DE399217C - Regelungsschieber fuer den Wasserdurchfluss von Wasserkraftmaschinen und -anlagen mit getrennter Regelung bei AEnderung der Wasserfuehrung und bei AEnderung der Belastung - Google Patents

Description

• Regelungsschieber für den Wasserdurchfluß von Wasserkraftmaschinen und -anlagen mit getrennter Regelung bei Änderung der Wasserführung und bei Änderung der Belastung. Die Anwendung von Synchronschieabern zur Regelung von Wasserkraftanlagen ist bekannt. Sie wurde in den ersten Zeiten des Turbinenbaues mehrfach versucht. Dabei verbindet der Synchronschieber die Leitteile der Turbine zwangläufig mit einem Nebenauslaß o. dgl., so daß bei einem Verstellen der Leitteile stets und gleichzeitig ein Verstellen des Nebenauslasses eintritt. Nachteilig bei dieser Regelung sind folgende Umstände z. Der Druck an der Turbine bleibt während des Regelvorganges ungefähr konstant, weshalb die Leistungsänderung nur langsam erfolgt und für strenge Regelbedingungen zusätzliche Schwungmassen erfordert.
• 2. Infolge Verstellens der Leitteile erfordert die Regelung bei Belastuqgswechsel vermöge der großen Regelarbeiten sehr große momentane Regelleistungen.
• 3. Bei Änderung der Wasserführung besteht ohne besondere Hilfsmittel keine Regelungsmöglichkeit.
• Aus den angegebenen Gründen hat man die Synchronsteuerung fallen gelassen, obwohl dieselbe den einen Vorteil hatte, daß bei Belastungswechsel der Fließzustand in der Rohrleitung stets gleich blieb.
• Die Nachteile dieser Regelung mittels Synchronschieber sind behoben, indem die Regelung der Leitteile der Turbinen nicht in Abhängigkeit von- der Leistungsänderung (Belastungswechsel), sondern in Abhängigkeit von der Wasserführung erfolgt.
• Der Regelungsschieber, welcher lediglich mit Belastungswechsel (nicht mit der Füllung der Turbine) verstellt wird, darf jedoch nicht nur gewissermaßen für eine Normalwasserführung theoretisch richtige Querschnittsverhältnisse liefern und daher in der Regel die Ausbildung eines Energievernichters besonderer Bauart benötigen. Die vorliegende Erfindung hat nun einen solchen Regelungsschieber zum Gegenstand, der entsprechend den Turbinenöffnungen das vom Wasserbec ken her in der Rohrleitung fließende Wasser zwischen den Turbinen beliebiger Bauart und einem oder mehreren Energievernichtern bekannter Bauart entsprechend der augenblicklichen Belastung so verteilt, daß die in der Rohrleitung fließenden Wassermengen in jeder Stellung des beweglichen Steuermittels (Kolben oder Drehschieber) ungefähr gleich sind den Wassermengen, welche aus den Turbinen und aus dem Energievernichter, raum fließen. Seine Bauart ist in Abb. t als Ausführungsbeispiel wiedergegeben.
• a ist die vom Wasserbecken herkommende Rohrleitung, b die von dem Regelungsschiebergehäuse t abziehende Leitung zu den Turbinen, c die von dem Schiebergehäuse bzw. Energievernichtungsraum abziehende Leitung zum Unterwasser bzw. zu einem Energievernichter bekannter Bauart, der in das Unternasser oder etwas über dem Unterwasser ausgießt, h bezeichnet den Steuerkolben, i die freien Querschnitte nach der Turbinenseite zu. e bedeutet die freien Querschnitte nach der Energievernichterseite ztt, wobei das Steuermittel 11 (beispielsweise als Steuerkolben gezeichnet durch das Steuergestänge i vermittels des Hebels g durch das Fliehkraftpendel d bewegt wird, «-elches letztere synchron mit der Drehzahl der Turbineneinheiten angetrieben ist.
