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Pumpenspeichermaschinensatz Bei den aus einem Generator, einer Turbine
und; einer Pumpe zusammengesetzten Maschinensätzen von Pumpspeicherwerken sind mit
seltenen Ausnahmen immer Einrichtungen vorhanden, die erlauben, die Pumpe während
des Turbinenbetriebes stillzustellen, sie also nur während, des Pumpbetriebes mit
dem als Motor laufenden Generator verbunden zu halten. Diese Einrichtungen sind
für kleinere Leistungen Reibungskupplungen, für größere Verbundkupplungen, aus einer
Strömungskupplung oder einem Strömungswandler und einer mechanischen Schaltkupplung
bestsehend. An Stelle der Strömungskupplung und des Wandlers kommen auch Wasserturbinen,
sogenannte Anwurfturbinexi, zur Verwendung. Alle .diese Einrichtungen sind aber
nur dann noch mit Vorteil verwendbar, solange ihre Abmessungen im Rahmen des Wirtschaftlichen
bleiben, solange also die von ihnen vom Motor auf die Pumpe zu übertragende Leistung
zum Bvschleunigen der Pumpe aus dem Stillstand' auf die volle Betriebsdrehzahl nicht
zu groß wird. Das ist fast immer der Fall, wenn die Pumpe in Luft, also
nicht
mit Wasser gefüllt, angelassen werden darf. Ist diese Anlaßart aber nicht mehr zulässig,
muß also die Pumpe, mit Wasser gefüllt anlaufen, wie beispielsweise mehrstufige
Pumpen für große Förderhöhen,. dann steigt die Antriebsleistung auf bis zu 6o0/9
der Antriebsleistung für Vollbetrieb; Reibungskupplungen sind nicht mehr ausführbar
und bei Verbundkupplungen muß der hydraulische Teil, Strömungskupplung, Wandler
oder Anwurfturbine solche Abmessungen erhalten; daß die Wirtschaftlichkeit einer
solchen -Verbundkupplung in Frage gestellt ist.
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Die Schwierigkeiten, die bekannte Einrichtungen bei so großen Anfahrleistungen
der Pumpen bieten, werden durch die Erfindung beseitigt, die bezweckt, die Turbine
des Maschinensatzes selbst zum Beschleunigen der Pumpe aus dem Stillstand auf die
volle Drehzahl zu benutzen. Sollen dabei aber die, vorher geschilderten Schaltkupplungen
unwirtschaftlicher Größe vermieden werden, so darf die Kupplung keine Beschleunigungsleistung
mehr übertragen müssen, was nur dadurch geschehen kann, daß Turbine und Pumpe im
Stillstand miteinander gekuppelt werden, die Turbine also im Gegensatz zum üblichen
Verfahren vor der Aufnahme des Pumpbetriebes stillgestellt, mit der Pumpe gekuppelt
und dann mit ihr zusammen wieder auf die Betriebsdrehzahl gebracht wird. Das Verfahren
ist an sich bekannt, hat aber den Nachteil, daß zum Stillsetzen der Turbine auch
der Generator stillgesetzt werden muß, ein Nachteil,. der sich bei kleinen, leicht
abbremsbaren, Einheiten nicht besonders geltend macht, desto mehr aber bei großen
Einheiten, .deren Generatoren meist sehr beträchtliche Schwungmassen enthalten,,
deshalb schwer stillstellbar sind und lange Auslaufzeiten benötigen. Solche Auslaufzeiten
sind aber für den Betrieb eines Speicherwerks untragbar; der Übergang vom Turbinen-
auf den Pumpbetrieb muß, so rasch als möglich vor sich gehen und darf nur wenige
Minuten in Anspruch nehmen. Die Erfindung beseitigt den Nachteil der bekannten Einrichtung
dadurch, daß auch zwischen der Turbine und dem Generator eine schaltbare Kupplung
angeordnet und die Turbine zum Stillstellen vom Generator getrennt wird, ,der am
Netz bleibt und unbelastet weiterläuft. Die Turbine mit ihren geringen Schwungmassen
steht rasch. still, falls nötig, kann durch Stillsetzbremsen bekannter Art wirksam
nachgeholfen werden. Die Turbine wird-im Stillstand mit der stillstehenden Pumpe
gekuppelt, dann wieder angelassen. und samt der Pumpe auf die Betriebsdrehzahl gebracht,
mit dem ebenfalls mit voller Drehzahl, jedoch leer laufenden Generator gekuppelt,
und dann vom Wasserzufluß wieder getrennt: Der Speichersatz befindet sich im Pumpbetrieb,
und die Turbine läuft, wie üblich, trocken mit. Da das Kuppeln der Turbine mit dem
Generator ausschließlich nur dann vorgenommen wird, wenn beide Maschinen gleiche
Drehzahl haben, wenn also gar keine Beschleunigungsarbeit von der Kupplung zu übertragen
ist, und das gleiche auch von der Kupplung zwischen Turbine und Pumpe gilt, hier
aber für das Einschalten der Kupplung bei Stillstand beider Maschinen, so bestehen
für .den Bau dieser Kupplungen die eingangs erwähnten Schwierigkeiten nicht, sie
können für jeden Fall ohne übermäßig große Abmessungen als schaltbare Kupplungen-
mit Kraftschluß oder mit Formschluß ausgeführt werden.
