DE466080C

DE466080C - Device for controlling groups of hydroelectric machines

Info

Publication number: DE466080C
Application number: DEV21561D
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Priority date: 1926-08-14
Filing date: 1926-08-14
Publication date: 1928-09-29

Description

Vorrichtung zur Regelung von Wasserkraftmaschinengruppen Bei den zur Zeit bekannten Wasserkraftinaschinen ist der Wirkungsgrad im allgemeinen eine Funktion der Belastung. Der Gesamtwirkungsgrad von Wasserkraftmaschinengruppen dagegen ist außerdem abhängig von der Verteilung der Belastung auf die einzelnen Maschinen. Zur Erzielung eines günstigen Gesamtwirkungsgrades ist es notwendig, die Belastung den Einzelwirkungsgradkurven entsprechend zu verteilen. Man gelangt so zu einem Betriebsplan für diejenige Lastverteilung, die bei der jeweiligen Gesamtlast den höchst erreichbaren Gesamtwirkungsgrad sichert. Die Durchführung dieser Betriebspläne liegt im allgemeinen den Maschinenwärtern ob und wird bisher von Hand, infolgedessen meist sehr unvollkommen, vorgenommen.Device for the regulation of water power machine groups In the for Hydroelectric machines known at the time, the efficiency is generally a function the burden. The overall efficiency of groups of hydroelectric machines, on the other hand, is also dependent on the distribution of the load on the individual machines. To achieve a favorable overall efficiency, it is necessary to reduce the load to distribute according to the individual efficiency curves. That's how you get to one Operating plan for the load distribution that the ensures the highest possible overall efficiency. The implementation of these operational plans is generally the responsibility of the machine attendant and has so far been done by hand, as a result mostly very imperfect, made.

Abb. i zeigt beispielsweise den Betriebsplan für eine Wasserturbinenanlage, die mit einer Einrad- Lind einer doppelt so großen Zwillingsturbine ausgerüstet ist. Die Turbinenöffnungen werden vorn Wasserzulauf abhängig gemacht, welcher durch einen Schwimmer angezeigt wird. In der horizontalen Achse ist die von den Turbinen verarbeitete Wassermenge, in der vertikalen der Schwimmerweg bzw. die damit direkt proportionale Zulaufwassermenge, abgetragen. Die eingezeichneten Linien geben an, wieviel Wasser bei jeder Schwimmerstellung von den einzelnen Turbinen verarbeitet wird.Fig. I shows, for example, the operating plan for a water turbine plant, which are equipped with a unicycle and a twin turbine that is twice as large is. The turbine openings are made dependent on the water inlet, which through a float is displayed. In the horizontal axis is that of the turbines Processed amount of water, in the vertical the float path or the direct path proportional supply water volume, removed. The drawn lines indicate how much water is processed by the individual turbines at each float position will.

Bei Bewegung des Schwimmers von unten nach oben ist zunächst die Einradturbine bis .-i allein im Betrieb, sodann wird mit dem Moment der Erreichung des Punktes A die Einradturbine ab- und die Zwillingsturbine zugeschaltet. Der Umschaltvorgang ist in B beendet. Von diesem- Punkt B bis Punkt C ist die Zwillingsturbine allein im Betrieb, -worauf von C bis D auf ähnliche Weise wie von A nach B die Einradturbine wieder zugeschaltet wird, so daß oberhalb D beide Turbinen laufen.When the float moves from bottom to top, the unicycle turbine is the first to.-i alone in operation, then with the moment the point is reached A the single-wheel turbine is switched off and the twin turbine is switched on. The switching process is finished in B. From this point B to point C, the twin turbine is alone in operation, -up from C to D in a similar way as from A to B the single-wheel turbine is switched on again, so that above D both turbines are running.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, um Wasserkraftmaschinengruppen von eineng veränderlichen Wasserstand aus, beispielsweise vom Wasserstand im Oberwasser einer Wasserkraftanlage, derartigen Betriebsplänen entsprechend, selbsttätig zu regeln.The invention relates to a device for generating groups of hydroelectric machines from a variable water level, for example from the water level in the upper water a hydropower plant, according to such operating plans, automatically rules.

