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Hochdruckwasserkraftanlage, bei der das Gesamtgefälle durch hintereinandergeschaltete
Turbinen in Einzelgefällstufen unterteilt ist Bei bekannten Hochdruckanlagen, das
heißt Wasserkraftanlagen mit Turbinen, die durch Druckwasser von sehr großem Gefälle
be, trieben werden, ist die Anordnung im allgemeinen so gewählt, daß das in einem
Gebirgssee oder Gebirgsspeicherbecken sich ansammelnde Wasser durch Druckleitungen
den in geringerer Höhe angeordneten Turbinenstationen zugeführt wird. Die zur Wasserkraftausnutzung
vorgesehenen Turbinen werden dabei bevorzugt von Hochdruckturbinen gebildet, die
mit einer dem Gesamtgefälle entsprechenden Leistung betrieben werden. Bei diesen
Anlagen erfolgt mit zunehmender Fallhöhe in den Druckrohrleitungen eine sich entsprechend
steigende Erhöhung des auf die Rohrwandungen wirkenden Wasserdruckes; was bedeutet,
daß die Rohrwandungen mit zunehmender Fallhöhe entsprechend stärker bemessen sein
müssen, woraus sich eine Vergrößerung des Materialbedarfs und insbesondere des Rohrgewichtes
pro laufendes Meter ergibt. Durch den hohen Wasserdruck in den Rohrleitungen ist
die Bruchgefahr für dieselben
eine erhöhte und es müssen zur Vermeidung
der sich daraus ergebenden Betriebsstörungen erhöhte Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen
werden. Hinzu kommt noch, daß die mit dem gesamten Gefälldruck der Anlage betriebene
Turbine bei Betriebsstörungen einen Ausfall der gesamten durch das zugehcrige Druckrohr
geführten Wasserenergie bedeutet. Selbst wenn man. wie in den meisten Fällen üblich,
durch Parallelanordnung mehrcrer Turbinenaggregate oder Druckwasserleitungen eine
Unterteilung der auszunutzenden Wasserenergie vornimmt, entspricht jedes einzelne
der Aggregate einer Leistung, die im Störungsfall einen wesentlichen Anteil an der
Gesamtleistung bedeutet.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Hochdruckwasserkraftanlage, bei
der das Gesamtgefälle durch hintereinandergeschaltete Anordnung von Turbinen in
Einzelgefällstufen unterteilt ist. Erfindungsgemäß ist für jede in der Hauptleitung
der Wasserführung liegende Wasserturbine eine Umgehungsleitung vorgesehen und in
dieser ein der Turbinenleistung entsprechender Energievernichter angeordnet. Die
Wasserführung wird beim Stillsetzen einer Turbine auf die zugehörige Umgehungsleitung
umgeschaltet, und zwar in der Form, daß die Umschaltung selbsttätig in Abhängigkeit
von der Schließbewegung an der Turbine durch den Turbinenregler oder Schnellschluß
erfolgt.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Unterteilung des Gesamtgefälles
einer Druckrohrleitung in mehrere einzelne Gefällstufen wird eine größere Betriebssicherheit
erzielt; denn es ist dabei Gewähr gegeben, daß bei Ausfall eines der Turbinenaggregate
die anderen ungehindert für die Aufrechterhaltung des Betriebes weiterbenutzt werden
können. Die Führungsrohre für das Triebwasser brauchen zufolge der mehrstufigen
Unterteilung nicht für den dem Gesamtgefälle entsprechenden-Druck bemessen werden.
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Damit unterscheidet sich eine nach der Erfindung aufgebaute und betriebene
Hochdruckwasserkraftanlage von solchen bekannten Anlagen, bei denen für das wahlweise
Hintereinander- oder Parallelschalten mehrerer an Speisebehälter mit veränderlicher
Gefällhöhe angeschlossener Wasserturbinen die Turbinen in 'Nebenleitungen des Hauptrohres
für die Wasserführung liegen und Mittel für die Druckminderung in diesem Rohr beim
Stillsetzen oder 'N ichtinbetriebnehmen einzelner Turbinen einer Anlage nicht vorgesehen
sind. Das Gesamtgefälle der Triebwasserleitung ist bei den bekannten Anlagen nicht
in Einzelgefällstufen unterteilt, und es fehlt die mit der Erfindung angestrebte
und erzielte Möglichkeit zur Herabsetzung der Wandstärken für die Triebwasserführungsrohre
sowie die durch die Unterteilung erzielte Erhöhung der Betriebssicherheit und Betriebsbereitschaft
der Gesamtanlage.