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Die Erfindung bietet mit dem Ersatz der verwickelten Verbundkupplung
durch zwei einfach gebaute Schaltkupplungen und der Wegfallmöglichkeit derBelüftungseinrichtung
für dasAnfahren der Pumpe für den Betrieb, so wesentliche Vorteile gegenüber den
bekannten Anordnungen, daß das wegen der schaltbaren Kupplung zwischen Turbine und
Generator erforderliche zusätzliche Turbinenlager in Kauf genommen werden darf.
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In derZeichnung ist ein Schema eines erfindungsgemäß ausgestatteten
Pumpenspeichermaschinensatzes mit liegender Welle ,dargestellt.
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Der Generator i steht an dem einen Ende des Satzes und ist mit der
Turbine 2 durch eine Schaltlcupplung 3 verbunden. Eine gleiche Schaltkupplung q.
verbindet die Turbine 2 mit der Pumpe 5.
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Im Schema sind die beiden Schaltkupplungen 3 und q. eingeschaltet,
der Speichersatz also im Pumpbetrieb dargestellt.
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Beim Übergang zum Turbinenbetrieb werden die Abschlußorgane der Pumpen
geschlossen, und gleichzeitig die der während des. Pumpens in Luft leer laufenden
Turbine geöffnet und so der Generator entlastet. Bei unbelastetem, am Netz verbleibendem
Generator wird die Kupplung 3 zwischen Turbine. :2 und Generator i gelöst, gleichzeitig
werden die Abschlußorgane der Turbine 2 wieder geschlossen. Unter dem Einfluß
des Kraftverbrauches ,der gefüllten Pumpe 5 kommen die beiden hydraulischen
Maschinen sehr rasch zum Stillstand. Ihre Kupplung q. wird darauf gelöst.. Anschließend
wird die Turbine 2 wieder hochgefahren und bei Drehzahlgleichheit mit dem Generator
i gekuppelt.
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Soll jetzt wieder gepumpt werden, so werden Turbine2undGeneratori
entlastet. Im unbelasteten Zustand beider wird, ihre Kupplung 3 gelöst, die Turbine
:2 wird abgebremst und im Stillstand mit ,der Pumpe 5 gekuppelt, beide werden hochgefahren
und nach Drehzahlgleichheit mit dem unbelastet am Netz laufenden Generator gekuppelt.
Durch Entlastung der Turbine geht die Pumpenantriebsleistung auf den- Generator
über.
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Durch die Anordnung einer Schaltkupplung 3 zwischen dem Generator
i und der Turbine 2 ist das Hochfahren der mit Wasser gefüllten Pumpe 5 durch die.
Betriebsturbine 2 ermöglicht -worden unter Wegfall von Strömungskupplungen und Wandlern
und Anwurfturbinen.
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Muß, wie das manchmal aus hydraulischen Gründen unerläßlich ist, die
Betriebsturbine :2 in zwei, meist ungleich starke Teilturbinen unterteilt werden,
so darf die Schaltkupplung2 statt zwischen Generator i und! Turbine auch zwischen
den beiden Teilturbinen angeordnet werden, doch muß darauf geachtet werden, daß
die mit der Pumpe zu kuppelnde Teilturbine so kräftig bemessen ist, daß ihre
Leistung
auf alle Fälle zum Hochfahren der Pumpe ausreicht, also bi-s zu 600/a der Normalantriebslei-stung
der Pumpe.