DE1208709B

DE1208709B - Process to prevent surge and sink formation when switching off machine sets consisting of a Kaplan turbine and generator in river power plants

Info

Publication number: DE1208709B
Application number: DEV24206A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Paul Mueller
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1962-06-23
Filing date: 1963-06-21
Publication date: 1966-01-05

Description

Verfahren zur Verhütung von Schwall- und Sunkbildung beim Abschalten von aus Kaplanturbine und Generator bestehenden Maschinensätzen in Flußkraftwerken Beim Abschalten eines aus Kaplanturbine und Generator bestehenden Maschinensatzes wird die Turbine normalerweise so gesteuert, daß nach dem Fallen des Leistungsschalters das Laufrad und das Leitrad selbsttätig schließen. Das Maß der Schließbewegung von Lauf- und Leitrad ist dabei so festgelegt, daß sich im Falle einer Totalabschaltung des Maschinensatzes aus dem Vollastbetrieb heraus die Durchflußmenge der Turbine innerhalb eines möb liehst kurzen Zeitraumes --- je nach Größe der Turbine in etwa 3 bis 7 Sekunden -- um über 900/0 verringert.Procedure to prevent surge and sink formation when switching off machine sets consisting of a Kaplan turbine and generator in river power plants When a machine set consisting of a Kaplan turbine and generator is switched off, the turbine is normally controlled in such a way that the impeller and stator close automatically when the circuit breaker falls. The degree of the closing movement of impeller and stator is determined so that in the event of a total shutdown of the machine set from full load operation, the flow rate of the turbine within a short period of time --- depending on the size of the turbine in about 3 to 7 seconds - reduced by over 900/0.

Bei Flußkraftwerken hat eine solch rasche starke Verringerung der Turbinendurchflußmenge jedoch zur Folge, daß im Ober- und Unterwasser nach allen Richtungen der freien Wasseroberfläche hin sich ausbreitende und unter anderem eine Vergrößerung der Neigung des Oberwasserspiegels bzw. ein plötzliches Absinken des Unterwasserspiegels verursachende Schwall- bzw. Sunkwellen entstehen, die insbesondere für eine eventuell auf dem Wasserlauf betriebene Schiffahrt sowie auch für den Betrieb der dabei meist unmittelbar neben der Kraftwerksanlage angeordneten Schiffsschleusen eine erhebliche Gefährdung darstellen. Zumindest bei Kraftwerken in solchen Wasserläufen, die gleichzeitig der Schiffahrt dienen, müssen deshalb besondere Maßnahmen vorgesehen werden, durch die dem Auftreten von Schwall- und Sunkbildung beim Abschalten der Maschinensätze entgegengewirkt wird.In run-of-river power plants, there has been such a rapid sharp reduction in Turbine flow rate, however, means that in the upper and lower water after all Directions of the free water surface spreading out and, among other things, a Increase in the inclination of the upper water level or a sudden decrease in the Sunk waves or sunk waves that cause underwater levels arise, in particular for a possible navigation on the watercourse as well as for the operation the ship locks, which are usually arranged directly next to the power plant represent a significant hazard. At least for power plants in such watercourses, that are also used for shipping, special measures must therefore be provided due to the occurrence of surge and sink formation when switching off the Machine sets is counteracted.

