DEL 1: FoU-prosjektet

Transkript

1 FoU ved Vannkraftlaboratoriet ved NTNU Prosjektbeskrivelse (BIP) DEL 1: FoU-prosjektet 1 Mål Målet med prosjektet er å finne løsninger innenfor konkrete områder der kraftselskapene erfarer problemer. Både innen drift, oppgradering og fornyelser av vannkraftverk. Samtidig vil det da utdannes høyt kvalifisert personell med bakgrunn i den forskningsbaserte undervisning ved vannkraftlaboratoriet ved NTNU. Prosjektet gjennomføres i samarbeid med Svensk Vattenkraftcentrum (SVC), etablert av ELFORSK i 2005, som utfører beslektet FoU. Fra norsk side deltar 21 kraftselskap, 4 utstyrsleverandører og 2 konsulentselskap. Hovedtemaene for forskningen som dette prosjektet skal omhandle er: Trykkpulsasjoner og systemdynamikk i vannkraftverk (2 stk PhD-kandidater) Virkningsgradsmåling av kraftverk med lave fallhøyder (1 stk PhD-kandidat) Sanderosjon i vannturbiner(1 stk PhD-kandidat) Prosjektet startet i beskjeden skala i 2006 ved at en del kraftselskap gikk sammen med EBL Kompetanse om å starte finansieringen av et av PhD prosjektene. Kandidat Einar Kobro startet sitt PhD arbeid innen trykkpulsasjoner 1. august. Man ser for seg at ikke alle prosjektene/kandidatene vil være i gang pr. 1. januar 2007 og har derfor planlagt det slik at en del av prosjektarbeidet vil pågå til medio Noe av finansieringen for blir derfor avsatt til å dekke kostnadene til dette. Det antas for øvrig at det i 2009 vil bli søkt om en videreføring av prosjektet for en ny periode med nye PhD oppgaver fra 2010 til Organisasjons- og samarbeidsmodellen vil trolig forbli den samme. På denne måten vil bransjen, leverandørene og myndighetene sammen sikre at det utvikles ny og nødvendig kunnskap rundt drift og fornyelse av vannkraftverkene samtidig som en ny generasjon høyt utdannet personell blir tilgjengelig for rekruttering til oppgaver av stor nasjonal betydning. 1.1 Bakgrunn for valg av tema Vedlikehold og rehabilitering av kraftverk har de siste årene endret seg fra å være et teknisk fagfelt til å bli et område med fokus på kostnadsreduksjoner og markedsfunksjonens behov for tilgjengelighet. Vannkraftverkene har endret kjøremønster med mer sentrering mot start- stopp. Mange selskaper arbeider med strategier og systemer for pålitelighet og styrt vedlikehold der resultater fra tidligere FoU-prosjekter benyttes. Dette prosjektet tar sikte på å styrke kunnskapen på tre tema som er meget viktige for drift og vedlikehold av vannkraftverk i dag Trykkpulsasjoner og systemdynamikk i vannkraftverk Da den nye energiloven ble vedtatt fikk kraftselskapene større frihet til å operere kraftverkene sine etter markedsøkonomiske betraktninger. Dette medførte større variasjon i driftsmønster. Det ble mer vanlig å belaste turbiner utenfor den belastningen de er designet for og spesielt ved lav last. Drift utenfor designpunkt er kjent som årsak til store trykkpulsasjoner i Francis turbiner. Disse trykkpulsasjonene kan forårsake sprekkdannelser i løpehjul og andre komponenter i turbinene.