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Zur Vermeidung eines unzulässigen Druckanstieges in den Rohrleitungen
der Teilgefällstufen bei der Inbetriebnahme oder bei der Stillsetzung der Gesamtanlage
muß die Inbetriebnahme der Einzelaggregate in der Reihenfolge vofgenommen werden,
daß mit der dem Staubecken am nächsten liegenden Turbine, beim Abschalten dagegen
in entgegengesetzter Reihenfolge, also mit der dem Druckrohrauslauf am nächsten
liegenden Turbine begonnen wird.
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In der Zeichnung ist ein Teil einer Hochdruckwasserkraftanlage mit
den Merkmalen gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Die Rohrleitung ca ist z. B. an einen in großer Höhe liegenden Gebirgssee
angeschlossen, und ihre Gesamtlänge ist in mehrere Einzelgefällstufen unterteilt.
Diese Unterteilung erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß in die Rohrleitung
a Turbinenaggregate b eingebaut sind, deren Laufrad c von dem durch das Rohr a fließenden
Wasser angetrieben wird. In dem Gehäuse des Aggregates ist in bekannter ZV eise
ein elektrischer Stromerzeuger angeordnet, der bei der Wahl einer anderen Aufbauform
für das Turbinenaggregat auch außerhalb des Rohres a liegen kann. Durch die Anordnung
der Aggregate b wird dem Wasser nach einer durch die Unterteilung beistimmten Gefällhöhe
so viel Energie entzogen, daß der sich in der Fließrichtung an das Aggregat b anschließende
Rohrteil keinen wesentlich höheren Druck aufzunehmen hat als die vor dem Aggregat
b liegende Rohrteilstrecke, vorausgesetzt, daß die Aggregate über die Gesamtlänge
des Rohrstranges in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet sind. Dem Aggregat
b ist der Schieber d vorgeordnet, dessen Betätigung nur gekuppelt mit der Verstellbewegung
des Schiebers e der Umgehungsleitung f möglich ist. Durch den in die
Umgehungsleitung f eingebauten Energievernichter g ist erreicht, daß beim Schließen
des Schiebers d und dem gleichzeitig erfolgenden Öffnen des Schiebers e das Wasser
unter Umgehung des Aggregates b durch die Rohrleitung a, f fließt.
Der Energievernichter g gibt Gewähr dafür, daß dem Wasser beim Durchströmen der
L"mgehungsleitung f die gleiche Energie entzogen wird, wie wenn das Aggregat b in
die Wasserführung eingeschaltet geblieben wäre. Das Rohrturbinenaggregat b ist in
einer grubenartigen Aussparung h einer Betongründung i angeordnet, die gegen Steinschlag
od. dgl. durch entsprechende Überbauten oder Abdeckungen
geschützt
sein kann. Dieser Einbau der Aggregate b ermöglicht eine leichte Auswechselbarkeit
derselben im Störungsfall, und es ist gleichzeitig möglich, in der Grube h nach
außen gut geschützt alle sonstigen für den Betrieb der Anlage erforderlichen Antriebe
sowie Steuer- und Überwachungseinrichtungen mit unterzubringen. Durch den festen
Einbau des Energievernichters g in die Betongründung i wird die zu vernichtende
Energie von dem gesamten Betonkörper mit übernommen. Auch werden durch das Einbetonieren
der sich beiderseitig an das Turbinenaggregat b anschließenden Rohrstücke, trotz
des direkten Einbaues des Aggregates in die Rohrleitung und Freiliegens der Leitung
innerhalb der Grube h, von der Rohrleitung ausgehende Beanspruchungen dem Aggregat
ferngehalten. In bekannter Weise wird man in die Rohrleitung a Bewegungsmuffen k
mit einbauen und auch die gesamte Leitung in eine Rohrbahn 1, durch nicht dargestellte
Rohrstützen gehalten, verlegen.