Dies kann in bekannter Weise dadurch geschehen, daß der Maschinensatz beim Fallen des Leistungsschalters automatisch auf einen Wasserwiderstand umgeschaltet wird. Diese Maßnahme hat allerdings den Nachteil einer erheblichen Vergrößerung und insbesondere Verteuerung der Anlagen durch die zusätzlichen Wasserwiderstände und die dafür erforderliche Regulierung.This can be done in a known manner in that the machine set automatically switched to a water resistance when the circuit breaker falls will. However, this measure has the disadvantage of a considerable increase in size and in particular the increase in the cost of the systems due to the additional water resistances and the necessary regulation.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Wehre der Kraftwerksanlage mit einer Schnellsenkvorrichtung zu versehen, die beim Fallen des Leistungsschalters automatisch anspricht. Um zu gewährleisten, daß über die Wehre etwa die dem verringerten Durchfluß durch die Turbine entsprechende Menge Betriebswasser abgeführt wird, ist hierbei ein genauer Wehrplan mit Automatik erforderlich, weshalb auch diese Maßnahme verhältnismäßig aufwendig ist. Zudem hat sie aber auch den Nachteil, daß sich ein vollständiges Verhüten der Schwallwelle mit ihr nicht erzielen läßt.Another possibility is the weirs of the power plant to be provided with a quick-lowering device that prevents the circuit breaker from falling responds automatically. In order to ensure that about the weirs are reduced Flow through the turbine is discharged corresponding amount of process water this requires a precise defense plan with automatic control, which is why this measure is also required is relatively expensive. In addition, it also has the disadvantage that a can not achieve complete prevention of the surge wave with her.

Eine weitere bekannte Maßnahme besteht in der Anordnung von Nebenauslässen in den Turbinenspiralen oder auch in deren Zulaufkanälen. Von dem zusätzlichen Aufwand für die Nebenauslässe und einer für diese erforderlichen entsprechenden Regulierung abgesehen, kann auch diese Maßnahme nicht befriedigen, da sich mit ihr die Größe der Schwall-und Sunkbildung wegen der zu langen Öffnungszeiten für die Auslässe nur ungenügend reduzieren läßt.Another known measure consists in the arrangement of secondary outlets in the turbine spirals or in their inlet ducts. From the extra effort for the secondary outlets and a corresponding regulation required for them Apart from that, this measure cannot be satisfactory either, since the size increases with it the surge and sinking due to the excessively long opening times for the outlets can only be insufficiently reduced.

Zwecks Vermeidung zusätzlicher Einrichtungen macht man auch davon Gebrauch, die Regulierung der Kaplanturbinen von Flußkraftwerken in besonderer Weise auszubilden, nämlich so, daß der Wasserdurchfluß durch die Turbine bei einem Lastabwurf zumindest noch so lange, wenn auch in verringertem Maße, aufrechterhalten wird, bis eine normale Wehrsenkung eingeleitet ist und das überschüssige Wasser über das Wehr abzufließen beginnt. So ist es beispielsweise bekannt, die Regulierung der Kaplanturbinen von Flußkraftwerken so auszubilden, daß nach dem Fallen des Leistungsschalters das Laufrad auf Vollöffnung eingesteuert wird, während sich das Leitrad frei am Fliehkraftpendel der Reguliervorrichtung auf die zugehörige Leerlaufstellung einreguliert, so daß die Turbine so lange die der Vollöffnung des Laufrades entsprechende maximale Leerlaufwassermenge bei Normaldrehzahl abführen kann, bis durch die gleichzeitig eingeleitete Wehröffnung der Wasserabfluß vom Wehr übernommen wird, woraufhin das Laufrad geschlossen und die Turbine in die normale Leerlaufstellung gebracht wird. Dabei wird von der bekannten Eigenschaft der Kaplanturbinen Gebrauch gemacht, daß die Durchflußmenge der Turbine im Leerlauf bei vollgeöffnetem Laufrad wesentlich größer ist als bei gleicher Drehzahl und geschlossenem Laufrad; bei den in Flußkraftwerken Verwendung findenden Niederdruck-Kaplanturbinen bei Normaldrehzahl beispielsweise 40 bis 60% der Vollwassermenge bei voller Öffnung des Laufrades gegenüber 8 % bei geschlossenem Laufrad.In order to avoid additional facilities, one also makes of it Use, the regulation of the Kaplan turbines of river power plants in a special way train, namely so that the water flow through the turbine in the event of a load shedding is maintained at least as long, albeit to a lesser extent, until a normal weir subsidence is initiated and the excess water over the Weir begins to drain. For example, it is known to regulate the To train Kaplan turbines of river power plants so that after the breaker has fallen the impeller is controlled to full opening, while the idler is freely on The centrifugal pendulum of the regulating device is adjusted to the associated idle position, so that the turbine as long as the maximum corresponding to the full opening of the impeller Idle water volume at normal speed can drain up through the same time initiated weir opening the water drain is taken over by the weir, whereupon the The impeller is closed and the turbine is brought into the normal idling position. Use is made of the well-known property of the Kaplan turbines made, that the flow rate of the turbine at idle with a fully open impeller is significant is greater than at the same speed and with the impeller closed; at those in river power plants Use finding low-pressure Kaplan turbines at normal speed, for example 40 to 60% of the full water volume when the impeller is fully open compared to 8% closed impeller.

