DE233063C

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Publication number: DE233063C
Application number: DENDAT233063D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- te 233063 KLASSE 88 a.' GRUPPE

Firma J. M. VOITH in HEIDENHEIM a. d. Brenz.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. November 1909 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, zur Regelung der Geschwindigkeit durch Wasserturbinen angetriebener Dynamomaschinen mittels zweier Regelungssysteme, von welchen das eine auf die Beaufschlagung der Turbinen einwirkt, während das andere einen dem Netz parallel geschalteten elektrischen Widerstand verstellt.

Die Geschwindigkeitsregler, welche den

ίο Wasserzufluß durch Verstellen des Turbinenleitapparates ändern, haben den Vorteil, daß bei veränderlichem Kraftbedarf nicht mehr Wasser aus dem Sammelweiher entnommen wird, als zur Erzeugung der Kraft erforderlich ist. Durch diese Art der Regelung bleibt der Nutzeffekt selbst bei großen Kraftänderungen gleichmäßig gut, so daß die Regelung sehr wassersparend wirkt. Nachteilig ist jedoch, daß Drucksteigerungen auftreten, die bei langen Rohrleitungen gefährlich werden können und besondere, gesteuerte Nebenauslässe o. dgl. verlangen. Ferner bedingt die stabile Regelung namentlich bei langen Rohrleitungen die Anordnung entsprechend großer Schwungmassen.

Der elektrische Widerstandsregler arbeitet bekanntlich derart, daß ein von der zu regelnden Turbine angetriebenes Pendel die Elektroden eines Flüssigkeitswiderstandes mehr oder weniger tief eintaucht. Der Widerstand ist dem Hauptstrom des von der Turbine angetriebenen Generators parallel geschaltet und verbraucht die überschüssige elektrische Energie.

Je nachdem die Umdrehungszahl steigt oder fällt, wird mehr oder weniger Widerstand eingeschaltet, so daß dadurch die Umdrehungszahl der Turbine auf annähernd gleicher Höhe gehalten wird.

Der Vorzug der elektrischen Widerstandsregelung besteht nun darin, daß bei Belastungsänderungen im äußeren Netz oder bei Kraft- änderungen infolge von Zu- und Abschaltungen angehängter Arbeitsmaschinen die Belastung des Generators und die Beaufschlagung der Turbinen konstant bleiben. Am Generator sind dadurch die Spannungsschwankungen vermieden und irgendwelche Druckänderungen in der Turbinenrohrleitung können nicht auftreten. Nebenauslässe erübrigen sich ebenfalls. Dagegen hat der Widerstandsregler den Nachteil, daß die Beaufschlagung der Turbinen auf die größte, wenn auch vorübergehende Kraftleistung eingestellt werden muß. Wird dann zeitweise eine geringere Leistung als die höchste benötigt,, so verbraucht der Widerstandsregler die überschüssige Kraft. Es wird also von der im Sammelweiher aufgespeicherten Energie ein Teil nutzlos vergeudet. .

Gemäß der Erfindung wird bei plötzlichen Entlastungen die ganze frei werdende Energie der Dynamomaschine bzw. -maschinen sofort

von dem Widerstände oder deren mehreren aufgenommen, während die Beaufschlagung der Turbine oder Turbinen zwecks Vermeidung von Drucksteigerungen in einer oder mehreren Rohrleitungen nur ganz langsam verringert und gleichzeitig der Widerstand wieder langsam in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt wird. Indes können gegebenenfalls zwei getrennte Regler für die beiden Systeme vorgesehen sein,

ίο von denen der Beaufschlagungsregler auch bei Entlastungen ungehemmt arbeitet, während der Widerstandsregler lediglich als Sicherheitsregler dient, um bei einem Versagen des Beaufschlagungsreglers ein Durchgehen der Tur- bine zu verhindern.

