B.0727 FOU: DYSEINJEKSJON - SVORKA - Energi Norge

DELLASTKJØRINGFRANCISTURBINErik J. Wiborg - PTK

DELLASTKJØRING FRANCISBakgrunn/ProblematikkSystemetSvorka og prosjektetFremtid2 Statkraftpresentasjon

BAKGRUNN OGPROBLEMATIKKErik J. Wiborg

Dellast…4 Statkraftpresentasjon

BAKGRUNN / PROBLEMATIKKTrommeStagLedeskovlerLøpehjulSugerør5 Statkraftpresentasjon

BAKGRUNN / PROBLEMATIKKTurbiner designet til en gitt fallhøyde/volumstrøm6 StatkraftpresentasjonE = 0?

BAKGRUNN / PROBLEMATIKKVirkningsgrad [%]Design lastSpinn=Tapt energi60100 110Last [%]=7 Statkraftpresentasjon

PROBLEM 1: TRYKKPULSASJONER- Slitasje på lagre- Utmatting skader- Effektsvingninger- Kavitasjon (pulserende)8 Statkraftpresentasjon

PROBLEM 2: SUGERØRSVIRVEL1. Dellast leder til stor tangentiell hastighetut av turbinen2. Virvel treffer sugerørsvegg3. Vibrasjon forplanter seg opp konus4. Vibrasjon kan lede til utmattingsskader9 Statkraftpresentasjon

SYSTEMETErik J. Wiborg

11 StatkraftpresentasjonLØSNING: INJEKSJON

VARIABLEMengde vannTrykkVinkel (x2)Antall dyser12 Statkraftpresentasjon

Fase 1: Test i laboratoriumMengde vannTrykkVinkel (x2)Antall dyserNTNU – To testriggerStrømningskontroll ved vanninjeksjon

Fase 1: Test i laboratoriumMengde vannTrykkVinkel (x2)Antall dyserNTNU – To testriggerStrømningskontroll ved vanninjeksjon

Fase 1: Test i laboratorium – ModellTest på Tokke modellMengde vannTrykkVinkel (x2)Antall dyser15 Statkraftpresentasjon

Fase 2: Feltmålinger på prototyp- Skarsfjord Kraftverk – 4 MW (Troms Kraft)- Skibotn Kraftverk – 72 MW (Troms Kraft)- Trykkpulsmålinger på anlegg med trykkpulsproblemerSkarsfjord KraftverkSkibotn Kraftverk

Trykkvariasjon [bar]Trykkvariasjon [bar]0.40.80.2Fase 2:0.60Feltmålinger på prototyp0.4-0.2p175_01p175_11PabsPabs-0.42 4 6 8 100.60.22 4 6 8 100.60.40.40.20.200-0.2-0.42 4 6 8 100.6p175_01Side-0.2-0.42 4 6 8 100.6p175_11Side0.40.40.20.200-0.2p175_01Topp-0.42 4 6 8 10Tid [s]-0.2p175_11Topp-0.42 4 6 8 10Tid [s]INGEN INJEKSJON65% INJEKSJON17 Statkraftpresentasjon

Etter Fase 2…Systemet er fremdeles midlertidig lagt oppSystemet må slås av og på manuelt (motsatt effektpå designlast)Systemet er ikke utstyrt med sikkerhetsanordningerTesting er fremdeles mangelfull - videre forskning?(virkningsgrad/vanntap, spenninger, med mer.)18 Statkraftpresentasjon

SVORKAErik J. Wiborg

20 StatkraftpresentasjonSVORKA I SURNADAL

SVORKASvorka KraftverkRegion/KG: Midt – trollheim-Turbin: 1 stk, 21 MW Francis- Prod.: 101 GWh- Fall: 245 m- Omdr.: 600 rpm- Selvpålagt minstevannsføring (laks) som samsvarer medugunstig driftspunkt- Store trykkpulsasjoner oppleves med en uhyggeligkonsekvens: kavitasjon21 Statkraftpresentasjon

22 StatkraftpresentasjonKAVITASJON…

PROSJEKTETS MÅL OG OMFANG• Tredje prototypetest av systemet• Design og installasjon av et permanent system• Design, installasjon, testing av styring og sikkerhet• Utvidet testing23 Statkraftpresentasjon

Standardavvik [kPa]FASE 3: Permanent installasjon m/styring og vernMekanisk innretninger installertSystemet er testet (trykkpulsasjonsmålinger)Gode resultaterStyring og sikkerhetsanordningerinstallertTesting er litt forsinket161210MWOpplasting av turbinTrykkgiver no 111MW12MW3121Ingen dyserm/ dyser (tall indikerer antall)13MW3114MW15MW16MW17MW81 321 2 32231321 2318MW400 20 40 60Indeks nr.Økende tid for økende nr24 Statkraftpresentasjon

INSTALLASJONEN- Rør frem til spiraltromme, fleksibelslange for kobling mot dyser-Tre dyser, utstyrt med individuellemanuelle ventiler- TrykkmålesensorerTrykksatt vann hentetfra trykksjakten- Nødstengeventil- Reguleringsventil25 Statkraftpresentasjon

Etter Fase 32…Systemet er permanent fremdeles midlertidig lagt oppSystemet må er automatisk slås av og styrt på manuelt og kontrollert (motsatt effektpå designlast)Systemet er ikke utstyrt med sikkerhetsanordningerTesting er fremdeles mangelfull - videre forskning?(virkningsgrad er underveis: / vanntap / spenninger)• Virkningsgradsmåling• Strekklappmåling• Permanent overvåking• mer…26 Statkraftpresentasjon

LÆRDOM OM SYSTEMETMå tilpasses for hvert anleggParametre er avhengig av hverandreFoU = Mye Arbeid + Overraskelser27 Statkraftpresentasjon

FREMTID – FASE 4Erik J. Wiborg

BRUKSOMRÅDER - MULIGHETERSkånsom ekstremlavlastVirvelproblematikk:Alternativ medisinMinstevannsføringStøydempende- Økt virkningsgrad på dellast / overlast?- To fluer i en smekk? (overvåking)29 Statkraftpresentasjon

Takk for oppmerksomheten!30 Statkraftpresentasjon