CH126465A - Wasserturbinenanlage, insbesondere für mittlere und höhere Gefälle. - Google Patents

Description

      Wasserturbinenanlage,    insbesondere für mittlere und höhere Gefälle.    Es ist naheliegend, auch für höhere Ge  fälle Wasserturbinen mit grosser spezifischer  Drehzahl zu verwenden und so die Dreh  zahlen der Maschinen auf die wirtschaftlich       günstigste    Grenze zu treiben. Allein, die bei  grossen Wasser- und     Laufradgeschwindig-          keiten    einsetzende     Hohlraumbildung        (Kavi-          tation)    setzt diesem Bestreben eine Grenze,  indem der Wirkungsgrad der Turbinen bei  starker     Kavitation    zurückgeht.  



  Das Studium der     Kavitation    hat in letzter  Geit zur Erkenntnis geführt, dass das zu  lässige     Gesamt-Sauggefälle    der Turbinen  (statisches     +    dynamisches, durch     Diffusor-          wirkung    erzeugtes     Sanggefälle)    in gesetz  mässiger Abhängigkeit von den     Wasserge-          schwindigkeiten    im Laufrad steht. Je grösser  die letzteren sind, um so kleiner     rnuss    das       Gesamt-Sauggefälle    gewählt werden, um Ver  luste zu vermeiden.

   Es sind heute Versuchs  einrichtungen vorhanden und beschrieben, die  eine Wirkungsgradverminderung durch Hohl  raumbildung bei sich gleich bleibendem Ge-         samtgefälle    und veränderlichem Sauggefälle  genau festzustellen gestatten.  



  Gemäss der Erfindung wird nun eine  Turbine so betrieben, dass der absolute Wasser  druck hinter dem Laufrad, zum Beispiel durch  eine     Aufstau-,    Drosselvorrichtung oder der  gleichen, so hoch gehalten wird, dass bei dem  betreffenden Betriebszustand die Energiever  luste durch     Hoblraumbildung    höchstens 10 0%  der der     betreffenden    Turbine zur Verfügung  stehenden Energie betragen.  



  In manchen Fällen wird man Verluste  durch     Aufstau    in Kauf nehmen können; sehr  oft aber wird man die noch übrig bleibende  potentielle     (Druck-)Energie    weiter ausnützen.  Man gelangt so zu Stufenanordnungen von  Turbinen, die sich aber von den bisher be  kannten dadurch unterscheiden, dass die Auf  teilung des Gefälles auf die Stufen nach  einem neuen Gesichtspunkt, nämlich in gesetz  mässiger Weise so vorgenommen wird,

   dass  wenigstens in einer Stufe die     Hohlraumver-          luste        nicht        grösser        sind        -als        10        %        der        der              betreffenden    Stufe zur Verfügung stehenden  Energie. Der dafür notwendige Gegendruck  ist-für jede     Laufradtype    und Einbauart des  Laufrades durch Versuche auf dem     Kavitations-          prüfstand    genau     bestimmbar.     



  Die     Aufstauung    oder Drosselung kann  auf mannigfache Weise erfolgen.  



  Auf der beiliegenden     Zeichnung    sind  einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden  Anlage schematisch veranschaulicht.  



       Abb.    1 zeigt eine     Wasserturbinenanlage     mit zwei Stufen; wo der Gegendruck un  mittelbar hinter dem Laufrad der ersten  Stufe mit Hilfe eines Reservoirs praktisch  konstant erhalten wird.  



       Abb.2    und 3 zeigen ähnliche Anord  nungen, bei denen jedoch an Stelle des Re  servoirs ein Windkessel beziehungsweise ein  Drosselorgan vorgesehen ist, und       Abb.    4 zeigt eine Anordnung, bei der  drei primäre Turbinen einer ersten Stufe ihr  Abwasser unter dem durch ein Reservoir  konstant gehaltenen Gegendruck an eine  Turbine zweiter Stufe abgeben.  



  Bei der in     Abb.    1 gezeigten Anlage strömt  das Wasser aus einem Oberwassergraben     0W     durch eine Turbine     Ti,    welche die erste  Stufe der Anlage bildet. Unmittelbar hinter  dem Laufrad dieser Turbine     Ti    wird ein  konstanter Gegendruck durch Schwerkraft  mit Hilfe eines Reservoirs     ZR    auf höherer     Kote     aufrecht erhalten.