Zur Erläuterung des neuen Regelungsverfahrens ist auf der Zeichnung eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung des Verfahrens schematisch zur Darstellung gelangt.

ao Die Beaufschlagung der zu regelnden Turbine wird durch die Regulierwelle w verstellt, die durch den Geschwindigkeitsregler r beeinflußt wird. Der Regler r betätigt auch die Elektroden β, welche er mehr oder weniger tief in den Flüssigkeitswiderstand f eintaucht. Die Elektroden e liegen in Parallelschaltung zum äußeren Netz, welches von der von der Turbine t angetriebenen Dynamo gespeist wird. Die Wirkungsweise des Reglers r ist folgende:

Bei gleichmäßigem Betrieb sind die Elektroden e gerade noch aus dem Flüssigkeitswiderstand herausgezogen, damit keine elektrische Energie dauernd vernichtet wird.
Es sind nun mehrere Fälle zu unterscheiden:

Fall ι: Plötzliche Entlastung. Die Tourenzahl steigt und der Regler senkt die Elektroden rasch in den Flüssigkeitswiderstand, der die frei werdende Energie aufnimmt, während die Regulierwelle w nur sehr langsam den Leitapparat schließt, so daß eine Drucksteigerung in der Rohrleitung hierbei nicht auftritt. Dieses langsam sich fortsetzende Schließen des Leitapparates strebt wieder eine Verringerung der Tourenzahl der Turbine und des Reglers an, wodurch dieses anderseits die Elektroden e ganz langsam wieder aus dem Flüssigkeitswiderstand herauszieht, so daß der ursprüngliche Zustand bei normaler Tourenzahl wieder hergestellt wird.

Fall 2: Langsame Entlastung. Der Regler r dreht nur ganz langsam die Regulierwelle w und schließt den Leitapparat, während die Elektroden e in Ruhe, d. h. gerade über dem Flüssigkeitsspiegel stehen bleiben.

Fall 3: Belastung. Der Regler r öffnet den Turbinenleitapparat der Größe der plötzlichen Belastung entsprechend langsamer oder rascher, während die Elektroden e in Ruhe bleiben.

Unter Umständen kann es von Vorteil sein, die Elektroden so einzustellen, daß sie bei gleichmäßigem Betrieb stets um einen gewissen Teil eingetaucht bleiben.

Fall 4: Bei plötzlichen und langsamen Entlastungen ist der Vorgang genau wie bei Fall 1 und 2, nur \verden die Elektroden nach dem plötzlichen Eintauchen nicht wieder ganz herausgezogen, sondern bleiben um das gewisse Stück eingetaucht.

Fall 5: Plötzliche Belastung. Die Tourenzahl nimmt ab und der Regler öffnet den Türbinenleitapparat rasch und zieht auch gleichzeitig die Elektroden rasch aus dem Widerstand heraus. Reide Regulierungen unterstützen sich daher sehr wirksam, worauf der Regler den Turbinenleitapparat weiter langsam öffnet. Dieses langsame Öffnen des Leitapparates strebt eine Erhöhung der Tourenzahl der Turbine und des Reglers an, wodurch dieser anderseits die Elektroden e wieder bis zu der bestimmten Eintauchtiefe, entsprechend der normalen Tourenzahl, eintaucht.

Fall 6 : Langsame Belastung. Der Regler öffnet den Leitapparat langsam, ohne daß die Elektroden von der Stelle bewegt werden.

Die konstruktive Durchbildung des Reglers kann eine verschiedenartige sein. Es bietet jedoch dem mit ähnlichen Aufgaben vertrauten Fachmann keine Schwierigkeit, unter Zuhilfenahme von hydraulischen oder mechanischen Servomotoren, Federanordnungen, Schleppbremsen, Flüssigkeitskatarakten oder sonstiger Getriebe Regler zu konstruieren, die eine Wirkungsweise besitzen, welche den unter Fall 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 gestellten Bedingungen genau entspricht.

