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Kolben‑Hochdruck‑Flüssigkeitssteuerungssystem für das Einlassventil eines Wasserkraftwerks
Veröffentlichungszeit:
2024-12-30 13:10
Kategorie:
Lösung
Speicherhydrauliksystem mit zuverlässiger Energieüberwachung
Gouverneur Energiespeicher Stromquelle elektrohydraulisches Steuerungssystem
Hochdruck‑hydraulisch gesteuertes System mit Kolben‑Speicher für das Einlassventil
Die Stromerzeugung in Wasserkraftaggregaten beruht auf einem dynamischen Wassersystem, das über potenzielle Energie verfügt; charakteristisch ist hierbei, dass Strömungsgeschwindigkeit und Durchflussmenge sich fortwährend ändern und die Energie nicht gleichmäßig verteilt ist. Die Unterbrechung und Zufuhr des Wasserstroms erfolgt über ein Einlassventilsystem; üblicherweise werden dabei Kugelhahn‑ oder Klappenventil‑Systeme eingesetzt, deren Betätigung durch Stellzylinder erfolgt, die ihrerseits hydraulisch gesteuert werden. Diese Steuerungsart unterliegt hohen Zuverlässigkeitsanforderungen sowie Anforderungen an eine schnelle Notabschaltung im Störungsfall. Um die Betriebsbedingungen der Anlagen zu verbessern, einen langfristig wartungsfreien Betrieb zu ermöglichen und Energieeffizienz sowie Umweltschutz zu fördern – zugleich jedoch auch Lärm und Sauberkeit am Einsatzort wirksam zu optimieren – setzen moderne Wasserkraftwerke zunehmend auf hochdruckbetriebene, mit Energiemonitoring ausgestattete Kolben‑Hydrauliksteuerungen nach dem Sevier‑Prinzip. Insbesondere bei großen vertikalen Fallhöhen erweisen sich Hochdruck‑Hydrauliksysteme als geeignet, da sie sowohl die Erfüllung der Notabschaltvorgaben bei ungewöhnlichen Betriebszuständen sicherstellen als auch die Anforderungen an eine redundante Schaltlogik erfüllen. Gemäß den einschlägigen Empfehlungen der IEC‑Norm 61362 ist in Anwendungsbereichen ohne Schwerkraft‑Abschaltvorrichtung das Volumen des Hochdruck‑Druckbehälters in der Regel so bemessen, dass es mindestens drei vollständige Hubvolumina für Öffnen und Schließen umfasst oder die erforderliche Energie für zwei Öffnungs‑ bzw. Schließvorgänge bereitstellt. Mit einem energieüberwachten Kolben‑Speicher kann zudem gewährleistet werden, dass die gespeicherte Gasenergie stets überwacht wird; gleichzeitig lässt sich dadurch wirksam vermieden, dass bei Verwendung von Blasenspeichern ein Druckgasausbruch infolge eines Blasenrisses in den Stellzylinder gelangt, was zu Rückstellbewegungen und Kriechvorgängen führen und somit erhebliche Sicherheitsrisiken im Betrieb verursachen könnte. Zugleich ermöglicht ein mehrstufiges Speichervolumen, neben der Gewährleistung der Abschaltfunktion im Notfall auch die Wiederherstellung der Black‑Start‑Fähigkeit nach einem Kraftwerksneustart.
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Die von SCHWERLL übernommenen Arbeiten zur Herstellung des Super‑Durchfluss‑Anti‑Rückstoß‑Ventils für CNOOC sowie die dazugehörigen Super‑Durchfluss‑Tests wurden erfolgreich abgeschlossen. Sämtliche Produktkennwerte wurden bestätigt, die Durchflussprüfungen durchgeführt und die Zertifizierung durch die Klassifikationsgesellschaft CCS erlangt. Anti‑Rückstoß‑Ventil (AVR – Anti‑Recoil‑Valve; in der Branche auch als Rückstoßschutzventil bezeichnet)
Um den Anforderungen in Einsatzbereichen wie Fahrzeugen, Schiffen, der Luft‑ und Raumfahrt sowie mobilen Dienstleistungen gerecht zu werden – insbesondere dort, wo das Gewicht der Geräte oder der verfügbare Bauraum begrenzt sind – hat SCHWERLL im Jahr 2025 auf der Grundlage bewährter Standard‑Stickstoff‑Druckverstärker mit einem mini‑Modell begonnen und dieses erfolgreich in Schiffen sowie bei der Stickstoff‑Druckverstärkung schwer beladener Fahrzeuge eingesetzt.
Analyse der Ursachen für einen starken Druckabfall und eine kurze Lebensdauer von Blasenspeichern?
Analyse der Ursachen für einen starken Druckabfall und eine kurze Lebensdauer von Blasenspeichern? Der Aufbau eines Blasenspeichers ist sehr einfach: Er besteht im Wesentlichen aus dem ölgefüllten Bereich um die Blase sowie dem gasgefüllten Bereich mit einer gasdichten Dichtung. Im Betrieb muss das Öl mit dem Ölkreislauf verbunden sein; steigt der Druck, gelangt das Öl in den Speicher, wodurch das Gas komprimiert wird, bis der Druck im System nicht mehr ansteigt.
Wie lassen sich Störungen an Akkumulatoren reduzieren?
Treten im Druckspeicher Störungen auf, beeinträchtigt dies unmittelbar seine Leistungsfähigkeit und kann sogar zu abnormalen Druckverhältnissen sowie zum Ausfall des Gesamtsystems führen. Daher sollte im täglichen Betrieb verstärkt darauf geachtet werden, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, um das Risiko zu minimieren. Wie lassen sich bei einem defekten Druckspeicher Störungen reduzieren? Im Folgenden wird dieses Thema erläutert.
Der Druckspeicher ist ein äußerst interessantes Bauelement im Hydrauliksystem; ähnlich wie der Kondensator in der Elektrotechnik oder die Feder in der Mechanik dient er als wichtiges Energiespeicherelement und findet vielfältige, äußerst clevere Anwendungen – etwa in Hybridantrieben, in Stoßdämpfern, zur Stabilisierung des Systemdrucks (manchmal auch zur Stabilisierung des Durchflusses) sowie zur zeitweiligen Energieabgabe zur Simulation von Stößen.
1. Die Lebensdauer von Blasen ist im Allgemeinen relativ kurz (im Vergleich zu Kolbenpumpen), und die Qualität der Blasen variiert je nach Hersteller erheblich; 2. Zahlreiche Faktoren können die Lebensdauer der Blase verkürzen und zu einem Bruch führen, darunter unterschiedliche Qualitäts‑ und Lebensdauerschwankungen der Blase selbst, unsachgemäße Durchführung der einzelnen Montageschritte (z. B. fehlende vorherige Flüssigkeitsfüllung zur Schmierung), Fehler bei den Vorbefüllschritten (z. B. nicht langsames Befüllen mit Gas), Berechnungsfehler beim Vorbefülldruck, eine Öffnungsströmungsgeschwindigkeit, die nahe oder über 7 m/s liegt, eine beim Energiespeicherbetrieb pro Hub nahe oder unter 10 Sekunden liegende Zeit, Kollisionen der Blase mit keilförmigen Ventilen während des Betriebs, starke Temperaturschwankungen (einschließlich ausgeprägter saisonaler Temperaturunterschiede), langfristige seitliche Vibrationen und Erschütterungen, Korrosion durch das Fluid sowie Trägheitswirkungen kleiner fester Verunreinigungen im Arbeitsmedium und vieles mehr.
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