• Die '\@'irkungsweise ist folgende: Bei Änderung der 'Wasserführung werden die Leitteile der Turbine einzeln oder nacheinander oder bei Anwendung von Grundbelastungsturbinen deren Abschlußteile entsprechend geöffnet und geschlossen. Das Pendel d und das Steuergestänge f nebst Regelungsschieber h bleiben dabei in ihrer Lage ruhig stehen. Bei Änderung der Belastung dagegen wirkt der Regler d auf die Stellung des beispielsweise gezeichneten Kolbens h in der Weise ein, daß derselbe bei plötzlicher Entlastung die turbinenseitigen öffnungsquerschnitte drosselt, wodurch ohne Stoß in der Rohrleitung sowohl eine Druckerniedrigung in den zu den Turbinen führenden Räumen, als auch gleichzeitig eine Wassermengenverminderung nach diesen Räumen vorgenommen wird. Die Leitteile der Turbinen (Drehschaufeln, Düsennadeln, Regelzungen u. dgl.)) werden bei Belastungswechsel im Gegensatz zu den bekannten Synchronablässen o. dgl. nicht bewegt.
• Bei Änderung der Wasserführung bewirkt das Schneckenrad n unabhängig vom Regler d eine Drehung des Ringkörpers m und damit eine entsprechende Veränderung der Regelquerschnitte für die Energievernichterseite. Es ist auch möglich, diese Änderung- auf der Turbinenseite oder für beide Seiten -leichzeitig vorzunehmen. Eigenartig für den Re` elvorgang ist dabei, daß die t@)uerschnittsattsbildung der Steuerteile und der sie begrenzenden Körper so erfolgt, daß die zu den Turbinett fließenden Wassermengen zu-ammen tnit den durch die Energievernichter durchtretenden Wassermengen in jeder Stellung des bewegten Steuerorganes die gleichen sind, welche der Rohrleitung entsprechend der Wasserführung bzw. entsprechend der Schlu(-kfähigkeit der Turbinen bei vollgeöftnetem Schieber zuströmen. Durch die Bewe<-ung des Steuerteils wird im allgemeinen an dein Strömungszustand in der Rohrleitung selbst nichts geändert, vielmehr wird lediglich das zuströmende Wasser je nach der Belastung zwischen Turbinen und Energievernichter verteilt. Auf diese Weise wird eine zentrale Steuerung mehrerer Turbinen eines Kraftwerkes ermöglicht (s. Hauptanmeldung Der Einbau des Regehmgsschiebers erfolgt in der Regel zwischen Turbinen und Energievernichter. Die Wahl und Art des Energievernichters ist eine beliebige.
• Für die Formgebung des den Schieber umgebenden Gehäuses ist getnäl:) Abb. z von Bedeutung, daß turbinenseitig bei voller Öffnung die Durcltflußwiderstände sehr gering sind, während mit Rücksicht auf die Abmessungen und die Verstellbarkeit des Schiebers kleine Durchmesser erwünscht sind. Beiden Forderungen wird man gerecht, wenn man für den Regelungsschieber eine Einschnürung nach Art eines Venturirohres so vorsieht, daß insbesondere turbinenseitig möglichst alltnähliche L;bergänge vorhanden sind. Diese Zusammenstellung gestattet auch an Stelle bekannter Venturimeter gleichzeitig eine dauernde Wassermessung. (Druckunterschied zwischen a und b).
• Die Bezeichnung und Wirkungsweise der einzelnen Teile ist dieselbe wie in Abb. t. Es sei noch bemerkt, daß man bei beiden Ausführungsformen den Raum hinter den Schlitzen des den Steuerkolben oder Schieber lt umgebenden Zylinders auf der Energievernichterseite so groß ausbilden kann, daß in diesem Raum bereits die Energie zutn wesentli: hsten Teil (insbesondere bei Hochdruckanlagen) vernichtet wird, wobei man dann im Unterwasser mit entsprechend einfach gebauten Wasserauslässen, z. B. einfachem Rohr mit düsenartiger Erweiterung, arbeiten kann.
• Abb. 3 zeigt beispielsweise die freien Durchtrittsquerschnitte in der Abwicklung turbinen-und energievernichterseitig. Letztere sind dadurch gekennzeichnet, daß sie auf der Seite eine spitz zulaufende Form haben, während sie nach der anderen Seite hin in einem bestimmten Verhältnis breiter werden, welches der Bauart des Energievernichters und dessen Gegendruck, sowie der gewünschten Wassermengenverteilung entspricht.
• Zur Vermeidung des Hängenbleibens von Schwimmkörpern u. dgl. zeigt Abb. 4 eine Ausführungsform, bei welcher die Zahl der Regelschlitze für einen Teil des Steuerhubes bei gleicher Durchtrittsfläche verkleinert ist.
