DE950738C - Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit von Fallschuetzen in Wasserkraftwerken - Google Patents

Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit von Fallschuetzen in Wasserkraftwerken

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DE950738C
DE950738C DEV5803A DEV0005803A DE950738C DE 950738 C DE950738 C DE 950738C DE V5803 A DEV5803 A DE V5803A DE V0005803 A DEV0005803 A DE V0005803A DE 950738 C DE950738 C DE 950738C
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DE
Germany
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speed
voltage
generator
contactor
fall
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Application number
DEV5803A
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English (en)
Inventor
Ing Georg Gutschy
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Voestalpine AG
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Voestalpine AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/22Control systems or devices for electric drives
    • B66C13/23Circuits for controlling the lowering of the load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

  • Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit von Fallschützen in Wasserkraftwerken Bei dem Betrieb von Wasserkraftanlagen besteht häufig, insbesondere in Schadensfällen, bei Durchgehgefahr der Turbinen oder bei Rohrbruch von Druckrohrleitungen, die Notwendigkeit, den Wasserzutritt schnellstens zu sperren. Dazu dienen die sogenannten Fallschütze, in senkrechter Ebene bewegliche Verschlußteile, die in der Regel als Stahlkonstruktion ausgeführt sind. Das Hochziehen der Fallschütze erfolgt mit einem Hubmotor, der bei einer Hubhöhe von q. bis 5 m einer Hubzeit von etwa aq.o bis 6oo Sekunden bedarf. Im Alarmfall darf die Senkzeit aber nur wenige Sekunden betragen. Es ist daher leicht einzusehen, daß bei dieser großen Geschwindigkeitsdifferenz die im Hebezeugbau übliche Methode der generatorischen Bremsung, indem beim Senken der Motor, von der Last durchgezogen, zum Generator wird, nicht angewendet werden kann. Es müßten in diesem Falle nämlich, entsprechend der großen Senkgeschwindigkeit, von der Maschine im Generatorzustand eine dem Geschwindigkeitsverhältnis proportional große Leistung aufgebracht werden. Die kleine Hubleistung und die um ein Vielfaches größere Senkleistung lassen die Vereinigung beider Aufgaben in einer einzigen Maschine nicht zu. Abgesehen davon müßte auch die Maschine an einem ständig zur Verfügung stehenden Notstromnetz beachtlicher Kapazität liegen. Aus diesen Überlegungen heraus ist es zu erklären, daß man sich für das Senken der Fallschütze bisher niemals einer elektromotorischen Bremsung bedient hat. Die übliche Methode besteht vielmehr darin, daß man für das Heben einen Hubmotor, für das Senken jedoch eine hydraulische Bremsung verwendet, die auf folgendem Prinzip beruht: Nach Lösung der mechanischen Sperrvorrichtung wird das Fallschütz durch die Schwerkraft in Bewegung gesetzt. Zugleich mit der mechanischen Entriegelung wird das Windwerkgetriebe durch eine Kupplung mit einer Ölpumpe verbunden, die entsprechend ihrer Geschwindigkeit fördert. Durch ein Regelventil kann die geförderte Ölmenge und im Zusammenhang damit die Senkgeschwindigkeit eingestellt werden.
  • Diese hydraulische Bremsmethode hat verschiedene sehr wesentliche Nachteile, die darauf beruhen, daß die Bremswirkung von der Viskosität des Öles und, da sich die Anlagen stets im Freien befinden, in starkem Maße von der Temperatur abhängig ist. Außerdem ist die Einrichtung kostspielig und kompliziert.
  • Bei älteren Anlagen war überhaupt keine Bremsung der Fallschütze vorgesehen, sondern man ließ' sie einfach frei fallen, wodurch es zu unkontrollierbaren Beanspruchungen in statischer und dynamischer Hinsicht mit allen nachteiligen Folgen kam.
  • In allen Fällen, wo die durch die Last bewirkte Senkgeschwindigkeit größer ist als die Hubgeschwindigkeit, wird sich für den Motor eine überdrehzahl ergeben, d. h. es wird ihm ein Moment zugeführt, wodurch er zum Generator wird. Dort, wo zwischen Hub- und Senkgeschwindigkeit nur geringfügige Unterschiede sind, wird diese überdrehzahl sich in durchaus zulässigen Grenzen halten. Ist das Verhältnis aber beispielsweise i : io, wie es bei Fallschützen gefordert wird, so ist die im Hebezeugbau übliche Methode des generatorischen Absenkens nicht mehr möglich.