Die von der Bewegung des Schwimmers unmittelbar ableitende Bewegung wird, durch zwischengeschaltete Steuerelemente getrennt, für jede Maschine in eine solche Bewegung des Stellzeuges der Maschine umgewandelt, daß jede Maschine entsprechend dem Betriebsplan unabhängig von der anderer. gesteuert wird.The movement directly derived from the movement of the swimmer is separated by intermediate control elements into one for each machine such movement of the setting tool of the machine converted that each machine correspondingly the operating plan independently of that of others. is controlled.

In Abb. z ist eine Vorrichtung dargestellt, um die Steuerung einer Wasserturbinenanlage mit zwei Einheiten vom Oberwasserspiegel aus zu bewirken. Die Schwankungen des Oberwasserspiegels werden mittels zwischengeschalteter Elemente auf die Verstellorgane der Leitschaufeln der einzelnen Turbinen so übertragen, daß die Leitschaufelöffnung jeder Turbine stets die für den betreffenden Betriebszustand durch den Betriebsplan festgelegte Größe hat. Als Steuerelement zur Umwandlung der Hubbewegung des der Schwankung des Wasserspiegels direkt folgenden Schwimmers r dient dabei für jede Turbine eine Nockenscheibe. Die Scheiben 2 und 3 sitzen auf einer gemeinsamen Welle ¢, auf die der Schwimmerhub la unmittelbar übertragen wird, so daß dem ganzen Hub etwa eine Umdrehung der Welle entspricht. An jeder Lockenscheibe liegt eine Rolle 5, 6 an, deren Mittelpunkt den Nockenerhebungen folgt. Von den die Rollen tragenden Hebeln werden die Stellzeuge 7, 8 der Turbinen (Steuerventile eines hydraulischen Reglers) betätigt.In Fig. Z a device is shown to control a To effect water turbine system with two units from the upper water level. the Fluctuations in the headwater level are controlled by means of interposed elements on the adjusting elements of the guide vanes of the individual turbines so that the guide vane opening of each turbine is always the one for the relevant operating state determined by the operating plan Has size. As a control to convert the reciprocating motion to that directly following the fluctuation of the water level Float r serves a cam disk for each turbine. The discs 2 and 3 sit on a common shaft ¢, to which the float lift la directly is transmitted so that the entire stroke corresponds to about one revolution of the shaft. A roller 5, 6 rests on each curling disk, the center of which is the cam lobes follows. The actuators 7, 8 of the turbines are of the levers carrying the rollers (Control valves of a hydraulic regulator) actuated.

Die Wirkungsweise ist folgende: Hebt sich der Schwimmer z einmal von der tiefsten zur höchsten Lage, d. h. durchläuft er alle möglichen Wasserstände, dann wird dabei die ockenwelle etwa einmal herumgedreht. Jeder Stellung des Schwimmers entspricht somit eine bestimmte Stellung der an den Nockenscheiben anliegenden Rollen. Die Betregung der Rollen wird direkt auf die Stellzeuge der Turbinen übertragen. Jeder Schwimmerstellung werden dadurch die vom Betriebsplan vorgeschriebenen evtl. für jede Turbine verschiedenen Stellungen der TL-rbinenleitschaufeln zugeordnet. Während einer Umdrehung der Nockenwelle durchläuft also die Öffnung jeder Turbine, und zwar bei jeder Turbine unabhängig von der anderen, rliejenigen Werte, die dem Betriebsplan entsprechen. Anstatt alle Nockenscheiben auf eine gemeinsame Welle zu setzen, die von einem Schwimmer aus bewegt wird, kann man auch jede Nockenscheibe auf besonderer Welle durch j e einen Schwimmer bewegen lassen.The mode of action is as follows: if the swimmer lifts itself off the lowest to the highest, d. H. he goes through all possible water levels, then the camshaft is turned around once. Every position of the swimmer thus corresponds to a certain position of the rollers resting on the cam disks. The excitement of the roles is transmitted directly to the actuators of the turbines. Each float position is thus the possibly prescribed by the operating plan. assigned to different positions of the TL turbine guide vanes for each turbine. During one revolution of the camshaft, each turbine passes through the opening, and with each turbine independently of the other, all values that correspond to the Correspond to the operating plan. Instead of all cam disks on a common shaft to set, which is moved by a float, you can also use any cam disk Let each swimmer move on a special wave.