Gemäß einem anderen bekannten Vorschlag wird nach dem Fallen des Leistungsschalters das Laufrad entsprechend einer vorgegebenen fest eingestellten Schließzeit gleichmäßig geschlossen. Gleichzeitig wird das Leitrad zwangläufig so in Schließrichtung gesteuert, daß möglichst eine solche Abhängigkeit der Leitradöffnung a0 von der Laufradöffnung g. erreicht wird, die derjenigen für den Betrieb der Turbine ohne Leistungsabgabe, also im Leerlauf, gleichkommt. Da zwecks Vermeidung einer zu großen Drehzahlsteigerung hierbei der für den normalen Betrieb geltende Zusammenhang zwischen der Laufradöffnung (p und der Leitradöffnung a0 möglichst rasch aufgehoben werden muß, wird das Leitrad anfänglich sehr schnell und im weiteren Verlauf des Abschaltvorgangs zunehmend langsamer geschlossen, und zwar so, daß der durch die Turbine gehende Wasserstrom zunächst sehr schnell auf etwa die Hälfte und dann bis zum Ende des Abschaltvorgangs allmählich weiter auf die normale Leerlaufwassermenge von etwa 8% der Vollastwassermenge verringert wird.According to another known proposal, after the circuit breaker has dropped the impeller evenly in accordance with a predetermined, fixed closing time closed. At the same time, the guide wheel is automatically controlled in the closing direction so that that if possible such a dependence of the stator opening a0 on the impeller opening G. is achieved that of those for the operation of the turbine without power output, so in idle, equals. As to avoid too great a speed increase here the relationship between the impeller opening that applies to normal operation (p and the stator opening a0 must be closed as quickly as possible, the stator initially very quickly and progressively slower in the further course of the shutdown process closed, in such a way that the water flow going through the turbine initially very quickly to about halfway and then gradually until the end of the shutdown process further reduced to the normal idle water amount of about 8% of the full load water amount will.

Da bei beiden bekannten Abschaltvorgängen nach dem Fallen des Leistungsschalters innerhalb weniger Sekunden ein erheblicher Teil des zuvor durch die Turbine gehenden Wasserstroms abgesperrt wird, läßt sich mit ihnen gleichermaßen die Entstehung von Schwall und Sunk nicht völlig verhindern, sondern bestenfalls im Sinne einer Erniedrigung der Schwallhöhe und der Sunktiefe beeinflussen, wobei das erzielte Ergebnis aber in vielen Fällen, insbesondere da, wo es an der für ein möglichst rasches Verflachen der Schwall- und Sunkwellen erforderlichen Ausdehnung der Wasseroberfläche quer zur Strömungsrichtung fehlt, den Erfordernissen nicht gerecht wird. Darüber hinaus weisen die bekannten Abschaltvorgänge aber noch verschiedene andere Mängel auf. So ist es beispielsweise nicht möglich, den zuerst beschriebenen Abschaltvorgang durchzuführen, wenn die Leerlaufwassermenge bei vollgeöffnetem Laufrad über die Teilwassermenge der im Betrieb befindlichen Turbine liegt, da hierbei der umgekehrte Fall einer Sunkbildung im Oberwasser verbunden mit einem Schwall im Unterwasser eintreten würde. Andererseits hat der zuletzt beschriebene Abschaltvorgang beispielsweise den Nachteil, daß eine mit der Verringerung der durch die Turbine gehenden Wassermenge auf etwa 8% der Vollwassermenge gleichlaufende Wehrsenkung absolut notwendig ist. Damit der Wasserdurchfluß nicht unterbrochen wird, ist es hierbei ferner eine notwendige Voraussetzung, daß die Wehre unmittelbar neben der Turbinenanlage liegen.As in both known disconnection processes after the circuit breaker has dropped Within a few seconds, a considerable part of what was previously going through the turbine Water flow is shut off, can be with them equally the emergence of Do not completely prevent floods and sinks, but at best in the sense of humiliation affect the surge height and the sink depth, but the result achieved in many cases, especially where it is necessary to flatten as quickly as possible the surge and sunk waves required expansion of the water surface transversely the direction of flow is missing, does not meet the requirements. Furthermore however, the known shutdown processes also have various other shortcomings. For example, it is not possible to perform the shutdown procedure described first to be carried out if the idle water volume with the impeller fully open is above the Partial amount of water of the turbine in operation is because here the opposite Case of sink formation in the upper water combined with a surge in the lower water would occur. On the other hand, the shutdown process described last has, for example the disadvantage that one with the reduction in the amount of water passing through the turbine Weir lowering to approximately 8% of the full water volume is absolutely necessary. It is also necessary here so that the flow of water is not interrupted The prerequisite is that the weirs are right next to the turbine system.