An Stelle eines kombinierten Geschwindigkeits- und Widerstandsregulators können zwei getrennte Regler aufgestellt werden, von welchen der eine auf den Leitapparat der Turbine einwirkt und der andere als Widerstandsregler wirkt. Beide Regler können sowohl mittels Riemen von der Turbinenwelle aus angetrieben werden, oder auch bei Wechselstrombetrieb mittels Synchronmotoren. Die Abhängigkeit der beiden Regler zueinander, die erforderlich ist, damit sie so zusammen regulieren können, wie unter Fall 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 beschrieben, kann durch irgendwelche Verbindungsgetriebe, wie Wellen, Kabel, Servomotoren, Katarakte, Federn, Hebel, Stangen, elektrische Relais o. dgl. erzielt werden.

Die Abhängigkeit der beiden Regler voneinander kann aber auch in einfachster Weise nur durch die beiden Pendel bewirkt werden, indem deren Reglermuffen für jede Geschwindigkeitsänderung gleiche Wege zurücklegen und somit gerade so zusammen arbeiten, als wenn der Geschwindigkeitsregler und der Widerstandsregler wie beim kombinierten Regler durch ein gemeinschaftliches Pendel beeinflußt würde. i2q

Letztbeschriebene Anordnung hat insbesondere für Wechselstromzentralen mit mehreren Einheiten große Bedeutung.

Die Wechselstromgeneratoren sind alle synchronlaufend parallel geschaltet, während jede der zugehörigen Turbinen von einem mittels Riemens angetriebenen Geschwindigkeitsregler, welcher auf die Leitapparate einwirkt, geregelt wird.

ίο Für alle Turbinen zusammen ist ein einziger oder auch mehrere Widerstandsregler, entsprechend der Leistung der ganzen Zentrale, besonders aufgestellt, welche durch einen oder mehrere Elektromotoren synchron mit den Generatoren laufend angetrieben werden.

Überhaupt ist für das Wesen der Erfindung ganz gleichgültig, wie viele Geschwindigkeits- und Widerstandsregler zur Aufstellung kommen, in welcher Weise dieselben synchron angetrieben und zueinander in Abhängigkeit gebracht oder miteinander verbunden werden. Eine weitere Anwendung des Regelungsverfahrens besteht darin, bei einer Turbinenanlage die beiden Regelungssysteme durch getrennte Regler anzutreiben und den Beaufschlagungsregler so auszuführen, daß die Schließbewegung ohne Hemmung erfolgt, damit er bei plötzlichen größeren Entlastungen auch rasch regulieren kann.

Andererseits wird der Widerstandsregler derart eingestellt, daß er bei normalem Betrieb und geringer Erhöhung der Tourenzahl bis beispielsweise 10 Prozent in Ruhe verbleibt, aber bei einem weiteren Steigen der Geschwindigkeit den Widerstand rasch eintaucht und demzufolge das weitere Steigen verhindert.

In diesem Falle hat der Widerstandsregler die Funktion eines Sicherheitsreglers, der bei einem Versagen des Beaufschlagungsreglers in Wirkung tritt und ein Durchgehen der Turbine verhindert.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit durch Wasserturbinen angetriebener Dynamomaschinen mittels zweier Regelungssysteme, von welchen das eine auf die Beaufschlagung der Turbine (oder Turbinen) einwirkt, während das andere einen oder mehrere dem Netz parallel geschaltete elektrische Widerstände verstellt, dadurch gekennzeichnet, daß bei plötzlichen Entlastungen der Widerstand (oder die Widerstände) die ganze frei werdende Energie der Dynamomaschine (oder Dynamomaschinen) sofort aufnimmt, während die Beaufschlagung der Turbine (oder Turbinen) zwecks Vermeidung von Drucksteigerungen in der Rohrleitung (oder den Rohrleitungen) nur ganz langsam verringert wird und gleichzeitig der Widerstand (oder die Widerstände) wieder langsam in seine ursprüngliche Lage zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regelungssysteme durch getrennte Regler beeinflußt werden, von denen der Beaufschlagungsregler auch bei Entlastungen ungehemmt regeln kann, während der Widerstands·^ regler lediglich als Sicherheitsregler dient, um bei einem Versagen des Beaufschlagungsreglers ein Durchgehen der Turbine zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.