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具有用于测量抽吸管中的水位的设备的水力机械和用于排水的方法与流程

文档序号:19157581发布日期:2019-11-16 01:00
具有用于测量抽吸管中的水位的设备的水力机械和用于排水的方法与流程

本发明涉及水力机械的领域。在此可以涉及水轮机或泵或泵轮机,其与发电机、电动机或电动机-发电机力锁合(kraftschlüssig)地连接或可以与之联接。本发明涉及一种水力机械,其具有混流式(francis)和转桨式(kaplan)叶轮。本发明还涉及一种用于对这种机械的叶轮进行排水的方法。



背景技术:

这种机械包括叶轮、壳体以及抽吸管,壳体通常具有用于调节通过叶轮的水流的导向器,抽吸管在该机械用作透平时引导从叶轮流出的水。根据本发明的水力机械此外包括用于测量抽吸管中的水位的设备。当水力机械的叶轮应该被排水时,需要测量抽吸管中的水位。水力机械中的叶轮的排水通常用于两个不同的目的。在第一情况下,泵或泵轮机的叶轮为了启动在泵运行中首先在停机时被排水,并且叶轮在空气中被加速到同步转速。在第二情况下,水力机械应该在移相器运行中运转,即没有提供有效功率,而是仅对在电网中产生的无功功?#24335;?#34892;补偿。为此,在叶轮在水中转动期间,叶轮借助用于排水的设备被排空,直到叶轮最后在移相器运行中在空气中运转。借助用于测量抽吸管中的水位的设备可以确认的是,水位是否足够?#20572;?#20174;而叶轮可以顺利地在空气中转动。

此类属的水力机械由常见的现有技术已知。因此,us3890059例如描述了一种水力机械。提到的文献的图1示出了用于测量抽吸管中的水位的设备,其用16表示。虽然在us3890059中的设备的功能方式没有进一步详细说明,但可以从图1得到的是,设备由在抽吸管壁上的竖直布置的旁路构成。如果抽吸管中的水位改变,那么提到的旁路中的水位根据连通管的原理改变。旁路中的水位在此以多个沿旁路布置的传感器探测。每个传感器可以确认其是否被水或空气包围。

已证实的是,由现有技术已知的用于测量抽吸管中的水位的设备经常不可靠地工作。这具有如下原因:在运行期间并且甚至在排水时,布置在旁路中的传感器承受高的振动,这可以导致的是,所有或其中一些传感器完全失灵。此外,振动在排水期间也导致不稳定的传感器信号,这使控制排水过程变得困难。此外,在抽吸管上制造旁路是耗费的,并且导致高的成本。



技术实现要素:

本发明的任务是说明一种具有用于测量抽吸管中的水位的设备的水力机械,其更稳固地抵抗振动并且是更廉价的,并且因此,水力机械的叶轮的排水可以更可靠地执行。

发明人认识到的是,提出的任务可以通过具有权利要求1的特征部分的水力机械解决。有利的实施方?#25509;?#26435;利要求1的从属权利要求得到。该任务通过具有权利要求4的特征的用于对叶轮进行排水的方法解决。

附图说明

根据本发明的解决方案随后根据附图阐述。在其中详细示出了如下:

图1示出了根据本发明的水力机械;

图2示出了根据本发明的用于对叶轮进行排水的方法。

具体实施方式

图1示出了穿过根据本发明的水力机械的截面图。水力机械包括用1表示的叶轮、用2表示的导向器和用3表示的抽吸管。此外,水力机械包括用于测量抽吸管中的水位的设备,该设备用4表示。设备4包括两个压力测量装置,这两个压力测量装置用5和6表示并且构造为使得它们?#30452;?#21487;以检测抽吸管3的内部的压力。其中每个压力测量装置5和6在此检测抽吸管中的存在于相应的部位上的压力。因为根据本发明的水力机械的叶轮1布置在尾水液位的下方,所以整个抽吸管3在正常情况下完全用水填充,并且在抽吸管3的内部的进水侧的闭锁机构关闭的情况下的、在特定的部位上存在的压力是在抽吸管内的相关的部位之上存在的水柱的静液压力。从图1看到的是,压力测量装置5位于压力测量装置6的上方。“上方”在此总是与水位相关,即压力测量装置不必直接相叠地布置,而是它们甚?#37327;?#20197;位于抽吸管的不同侧上。这种布置仅须的是,当水位刚好在压力测量装置5上?#30001;?#26102;,压力测量装置6还位于水位的下方。此外,设备4还包括用于产生差压值的单元,其用7表示。压力测量装置5和6?#30452;?#19982;单元7连接,从而单元7可以形成在存在于压力测量装置5和6上的压力之间的差压。