  • Bei einer bekannten Anordnung wird die Drehzahl der Lastwelle durch einen mit Planetengetriebe ausgestatteten Getriebekasten in sinnvoller Weise derart übertragen, daß eine Überdrehzahl auf der Motorwelle nicht eintreten kann, wodurch keine Notwendigkeit besteht, den Motor abzukuppeln. Die Geschwindigkeit des Absenkens wird durch ein elektrohydraulisches oder elektropneumatisches Gerät geregelt, welches von einem Frequenzgebermotor gesteuert wird. Die Steuerung ist so festgelegt, daß eine selbsttätige Regelung der Senkgeschwindigkeit bei Erreichung einer bestimmten Höchstgeschwindigkeit eintritt.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens beruht nun im Hinblick auf die Verläßlichkeit darauf, daß die Funktion der Anlage vom Drehstromnetz als Energiequelle abhängig ist. Bricht dieses Netz zusammen, so fällt auch die ganze Steuerungsanlage aus, und die Last bleibt in der momentanen Stellung blockiert. Gerade dieser Fall soll aber bei Fallschützen vermieden werden, denn diese haben ja die Aufgabe, gerade im Augenblick der größten Gefahr den Wasserzutritt zur Turbine in kürzester Zeit zu sperren. Das ist wohl auch ein Grund, warum sich das bekannte System bei Fallschützen nicht durchgesetzt hat.
  • Die für Fallschütze unbedingt notwendige Verläßlichkeit der Funktion kann aber nur dann sichergestellt werden, wenn sie vom Drehstrombedarf unabhängig ist. Auch Drehstromenergie von Notstromerzeugern, die immer rotierende Maschinen sind und in vielen Fällen erst im Gefahrenfalle in Betrieb gesetzt werden, ist nicht annähernd so betriebssicher wie ein Gleichstromgenerator, der z. B. mit permanenten Polen ausgerüstet ist oder dessen Fremderregung einer Gleichstrombatterie entnommen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit der Fallschütze bei Wasserkraftanlagen, bei welchem die erwähnten Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt sind und das in einfacher Weise die Aufgabe auf elektrischem Wege löst. Voraussetzung dabei ist nur das Vorhandensein einer konstanten Gleichspannung, was bei einem Kraftwerk immer zutrifft, da auch alle Schalter aus einer Gleichstrombatterie betätigt#werden. Der freie Fall der Fallschütze wird bei dem Verfahren mittels einer Backenbremse gebremst, wobei der Bremsdruck elektrisch gesteuert wird. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß das fallende Schütz, gegebenenfalls über ein Getriebe, einen Gleichstromgenerator antreibt, der' je nach der Geschwindigkeit der Fallbewegung eine gegen eine konstante Gleichspannung gerichtete veränderliche Spannung erzeugt und die Differenz dieser Spannungen einen Gleichstrommotor treibt, welcher ein auf dem Triebwerk des Schützes angeordnetes Bremslüftgerät betätigt. Die Drehzahl des Lüftermotors wird von der Größe der Differenzspannung bestimmt, und die Differenzspannung wird durch die Kupplung des Fallschützes mit dem Generator von der Senkgeschwindigkeit des Schützes gesteuert. Wenn man, nach einer bevorzugten Ausführungsform, den Generator fremd erregt und sein Feld konstant läßt, so ist die erzeugte Spannung nur mehr von der Drehzahl des Generators abhängig, und zwischen beiden Größen besteht dann ein linearer Zusammenhang.
  • Wenn das Fallschütz gesenkt werden soll, schaltet man den Motor des Lüftgerätes auf die Batterie und legt ihn an die volle Spannung. Er hat dann seine maximale Drehzahl und seine maximale Lüftkraft.Die Lüftkraftbei voller Drehzahl ist also größer als die Schließkraft der Bremse. Wenn nun das Fallschütz ausgeklinkt und der damit gekuppelte Generator gegen die Batteriespannung geschaltet wird, sinkt die den Motor des Lüftgerätes treibende Spannung, verringert dessen Drehzahl und damit die Lüftkraft des Lüftgerätes. Die Bremsbacken beginnen nun einzuschleifen, und zwar um so mehr, je größer die Bremskraft, d. h. die Differenz zwischen Schließkraft der Bremse und Lüftkraft des Lüftgerätes wird. Die Bremsung ist aber durch die selbsttätige Steuerung bis zum Endpunkt weich und verläuft ohne Bremsstöße. Wenn der Generator fremd erregt ist, kann durch Verstellen des Feldwider- Standes jede gewünschte Senkgeschwindigkeit eingestellt werden, und außerdem ist die Aufrechterhaltung eines bestimmten eingestellten Wertes der Geschwindigkeit gewährleistet. Jede Änderung der Geschwindigkeit des Fallschützes wird sofort vom Generator als Spannungsänderung an den Lüftermotor weitergegeben, wodurch sich die Bremskraft entsprechend ändert.
