als Blockschaltbild gezeigt, wird die hydrau­ lische Druckdifferenz (Hd2) zwischen dem hydraulischen Druck, beispielsweise in der Rückführleitung 10, der durch die Meß­ einheit 17, die an einem Zwischenteil zwischen der Hochdruck­ stufe und der Niederdruckstufe liegt, und dem hydraulischen Druck, beispielsweise im Saugrohr 22, der durch einen auf der Auslaßseite der Niederdruckstufe angeordneten Druckdetek­ tor 27b gemessen wird, durch einen hydraulischen Druckdiffe­ renz-Detektor 28b festgestellt. Die so durch den Detektor 28b festgestellte Druckdifferenz wird mit einem statischen Druck verglichen, der auf die gesamte Struktur der hydraulischen Maschine (das ist der Wasserdruck Hst zwischen dem oberen Wehr D₁ und dem unteren Wehr D₂) einwirkt, und zwar unter Ver­ wendung eines hydraulischen Druckdifferenz-Komparators 30b. Im nächsten Schritt werden, wenn das relative Verhältnis oder die relative Differenz dieser durch den Komparator 30b ver­ glichenen Druckdifferenz den vorbeschriebenen Bereich über­ schreitet (beispielsweise in den Fig. 5b und 6b gezeigt), der eingestellt ist, um eine Druckverteilung zu erhalten, bei welcher die jeweiligen Stufen mit hohem Betriebswirkungsgrad betrieben werden, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführleitung 10 abnimmt und die Druckvertei­ lung auf den Läufer der Niederdruckstufe abnimmt, Steuerin­ struktionen für die Betätigung der verstellbaren Leitschaufeln 12 an eine Leitschaufel-Steuereinheit 31a gegeben, um die Leitschaufeln 12 zu schließen. Andererseits werden, wenn das relative Verhältnis oder die relative Druckdifferenz, wie sie oben beschrieben ist, unterhalb des vorbeschriebenen Be­ reiches liegt, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführleitung 10 zunimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe zunimmt, Steuerinstruktionen für die Betätigung der verstellbaren Leitschaufeln an die Steuereinheit 31b gegeben, um die Leitschaufeln 12 zu öffnen. Somit erfolgt in der oben beschriebenen Weise die Steuerung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe kontinuierlich bis zu einer Zeit, zu welcher das relative Verhältnis oder die relative Differenz in den vorgeschriebenen Bereich kommt.

Somit kann nach der zweiten Ausführung der Erfindung die mehr­ stufige hydraulische Maschine mit einer vorbestimmten Last durch die Weise betrieben werden, wie sie oben beschrieben ist, und zwar derart, daß der Öffnungsgrad der verstellbaren Leit­ schaufeln 15 der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) durch die Last-Steuerinstruktionen gesteuert wird, die den Leitschaufeln 15 zugeführt werden, und es wird gleichzeitig der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Nieder­ druckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) durch Steuerinstruk­ tionen der hydraulischen Druckdifferenz (Hd2) zwischen dem Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Nieder­ druckstufe und dem Druck an der Auslaßseite der Niederdruck­ stufe gesteuert.

Es wird nunmehr ein Betriebs-Steuerverfahren in dem anderen Ge­ sichtspunkt gemäß dieser Ausführung für die Übertragung von Last- Steuerinstruktionen zu den verstellbaren Leitschaufeln 12 be­ schrieben.

Obwohl der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe in der vorher beschriebenen Weise in Verbin­ dung mit Fig. 3a gesteuert wird, wird der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe in der Weise gemäß dem in Fig. 4b gezeigten Blockschaltbild gesteuert. Nach diesem abgewandelten Steuerverfahren werden, wenn das re­ lative Verhältnis oder die relative Differenz des statischen Druckes, der durch den Komparator 30b mit der hydraulischen Druckdifferenz (Hd2) verglichen worden ist, den vorbeschrie­ benen Bereich überschreitet, der eingestellt ist, um eine Druckverteilung an der Druckstufe zur Bewirkung eines Betriebes mit hohem Wirkungsgrad zu erreichen, die Steuerinstruktionen an die Leitschaufel-Steuereinheit 31b gegeben, um die Leit­ schaufeln 15 zu öffnen, und wenn das relative Verhältnis oder die relative Differenz unter dem vorbeschriebenen Bereich liegt, werden die Steuerinstruktionen zum Schließen der Leitschaufeln 12 an die Steuereinheit 31b gegeben.