附图示出了根据本发明的用于对叶轮进行排水的方法的流程图。排水过程和水位的与之相关的测量过程如下地运行。在开始时,抽吸管完全被填充以水。导向器2关闭,并且在该方向上密封抽吸管。该步骤在图2中用v1表示。抽吸管因此形成具有封闭的端部的u形管。u形管的敞开的端部是尾水。压力测量装置检测在抽吸管内的相应的部位上存在的水柱的压力。因为在压力测量装置6的位置上存在的水柱比在压力测量装置5的位置上存在的水柱更高,所以由压力测量装置6传输至单元7的压力高于由压力测量装置5传输至单元7的压力。在两个在该状态下传输的压力之间的差(delta_p0)仅与两个压力测量装置彼此在竖直方向上的距离有关。现在例如在抽吸管3的上边缘处,在叶轮1附近将空气吹入抽吸管3内。该步骤在图2中用v2表示。在抽吸管中构造出水平面,水平面将空气空间与填充水的空间隔开。水平面的方位相当于水位。被导入的空气?#36153;?#30340;水朝尾水的方向导出。因为尾水是非常大的储备器,所以尾水液位没有由于被?#36153;?#30340;水而升高,或者仅以可忽略的方式升高。在空气空间的每个部位上存在相同的压力,该压力相当于在水平面的上方存在(朝尾水的方向)的水柱。只要水平面在压力测量装置5的上方?#30001;歟?#37027;么在由压力测量装置5和6传输至单元7的压力值(压力差是delta_p0)上没有改变。如果水位下?#26723;?#21387;力测量装置5的下方,即如果压力测量装置位于空气空间中,那么压力测量装置5传输在空气空间中存在的压力。只要压力测量装置6还位于水平面的下方,那么压力测量装置6传输和以前一样的压力值。如果水平面位于两个压力测量装置5和6之间,那么压力的差在数值上小于delta_p0。如果水平面下?#26723;?#20351;压力测量装置6也位于空气空间中,那么两个压力测量装置传输在空气空间中存在的压力,并且压力差是0。

针对所传输的压力的压力差delta_p得到如下范围:

-delta_p=delta_p0,即水平面在压力测量装置5的上方?#30001;歟?/p>

-delta_p0>delta_p>0,即水平面在两个压力测量装置5和6之间?#30001;歟?/p>

-delta_p=0,即水平面在压力测量装置6的下方?#30001;臁?/p>

清楚的是,在中间区域(delta_p0>delta_p>0)中,水平面的准确的方位可以通过线性内插法确定(例如当delta_p/delta_p0=0.5时,水平面刚好位于压力测量装置5和6的竖直位置之间的中间)。

当测量的差压delta_p低于预先定义的边界值时,通气过程结束。

因为在本发明中,与已知的现有技术不同地,在抽吸管上不需要旁路,所以制造成本明显更小。

本发明的构思可以以两种不同的实施方式实现。在第一实施方式中,压力测量装置5和6是压力传感器,它们将在抽吸管中存在的压力直接转换为电信号。这些信号通过电线路传输至电子的单元7,电子的单元从传输的压力信号以电子方式获知差压值。电子的单元也可以是控制水力机械的控制单元的一部分。

在第二实施方式中,压力测量装置5和6?#30452;?#21253;括分离膜。用于产生差压值的单元7由差压变送器构成,并且压力测量装置5和6借助传输线路(毛细管)与差压变送器7连接。差压变送器7将传输的差压转换为电信号,电信号于是可以由水力机械的控制器使用。第二实施方式具有如下优点,其相对于振动是非常稳固的,这?#19988;?#20026;?#23548;?#30340;测量在差压变送器中发生,并且差压变送器可以远离抽吸管地布置。传输线路在此形成抽吸管3与差压变送器7之间的相对于振动的非常有效的脱联。

最后还要提到的是,相应的尾水液位仅影响在压力测量装置5和6上存在的压力值,然而不影响差压。由此,水位的获知与相应存在的尾水液位无关。

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