  • Als Lüftgerät kann ein von einem Gleichstrommotor angetriebenes elektrohydraulisches Hubzeug verwendet werden, z. B. eine Öldruckpumpe, welche das 01 von der Oberseite des Kolbens nach der Unterseite fördert und einen Öldruck erzeugt, der über ein Bremsgestänge gegen die Bremsfeder wirkt. Man verwendet zweckmäßig ein Öl mit einem möglichst tiefen Stockpunkt, um die Temperatureinflüsse auszuschalten. Die Temperaturabhängigkeit ist aber im Gegensatz zu der bekannten hydraulischen Bremsung hier kein beachtlicher Faktor, weil die Lüftgeräte nur geringe Ölmengen verwenden und sie auch bei Verwendung von gewöhnlichem Öl leicht auf entsprechender Temperatur gehalten werden können, zumal keine Ölleitungen notwendig sind.
  • Statt der elektrohydraulischen Hubzeuge können mit Vorteil Lüftgeräte verwendet werden, die in bekannter Weise auf dem Fliehkraftsystem beruhen. Man ist in diesem Falle vollkommen von Temperatureinflüssen unabhängig.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines beispielsweisen Schaltbildes näher erläutert. Zu Beginn des Senkvorganges wird durch Betätigung des Tasters T1 dem Schütz S1 ein Impuls gegeben, worauf es anspricht und über einen Selbsthaltekontakt an der Spannung Ui bleibt. Dadurch wird die volle Batteriespannung an den Motor ML des Lüfters gelegt. Zu gleicher Zeit spricht auch der Bremslüfter BL für die mechanische Entriegelung des Fallschützes an. Der Gleichstromgenerator G wird durch die Schnellerregung sofort erregt, wozu ein Schnellerregerwiderstand vorgesehen ist. Die nun eintretende, bereits beschriebene Senkbewegung wird, wenn das Fallschütz in seinem tiefsten Punkt angelangt ist, durch einen Endschalter E unterbrochen, indem das Schütz S1 spannungslos wird, wodurch es abfällt und damit auch das Lüftgerät abschaltet. Die Bremsbacken werden durch die Schließkraft der Federn normal angepreßt, und die Senkbewegung wird damit beendet. Durch einen Austaster A kann die Bewegung an beliebiger Stelle unterbrochen werden. Bei Betätigung des Motorschützschalters S3 für den Hubmotor MH wird gleichzeitig das Schütz S2 geschaltet, welches den Lüftermotor ML an die volle konstante Spannung Ui legt. Bei der Hubbewegung ist das Gerät daher voll gelüftet, und es tritt keinerlei Behinderung des Hubvorganges ein.
  • Die konstante Gleichspannung kann in Schadensfällen einer Notstrombatterie entnommen werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit von Fallschützen in Wasserkraftwerken, dadurch gekennzeichnet, daß das fallende Schütz, gegebenenfalls über ein Getriebe, einen Gleichstromgenerator antreibt, der je nach der Geschwindigkeit der Fallbewegung eine gegen eine konstante Gleichspannung gerichtete veränderliche Spannung erzeugt, und die Differenz dieser Spannungen einen Gleichstrommotor antreibt, welcher ein auf dem Triebwerk des Schützes angeordnetes Bremslüftgerät betätigt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein fremderregter Generator verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Regelung der Fallgeschwindigkeit des Schützes die Feldspannung des Generators verändert wird. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lüftgerät ein elektrohydraulisches Hubzeug verwendet wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Lüftgerät ein Fliehkraftlüfter verwendet wird. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Schadensfällen die konstante Gleichspannung einer Notstrombatterie entnommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 696q.71, 691374.
DEV5803A 1952-07-08 1953-05-17 Verfahren zur elektrischen Steuerung der Senkgeschwindigkeit von Fallschuetzen in Wasserkraftwerken Expired DE950738C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4230593A1 (de) * 1992-09-12 1994-03-17 Buehne Werner Abus Kg Notabsenkung für einen Hubwerkantrieb

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE691374C (de) * 1935-02-14 1940-05-24 Aeg Bremseinrichtung fuer Drehstromantriebe
DE696471C (de) * 1935-12-15 1940-09-21 Fried Krupp Grusonwerk Akt Ges Hubvorrichtung fuer Krane

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