DE818451C

DE818451C - Pumpspeicheranlage mit Hauptpumpe und Zubringerpumpe

Info

Publication number: DE818451C
Application number: DEV286A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Dziallas; Georg Dr-Ing Hutarew
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1949-12-25
Filing date: 1949-12-25
Publication date: 1951-10-25

Description

Pumpspeicheranlage mit Hauptpumpe und Zubringerpumpe Beim Bau von Pumpspeicherkraftwerken ist man häufig gezwungen, die Pumpe aus baulichen Gründen recht hoch über dem Unterwasser aufzustellen. Wenn irgend möglich, wird man dabei ohne Zubringerpumpe auszukommen versuchen, was durch die Verwendung einer langsam laufenden und daher teueren Pumpe mit verhältnismäßig schlechtem \@% irkungsgrad möglich ist. Ist man aber aus baulichen Gründen gezwungen, eine Zubringerpumpe zu verwenden, so läßt man bei den bekannten Ausführungen die Zubringerpumpe in ein Becken mit freiem Oberwasserspiegel fördern, aus dem dann die Hauptpumpe ihr Wasser ansaugt. Damit bei Versagen der Zubringerpumpe noch genügend Zeit zum Abstellen der Hauptpumpe bleibt, muß das Zwischenbecken verhältnismäßig groß bemessen sein. Der bauliche Aufwand dieser Lösung ist daher ebenfalls sehr groß. Läßt man zur Vermeidung dieses Nachteils die Zubringerpumpe direkt in die Saugleitung der Hauptpumpe fördern, dann tritt ein anderer, sehr unangenehmer Nachteil auf. Beim Ausfall der Zubringerpumpe und dem dadurch bedingten plötzlichen Abreißen der Förderung der Hauptpumpe entstehen sehr große Druckstöße in der Druckrohrleitung der Hauptpumpe, so daß man von dieser Anordnung bisher nur bei verhältnismäßig kleinen Pumpenaggregaten und kurzen Rohrleitungen Gebrauch machen konnte.
Die Erfindung zeigt nun eine neue Anordnung, mit der es möglich ist, auch bei größeren Anlagen die Zubringerpumpe unmittelbar in die Saugleitung der Hauptpumpe fördern zu lassen, ohne damit beim Versagen der Zubringerpumpe gefährliche Druckstöße in der Leitung befürchten zu müssen. Die Erfindung besteht darin, daß die zwischen der Zubringerpumpe und der Hauptpumpe liegende Saugleitung derart ausgebildet ist, daß beim Versagen der Zubringerpumpe die Strömung in der Saugleitung in solcher Entfernung von der Hauptpumpe abreißt, daß für die Hauptpumpe noch ein genügender Wasservorrat zum langsamen Abstellen der Pumpe verbleibt, und ferner darin, daß an der Abreißstelle eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist.
Bei einer solchen Ausbildung wird der Inhalt der Saugleitung beim Versagen der Zubringerpumpe nur zum Teil durch die Zubringerpumpe hindurch zurücklaufen, während der restliche Teil der Wassermenge als Wasservorrat für die Hauptpumpe dient und von dieser angesaugt wird. Die Saugleitung wird hierfür etwa in der Form eines Hebers oder eines liegenden S ausgebildet, an dessen höchster Stelle eine Belüftungseinrichtung vorgesehen ist.
Als Belüftungseinrichtung können am Scheitel des Hebers Ventile angeordnet werden, die sich beim Auftreten von Unterdruck selbsttätig öffnen. Ein solcher Unterdruck bildet sich sogleich nach dem Ausfallen der Zubringerpumpe an der höchsten Stelle des Saugrohres der Hauptpumpe aus, da die Förderhöhe der Zpbringerpumpe wegbleibt, während die Saugwirkung der Hauptpumpe erhalten bleibt. Statt dessen könnte an dieser Stelle auch ein Standrohr entsprechender Höhe vorgesehen sein, das beim Ausfallen der Zubringerpumpe leerläuft und dann Luft in die Saugleitung eintreten läßt.
Sobald der Förderdruck der Zubringerpumpe aufhört, tritt nun aber am Eintritt des Laufrads der Hauptpumpe Kavitation auf, die sich beim weiteren Abfallen des Wasserspiegels im Saugrohr noch vergrößert. Durch die Kavitationseinwirkung geht in bekannter Weise die Fördermenge der Hauptpumpe zurück, ein Vorgang, der sich nicht plötzlich, sondern stetig abspielt, so daß sich hierdurch Druckstöße in der Leitung vermeiden lassen.
In vielen Fällen wird die beschriebene Einrichtung ausreichen, sofern aber der durch die Kavitation bewirkte Rückgang in der Fördermenge der Hauptpumpe nicht genügend groß ist, wird nach einem, weiteren Vorschlag der Erfindung dem Saugmund der Hauptpumpe Luft zugeführt und dort gleichmäßig über dem Umfang verteilt in den Pumpenschaufeleintritt eingeleitet. Bei mehrstufiger Hauptpumpe genügt die Luftzufuhr zu der ersten Pumpenstufe. Durch diese Luftzufuhr wird eine weitere allmähliche Verringerung der Fördermenge der Pumpe bewirkt, was einem langsamen Abstellen der Pumpe gleichkommt. Für die Belüftung des Einlaufquerschnittes der Hauptpumpe kann etwa eine besondere mit Steuerung versehene Belüftungseinrichtung vorgesehen werden. Falls es die räumlichen Verhältnisse zulassen, kann aber auch lediglich eine an die Belüftungseinrichtung am Scheitel der Saugleitung angeschlossene, zum Saugmund der Pumpe führende Leitung angeordnet werden.