Es wird nunmehr ein weiteres drittes Ausführungsbeispiel des Betriebs-Steuerverfahrens einer mehrstufigen hydraulischen Ma­ schine nach der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei welchem die Steuerung bewirkt wird durch Berücksichtigung der Änderung des Wasserspiegels.

Wenn es bei einer stetigen Betriebsbedingung der mehrstufigen hydraulischen Maschine erforderlich ist, den Wasserspiegel in Abhängigkeit von der Änderung des statischen Druckes zu justie­ ren oder zu steuern, kann der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) durch eine Leitschaufel-Steuereinheit 26b (Fig. 3b) gesteuert werden, und zwar durch Steuerinstruktionen von einer Wasser­ spiegel-Einstelleinheit 25b in Abhängigkeit von der Änderung des statischen Druckes, wie es in Fig. 3b gezeigt ist.

Bei dieser Ausführung kann die Steuerung der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) in Abhängigkeit von dem statischen Druck durch das Ver­ fahren erfolgen, das demjenigen des zweiten Ausführungsbei­ spiels gleicht.

Wie oben gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wird der Grad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe durch die Steuerinstruktionen in Abhängig­ keit von der Änderung des statischen Druckes gesteuert, während gleichzeitig der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) gesteuert wird durch Steuerinstruktionen der hydraulischen Druckdifferenz (Hd2) zwischen dem Druck an einem Teil zwischen der Hochdruck­ stufe und der Niederdruckstufe und dem Druck an der Auslaßseite der Niederdruckstufe. Somit kann die mehrstufige hydraulische Maschine in Übereinstimmung mit der Änderung des statischen Druckes wirksam betrieben werden.

Nach einem Betriebs-Steuerverfahren gemäß einem anderen Gesichts­ punkt der Erfindung werden Steuerinstruktionen von der Wasser­ spiegel-Einstelleinheit 25b zur Leitschaufel-Steuereinheit 26b übertragen, um dadurch den Öffnungsgrad der Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe zu steuern, wie es in Fig. 4b gezeigt ist. Die Steuerung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leit­ schaufeln 15 der Hochdruckstufe kann erfolgen in Übereinstim­ mung mit dem durch das Blockschaltbild in Fig. 4b dargestellten Verfahren. Auch in diesem Steuerverfahren werden, wenn das re­ lative Verhältnis oder die relative Differenz des statischen Druckes, die mit Komparator 30b mit der hydraulischen Druck­ differenz (Hd2) verglichen worden ist, den vorgeschriebenen Be­ reich überschreitet, der so eingestellt ist, daß eine Druckver­ teilung an der Druckstufe für einen Betrieb mit hohem Wirkungs­ grad erreicht wird, die Steuerinstruktionen an die Leitschaufelsteuereinheit 31b gegeben, um die Leitschaufeln 15 zu öffnen, und wenn das relative Verhältnis oder die relative Differenz unterhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, werden die Steuerinstruktionen zum Schließen der Leitschaufeln 12 an die Steuereinheit 31b gegeben.

Ferner kann nach der vierten Ausführung der Erfindung der Öffnungs­ grad der verstellbaren Leitschaufeln einer der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) und Niederdruckstufe (Stufe mit nie­ drigstem Druck) der hydraulischen Maschine durch die Strömungs­ mengen-Steuerinstruktionen gesteuert werden, und es kann der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln der anderen der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) und der Niederdruck­ stufe (Stufe mit niedrigstem Druck), durch die Laststeuerinstruktionen ge­ steuert werden. Diese Steuerbetriebsart wird im einzelnen im folgenden beschrieben.

In Fig. 7 sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 für entsprechende Teile verwendet. Es sind Strömungsmengen-Detek­ toren 18 und 19 vorgesehen, die nach einem Index-Verfahren ar­ beiten. Diese Detektoren sind mit dem Spiral-Gehäuse 13 bzw. dem Saugrohr 16 verbunden. Diese Strömungsmengen-Detektoren sind bekannter Art, welche die relative Änderung der Strömungs­ menge messen und die Druckdifferenz zwischen zwei geeigneten Punkten in den Strömungsleitungen durch Indexe bzw. Zeiger an­ zeigen.

