NO820390L - Anordning ved vannkraftverk - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning ved vannkraftverk

ifølge innledningen til patentkrav 1.

I og med den økende interesse for energikilder som fornyer seg selv. har:man søkt å finne veier til i større utstrekning å utnytte mindre vannkraftkilder,såsom bekker og åer. Det har imidlertid vist seg vanskelig ved anlegg av forekommende typer å oppnå en akseptabel økonomi som følge av at anleggskostnadéne

blir så høye at kapitalkostnadene blir altfor høye i forhold til hva man ønsker å investere og i forhold til gevinsten gjennom den produserte energi. I denne sammenheng kan man konstate-re at slike anleggs utførelse ikke er tilpasset til den mindre størrelse, men at man tillemper hovedsakelig konvensjonell tek-nikk som opprinnelig var tilpasset større anlegg, hvor virknings-graden kommer i første og anleggskostnadene i annen rekke. Således anvender man en spesielt utført og for den forekommende fallhøyde og gjennomstrømiringsmengde tilpasset turbin, som er tilsluttet til en i et maskinrom beliggende generator som drives gjennom en drivaksel.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en sådan anordning ved vannkraftverk at anleggskostnadene kan nedsettes ve-sentlig i forhold til konvensjonelt utførte vannkraftverk,, hvorved en mulighet oppnås for å utnytte også mindre vannkraftkilder.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved å utføre anordningen

med de i patentkrav 1 angitte trekk.

På de vedlagte tegninger vises et utførelseseksempel av oppfinnelsen,. som skal forklares nærmere i det følgende. Fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom tilløpsdelen til et vannkraftverk ifølge oppfinnelsen, fig.. 2. viser den etterfølgende del av vann-strømningskanalen frem til og med utløpet, dvs. at fig. 1 og 2 viser to partier av samme anlegg, hvor partiet på fig. 2 skal følge umiddelbart etter partiet på fig. 1 sett i vannstrømsret-ningen, og fig. 3 viser et delsnitt gjennom et turbinanlegg.

Ifølge fig. 1 omfatter et vannmagasin 1 en damvegg 2 som avgrenser et vannvolum 3. På vanlig måte har vannmagasinet bunn-sider og en tilføringsrenne, f.eks. en bekk eller en å. Foran damveggen 2 finnes en rist 4 for oppfangning av gjenstander i vannet og ved damveggens øvre kant finnes en nivåvakt 5, dvs. et føleorgan som kan registrere vannivået i vannvolumet 3 og avgi et indikerende elektrisk signal. Fra den nedre del av damveggen strekker det seg et innløpsrør 6 til en vannturbin som er vist på fig. 2. Innløpsrøret 6 har en innløpsåpning 7 fra vannmagasinet 1 og umiddelbart etter denne en ventil 8 med et ventilhus bestående av to betongringer 9 og 10 og én mellomliggende stål-ring 11. I stålringen er det innsatt en aksel 12, som i stålringen 11 bærer en ventilskive 13. /Akselen 12 strekker seg ut gjennom stålringen 11 og har på utsiden en leddmekanisme 14 ved hjelp av hvilken akselen 12 og dermed også ventilskiven 13 kan dreies med en servomotor 15. Ventilskiven 13 kan hermed bringes til å innta den på fig. 1 viste stilling, hvor den står på tvers av gjennomløpet og ikke slipper gjennom noe vann,til en helt åpen stilling når den står på linje med gjennomløpet, dvs. er dreid 90° i forhold til den på fig. 1 viste stilling.

Til betongringen 10 slutter seg et antall betongrør 16. Ifølge fig. 1 og 2 danner rørene 16.innløpsrøret 6 (rørgaten) til turbinen som leder fra vannmagasinet 1 til en innløpsåpning 17 til et gjennomstrømningsrør 18 (turbinrør) hvori et turbinaggregat 19 er anordnet. Gjennomløpsrøret 18 består av et be-tongrør 38 med et øvre tilslutningsbend 20, gjennom hvilket den nevnte åpning 17 strekker seg. Røret 38 har et vertikalt gjen-nomløp 21 som danner en turbinsjakt. Oppad avsluttes gjennom-løpet 21 med en åpning 22 som normalt er tildekket med et lokk 23. Nedentil avsluttes røret 38 mot en plate 24 som er innrettet til å fordele trykket til den omgivende formasjon som er be-tegnet med 25. På høyde med platens 24 underkant strekker det seg innover i gjennomløpet 21 en flens 26. Flensen 26 har en åpning 27 som forbinder gjennomløpet 21 med et underliggende utløpsrør 28. Det sistnevnte rør 28 har form av et vinkelbøyd betongrør.29 hvis gjennomløp 30 danner diffusoren eller det såkalte sugerør som gjennom en åpning 31 munner ut i en resipient 32 for opptaking av det utstrømmende vann på et lavere nivå enn vannmagasinet 1 er liggende på, hvorved avstanden mellom de to vannflater gir fallhøyden.