Nach einem weiteren zusätzlichen Vorschlag der Erfindung wird die dem Einlaufquerschnitt der Hauptpumpe zur Belüftung zugeführte Luftmenge etwa in Abhängigkeit von der Abnahme des Wasservorrates im Saugrohr variiert, derart, daß mit abnehmendem Wasservorrat die zugeführte Luftmenge zunimmt. Hierzu werden z. B. an die Saugleitung mehrere Luftleitungen angeschlossen, die mit fortschreitender Abnahme des Wasservorrates der Reihe nach zur Wirkung kommen. Es könnte aber auch eine einzige Leitung ausreichenden Ausmaßes vorgesehen werden, deren Durchlaßquerschnitt in Abhängigkeit von der Entleerung des Saugrohres durch ein besonderes Ventil gesteuert wird.
Beim Abfallen des Wasserspiegels im Saugrohr vergrößert sich der Unterdruck am Scheitel des Saugrohres, so daß eine entsprechend größere Luftmenge eingesaugt wird, was einen weiteren stetigen Rückgang der Fördermenge der Hauptpumpe bis auf Null zur Folge hat. Die Abmessungen können dabei so gewählt werden, daß für den gesamten Ablauf des Abstellvorgangs genügend Zeit zur Verfügung steht, um unzulässige Druckstöße in der Druckleitung zu vermeiden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Aus dem Unterwasser, dessen Spiegel mit i bezeichnet ist, saugt die über die Welle 2 angetriebene Zubringerpumpe 3 das Wasser an und führt es über die S-förmig ausgebildete Leitung 4 der Hauptpumpe 5 zu. Die Hauptpumpe drückt das Wasser durch die Spirale 6 in die Druckrohrleitung. An der höchsten Stelle der Saugleitung 4 ist eine etwa aus Unterdruckventilen 7 bestehende Belüftungseinrichtung angeordnet, die über eine Leitung 8 mit einer um den Einlauf der Hauptpumpe herumgelegten Ringleitung 9 in Verbindung steht. Aus der Ringleitung führen gleichmäßig über den Umfang verteilt Luftleitungen io in den Einlauf der Hauptpumpe. Beim Abfallen des Wasserspiegels von der mit i i bezeichneten Höhe bis zur Höhe 12 tritt, wie erwähnt, durch Erhöhung des Unterdrucks eine Vergrößerung der eingesaugten Luftmenge ein. Zusätzlich zu der Luftleitung 8 könnten aber zwischen dem Scheitel der Saugleitung, an dem die Belüftungseinrichtung 7 angeordnet ist, und der durch 12 bezeichneten Höhe noch weitere Verbindungsleitungen zwischen dem Saugrohr und der Ringleitung 9 vorgesehen werden, wie durch die gestrichelt eingezeichneten Leitungen 13 angedeutet ist. Die Belüftungsventile 7 könnten, wie bereits erwähnt, auch durch ein Standrohr entsprechender Höhe ersetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Pumspeicheranlage mit einer Hauptpumpe und einer unmittelbar in die Saugleitung der Hauptpumpe fördernden Zubringerpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (4) der Hauptpumpe (5) derart ausgebildet ist, daß beim Versagen der Zubringerpumpe (3) die Strömung an einer mit einer Belüftungseinrichtung (7) versehenen Stelle abreißt, die in solcher Entfernung von der Hauptpumpe liegt, daß ein genügender Wasservorrat zum langsamen Abstellen der Hauptpumpe verbleibt.
2. Pumpspeicheranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (4) der Hauptpumpe (5) nach Art eines Hebers, etwa in der Form eines liegenden S, ausgebildet ist, an dessen höchster Stelle eine Belüftungseinrichtung (7) vorgesehen ist.
3. Pumpspeicheranlage nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch selbsttätige auf Unterdruck ansprechende Belüftungsventile (7).
4. Pumpspeicheranlage nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung der Saugleitung (4) an ihrer höchsten Stelle ein Standrohr entsprechender Höhe angeordnet ist.
5. Anlage nach den Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (8, 9, io, 13) zum Zuführen von Luft in den Einlauf der Hauptpumpe.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft dem Laufrad der Hauptpumpe, und zwar bei mehrstufiger Ausbildung dem ersten Laufrad, gleichmäßig über dem Umfang verteilt zugeführt wird.
7. Anlage nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch eine von der Belüftungseinrichtung (7) zum Saugmund der Hauptpumpe führende Belüftungsleitung (8). B.
Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erhöhung der dem Pumpenrad zur Belüftung mit zunehmender Entleerung der Saugleitung zugeführten sekundlichen Luftmenge.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von der Abnahme des Wasservorrates im Saugrohr arbeitet. io. Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 9, gekennzeichnet durch ein selbsttätiges Regulierventil in der Belüftungsleitung (8).