Nach diesem Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Betriebes der mehrstufigen, beispielsweise zweistufigen, hydraulischen Maschine werden im Falle der Justierung und Steuerung der Last bei einem gegebenen Betriebsdruck unter einer stetigen Betriebs­ bedingung Steuerinstruktionen der durch die Detektoren 18 und 19 gemessenen Strömungsmenge an die Leitschaufel-Steuereinheit 26c übertragen, wie es in Fig. 3c gezeigt ist, um hierdurch den Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hoch­ druckstufe zu steuern. Es wird der Öffnungsgrad der verstell­ baren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe so gesteuert, daß die Leitschaufeln 15 in Schließrichtung betätigt werden, wenn die durch die Detektoren 18a und 19a gemessenen Strömungsmengen die Strömungsmengen entsprechend der Soll-Last überschreiten, die durch die Beziehung zwischen dem Betriebsdruck und der Last (wie es in Fig. 8 gezeigt ist) vorherbestimmt ist, und wenn die Strömungsmengen unter den Strömungsmengen entsprechend der Soll-Last liegen, werden die Leitschaufeln 15 in Öffnungsrich­ tung betätigt.

In Übereinstimmung mit der Steuerung des Öffnungsgrades der ver­ stellbaren Leitschaufeln der Hochdruckstufe ändert sich die Druckverteilung auf die Läufer der Hochdruckstufe und der Nie­ derdruckstufe. Mit anderen Worten, wenn der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe zunimmt, wird die Druckverteilung auf den Läufer der Hochdruckstufe ver­ hältnismäßig geringer als diejenige auf den Läufer der Nieder­ druckstufe, und wenn der Öffnungsgrad der verstellbaren Leit­ schaufeln 15 abnimmt, nimmt die Druckverteilung auf die Hoch­ druckstufe verhältnismäßig zu. Somit ändert sich der hydrau­ lische Druck in der Rückführleitung an einem Punkt zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe.

Der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Nieder­ druckstufe kann gesteuert werden durch Übertragung des die hydraulische Druckdifferenz oder das hydraulische Druckver­ hältnis (Hd3) zwischen dem hydraulischen Druck auf der Ein­ laßseite der Hochdruckstufe (beispielsweise der Druck im Druckrohr) und dem hydraulischen Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe (beispielsweise in der Rückführleitung 10) zur Steuereinheit, um die verstellbaren Leitschaufeln 12 so zu steuern, daß eine hydraulisch geeignete Lastverteilung erfolgt.

Wie in Fig. 4 als Blockschaltbild ge­ zeigt, wird die hydraulische Druckdifferenz oder das hydrau­ lische Druckverhältnis (Hd3) zwischen dem hydraulischen Druck auf der Einlaßseite der Hochdruckstufe, die durch einen Detek­ tor 27c gemessen wird, und dem hydraulischen Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe, der durch einen Detektor 17 gemessen wird, durch einen Detektor 28c festgestellt. Wenn die festgestellte hydraulische Druckdiffe­ renz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd3) den vorge­ schriebenen Bereich (ein Beispiel ist in Fig. 9 oder 10 ge­ zeigt) überschreitet, die eingestellt ist, um eine Druckvertei­ lung für den Betrieb der jeweiligen Stufen mit hohem hydrau­ lischen Wirkungsgrad zu erhalten, d. h., wenn der hydraulische Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Nieder­ druckstufe abnimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe abnimmt, werden die verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe in einer solchen Richtung betätigt, daß sie geschlossen werden. Andererseits werden, wenn die hy­ draulische Druckdifferenz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd3) unterhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, d. h., wenn der hydraulische Druck an einem Teil zwischen der Hochdruck­ stufe und der Niederdruckstufe abnimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe zunimmt, die verstellbaren Leitschaufeln 12 in Öffnungsrichtung betätigt. Die Steuerin­ struktionen zum Öffnen oder Schließen der verstellbaren Leit­ schaufeln 12 werden an die Leitschaufel-Steuereinheit 31c über­ tragen, wodurch der Öffnungsgrad der Leitschaufeln 12 gesteuert wird, bis zu einer Zeit, in welcher die hydraulische Druckdiffe­ renz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd3) in den vorbe­ schriebenen Bereich zurückkehrt. Somit kann, da der Öffnungs­ grad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe durch die Strömungsmengen-Steuerinstruktionen gesteuert wird, der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Nieder­ druckstufe auch durch die Steuerinstruktionen der hydraulischen Druckdifferenz (Hd3) gesteuert werden, um dadurch wirksam die hydraulische Maschine mit einer vorbestimmten Last zu betreiben.

Ein Betriebs-Steuerverfahren nach dem anderen Gesichtspunkt dieses vierten Ausführungsbeispiels, bei welcher Strömungs­ mengen-Steuerinstruktionen an die verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe übertragen werden, wird im folgenden beschrieben.