Det i gjennomløpsrøret 18 beliggende turbinaggregat 19 har følgende utførelse; Det har således en nedre støttering 33 som kan bære aggregatet på flensen 26. Ovenfor.støtteringen 33 finnes en aksialturbin eller propellturbin 40 (fig. 3) som vannet kan ledes til gjennom en trakt 34 som slutter forholdsvis godt til gjennomløpet 21. Turbinen kan avgi vannet nedover gjennom åpningen 27 gjennom støtteringen 33. Utførelsen av turbinen kan være av kjent art og behøver derfor ikke å beskrives nærmere når det gjelder turbinhjulets eller turbinhjulenes utførelse og plassering. Over turbinhjulet er det anordnet en generator 35 som ved sin øvre ende har en tilslutningsenhet 36 for en kabel 37 for uttaking av den frembrakte elektriske strøm.

Både turbinens og generatorens rotor er forbundet med en drivaksel 41, slik at den av vannet frembrakte rotasjon av-turbinen fører til rotasjon av generatorens rotor. Som det fremgår av figuren, er generatoren beliggende i umiddelbar tilslutning til turbinen og disse to enheter danner sammen det kompak-te turbinaggregat 19. Dette innebærer at hele aggregatet kommer til befinne seg i vannstrømmen. For at dette skal være mulig'må generatoren være forsynt med en vanntett kapsling som danner et hus hvis ytre fremgår av fig. 2. Turbinen er selvfølgelig beliggende utenfor dette hus og den nevnte drivaksel 41 strekker seg fra turbinen inn i huset hvor generatorens rotor er anordnet, gjennom en vanntett gjennomføring 42, en såkalt roteren-de tetning. Også tilslutningsenheten 36 for kabelen 37 er vanntett og kabelen 37 er av den art som ikke tar skade av å befinne seg i vann.

Turbinaggregatet 19 er således under drift helt omsluttet av vann inklusive den elektriske del. Dette skiller seg fra kon-vensjonelle aggregater hvor bare turbinen og en del av drivakselen er beliggende i vannstrømmen, mens generatoren og det øvri-ge elektriske utstyr befinner seg i et maskinrom utenfor gjen-nomløpsrøret .

Man skulle således kunne benevne det beskrevne turbinaggregat som "nedsenkbart" analogt med benevningen.for såkalte nedsenkbare pumper som i sin helhet inklusive det elektriske utstyr kan senkes ned i et vannlegeme. Når det kommer til styk-ket kan med visse modifiseringer et sådant nedsenkbart pumpeaggregat kunne anvendes som turbinaggregat. Dette kan være en stor fordel i foreliggende tilfelle, da oppfinnelsens hovedhen-sikt er å skape en mulighet for utnyttelse av vannkraft med så lite investeringsbehov som mulig og det finnes muligheter for å tilfredsstille dette ønskemål nettopp ved å benytte et konver-tert pumpeaggregat. Derved kan en allerede ferdig konstruksjon for en stor del benyttes samtidig som forekomsten av forholds vis store tilvirkningsserier kan utnyttes. Om man utgår fra et nedsenkbart pumpeaggregat, må man først og fremst forandre den elektriske del, dvs. endre denne fra motordrift til generatordrift. Hvordan dette gjøres, er velkjent for fagmannen og trenger ingen nærmere forklaring her.

Ved montering av turbinaggregatet 19 tas lokket 2 3 av og deretter kan aggregatet senkes ned 1 gjennomløpet 21 inntil det hviler på flensen 26. Det kan like enkelt trekkes opp igjen for kontroll, vedlikehold eller utskiftning. Ved større vann-mengder kan det være tenkelig å anordne flere turbinaggregater parallelt med hverandre, slik at bare en eller et fåtall stan-dardstørrelser kan benyttes til alle typer installasjoner.

En stor fordel ved et anlegg ifølge oppfinnelsen og den foregående beskrivelse er at det anleggstekniske og det maskintekniske utstyr er godt skilt fra hverandre. Det maskintekniske utstyr består av aggregatet 19 som til forskjell fra anlegg av konvensjonell art ikke på noen måte er integrert i den anleggstekniske del, men utgjør en godt avgrenset enhet som på den beskrevne enkle måte kan anbringes i og fjernes fra anlegget for-øvrig. Som ytterligere maskinteknisk enhet finnes ventilen 8 som dog delvis er innebygget i den anleggstekniske del. Innbyg-ningen gjelder dog bare den enkle enhet omfattende ringen 11, • akselen 12 og ventilskiven 13. Stenge- og åpningsmekanismen 15 befinner seg derimot utenfor den anleggstekniske del og kan ut-føres som en separat, monterbar enhet. Nivåvakten 5 kan også utføres som én separat,.lett anbringbar enhet.