Zweck der Erfindung ist es, das Abschalten von aus Kaplanturbine und Generator bestehenden Maschinensätzen in Flußkraftwerken in einer solchen Weise zu ermöglichen, daß selbst bei ungünstigen Verhältnissen, beispielsweise wenn unmittelbar neben der Turbinenanlage eine Schiffsschleuse und erst in größerer Entfernung davon die Wehranlage angeordnet ist, die Entstehung von Schwall und Sunk zumindest nahezu völlig verhindert wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der im Augenblick des Abschaltens durch die Turbine gehende Wasserstrom nach dem Fallen des Leistungsschalters oder nach einer anderweitigen Auslösung des Abschaltvorgangs während einer möglichst kurz zu wählenden einstellbaren ersten Zeitspanne durch Öffnen des Laufrades um einen bei jedem Abschaltvorgang gleichen, unabhängig von der jeweiligen Belastung im Augenblick des Abschaltens einstellbaren Betrag, beispielsweise 15,6% (5° Laufradwinkel), und durch gleichzeitiges Schließen des Leitrades um einen bei jedem Abschaltvorgang ebenfalls gleichen, der gewählten Laufradöffnung entsprechend festgelegten Betrag, beispielsweise 21%, in voller Höhe aufrechterhalten wird, ferner dadurch, daß er dann während einer einstellbaren zweiten längeren Zeitspanne durch kontinuierliches Schließen des Leitrades bei unveränderter Laufradöffnung allmählich bis ungefähr auf die der vorhandenen Laufradöffnung bei Normaldrehzahl entsprechende erhöhte Leerlaufwassermenge verringert wird, daß er dann während einer dritten Zeitspanne durch freies Einregulieren der Leitradöffnung über das Fliehkraftpendel des Reglers in die der unveränderten Laufradöffnung bei Normaldrehzahl entsprechende Leerlaufstellung auf die zugehörige erhöhte Leerlaufwassermenge eingesteuert und in dieser Größe so lange aufrechterhalten wird, bis die Wehranlage den Wasserabfluß übernimmt, und daß der Wasserstrom dann schließlich während einer vierten Zeitspanne durch Schließen des Laufrades über das Fliehkraftpendel des Reglers bis zur normalen Leerlaufstellung auf die normale Leerlaufwassermenge verringert wird.The purpose of the invention is to shut down the Kaplan turbine and Generator existing machine sets in river power plants in such a way to enable that even in unfavorable conditions, for example when immediately next to the turbine system a ship lock and only at a greater distance from it the weir system is arranged, the emergence of surge and sunk at least almost is completely prevented. According to the invention this is achieved in that the moment of shutdown water flow going through the turbine after the circuit breaker has dropped or after another triggering of the shutdown process during a possible short adjustable first time span to be selected by opening the impeller the same for each shutdown process, regardless of the respective load adjustable amount at the moment of switch-off, e.g. 15.6% (5 ° impeller angle), and by simultaneously closing the stator by one for each shutdown process also the same amount determined according to the selected impeller opening, for example 21%, is maintained in full, furthermore by the fact that he then for an adjustable second longer period of time by continuous Close the stator gradually to approximately with the impeller opening unchanged to the one corresponding to the existing impeller opening at normal speed Idle water amount is reduced, that he then during a third period of time by freely regulating the stator opening via the governor's centrifugal pendulum to the idle position corresponding to the unchanged impeller opening at normal speed controlled on the associated increased idle water volume and in this size is maintained until the weir system takes over the water drainage, and that the water flow then finally closes during a fourth period of time of the impeller via the governor's centrifugal pendulum to the normal idle position is reduced to the normal idle water amount.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird vorgesehen, die erste kurze Zeitspanne des Abschaltvorgangs und/oder den Betrag der öffnungs-bzw. Schließbewegung des Laufrades und des Leitrades so zu bemessen, daß nicht nur ein konstanter Wasserdurchfluß durch die Turbine erhalten bleibt, sondern daß auch die durch die schnelle Änderung der Zuordnung zwischen Laufradöffnung 99 und Leitradöffnung a0 bedingte Drehzahlsteigerung einen Wert von maximal 40% der Normaldrehzahl der Turbine nicht überschreitet. Entsprechend der einmal festgelegten Werte ergibt sich dann im gesamten Belastungsbereich der Turbine bei jedem Abschaltvorgang während der ersten kurzen Zeitspanne nach Fallen des Leistungsschalters stets derselbe Drehzahlanstieg.According to a further proposal of the invention it is provided that first short period of time of the shutdown process and / or the amount of the opening or. Closing movement of the impeller and the stator should be dimensioned so that not only one constant water flow through the turbine is maintained, but that also the due to the rapid change in the assignment between impeller opening 99 and stator opening a0-related increase in speed has a value of a maximum of 40% of the normal speed of the Turbine does not exceed. Once the values have been set, the result is then during each shutdown process in the entire load range of the turbine the first short period of time after the circuit breaker fell, always the same speed increase.