Der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 kann ge­ steuert werden durch Übertragung von Strömungsmengen-Steuer­ instruktionen zur Leitschaufel-Steuereinheit 26c, wie es in Fig. 3c gezeigt ist, und zwar in solcher Weise, daß, wenn die durch den Detektor 18 oder 19 gemessene Strömungsmenge die Strömungsmenge entsprechend einer Soll-Last überschreitet, die Leitschaufeln 12 in Schließrichtung betätigt werden, während andererseits, wenn die gemessene Strömungsmenge unter­ halb der Soll-Strömungsmenge liegt, sie in Öffnungsrichtung betätigt werden.

Zu dieser Zeit wird der Öffnungsgrad der verstellbaren Leit­ schaufeln 15 der Hochdruckstufe so gesteuert, wie es vorher in Verbindung mit dem Blockschaltbild nach Fig. 4c beschrie­ ben worden ist. Jedoch werden in diesen Verfahren, wenn die hydraulische Druckdifferenz oder das hydraulische Druckverhält­ nis (Hd3), das durch den Detektor 28c gemessen worden ist, den vorgeschriebenen Bereich überschreitet, der eingestellt ist, um eine Druckverteilung für einen Betrieb mit hohem Wirkungs­ grad zu erhalten, die verstellbaren Leitschaufeln 15 in Öffnungsrichtung betätigt, während dann, wenn die hydraulische Druck­ differenz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd3) unterhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegt, die verstellbaren Leit­ schaufeln in Schließrichtung betätigt. Diese Steuerungen der verstellbaren Leitschaufeln erfolgt durch die Steuereinheit 31c in Abhängigkeit von Steuerinstruktionen.

In einem noch anderen Ausführungsbeispiel eines Steuerverfah­ rens einer mehrstufigen hydraulischen Maschine unter Verwen­ dung von Detektoren nach dem Index-Verfahren kann die Steue­ rung des Öffnungsgrades der steuerbaren Leitschaufeln der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) in gleicher Weise erfolgen, wie es vorher in Bezug auf das vierte Ausführungs­ beispiel beschrieben worden ist, wobei aber die Steuerung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Nieder­ druckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) so erfolgt, daß eine geeignete Druckverteilung durch Übertragung eines Steuersig­ nals erreicht wird, welches die hydraulische Druckdifferenz (Hd4) zwischen einem Druck an einem Teil zwischen der Hoch­ druckstufe und der Niederdruckstufe (z. B. in der Rückführ­ leitung 10) und einem Druck an einem Teil auf der Auslaßseite der Niederdruckstufe (z. B. in dem Überlauf 22) berücksichtigt.

Wie in Fig. 4d als Blockschaltbild gezeigt, wird die hydrau­ lische Druckdifferenz (Hd4) zwischen dem hydraulischen Druck, beispielsweise in der Rückführleitung, der durch den in einem Zwischenteil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruck­ stufe angeordneten Detektor 17 gemessen worden ist, und dem hydraulischen Druck, beispielsweise in dem Überlauf 22, der durch einen an der Auslaßseite der Niederdruckstufe angeord­ neten Druckdetektor 27d gemessen worden ist, durch einen hy­ draulischen Druckdifferenz-Detektor 28d gemessen. Die durch den Detektor 28d gemessene Druckdifferenz wird mit einem sta­ tischen Druck verglichen, der durch einen Detektor 29d ge­ messen worden ist, und der auf die gesamte Struktur der hy­ draulischen Maschine einwirkt (das ist der Wasserdruck Hst zwischen dem oberen Wehr D₁ und dem unteren Wehr D₂), und zwar unter Verwendung eines hydraulischen Druckdifferenz-Komparators 30d.

Als nächster Schritt werden, wenn das relative Verhältnis oder die relative Differenz dieser mit dem Komparator 30d verglich­ enen Druckdifferenz den vorgeschriebenen Bereich überschreitet (beispielsweise in Fig. 5b und 6b gezeigt), der so einge­ stellt ist, daß eine Druckverteilung erreicht wird, bei welcher die jeweiligen Stufen mit hohem Betriebswirkungsgrad betrieben werden, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführleitung abnimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe abnimmt, Steuerinstruk­ tionen für die Betätigung der verstellbaren Leitschaufeln 12 an eine Leitschaufel-Steuereinheit 31d gegeben, um die Leit­ schaufeln 12 zu schließen. Andererseits werden, wenn das re­ lative Verhältnis oder die relative Differenz, wie sie oben beschrieben ist, unterhalb des vorgeschriebenen Bereiches liegen, mit anderen Worten, wenn der hydraulische Druck in der Rückführleitung 10 zunimmt und die Druckverteilung auf den Läufer der Niederdruckstufe zunimmt, Steuerinstruktionen für die Betätigung der verstellbaren Leitschaufeln 12 an die Steuereinheit 31d gegeben, so daß die Leitschaufeln 12 ge­ öffnet werden. Somit erfolgt in der oben beschriebenen Weise die Steuerung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leitschau­ feln der Niederdruckstufe so lange, bis das relative Verhält­ nis oder die relative Differenz in den vorgeschriebenen Bereich kommt.