Den anleggstekniske del settes sammen av prefabrikkerte betongdeler, f.eks. ringer 9,10, rør 16, gjennomløpsrør 18<p>g utløpsrør 28, samt på plass fremstilte partier for dannelse av vannmagasinet 1 og resipienten 32 og også en jordtekning e.l., se 25 på fig. 2, som dog i. det minste i noen tilfelle kan sløyfes.

Hele anlegget kan således bygges opp av godt.separert maskinteknisk utstyr og prefabrikkerte betongdeler med en forholdsvis liten innsats av anleggsarbeider på stedet. Disse omsten-digheter er egnet til å føre til lave anleggskostnader både for arbeide som planering og konsumpsjon.

For -å oppnå enkleste reguleringsutstyr skjer driften hen-siktsmessig intermitterende. Derved arbeider ventilen 8 bare med helt stengt og helt åpen stilling. Når produksjon av elek trisk kraft trenges, stilles ventilen 8 i helt åpen stilling, slik at turbinen arbeider, med fullt gjennomstrømningsvolum. I

de tilfelle hvor overskuddskraft ikke kan. føres ut på hovednettet, reguleres effekten ved regulering av generatoren mens'turbinen ikke forutsettes å være regulerbar for at den skal kunne utføres så enkel som mulig. Turbinen får løpe så lenge noe kraftbehov foreligger, hvorved dog nivåvakten 5 er anordnet til ved et for-utbestemt laveste vannivå i magasinet 1 å stenge ventilen 8.

Ventilen åpnes deretter igjen under den forutsetning at strøm-leveranse er påkrevet når magasinet igjen er fylt til et forut-bestemt nivå. Denne arbeidsmåte gir det enklest mulige reguleringsutstyr. Samtidig vil turbinen bare arbeide med en gjen-nomstrømningsmengde, hvilket gir en rimelig god virkningsgrad også ved en enkel turbinutførelse uten reguleringsmuligheter.

Claims (2)

1. Anordning ved vannkraftverk som omfatter et gjennomløps-rør (18) innrettet til å gjennomstrømmes av vann under drift, i det minste et til gjennomløpsrøret ledende innløpsrør (6) for vann, i det minste et fra gjennomløpsrøret ledende utløpsrør (28) for vann, i gjennomløpsrøret i det minste et turbinhjul (40) anordnet til å drives av»det gjennom gjennomløpsrøret strømmende vann, en. med turbinhjulet forbundet drivaksel (41) og en med drivakselen forbundet elektrisk generator (35) , slik at når vannet strømmer gjennom gjennomløpsrøret og. bringer turbinhjulet' til å rotere driver dette via drivakselen (41) generatoren som derved genererer strøm, karakterisert ved at anordningen har en aksentuert oppdeling mellom maskinaggregat og deler av anleggskarakter, slik at turbinhjulet (40) og generatoren (35) er beliggende i umiddelbar tilslutning til hverandre og danner sammen med drivakselen (41) et aggregat (19) anordnet slik at turbinhjulet kan befinne seg i kontakt med en omgivende vannstrøm, mens generatoren har en vanntett innkapsling inn i hvilken drivakselen strekker seg fra turbinen i en vanntett gjennomføring (42) og til hvilken i det minste en elektrisk kabel (37) for avgivelse av den genererte strøm er tilkoblet ved hjelp av en vanntett tilkobling (36) og slik at innløpsrøret (6), gjennomløpsrøret (18) og utløpsrøret (28) er utført av prefabrikkerte betongdeler, hvorved maskinaggregatet som en separat enhet er beliggende i gjennomløpsrøret, i hvilket den elektriske kabel (37) løper og hvorved gjennomløpsrøret (18) er hovedsakelig loddrett og har en støtte (26) for aggregatet (19) samt ved sin øvre ende en åpning (21) gjennom hvilken aggregatet kan føres, slik at aggregatet kan monteres i gjennomløpsrøret ved å føres gjennom nevnte åpning og senkes ned på støtten, med maskinaggregatet også i montert tilstand utgjørende en fra den anleggstekniske del atskilt separat enhet, som.kan demonteres ved oppheising fra støtten gjennom nevnte åpning (21).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at aggregatet (19) utgjøres av en såkalt nedsenkbar pumpeenhet hvis som aksialpumpe anordnede pumpeorgan benyttes som turbin og hvis elektriske motorenhet er tilpasset for generatordrift.