Da im weiteren Verlauf des Abschaltvorgangs die Drehzahlsteigerung mit Sicherheit unter derjenigen während der ersten kurzen Zeitspanne bleibt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren demnach nicht nur zur Verhütung von Schwall- und Sunkbildung, sondern auch zur Begrenzung der Durchgangsdrehzahl bei Strömungsmaschinen mit verstellbaren Leit-und Laufradschaufeln, insbesondere Kaplanturbinen. In diesem Fall müßte dann selbstverständlich vorgesehen werden, daß das Verfahren nicht nur nach dem Fallen des Leistungsschalters bzw. einer anderweitigen Auslösung eines Abschaltvorgangs, sondern auch bei jeder ein zulässiges Maß überschreitenden plötzlichen Teilentlastung einsetzt und dann bei Erreichen einer solchen Zuordnung zwischen der Laufradöffnung (p und der Leitradöffnung aa, bei der die Gefahr eines überschreitens dervorgegebenen höchstzulässigen Durchgangsdrehzahl der Turbine nicht mehr besteht, wieder aussetzt und die Turbine weiterhin vom Regler entsprechend seiner normalen Funktion auf die der veränderten Belastung entsprechende Zuordnung zwischen der Laufradöffnung q- und der Leitradöffnung a" einreguliert wird.Since in the further course of the shutdown process the increase in speed certainly remains below that during the first short period of time The method according to the invention is therefore not only suitable for preventing surge and sink formation, but also to limit the run-through speed in fluid flow machines with adjustable guide and impeller blades, especially Kaplan turbines. In this Case would then of course have to be provided that the procedure is not only after the circuit breaker has dropped or another trip has occurred Shutdown process, but also with each sudden exceeding a permissible level Partial discharge begins and then when such an assignment is reached between the impeller opening (p and the stator opening aa, at which the risk of exceeding the specified maximum permissible run-through speed of the turbine more exists, suspends again and the turbine continues from the controller according to its normal function on the assignment between the impeller opening q- and the stator opening a "is regulated.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Zeichnung am Beispiel einer Niederdruck-Kaplanturbine mit einem 5flügeligen Laufrad an Hand einiger Diagramme im Vergleich mit den bekannten Abschaltvorgängen veranschaulicht. In F i g. 7 ist die Laufradöffnung ri-, in F i g. 2 die Leitradöffnung aa, in F i g. 3 der durch die Turbine gehende Wasserstrom Q und in F i g. .1 die Drehzahlsteigerung über der Zeit aufgetragen, und zwar in den punktiert gezeichneten Kurven 1 für den erfindungsgemäßen Abschaltvoraang und in den ausgezogen bzw. Qestrichelt gezeichneten Kurven 2 und 3 für die bekannten Abschaltvorgänge.The inventive method is shown in the drawing using the example of a Low-pressure Kaplan turbine with a 5-bladed impeller on the basis of a few diagrams illustrated in comparison with the known shutdown processes. In Fig. 7 is the impeller opening ri-, in F i g. 2 the stator opening aa, in F i g. 3 the through the turbine going water flow Q and in F i g. .1 the speed increase over the Time plotted, namely in the dotted curves 1 for the invention Shutdown precedence and in the solid or dashed lines drawn curves 2 and 3 for the known shutdown processes.

