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.Measuring device for determining the economic efficiency of hydropower plants It is known that the economic efficiency of a hydropower plant can be determined by the quotient of the electrical output and the hydraulic power output. In the literature, the product of the water mengo (Q) and the head (H) is generally used as a measure of the raw hydro power output. Thorough comparative measurements have confirmed that a perfect spontaneous water quantity measurement can be obtained from the pressure difference between. two connections in the inlet spiral of the turbine is available. The invention makes use of this by making a continuous measurement of the quotient is possible. -This enables the management to distribute the load on the various turbines in such a way that the economic efficiency factor is optimal. The immediate and spontaneous reading of the economic efficiency factor, which is possible at any moment, enables the operating personnel to immediately recognize the effects of any influence on the system and to carry out the operation correctly. Otherwise, the economic factor, as has actually happened so far, can only be determined through tests and time-consuming intermediate calculations, whereby it is definitely questionable whether the optimum value is actually achieved in each case. Of course, this depends very much on the skill of the operating personnel, while the new device automatically allows the effect and correctness of the influence to be recognized immediately. According to the invention, a device in the form of a quotient instrument is provided, one coil of the quotient measuring unit being supplied with a proportional current obtained from the electrical power of the generator from a transducer and the second coil of the quotient measuring unit supplied with a current obtained from two bridge circuits , whereby the output voltage of the one bridge equipped with resistors for the upper and lower water level, which is proportional to the water level difference, forms the input voltage for the second bridge, which is equipped with resistance transmitters for converting the amount of water into electrical values, so that the The output voltage of the second bridge is proportional to the product of the amount of water and the difference in level. The electrical quantity corresponding to the difference in water levels between Oberuni Unterwasser is expediently obtained in a bridge circuit in which two potentiometers are adjusted by float measuring devices, which supply an electrical value proportional to the water level difference at the bridge output.
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.It is already known from the German patent q.66 6z3, for
Determination of the profitability of plants; to use a quotient instrument,
to which the two quantities to be compared in relative electrical quantities
be fed in transformed so that the quotient is displayed immediately and continuously
is .. In the case of the invention, this principle is also used per se,
however, the difference in the water level is formed with the help of resistance sensors
(Potentiometer) and the product formation of the amount of water times the height of fall through bridge circuits,
the advantage being achieved that the measuring arrangements become very simple ':, da
a bridge circuit consists only of resistors and is therefore easy to manufacture
is.
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.Another advantage is that you can use the bridge circuits
Limit the measuring range as required by selecting the individual bridge resistances
and can expand. In order to achieve completely linear relationships; to come one chooses
the input resistance for the first bridge and the bridge output resistance of the
second bridge very big. This is achieved in that the measuring amplifier in, one
Compensation circuit is used, which comes in handy. the first bridge none
Takes energy. Under this assumption, the difference between the water levels is formed
untl the multiplication of this height of fall with the amount for a very wide range of casting
strictly linear. In the case of the multiplication measuring mechanisms usually used in measuring technology,
like z ,. B. when using an electrodynamic measuring mechanism; is for one. very
wide: measuring range a strict linearity cannot be achieved; especially for
the closed-iron measuring mechanisms used in technology, the saturation conditions
in the iron change so that with small and large measured values the Pradükthildumg
is not properly given if the factors vary further. The inventive
Series connection of two bridge circuits with practically almost infinitely large
Output resistances, however, give a guarantee that the product formation also ate. stronger
Variation of the individual factors is done properly.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
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.I denotes the water turbine in FIG. I, and 2 denotes the electric generator driven by it. 3 means the measuring device for the raw turbine power output (Q - H), which variable is converted in the measuring device into the relative current J i. This current becomes the coil 4 of one. Quotient instruments. 5 supplied. The electrical power output of the generator is converted into a comparative current in a measuring transducer 6 of a known type. J2 converted. This current is fed to the second coil 7 of the Quoäienteninstrurnentes 5. This instrument gives the quotient immediately and immediately on, so that afterwards the control of the system for optimal economic efficiency can be carried out easily and simply, since the tendency of the control process can also be seen directly. The InstTument 5 can: be a mere display instrument, but it can also be a recording instrument.
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.In Fig. 2 an example embodiment of the Meßeünrichfung 3 (s, Fig. I) for the Wasserkraftrohleis.tung is shown in the details that are suitable for the purposes of the invention. The measuring device consists of two bridge circuits I and II. A Resistance sensor 8 is built into the bridge I, the resistance value of which is proportional to the amount of water Q, which is expediently determined according to the pressure difference method. In the bridge I are also the resistors 9, io, ii and -12. 13 and 14 are resistance transmitters in the bridge II, through which the z. B. by means of float measuring devices measured water levels in the upper and lower water channel of the power plant are converted into proportional resistance values. With 15, 16, 17 and 18 the remaining resistors of the bridge circuit II are designated. A constant voltage source ig is connected to the corner points A2 and B2 of the bridge II. The output span of this bridge circuit to the. Points, C2 and D2 is proportional to the height difference between the upper and lower water level. The bridge circuit II is used for electrical. Subtract this water level while converting this difference into an electrical voltage value. The starting points C2 and D2 are connected to the points A1 and Bi of the bridge I. -The output voltage of the bridge 1I thus forms the input voltage for the bridge I. Nasch known laws is then the output voltage of the bridge I at the points C1 and D1 proportional to the input voltage at points A1 and Bi (which is proportional to the difference in water levels) multiplied by the resistance values that prevail in bridge I. The resistance values of bridge I at points C1 and D1 are primarily Line determined by the variable resistance value of the remote transmitter 8, so that the output voltage is a value that is proportional to the product Q - H. This output voltage is amplified by a measuring amplifier 20. On the output side are a moving-coil ammeter 21 and a counter 22. The instrument 21 can directly display the values Q # H, the counter integrates this value over time Fig. 1 shows, fed to the quotient instrument to display the economic efficiency factor.