NO810623L - Fremgangsmaate for aa regulere pumpetakten for et pumpe/turbinanlegg. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for regulering av pumpeytelsen for et pumpe/turbinanlegg som omfatter en turbin og en pumpe anordnet for felles rotasjon, idet turbinhjulet og pumpehjulet er anordnet på samme aksel.

Denne oppfinnelse kan anvendes ved hydrauliske maskiner som omfatter et eneste spiralkammer som på den ene side er forbundet med fordeleren for en reaksjonsturbin og på den annen side med pumpens diffusor, slik som beskrevet i de sveitsiske patentskrifter nr. 335.293, 392.421 og 560.323.

Oppfinnelsen kan også anvendes i forbindelse med hydrauliske maskiner som omfatter en aksjonsturbin av Pelton-type og en pumpe hvis diffusor er forbundet med en samlekanal som samtidig gjør tjeneste som fordeler for turbinen, slik som beskrevet i norsk patentansøkning nr. 79.3832.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen har som særtrekk

at i det minste en del av det vann som pumpes av pumpehjulet inn i spiralkammeret eller samlekanalen føres gjennom turbinhjulet. Det er herved mulig å oppnå samme virkning som ved en pumpe med variabel ytelse som tillater regulering av den pumpede vannmengde for tilpassning f.eks. variable lekkasjer, eller avpassing av det elektriske energiforbruk i samsvar med den spillenergi som kan stilles til disposisjon for fordelingsnettet .

De vedføyde tegninger viser skjematisk og som eksempler to utførelsesformer av pumpe/turbin-anlegg som er egnet for ut-førelse av oppfinnelsens fremgangsmåte. Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom et anlegg som omfatter en reaksjonsturbin. Fig. 2 viser et aksialsnitt gjennom et anlegg som omfatter en aksjonsturbin.

Det anlegg som er vist i fig. 1 omfatter et eneste spiralkammer 12, en turbin i et første nivå og en pumpe i et annet nivå. Turbinhjulet 15 og pumpehjulet 23 er anordnet på samme verti-kale aksel 13 med sine respektive innsugningsåpninger 14, 24 vendt'i motsatte retninger. Skovlene på disse hjul er anordnet for samme rotasjonsretning.

Turbinhjulet 15 er anbragt hovedsakelig i midtplanet for spiralkammeret 12. Kanalen for vanntilførsel til turbinhjulet 15 er i sin helhet anbragt i det ringformede mellomrom mellom omkretsen av turbinhjulet og den indre sylinderflate for spiralkammeret. Tangensialt vanninnløp til spiralkammeret er opprettholdt uten forandring langs hele denne kanal. Forankringene av forfordeleren 4 for turbinen er utført i samsvar med de benyttede kriterier for reaksjonsturbiner. Det samme er tilfelle for ledeskovlene 5 som sammen utgjør turbinens bevegelige fordeler. Denne fordeler styres av den vanlige mekanisme, som utgjøres av en reguleringsring 11 som over et mellomliggende system av veivforbindelser 1 påvirker styre-tappene 2 for ledeskovlene 5.

En sperreinnretnihg 3 av spjeltype gjør det mulig å skille

det indre rom av spiralkammeret 12 fra det indre hulrom hvor turbinhjulet 15 roterer. De bevegelige ledeskovler 5 i fordeleren kan imidlertid fylle samme oppgave. Sperrespjeldet 3 er anordnet mellom forfordeleren 4 og ledeskovlene 5, men den kan også være anbragt mellom ledeskovlene 5 og turbinhjulet 15.

Pumpehjulet 23 ved siden av turbinhjulet 15 er i vesentlig grad aksialforskjøvet i forhold til median planet for spiralkammeret 12.

Et aksellager 19 som danner føring for den felles aksel 13 samt en fast bærer 16 som bærer lagret, er innskutt mellom hjulene 15 og 23. Vendekanalen 7 som danner hydraulisk forbindelse mellom pumpehjulet 23 og spiralkammeret 12, er an ordnet langs omkretsen av den faste bærer 16. Forankringene 8 for denne bærer 16 danner sideveggene av vendekanalene 7.

Forskjellige ringkammere 17, 20 som omgir akslen er utformet

i den faste bærer 16 i forskjellige deler av lagret, samt står i forbindelse med omgivelsene ved hjelp av kanaler 18,

21 i veggene av forankringene 8 av den faste bærer.

Denne sammenstilling av ringformede kammere 17, 20 har forskjellige arbeidsfunksjoner, slik som oljesirkulasjon i lagret, fjerning av lekkasjevann fra hjulskjøtene, kjøling eller dre-nering.

Pumpehjulet 2 3 er montert frittbærende ved den nedre ende av den felles aksel 13, med innsugningsåpningen 24 helt fri men likevel anordnet for vanntilførsel under de mest gunstige hydrauliske betingelser.

Den faste diffusor 9 for pumpen er anordnet ved omkretsen av pumpehjulet. Denne diffusor påvirker ikke retningen av tan-gensialkomponenten av vannutløpet fra pumpehjulet 23. Diffus sorens..- føringsbane og dens tilpasning til vendekanalene er utført på grunnlag av den teknikk som anvendes ved returkan-aler for flertrinnspumper.

Vendekanalene 7 som pumpens diffusor 9 munner ut i sørger for hydraulisk forbindelse og fortløpende vending av tangensial-komponenten av vannstrømmen mellom pumpehjulets periferi og spiralkammeret 12. Disse kanaler munner ut spiralkammeret 6 i en vinkel som gir vannstrømmen fra kanalene 7 en retning som ligger nær strømningsretningen for vannet i spiralkammeret. En sperreinnretning 10 av spjeldtypeer innskutt mellom omkretsen av pumpehjulet 23 og dets diffusor 9 og tillater avsperring av det indre rom i spiralkammeret 12 fra det hulrom hvor pumpehjulet 23 rotere.