   Das Wasser verlässt infolge  dessen die Turbine     Ti    unter dem Gegen  druck     1t2,    tritt hierauf durch eine Turbine     T2     zweite Stufe und fliesst schliesslich in einen  Unterwassergraben     UW.    Die Turbine     T,    nutzt  also das     Gefälle        hi-h2    aus, die Turbine     T2     das Gefälle     h2+h3.    Eventuelle kurzzeitige       lylehr-    oder     Minderverbräuche    der Turbine     n     werden durch das Reservoir R auf höherer  Kote ausgeglichen.  



  Statt des Reservoirs R kann zur Er  reichung des mit diesem angestrebten Zwecks  in der in     Abb.    2 gezeigten W eise zwischen der  Turbine     Ti    der ersten Stufe und der Tur  bine     T2    der zweiten Stufe ein Windkessel TV  vorgesehen werden.    Bei der Anlage nach     Abb.    3 ist ein Drossel  organ D vorgesehen, das ähnlich wie das  Reservoir     R    beziehungsweise der Wind  kessel W dafür sorgt, dass der Wasserdruck  hinter dem Laufrad der Turbine     Ti    der voran  gehenden Stufe stets einen bestimmten Wert  aufweist.  



  Im allgemeinen beträgt die Leistung der  zweiten Turbine     iin    Falle einer stufenweisen  Anordnung nur einen Bruchteil der Leistung  der ersten Turbine. Es ist deshalb unter Um  ständen wirtschaftlich, bei grösseren     Anlagen     das Abwasser mehrerer Einheiten erster  Stufe in eine geringere Anzahl Einheiten  zweiter Stufe zu leiten, welche dann eine  relativ grössere Leistung aufweisen. Eine  solche     Anordung    ist in     Abb.    4 gezeigt, wo  drei primäre Turbinen     Ti,        T2,        Ts    ihr Ab  wasser- unter dem durch das Reservoir     R     konstant gehaltenen Gegendruck an eine  Turbine T4 zweiter Stufe abgeben.

   Wie ge  zeigt, kann neben dem Reservoir R unter  Umständen auch noch ein Drosselorgan D vor  gesehen werden.  



  Die Erfindung lässt sich selbstverständlich  auch bei Anlagen mit mehr als nur zwei       Gefällstufen    anwenden, wobei dann hinter  dem Laufrad mindestens einer Stufe der ab  solute Wasserdruck so hoch zu halten ist,  dass die weiter oben angegebenen Leistungs  verluste nicht überschritten werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Wasserturbinenanlage, insbesondere für mittlere und höhere Gefälle, die wenigstens eine Stufe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Wasserdruck hinter dem Laufrad mindestens einer Stufe mit Hilfe mindestens einer Vorrichtung so hoch ge halten ist, dass die Leistungsverluste durch Hohlraumbildung 10% der der betreffenden Stufe zur Verfügung stehenden Energie nicht übersteigen.

   UNTERANSPRüCHE 1. Wasserturbinenanlage nach Patentanspruch mit mindestens zwei Stufen auf nahezu gleicher Kote, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Stufenturbinen verbindende Lei tung mit mindestens einem Wasserbehälter auf höherer Kote in Verbindung steht. 2. Wasserturbinenanlage nach Patentanspruch mit mindestens zwei Stufen auf nahezu gleicher Kote, dadurch gekennzeichnet, dass in eine die Stufenturbinen verbindende Leitung mindestens ein Windkessel ein geschaltet ist.

   3. Wasserturbinenanlagenach Patentanspruch mit mindestens zwei Stufen auf nahezu gleicher Kote, dadurch gekennzeichnet, dass in eine die Stufenturbinen verbindende .Leitung mindestens eine Drosselvorrichtung eingebaut ist.

   4. Wasserturbinenanlage nach Patentanspruch mit mindestens zwei Stufen, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Anzahl Turbinen der ersten Stufe in eine davon verschie dene Anzahl Turbinen der zweiten Stufe ihr Abwasser abgeben, wobei der Druck beim Austritt aus den Turbinen der ersten Stufe künstlich so hoch gehalten ist, dass die Leistungsverluste durch Hohlraumbil- dang 10 % der dieser Stufe zur Verfügung stehenden Energie nicht übersteigen.