Den für eine Abschaltzeit von etwa 65 Sekunden gezeichneten Diagrammen ist ein vorausgehender Betrieb der Turbine bei Nennleistung und Vollwasserstrom zugrunde gelegt, der für alle drei Abschaltvorgänge durch die strichpunktiert gezeichneten Kurvenstücke links der Zeit 0 Sekunden, bei der das Fallen des Leistiln"sscllalters erfolgt, dargestellt ist. Ferne wurde bei der nur als Beispiel zu wertenden Darstellung an`=enommen, daß das Laufrad und das Leitrad bei der Wassermenge 100°'e nicht üb@:.röffnet sind.The diagrams drawn for a shutdown time of about 65 seconds is a previous operation of the turbine at nominal power and full water flow is based on that for all three shutdown processes by the dash-dotted lines Curve pieces to the left of the time 0 seconds at which the drop in the performance age occurs, is shown. The illustration, which is only to be evaluated as an example, was removed an` = assumed that the impeller and the diffuser do not open over a water volume of 100 ° are.

Beim erfindungsgemäßen Abschaltvorgang (Kurven 1) wird nach dem Fallen des Leistungsschalters im Zeitpunkt 0 Sekunden das Laufrad innerhalb einer ersten sehr kurzen Zeitspanne ti - hier etwa 2 bis 3 Sekunden - um einen einmal gewählten, dann aber unabhängig von der jeweiligen Belastung bei jedem Abscllaltvorgana, also beispielsweise auch bei einer 50e eigen Abschaltöffnung des Laufrades, Gleichen Betrag; x geöffnet und aleiclizeitig das Letrad um einen ebenfalls einmal gewätllteii, dann aber unabh@inai`@ von der jeweili-en Belastung bei jedem Abschaltvor@gana, also beispielsweise auch bei einer 5J'1 Ul@rell Abschaltöfnung des Leitrades, gleichen Betrag v Geschlossen. Die Werte von x und 1? sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß der im Augenblick des Abschaltens durch die Turbine gehende Wasserstrom während dieser Zeitspanne t, unverändert aufrechterhalten bleibt. Bei dem hier veranschaulichten Beispiel sollen die Werte x und v ihrer Größe nach außerdem so bemessen und mit der Dauer der Zeitspanne ti so abgestimmt sein, daß die Drehzahlsteigerung im Verlauf dieser ersten Phase des Abschaltvor@(ailgs mit Sicherheit nicht Größer ist als beispielsweise 35 °;'o der Normaldrehzahl.In the case of the shutdown process according to the invention (curves 1), after falling of the circuit breaker at the time 0 seconds the impeller within a first very short period of time ti - here about 2 to 3 seconds - around a once selected, but then regardless of the respective load with each Abscllaltvorgana, that is for example, even with a 50e shut-off opening of the impeller, the same Amount; x opened and at all times the Letrad by one also chosen once, but then regardless of the respective load with each shutdown process, thus, for example, also with a 5J'1 Ul @ rell shut-off opening of the stator, the same Amount v Closed. The values of x and 1? are so coordinated that the water flow going through the turbine at the moment of shutdown during this time period t, is maintained unchanged. With the one illustrated here For example, the values x and v should also be sized according to their size and with the duration of the period ti be coordinated so that the speed increase in the course this first phase of the shutdown before @ (ailgs is certainly not greater than, for example 35 °; 'o the normal speed.

Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Abschaltvorgangs wird innerhalb einer zweiten längeren Zeitspanne t" - hier etwa 40 Sekunden - das Leitrad bei konstanter Laufradöffnung kontinuierlich und hier auch gleichmäßig geschlossen und dadurch der durch die Turbine geLende Wasserstrom in entsprechender Weise allmählich bis angenähert auf die der unveränderten Laufradöffnung bei Normaldrehzahl entsprechende erhöhte Leerlaufwassermene verringert. Durch Verlängern oder auch Verkürzen der einstellbaren Lehradschließzeit hat man es dabei in der Hand, die Wasserstromabnahme abweichend von der Darstellung in F i g. 3 in jeder gewünschten und nach eingestellter Leitradschließzeit t., mehr oder weniger schnell der Normaldrehzahl -nähert, wird dann die weitere Verstellbewegung des Leitrades freigegeben, d. h. das Leitrad kann sich nunmehr während einer dritten Zeitspanne t.; frei am Pendel des Reglers auf die der auch weiterhin unverändert beibehaltenen Laufradöffnung bei Normaldrehzahl entsprechende Leerlauföffnung einregulieren, wobei sich der Wasserstrom auf die zugehörige erhöhte Leerlaufwassermenge einstellt. Dieser Zustand wird so lange beibehalten, bis wieder normale Verhältnisse hergestellt sind und der Wasserstrom dann im Verlauf einer hier nicht dargestellten weiteren Abschaltphase auf die normale Leerlaufwassermenge verringert oder in anderer Weise beeinflußt wird.In the further course of the shutdown process according to the invention, within a second longer period of time t "- here about 40 seconds - the stator at constant Impeller opening continuously and here also evenly closed and thereby the water flow passing through the turbine gradually increases in a corresponding manner approximated to that of the unchanged impeller opening at normal speed increased idle water level decreased. By lengthening or shortening the adjustable teaching time you have it in hand, the water flow decrease deviating from the illustration in FIG. 3 in any desired and according to set Stator closing time t., More or less quickly approaches the normal speed, is then the further adjustment movement of the stator is released, d. H. the idler can now during a third period of time t .; freely on the pendulum of the controller that of the impeller opening, which remains unchanged, at normal speed Adjust the corresponding idle opening, whereby the water flow is reduced to the associated increased idle water volume. This state is maintained as long as until normal conditions are restored and the water flow then continues a further shutdown phase, not shown here, to the normal idle water volume is reduced or influenced in some other way.