Anlegget fungerer på følgende måte:

Når den energi som står til disposisjon for fordelingsnettet tillater pumping, vil den elektriske maskin (ikke vist) som er montert/på akslen 13 arbeide som motor og drive akslen 13

i rotasjon. Det sperrespjeld 3 som er anordnet for å skille det indre rom i spiralkammeret 12 fra det hulrom hvor turbinen rotere er således stengt, således at turbinhjulet roterer i luft. Hvis sperrespjeldet 10 mellom omkretsen av pumpehjulet 23 og dets diffusor 9 er åpent, vil vann bli pumpet gjennom spiralkammeret 12 til anleggets høyereliggende vannforråd (ikke vist).

Når den vannmengde som skal pumpes pr. tidsenhet midlertidig

er mindre enn den nominelle pumpeytelse for anlegget eller den elektriske energi som står til disposisjon midlertidig er mindre enn den som forbrukes ved nominell pumpeytelse, kan sperrespjeldet 3 åpnes og deretter også gradvis turbinens ledeskovler 5, således at en stadig større vannmengde ledes gjennom turbinhjulet 15. Dette fører til et nedsatt elektrisk energiforbruk for pumpingen samt en reduksjon av den vannmengde som føres til det høyereliggende reservoar. Hvis det elektriske fordelingsnett krever all energi, avbrytes pumpingen ved at sperrespjeldet 10 lukkes, og den elektriske maskin drives da atter av turbinen 15 og fungerer som generator.

Det anlegg som er vist i fig. 2 omfatter en elektrisk maskin

31 som er montert koaksialt på en vertikal aksel 32, hvorpå

det også er anordnet et turbinhjul 33 for en Pelton-turbin samt hjulene 34, 35 for en totrinnspumpe. Innløpenéc36, 37

for turbinen er på kjent måte forbundet med en fordeler 38 anordnet i nivå med turbinhjulet 33. Fordeleren 38 er på

kjent måte tilsluttet en drivkanal. Vanngraven 39 for turbinhjulet 33 er utstyrt med en trykkluftkanal 40 som gjør det mulig å holde overflatenivået for det vann som avgis gjennom utløpskanalen 41 under turbinhjulet 33.

Diffusoren for den øvre pumpe er over slangeavsnitt 42 forbundet med turbinens fordeler 38, mens et sperrespjeld 43 er anordnet i nivå med diffusoren med det<:.>'-formål å avbryte vann-tilførselen fra pumpen til disse slanger i stengt stilling av sperrespjeldet 43. Pumpens innsugningsåpning 44 vender ut mot en mottrykkskanal 45.

Anlegget.fungerer på følgende måte:

Når det elektriske fordelingsnett stiller til disposisjon en energimengde som tillater pumping, vil den elektriske maskin 31 som er montert på akselen 32 fungere som motor og drive akslen 32 i rotasjon. Tilførsel av damp til turbinhjulet 33 gjennom innløpene 36, 37 blir da avbrutt, og hvis ventilen 43

i mottrykkskanalen 45 i forbindelse med innsugningsåpningen 4 4 for pumpene 35, 34 samt spjeldventilen 4 3 er åpen, vil vann blitpumpet gjennom fordeleren 38 i drivkanalen og vannreser-voaret (ikke vist) på oversiden av anlegget.

Når den vannmengde som skal pumpes pr. tidsenhet midlertidig

er mindre enn anleggets nominelle pumpeytelse eller den elektriske energi som er til disposisjon midlertidig er mindre enn energiforbruket ved nominell -pumpeytelse, kan innløpsorganene gradvis åpnes og rette mer eller mindre kraftige vannstråler mot turbinhjulet 33. Dette fører til nedsatt elektriske energiforbruk til pumpingen og en reduksjon av den vannmengde som drives opp til det høyereliggende reservoar. Hvis det elektriske fordelingsnett krever den tilgjengelige energi, avbrytes-pumpeprosessen, idet sperrespjeldet 43 og ventilen 46 gradvis stenges og den elektriske maskin 33, som nå fungerer som generator, drives av turbinhjulet 33 og avgir elektrisk energi til nettet.

Ved en sådan hel eller delvis tilbakeføring av den pumpede vannmengde kan man i anlegg av foreliggende art sikre en kontinuerlig regulering av pumpeytelsen. Ved dette over-vinnes særlig forskjellige -iboende vanskeligheter i utstyr som vanligvis anvendes for regulering av pumpeytelsen, idet ovenfor nevnte tilbakeføring reguleres av fordeleren eller inn- løpene.* til turbinen. ,. For pumpehjulet sirkes således en konstant pumpeytelse tilsvarende optimal arbeidsfunksjon for pumpen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for regulering av pumpeytelsen i et pumpe/turbin-anlegg som omfatter en turbin og en pumpe anordnet for felles rotasjon, idet turbinhjulet (15) og pumpehjulet (23)

   er anordnet på samme aksel, mens et eneste spiralkammer (12) på den ene side er forbundet med fordeleren (5) for en reaksjonsturbin og på den annen side med pumpens diffusor (9) eller en samlekanal (42) i forbindelse med nevnte diffusor og som samtidig gjrør tjeneste som fordeler (38) for en aksjons-tnrbin,karakterisert vedat i det minste en del av det vann som pumpes av pumpehjulet (23) inn i spiralkammeret (12) eller samlekanalen (42) føres gjennom turbins hjulet (15, 33).