DE968536C - Messeinrichtung zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von Wasserkraftwerken - Google Patents

Description

• Meßeinrichtung zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von Wasserkraftwerken Es ist bekannt, daß die Wirtschaftlichkeit einer Wasserkraftanlage durch den Quotienten aus elektrisch abgegebener Leistung und der Wasserkraftrohlei.stung ermittelt werden kann. Als Maß für die Wasserkraftrohleistung gilt in der Literatur allgemein das Produkt aus Wassermengo (Q) und Fallhöhe, (H). Durch eingehende Vergleichsmess.ung wurde bestätigt gefunden, daß eine einwandfreie spontane [email protected] aus der Druckdifferenz zwischen. zwei Anschlüssen, in der Einlaufspirale der Turbine erhältlich ist. Die Erfindung macht sich dies zunutze, indem dadurch eine kontinuierliche Messung des Quotienten möglich ist. -Damit ist die Betriebsleitung in der Lage, die Last auf die verschiedenen Turbinen so aufzuteilen, d'aß der Wirtschaftlichkeitsfaktor ein Optimum ist. Die unmittelbare und spontane, in jedem Augenblick mögliche Ablesung des Wirtschaftlichkeitsfaktors ermöglicht dem Bedienungspersonal sofort die Auswirkung jeder Beeinflussung der Anlage zu erkennen und die Bedienung richtig durchzuführen. Anderenfalls ist der Wirtschaftlichkeitsfaktor, wie es bisher tatsächlich geschehen ist, nur durch Versuche und zeitraubende Zwischenrechnungen feststellbar, wobei durchaus fraglich ist, ob wirklich der jeweils optimale Wert erreicht wird. Dies hängt selbstverständlich sehr stark von der Geschicklichkeit des Bedienungspersonals ab, während die neue Einrichtung automatisch sofort die Auswirkung und Richtigkeit der Beeinflussung erkennen läßt. Gemäß der Erfindung ist ein Gerät in Form eines Quotienteninstrumentes vorgesehen, wobei der einen Spule des Quotientenmeßwerkes ein, der elektrischen: Leistung des Generators aus einem Meßwertumformer gewonnener proportionaler Strom und der zweiten Spule des Quotientenmeßwerkes ein, der Wasserkraftrohleistung aus zwei Brückenschaltungen, gewonnener Strom zugeführt wird, wobei die Ausgangsspannung der einen, mit Widerstandsgehern für den Ober- und Unterwasserpegel ausgestatteten Brücke, die proportional der Wassersta:ndshöhendifferenz ist, die Eingangsspannung für die zweite, mit Widerstandsgebern zur Umformung der Wassermenge in elektrische Werte, ausgestait teten Brücke bildet, so daß die Ausgangsspannung der zweiten Brücke proportional dem Produkt aus Wassermenge und Höhenstandsdifferenz ist. Die der Differenz der Wasserstände zwischen Oberuni Unterwasser entsprechende elektrische Größe wird zweckmäßig in einer Brückenschaltung erhalten, in der durch Schwimmermeßeinrichtungen zwei Potentiometer verstellt werden, die einen der Wasserstandsdifferenz proportionalen elektrischen Wert am Brückenausgang liefern.
• Es ist aus der deutschen Patentschrift q.66 6z3 bereits bekannt, zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von Anlagen; ein Quotientenünstrument zu verwenden, dem die beiden, zu vergleichenden Größen in verhältnisgleiche elektrische Größen umgeformt zugeführt werden, so daß der Quotient unmittelbar und laufend angezeigt wird.. Im Falle der Erfindung wird .zwar ebenfalls dieses Prinzip an sich verwendet, jedoch erfolgt die Differenzbildung der Wasserstandshöhe mit Hilfe von Widerstandsgebern (Potentiometer) und die Produktbildung Wassermenge mal Fallhöhe durch Brückenschaltungen, wobei der Vorteil erreicht wird, daß die Meßanordnungen sehr einfach werden':, da eine Brückenschaltung lediglich aus-Widerständen besteht und daher leicht anzufertigen ist.
• Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß man mit Brückenschaltungen den Meßbereichumrfang durch Wahl der einzelnen Brückenwiderstände beliebig eingrenzen und erweitern kann. Um zu vollständig linearen Verhältnissem; zu kommen, wählt man den Eingangswiderstand für die erste Brücke und den Brückenausgangswiderstand der zweiten Brücke sehr groß. Man erreicht dies dadurch, daß der Meßverstärker in, einer Kompensationsschaltung verwendet wird, die praktisch aus. der ersten Brücke keine Energie entnimmt. Unter dieser Voraussetzeng isst die Differenzbildung der Wasserstandshöhen untl die Multiplikation dieser Fallhöhe mit der Menge für einen sehr weiten Ivießbereichumfang streng linear. Bei den 'sonst in der Meßteehnik üblichen Multiplikationsmeßwerken, wie z,. B. bei Verwendung eines elektrodynamischen Meßwerkes; ist für einem. sehr weiten: Meßbereichumfangeine strenge Linearität nicht zu erreich; da speziell bei, den in der Technik verwendeten eisengeschlossenen Meßwerken die Sättigungsverhältnisse im Eisen sich so -verändern, daß bei kleinen und, großen Meßwerten die Pradükthildumg bei weiterer Variation der Faktoren nicht einwandfrei gegeben ist. Die erfindungsgemäße Hintereinanderschaltung zweier Brückenschaltungen mit praktisch fast unendlich großen Ausgangswiderständen gibt jedoch eine Gewähr, ;aß die Produktbildung auch bei. starker Variation der einzelnen Faktoren einwandfrei richtig erfolgt.