Demgegenüber wird bei dem einen bekannten Abschaltvorgang (Kurven 2) nach dem Fallen des Leistungsschalters das Laufrad in verhältnismäßig kurzer Zeit immer auf volle Öffnung gebracht und das Leitrad frei am Pendel des Fliehkraftreglers auf die der Vollöffnung des Laufrades entsprechende Leerlauföffnung bei Normaldrehzahl einreguliert, während leim anderen bekanntenAbschaltvorgang (Kurven3) Lauf- und Leitrad vom Fallen des Leistullgsscllalters weg zwangläufig in Schließrichtung auf die normale Leerlaufstellung eingesteuert werden. In beiden Fällen schließt dabei das Leitrad anfänglich sehr schnell Lind in sehr erheblichem Maße, wodurch unmittelbar nach dem Auslösen des Abschaltvorgangs eine so rasche und starll-e Verringerung des Wasserstroms verursacht wird, daß ein vollständiges oder doch zumindest nahezu vollständiges Verhüten von Schwall und Sunk nicht möglich ist.In contrast, the one known shutdown process (curves 2) after the circuit breaker has dropped the impeller in a relatively short time Time always brought to full opening and the guide wheel free on the pendulum of the centrifugal governor to the idle opening corresponding to the full opening of the impeller at normal speed adjusted, while in the other known shutdown process (curves 3) running and The guide wheel inevitably opens in the closing direction when the performance age drops the normal idle position can be controlled. In both cases it closes the stator initially very quickly and to a very considerable extent, thereby immediately after triggering the shutdown process such a rapid and strong reduction of the water flow is caused that a complete or at least almost complete prevention of surge and surge is not possible.

Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, steigt bei den angenommenen Abschaltbedingungen die Drehzahl in der ersten kurzen Zeit nach dem Fallen des Leistungsschalters in beiden bekannten Fällen zumindest ebenso stark an wie beim erfindungsgemäßen Abschaltvorgatlg, während sie sich dann im weiteren Verlauf des Abschültvorgangs im einen Fall (Kurven 2) auf einen niedrigeren, im anderen Fall (Kurven 3) auf einen höheren Wert einstellt. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Abschaltvorgang, bei dem die maximale Drehzahlsteigerung in der ersten kurzen Zeit nach dem Fallen des Leistungsschalters im gesamten Belastungsbereich konstant ist, ändert sich diese bei den bekannten Abschaltvorgängen entsprechend der jeweiligen Abschaltbelastung und kann dabei noch größere als die dargestellten Werte annehmen.As shown in FIG. 4 can be seen, increases with the assumed shutdown conditions the speed in the first short time after the circuit breaker fell in in both known cases at least as strongly as in the case of the shutdown device according to the invention, while in the further course of the rinsing process in one case (curves 2) to a lower value, in the other case (curve 3) to a higher value. In contrast to the shutdown process according to the invention, in which the maximum increase in speed in the first short time after the circuit breaker has dropped in the entire load range is constant, it changes accordingly with the known shutdown processes the respective shutdown load and can be even greater than the ones shown Accept values.

Claims

Claims: 1. Method for preventing surge and sinking when switching off machine sets consisting of a Kaplan turbine and generator in river power plants, characterized in that the switch off at the moment water flow through the turbine after the circuit breaker has dropped or after another triggering of the shutdown process during a possible short adjustable first time span to be selected by opening the impeller the same for each shutdown, regardless of the respective Load at the moment of switch-off adjustable amount, e.g. 15.6% (5 ° impeller angle), and by simultaneously closing the stator by one at the same for each shutdown process, depending on the selected impeller opening specified amount, for example 21%, is maintained in full, then during an adjustable second longer period of time through continuous closing of the stator with the impeller opening unchanged gradually to approximately that of the existing impeller opening at normal speed correspondingly increased idle water volume is decreased, then during a third period of time by free adjustment the stator opening via the governor's centrifugal pendulum to that of the unchanged Impeller opening at normal speed corresponding idle position to the associated increased idle water volume controlled and maintained in this size for a long time is until the weir system takes over the water drain, and that the water flow then finally over during a fourth period of time by closing the impeller the governor's centrifugal pendulum to normal idle position to normal The amount of idle water is reduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the first short period of time of the shutdown process and / or the amount of opening or closing movement of the impeller and the stator are dimensioned so that the The increase in speed that occurs during this process has a maximum value of 40% of the normal speed the turbine assumes. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1040 469.