Somit kann nach diesem fünften Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung die mehrstufige hydraulische Maschine mit einer vorbe­ stimmten Last durch die Art und Weise so betrieben werden, daß der Öffnungsgrad der Leitschaufeln 15 der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) durch Strömungsmengen-Steuerinstruk­ tionen gesteuert wird, die an die Leitschaufeln 15 gegeben wer­ den, während gleichzeitig der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) durch Steuerinstruktionen der hydraulischen Druckdiffe­ renz (Hd4) zwischen dem Druck an einem Teil zwischen der Hoch­ druckstufe und der Niederdruckstufe und dem Druck an der Aus­ laßseite der Niederdruckstufe gesteuert wird.

Ein Betriebs-Steuerverfahren nach einem Gesichtspunkt des Aus­ führungsbeispiels, in welchem Strömungsmengen-Steuerinstruktionen an die verstellbaren Leitschaufeln der Niederdruckstufen über­ tragen werden, wird im folgenden beschrieben.

Der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 12 kann ge­ steuert werden durch Übertragung von Strömungsmengen-Steuerin­ struktionen an die Leitschaufel-Steuereinheit 26c, wie es in Fig. 3c gezeigt ist, und zwar in solcher Weise, daß dann, wenn die durch den Detektor 18 oder 19 gemessene Strömungsmenge die Strömungsmenge entsprechend einer Soll-Last überschreitet, die Leitschaufeln 12 in Schließrichtung betätigt werden, während andererseits, wenn die gemessene Strömungsmenge unterhalb der erwünschten Strömungsmenge liegt, sie in Öffnungsrichtung be­ tätigt werden.

Der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln 15 der Hoch­ druckstufe wird gesteuert, wie es vorher in Verbindung mit dem Blockschaltbild nach Fig. 4b beschrieben worden ist. Wenn aber in diesem Verfahren die hydraulische Druckdifferenz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd4), das durch den Komparator 30d verglichen worden ist, den vorgeschriebenen Bereich über­ schreitet, der so vorbestimmt worden ist, daß eine Druckver­ teilung für einen Betrieb mit hohem Wirkungsgrad erhalten wird, werden die verstellbaren Leitschaufeln 15 in Schließrichtung betätigt, und wenn die hydraulische Druckdifferenz oder das hydraulische Druckverhältnis (Hd4) unterhalb des vorgeschrie­ benen Bereiches liegt, die verstellbaren Leitschaufeln 12 in Schließrichtung betätigt. Diese Steuerungen der verstellbaren Leitschaufeln erfolgen durch die Steuereinheit 32d in Über­ einstimmung mit den Steuerinstruktionen.

Nach der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wor­ den ist, können im Falle der Steuerung und Einstellung der Last oder des Wasserspiegels in einer mehrstufigen hydraulischen Maschine unter einer stetigen Betriebsbedingung die hydrau­ lisch günstigste Kombination der Öffnungsgrade der verstell­ baren Leitschaufeln ausgewählt werden, um dadurch die mehr­ stufige hydraulische Maschine mit einem ausgezeichneten hy­ draulischen Wirkungsgrad zu betreiben, da der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln einer der Hochdruckstufe (Stufe mit höchstem Druck) und der Niederdruckstufe (Stufe mit niedrigstem Druck) gemäß der Steuerung oder Änderung des Öffnungsgrades der verstellbaren Leitschaufeln der anderen Druckstufe gesteuert werden kann.