• In der Zeichnung ist eine Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
• Mit i ist @in Fig. i die Wasserturbine bezeichnet, mit 2 der von- ihr angetriebene elektrische Generator. 3 bedeutet die Meßeinrichtung für die Turbinenwasserkraftrohleistung (Q - H), welche Größe in der Meßeinrichtung in dien verhältnisgleichen Strom J, umgewandelt wird. Dieser Strom wird der Spule 4 eines. Quotienteni.nstrumentes. 5 zugeführt. Die abgegebene elektrische Leistung des Generators wird in einem Meßwertumformer 6 bekannter Art in einen verhältnisgleichen Strom. J2 umgewandelt. Dieser Strom wird der zweiten Spule 7 des Quoäienteninstrurnentes 5 zugeführt. Dieses Instrument gibt also unmittelbar und augenblicklich den Quotienten an, -so daß danach die Regelung der Anlage auf optimale Wirtschaftlichkeit leicht und einfach durchführbar .ist, da ja auch die Tendenz des Regelvorganges direkt ersichtlich ist. Das InstTument 5 kann: ein bloßes Anzeigeinstrument sein, es kann, aber auch ein aufschreibendes Instrument sein.
• In Fig. 2 ist eine beispielsweise Ausführung der Meßeünrichfung 3 (s, Fig. i) für die Wasserkraftrohleis.tung in den Einzelheiten dargestellt, die für die.Zwexke der Erfindung geeignet sind. Die Meßeinrichtung besteht aus zwei Brückenschaltungen I und II. In die Brücke I ist ein Widerstanäsfernseder 8 eingebaut, dessen Widerstandswert proportional ist der Wassermenge Q, die zweckmäßig nach dein Druckunterschiedsverfahren ermittelt wird. In der Brücke I liegen ferner die Widerstände 9, io, i i und- 12. 13 und 14 sind Widerstandsfernsender in der Brücke II, durch die die z. B. mittels Schwimmermeßeinrichtungen gemessenen Wasserstandshöhen im Ober= und Unterwasserkanal der Kraftwerkanlage in proportionale Widerstandswerte umgeformt werden. Mit 15, 16, 17 und 18 sind die übrigen Widerstände der Brückenschaltung II bezeichnet. An die Eckpunkte A2 und B2 der Brücke II ist eine Konstantspannungsquelle ig angeschlossen,. Die Ausgamgsspanriung dieser Brückenschaltung an den. Punkten, C2 und D2 ist proportional der Höhendifferenz zwischen Ober- und Unterwasserspiegel. Die Brückenschaltung Il dient zur elektrischem. Subtraktion dieser Wasserstandshöhen unter gleichzeitiger Urnyvandlung dieser Differenz in einen elektrischen Spannungswert. Die Ausgangspunkte C2 und D2 sind mit "den Punkten A1 und Bi der Brücke I verbunden. -Die Ausgangsspannung der Brücke 1I bi-ldet also -die Eingangsspannung für die Brücke I. Nasch bekannten Gesetzen ist sodann die Ausgangsspannung der Brücke I an den; Punkten C1 und D1 proportional der Eingangsspannung an den Punkten A1 und Bi (welche proportional ist der Diff8renz der Wasserstandhiyhen) multipliziert mi, den. Widerstandswerten, die in der Brücke I herrschen. Die Widerstandswerte der Brücke I an: den Punkten C1 und D1 sind in erster Linie durch den veränderlichen Widerstandswert des Fernsenders 8 bestimmt, so daB sich als Ausgangsspannung ein Wert ergibt, d>er, proportional ist dem Produkt Q - H. Durch einen Meßverstärker 2o wird diese Ausgangsspannung verstärkt. An der Ausgangsseite sind ein Drehspulstrommesser 21 und ein Zähler 22 angeschlossen. Das. Instrument 21 kann direkt die Werte Q # H anzeigen, der -Zähler integriert diesen Wert über die Zeit. Der Ausgangsstrom@ 1i wird, wie Fig. 1 zeigt, dem Quotienten.-instrument zur Anzeige des Wirtschaftlichkeitsfaktors zugeführt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Meßeinrichtung zur -Ermittlung, Anzeige 'und/oder Aufschreibung des Wirkungsgrades von Wasserkraftmaschinensätzen mit einem Quotientenmeßwerk (Quotientenmesser), dadurch gekennzeichnet, daß der einen Spule des QuotientenmeBwerkes ein, der 'elektrischen Leistung des Generators aus einem MeBwertumformieir gewonnener proportionaler Strom (J2) und der zweiten Spule des Quotientenmeßwerkes ein, der Wasaerkraftrohlenstung (Q - H) aus zwei Brückenschaltungen gewonnener Strom (J1) zugeführt wird, wobei die Ausgangsspannung der einen, mixt Widerstandsgebern für den Ober- und Unterwasserpegel ausgestatteten Brücke, die proportional der Wasserstandshähen.differenz (H) ist, die Eingangsspannung für die zweite, mit Widerstandsgebern zur Umformung der Wassermenge (Q) in, elektrische Werte, ausgestatteten Brücke bildet,. so daß die Ausgangsspannung der zweiten Brücke proportional denn Produkt aus Wassermenge (Q) und Hähenstandsdiferenz (H) ist.
2. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die der Differenz der Wasserstände zwü,schen Ober- und Unterwasser entsprechende elektrische Größe in einer Brückenschaltung erhalten wird, in der durch SchwimmermeBeinrichtupg'en zwei Potentiometer verstellt werden, die einen der Wasserstandsdifferenz proportionalen elektrischen Wert am Brückenausgang liefern. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 466 613; deutsche Patentanmeldungen A 1226o IXJ,42 i, A 7576 I a / 24m.