• Bei starker Änderung der Wasseizuführung N.N.W. _` i/6 Q max ) erfolgt eine Unterteilung der Regelung in zwei oder mehr Asynchronsteuerungen.
• Durch besondere Ausbildung der Regelschlitze können absichtlich bestimmte, jedoch unschädliche Druckschwankungen in der Rohrleitung erzeugt werden, welche turbinenseitig durch vorübergehende Erhöhung bzw. Erniedrigung des Steuerdruckes über bzw. unter den erforderlichen Regeldruck den Regelvorgang unterstützen.
• Die Ausbildung des Steuerteils erfolgt zum Zwecke der Druckentlastung und der Regelkleinstarbeit so, daß die turbinenseitig und bei getrennter Anordnung auch die energievernichterseitig strömenden Wassermengen durch die beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildeten Steuerungsteile. hindurchtreten.

Claims (7)

1. PATEN T-ANSPRÜCHE: i. Regelungsschieber für den Wasserdurchfluß von GVasserkraftmaschinen und -anlagen mit getrennter Regelung bei Änderung der Wasserführung und bei Ändederung der Belastung, dadurch gekennzeichnet, daß das entsprechend den Turbinenöffnungen vom Wasserbecken her in der Rohrleitung fließende Wasser zwischen den Turbinen beliebiger Bauart und einem oder mehreren Energievernichtern bekannter Bauart entsprechend der augenblicklichen Belastung so verteilt wird, daß die in der Rohrleitung fließenden Wassermengen in jeder Stellung des beweglichen Steuerteils (Kolben- oder Drehschieber j ungefähr gleich sind den Wassermengen, welche aus den Turbinen und aus dem Energievernichter fließen.
2. 2. Regelungsschieber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwicklung der freien Flächen auf der Turbinenseite eine möglichst große Durchtrittsfläche mit möglichst geringen Widerständen für die Wasserströmung ergibt und dem Gehäuse eine solche Gestalt nach Art eines Venturimeters gegeben ist, daß die Wasserströmung bei der engsten Stelle, d. i. beim Durchtrittsquerschnitt durch das Steuermittel, allmählich zunimmt und nach den Turbinen zu möglichst stoß- und wirbelfrei so geführt wird, daß gleichzeitig eine Wassermengenmessung nach dem Venturiprinzip möglich ist.
3. 3. Regelungsschieber nach den Ansprüchen i bis 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Flächenabwicklung der Energievernichtungsschlitze entsprechend dem Hub und der turbinenseitigen Öffnung in spitzwinklig zulaufenden Flächen erfolgt, welche auf der V ollaststeuerseite ihre Spitze haben, während die Basis nach der Leerlaufseite zu liegt, wobei die Zunahme von der Spitze zur Basis in einem bestimmten Verhältnis entsprechend der Ausbildung des Energievernichters und entsprechend der Druck-und Wassermengenverteilung erfolgt. ¢.
4. Regelungsschieber nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung des Hängenbleibens von Geschwimmsel u. dgl. die Zahl der Regelschlitze im Grenzfall bis auf einen verkleinert ist.
5. 5. Regelungsschieber nach den Ansprüchen i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Wasserführung eine Veränderung der Regelschlitze durch eine vom Oberwasserspiegel oder von der Turbinenöffnung abhängige Steuerbewegung erfolgt, welche im Einklang steht mit der Änderung rung der Querschnitte an den Turbinen, so daß die in Anspruch i angegebene Wirkung in jedem Fall der Belastungsänderung und ZVassermengenänderung erreicht wird.
6. 6. Regelungsschieber nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei starker Änderung der Wasserführung, bei welcher die Wassermengenschwankung größer als i : 6 ist, eine Unterteilung der Regelung in zwei oder mehr Steuerungen erfolgt.
7. 7. Regelungsschieber nach den Ansprüchen i bis 6, gekennzeichnet durch eine Sonderausbildung der Regelschlitze derart, daß bei Belastungsänderung in der Rohrleitung begrenzbare und unschädliche Druckschwankungen auftreten, welche bei dem Übergang von einer Belastung zur anderen Belastung turbinenseitig den Regelvorgang durch eine kurzfristige Erhöhung oder Erniedrigung des augenblicklichen Steuerdruckes über oder unter den einzustellenden Regeldruck unterstützen.