Ferner können, obwohl nachteilige Erscheinungen, wie Kavitationen und Drall, allgemein an einem Läuferteil der Niederdruckstufe erzeugt werden, diese nachteiligen Erscheinungen vermieden werden durch Justierung der relativen Druckdifferenz oder des relativen Druckverhältnisses zwischen dem statischen Druck und der hydraulischen Druckdifferenz zwischen dem Druck auf der Einlaßseite der Hochdruckstufe oder an der Auslaßseite der Niederdruckstufe und dem Druck an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe, so daß diese relative Differenz oder das relative Verhältnis in den vor­ beschriebenen Bereich für den Betrieb der hydraulischen Ma­ schine mit hohem hydraulischen Wirkungsgrad gelangen, da die Druckverteilung auf die jeweiligen Druckstufen immer gesteuert werden kann.

Ferner kann, obwohl manchmal abnormale Übergangsdruckanstiege an der Niederdruckstufe in einigen Kombinationen der Öffnungs­ grade der verstellbaren Leitschaufeln an der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe auftreten können, gemäß der Erfindung der abnormale Druckanstieg festgestellt und verhindert werden, da die verstellbaren Leitschaufeln unter Einwirkung des hydrau­ lischen Druckes an einem Teil zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe gesteuert werden.

Somit kann nach den Verfahren zur Steuerung der Last und des Wasserspiegels einer mehrstufigen hydraulischen Maschine nach der vorliegenden Erfindung die hydraulische Maschine immer mit hohem und vernünftigem hydraulischen Wirkungsgrad betrie­ ben werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung des Betriebes einer im stetigen Betrieb als Turbine arbeitenden mehrstufigen hydraulischen Maschine, bei welcher die jeweiligen mit Läufern versehenen Druckstufen durch Rückführleitungen in Reihe geschaltet sind und bei welcher die Druckstufe mit höchstem Druck und die Druckstufe mit niedrigstem Druck mit verstellbaren Leitschaufeln versehen sind, deren Öffnungsgrade unabhängig voneinander steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebes der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit höchstem Druck oder der Stufe mit niedrigstem Druck in Abhängigkeit von einem ersten Steuersignal gesteuert wird, das durch die Last oder den Durchfluß bestimmt ist, und daß der Öffnungsgrad der verstellbaren Leitschaufeln der jeweils anderen Stufe in Abhängigkeit von einem zweiten Steuersignal gesteuert wird, welches entweder eine Differenz des Druckhöhenunterschiedes (ΔH) zwischen dem hydraulischen Druck an einem Zwischenteil zwischen den Stufen und dem statischen Druck auf der Einlaßseite der Stufe mit höchstem Druck oder dem hydraulischen Druck an der Auslaßseite der Stufe mit niedrigstem Druck und der statischen Druckhöhe (H_St) darstellt, die auf die gesamte Konstruktion der hydraulischen Maschine einwirkt, oder ein Verhältnis des Druckhöhenunterschiedes (ΔH) zwischen dem hydraulischen Druck und dem statischen Druck oder dem hydraulischen Druck im Hinblick auf die statische Druckhöhe (H_St) darstellt, und daß das zweite Steuersignal innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal zu den verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit höchstem Druck übertragen wird, um deren Öffnungsgrad zu steuern, und daß das zweite Steuersignal zu den verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck übertragen wird, um deren Öffnungsgrad in solcher Weise zu steuern, daß, wenn das Verhältnis der hydraulischen Druckdifferenz im Hinblick auf den auf die gesamte Konstruktion der hydraulischen Maschine einwirkenden Wasserdruck einen vorbestimmten Bereich überschreitet, die verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck in Öffnungsrichtung betätigt werden, und wenn das Verhältnis unterhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, die verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck in Schließrichtung betätigt werden, um so die Wasserdruckverteilung auf die jeweiligen Druckstufen in geeigneter Weise aufrechtzuerhalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal zu den verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit höchstem Druck übertragen wird, um deren Öffnungsgrad zu steuern, und daß das zweite Steuersignal zu den verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck übertragen wird, um deren Öffnungsgrad so zu steuern, daß, wenn das Verhältnis der hydraulischen Druckdifferenz zwischen dem hydraulischen Druck an dem Zwischenteil und dem hydraulischen Druck an der Auslaßseite der Stufe mit niedrigstem Druck im Hinblick auf den auf die gesamte Konstruktion der hydraulischen Maschine einwirkenden Druck einen vorbestimmten Bereich überschreitet, die verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck in Schließrichtung betätigt werden, und wenn das genannte Verhältnis unterhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, die verstellbaren Leitschaufeln der Stufe mit niedrigstem Druck in Öffnungsrichtung betätigt werden, um dadurch die Wasserverteilung auf die jeweiligen Druckstufen in geeigneter Weise aufrechtzuerhalten.