Experimentelle und numerische Strömungsanalyse einer Trifurkation eines 150-MW-Kraftwerkes

In einem Wasserkraftwerk mit drei Francis-Turbinen traten Leistungsschwankungen von bis zu 25 % in den beiden äußeren Maschinen auf. In diesem Beitrag wird anhand einer experimentellen und numerischen Untersuchung gezeigt, dass diese Schwankungen durch Strömungsinstabilitäten, die in der kugelförmigen Trifurkation entstehen, verursacht werden. Im Rahmen der Untersuchung wird die Geometrie der Trifurkation durch zwei Umlenkplatten so verändert, dass die Druckschwankungen reduziert werden.

zusätzlicher Autor: Prof. Dr.-Ing. Stephan Riedelbauch

In einem Wasserkraftwerk mit drei 50-MW-Francis-Turbinen traten alternierende Leistungsschwankungen von bis zu 25 % bei den beiden äußeren Turbinen sowohl in der Leistungs- als auch in der Öffnungsregelung auf. Die Leistungsschwankungen können dabei auch bei konstanter Leitapparatöffnung beobachtet werden. Die Turbine in der Mitte zeigt diese großen Amplituden der Schwankungen nicht. Da diese Leistungsschwankungen mit zunehmender Leistung ansteigen, ist ein Volllastbetrieb nahezu unmöglich.

Bei der Suche nach der Ursache für die Leistungsschwankungen können Wasserschlossschwingungen und Schwingungen des elektrischen Netzes ausgeschlossen werden, da hier die Schwingungen synchron und nicht alternierend zwischen den beiden äußeren Turbinen sein müssten. Da die Saugrohre direkt im Fluss enden, können Schwankungen, die auf der Saugseite entstehen, ebenfalls als Quelle ausgeschlossen werden. Somit wurde als mögliche Ursache für die auftretenden Schwankungen Strömungsinstabilitäten vermutet, die sich in der Trifurkation bilden.

Bei einem anderen Kraftwerk konnte ein ähnliches Problem beobachtet werden, dessen Ursache auf die Trifurkation zurückzuführen war [1]. Mithilfe von numerischen Strömungssimulationen [2] und Modellmessungen [3] konnte das auftretende Phänomen analysiert werden und durch eine Geometrieänderung der Trifurkation nachweislich verhindert werden.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 09 (September 2019)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dr.-Ing. Oliver Kirschner
Jonas Wack
Dipl.-Ing. Bernd Junginger
Johannes Junginger
Dr.-Ing. Albert Ruprecht

Artikel weiterleiten In den Warenkorb legen Artikel kommentieren


Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

Messdatenauswertung von Gewichtsstaumauern zur Identifikation von Schäden
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (5/2020)
Der hier dargestellte methodische Ansatz zur Auswertung von Talsperrenüberwachungsdaten mit einem Bayesschen Netz stützt sich auf die Ergebnisse einer umfassenden statistischen Auswertung der Daten von 16 Gewichtsstaumauern und den Ergebnissen von Finite-Elemente-Modellierungen einer idealisierten Staumauer mit unterschiedlichen Schadensbildern. Als Ergebnis werden Diagramme generiert, die in Abhängigkeit der beobachteten Messwerte Aussagen über den Bauwerkszustand und das Sicherheitsniveau von Gewichtsstaumauern zulassen.

Numerische Untersuchungen zum Einfluss eines geplanten Pumpspeicherkraftwerks auf Grundwasserverhältnisse in einem Karstgebiet
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (1/2020)
Das Projekt Pumpspeicherkraftwerk Blautal sieht vor, einen aufgefahrenen Kalksteinbruch nach Ende des Abbaus als Unterbeckenstandort eines geplanten Pumpspeicherkraftwerks zu nutzen. In der vorliegenden Arbeit werden die eventuellen Einflüsse des geplanten Pumpspeicherkraftwerks auf die lokalen Grundwasserverhältnisse mittels numerischer Modellierung untersucht. Schließlich wird ein kalibriertes und validiertes 3-D-Strömungsmodell als Planungswerkzeug für verschiedene Prognoserechnungen zur Verfügung gestellt.

Doppler-Effekt und kontinuierliche Durchflussmessung in offenen Gerinnen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2019)
Horizontale Ultraschall-Doppler-Geräte und Radargeschwindigkeitssensoren nutzen den Doppler-Effekt zur kontinuierlichen Messung der Fließgeschwindigkeit in offenen Gerinnen. Modernste Signalverarbeitungstechniken sowie die Verfügbarkeit von Metadaten sichern und überwachen die Qualität der Messwerte und ermöglichen so eine zuverlässige Durchflussbestimmung rund um die Uhr, auch in Extremsituationen.

Nährstoffmanagement von organischen Düngemitteln in Wassereinzugsgebieten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (11/2018)
Die Stickstoff-Nachlieferung aus organischen Düngern ist schwer zu kalkulieren und kann zu erhöhten Herbst-Nitratwerten im Boden führen. Zunehmende Importe organischer Dünger erfordern in wasser-sensiblen Gebieten eine umfassende Prüfung vor der Düngung. In Südhessen wird eine Nährstoffbörse mit flächenbezogenem Management und kooperativem Ansatz getestet.

Geomonitoring mit Low-Cost-GNSS-Sensoren
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2016)
GNSS-Sensoren werden seit mehr als 25 Jahren für die ingenieurtechnische Überwachung von Objekten, wie Talsperren und Brücken, eingesetzt. Die Vorteile von GNSS liegen in der Witterungsunabhängigkeit und der nicht benötigten Sichtverbindung zwischen den Messpunkten. Nachteilig wirken sich bisher hohe GNSS-Sensorkosten sowie die Strom- und Datenanbindung der Messpunkte aus. In diesem Beitrag wird ein Monitoringsystem vorgestellt, welches den Einsatz von GNSS durch Nutzung von Low-Cost-Sensoren und einen hohen Automatisierungsgrad deutlich attraktiver gestaltet.

Name:

Passwort:

 Angemeldet bleiben

Passwort vergessen?