Zweckmäßig werden an den Stellen des Weges der Führungsgröße, an denen Einheiten zu- oder abgeschaltet werden, Totwege für die Führungsgröße eingelegt, damit die Umschaltung mit Sicherheit erfolgt.It is useful to have the reference variable at those points along the way where Units are switched on or off, dead travel is inserted for the reference variable, so that the switchover takes place with certainty.

Im oben angeführten Beispiel wirkt sich dies wie folgt aus: Bei steigendem Schwimmer ist am Punkt A die Einradturbine voll beaufschlagt. Während der in A beginnenden Umschaltung ist der Gesamtwasserverbrauch kleiner zu halten als die Zulaufivassermenge, die mindestens gleich der in A verbrauchten ist. Infolgedessen steigt der Schwimmer unaufhaltsam weiter. Punkt B wird mit Sicherheit erreicht und der Vorrang rasch beendet, während die schon in :1 von der Einradturbine verbrauchte Wassermenge von der Zwillingsturbine erst verschluckt wird, wenn der Schwimmer bis E gestiegen ist. Geht nun die Zulaufwassermenge wieder zurück, so wird der umgekehrte Vorgang erst in B eingeleitet. Der Vorgang wiederholt sich in C, D, F. In the example above, this has the following effect: When the float rises, the unicycle turbine is fully pressurized at point A. During the changeover beginning in A, the total water consumption must be kept lower than the amount of feed water, which is at least equal to that consumed in A. As a result, the swimmer continues to climb inexorably. Point B is reached with certainty and priority is ended quickly, while the amount of water already consumed in: 1 by the single-wheel turbine is only swallowed by the twin turbine when the float has risen to E. If the amount of incoming water now decreases again, the reverse process is only initiated in B. The process is repeated in C, D, F.

Die Vorrichtung kann für -alle möglichen Turbinengruppierungen angewendet werden, insbesondere auch für Aggregate auf gemeinsamer Welle.The device can be used for all possible turbine groupings especially for units on a common shaft.

Außer für Wasserturbinen läßt sich der Erfindungsgegenstand, welcher dazu dient, Kraftmaschinengruppen im beliebigen Belastungsverhältnis in Abhängigkeit von einer so veränderlichen Führungsgröße mit den oben beschriebenen Hilfsmitteln zu regeln, auch für andere Arten von Kraft- und Arbeitsmaschinen (Pumpen) verwenden.Except for water turbines, the subject of the invention, which serves to drive machine groups in any load ratio as a function of such a variable reference variable with the aids described above to regulate, also use for other types of power and working machines (pumps).

An Stelle der i1 ockenscheiben können auch Gelenkmechanismen oder hydraulische Drossel- und Schlitzsteuerungen benutzt werden.Joint mechanisms or hydraulic throttle and slot controls can be used.

Mit den Vorrichtungen gemäß der Erfindung können auch die bekannten Vorrichtungen zur Beeinflussung des Stehzeugs von noch anderen Führungsgrößen (wie Drehzahl usw.) aus verbunden werden.With the devices according to the invention, the known Devices for influencing the standing equipment from other control variables (such as Speed, etc.).

Claims

PATENT APPLICATION: e.g. Device for controlling groups of hydroelectric machines in any load ratio from a variable water level, characterized in that the steady movement of a float through intermediary Elements so differently transferred to the actuators of the individual hydropower machines that the cooperating hydroelectric machines are always in prescribed Ratio will be charged. a. Device according to claim i, characterized in that that at the switching points dead paths of the reference variable are inserted to enable the switching not to be initiated until the desired operating state has been reached with certainty for a longer period of time is feasible.