AT149913B

AT149913B - Regelvorrichtung für Flügelradturbinen.

Info

Publication number: AT149913B
Authority: AT
Original assignee: Voith J M Fa
Priority date: 1935-10-04
Filing date: 1936-10-03
Publication date: 1937-06-10
Also published as: DE677186C

Description

Regelvorriehtung fiir Flügelrallturbinen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Flügelradturbinen mit drehbaren Flügeln (Kaplanturbinen), bei denen die Regelung durch Verstellung sowohl der Laufschaufeln (Flügel) als auch der Leitschaufeln geschieht, und hat den Zweck, bei Entlastung der Turbine die Durchgangsdrehzahl in den Grenzen zu halten, welche die wirtschaftliche Herstellung der mit der Maschine gekuppelten Teile, insbesondere des Generators, ermöglicht.

Bei Francisturbinen, deren Regelung nur durch Verstellung der Leitschaufeln erfolgt, tritt im Falle des Versagens des Leitsehaufelschlusses bei Entlastung eine Steigerung der Drehzahl bis zur Durehgangsdrehzahl ein, wobei der grösstmögliche Wert der Durchgangsdrehzahl bei Francisturbinen erfahrungsgemäss das 2- bis 2. 1fache der normalen Drehzahl beträgt. Bei diesen Verhältnissen ist es immerhin noch möglich, die Maschinenteile, insbesondere den Generator, ohne allzu grosse Kosten entsprechend zu bemessen.

Wesentlich anders liegen die Verhältnisse bei Flügelradturbinen, bei denen die Durchgangsdrehzahl Werte annimmt, die sich bei Anlagen mit hohem und/oder stark schwankendem Gefälle erfahrungsgemäss bis zum dreifachen der normalen Drehzahl steigern können. Für diese Fälle ist eine entsprechende Bemessung der mit der Maschine verbundenen Teile, insbesondere des Generators, nur mit grossen, die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellenden Kosten möglich. Es musste daher bei Flügelradturbinen ein anderer Weg gesucht werden für den Fall, dass bei Entlastung die Regelvorrichtung des Leitapparates versagt.

Um aber eine gangbar Lösung zu finden, musste zuerst festgestellt werden, bei welchen Stellungen der Leit-und Laufschaufeln (bei einer gegebenen statischen Saughöhe) die höchste Durchgangsdrehzahl auftritt. Zu diesem Zwecke wurden die Durchgangsdrehzahlen bei allen in Betracht kommenden Leitund Laufschaufelstellungen gemessen, wobei sich zeigt, dass das Maximum der Drehzahlen nicht - wie bei Francisturbinen-bei voll geöffneter Turbine auftritt, sondern bei wesentlich kleineren Beaufschlagungen.

Gemäss der Erfindung wird nun im Augenblick der Entlastung der Turbine die normalerweise eintretende Schliessbewegung der Laufschaufeln unterbrochen. Am wirksamsten ist die Einrichtung dann, wenn dafür gesorgt wird, dass bei derartigen Störungen die Laufschaufeln ganz öffnen oder zumindest in der augenblicklichen Betriebsstellung stehen bleiben. Das letztere ist selbstverständlich dann gegeben, wenn beim Eintreten der Entlastung die Laufschaufeln gerade ihre grösste Öffnung innehatten. Ein gewisser Schutz für die gefährdeten Maschinenteile besteht auch dann noch, wenn die Laufschaufeln gegenüber der im Augenblick der Entlastung innegehabten Stellung nur wenig schliessen, so dass wenigstens die höheren Durchgangsdrehzahlen vermieden werden.

Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass ein Hubmagnet oder ein kleiner Ölservomotor in das Steuergestänge oder Rückführgestänge der Laufradregelung derart eingreift, dass er an Stelle der normalen Regelung eine Beeinflussung der Laufschaufeln im Sinne des Öffnens übernimmt.

Zum Auslösen des erfindungsgemässen Regelvorganges kann z. B. das Herausfallen des Ölschalters oder das Ansprechen eines oder mehrerer Sicherheitspendel beim Überschreiten einer gewissen Drehzahl dienen. Auch kann irgendeine andere Sieherheitsvorriehtung zur Auslösung verwendet werden, z. B. das Fallen des Öldruckes im Regler. Sobald eine dieser genannten Voraussetzungen

gegeben ist, wird das Laufrad ganz oder mindestens so weit geöffnet, dass die Drehzahl im Falle der Entlastung ausserhalb des gefährlichen Betriebes bleibt.

Durch Anwendung der neuen erfindungsgemässen Regelvorriehtung wird die Verwendung von Flügelradturbinen in Wasserkraftanlagen mit hohem und/oder stark schwankendem Gefälle, insbesondere zur Elektrizitätsgewinnung wirtschaftlich und wettbewerbsfähig gegenüber den Francisturbinen, da die Generatoren nicht mehr wie früher unter grossem Aufwand für ein Mehrfaches der Betriebsdrehzahl, sondern nur für eine Durchgangsdrehzahl zu bemessen sind, deren Verhältnis zur Normaldrehzahl nicht grösser, sondern unter Umständen sogar kleiner ist als bei Francisturbinen.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass auch bei ordnungsgemässen Arbeiten der Leit- sehaufelregelung die Drehzahlsteigerung im Falle plötzlicher vollständiger Entlastung einen niedrigeren Wert hat als sonst, da durch das Öffnen des Laufrades während des Regelvorganges der Wirkungsgrad bedeutend verschlechtert wird.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regelvorrichtung für Flügelradturbinen mit drehbaren Flügeln (Kaplanturbinen), bei denen die Regelung durch Verstellung sowohl der Laufsehaufeln (Flügel) als auch der Leitschaufeln geschieht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die bei Entlastung der Turbine die eintretende Schliessbewegung der Laufschaufeln unterbrechen.

Claims

2. Regelvorriehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln bei Entlastung in der augenblicklichen Betriebsstellung verharren, ganz geöffnet oder nur wenig geschlossen werden.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubmagnet oder ein kleiner Ölservomotor in das steuer-oder Rückführgestänge der Laufradregelung derart eingreift, dass er an Stelle der normalen Regelung eine Beeinflussung der Laufschaufeln im Sinne des Öffnens übernimmt.

4. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auslösung der Sieherheitsregelung das Herausfallen eines Ölschalters oder das Ansprechen eines oder mehrerer Sicherheitspendel oder das Fallen des Öldruckes im Regler dient.

5. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall von Störungen in der Regeleinrichtung auch bezüglich der Laufschaufeln die Verteilung des Wasserdruckes auf diese durch entsprechende Lage ihrer Drehachse so gewählt ist, dass der resultierende Wasserdruck auf die Laufschaufeln im Sinne des Öffnens wirkt.