2 Spesielt viktig er dette med tanke på at de fleste kraftverk i Norge er blitt fjernstyrt. Det er liten eller ingen betjening til stede som kan observere de aktuelle påkjenninger underveis i driftsforløpet Virkningsgradsmåling av kraftverk med lave fallhøyder Virkningsgradsmålinger av turbiner i vannkraftverk gjennomføres hovedsakelig pga to årsaker: 1. Grunnlag for beslutning om rehabilitering av turbinen 2. Verifisering av virkningsgrad på nye og rehabiliterte turbiner Det er viktig at man har nøyaktige målemetoder for dette. I dag finnes gode målemetoder for vannkraftverk med fallhøyder over 100 meter. Når man gjennomfører målinger ved lavere fallhøyder kan nøyaktigheten på målingen være så dårlig at man i realiteten ikke har beslutningsgrunnlag for en eventuell rehabilitering av turbinen. Spesielt viktig er dette med tanke på at det tilføres mye småkraft med lav fallhøyde hvor det er essensielt å få verifisert virkningsgraden på en effektiv og rimelig metode Sanderosjon i vannturbiner Dagens nye utbygging av vannkraft i Norge skjer i hovedsak på størrelser mindre enn 10 MW. Disse småkraftverkene vil bygges uten et vannmagasin. I flomperiodene vil det være mye sedimenter i noen av de norske elvene, og dette vil følge vannet ned til turbinene og dermed resultere i erosjon på turbinene. Eksempler på dette er Fossum Kraftverk i Midtre Gauldal Kommune og Glomnes Kraftverk ved Strynevannet. I de senere år er det arbeidet med slitasje i turbiner. Dette er gjennomført av NTNU og SINTEF Energiforskning (Brekke 2001 og Skåre 2004). Dette arbeidet belyser tapene som sanderosjon forårsaker i norske kraftverk. Svartisen og Jostedal Kraftverk er eksempler på store kraftverk i Norge som sliter med sanderosjon. Ved Svartisen Kraftverk har sandslitasje forårsaket 2 % virkningsgradstap der ledeapparatet og lokk har fått store skader. Det viser seg også at hurtig regulering av vannkraftverk vil også føre til økt sand transport i eksisterende anlegg. Et dramatisk eksempel på dette ble erfart ved Tonstad kraftverk i Fra utlandet kjenner man til steder der sandslitasje er formidabelt problem i monsunperioden. Botemidlene spenner fra bedre utforming av vannvegen, regulerings algoritmer, utbedring av strømningsforhold/turbinkomponenter og anvendelse av slitasjefaste materialer/belegg 2 Kunnskaps- og teknologifronten Ved Vannkraftlaboratoriet er disse tema for FoU valgt fordi dette er praktiske problemstillinger som vannkraftbransjen står ovenfor. Det er også en fortsettelse av tidligere arbeider utført ved NTNU og man har derfor en god plattform å bygge videre på. 2.1 Trykkpulsasjoner og systemdynamikk i vannkraftverk Trykkpulsasjoner og systemdynamikk har blitt et økende problem ved norske vannkraftverk pga store og hyppige lastendringer. Dette har i noen tilfeller ført til sprekkdannelser i løpehjul og dermed lange perioder med vedlikehold som ikke er planlagt. Ved NTNU har systemdynamikk og trykkpulsasjoner blitt studert i dr.ing studiene som er gjennomført av Nielsen (1990), Li (1992), Jernsletten (1995), Kjeldsen (1996), Svingen (1996), Dahlhaug (1997) og Vekve (2002). Det er i tillegg gjennomført flere diplom/hovedoppgaver på dette tema der den seneste er fra Kobro (2006). Det pågår mye FoU-arbeid på dette tema internasjonalt. NTNU har god internasjonal kontaktflate gjennom en aktiv deltakelse i IAHR, International Association for Hydraulic Research.

3 2.1.1 Virkningsgradsmåling av kraftverk med lave fallhøyder Virkningsgradsmålinger i vannkraftverk har vært et FoU-tema som har vært jobbet med ved NTNU siden 60-tallet. Professor Knut Alming ved NTH førte den termodynamiske målemetoden frem gjennom omfattende forskning i perioden fra 1960 til Knut Alming dannet i sin tid en internasjonal arbeidsgruppe som heter International Group for Hydraulic Efficiency Measurements, IGHEM. NTH og NTNU har i alle år vært aktiv i denne arbeidsgruppen og arbeidet til denne gruppen vises på hjemmesiden; Dette engasjementet har ført til mange forskningsprosjekter i både SINTEF og NTNU og i den senere tid har man jobbet med å finne løsninger på å gjennomføre virkningsgradsmålinger på lave fallhøyder Sanderosjon i vannturbiner Norsk bistand og investorer har engasjert seg i kraftverk som har store sanderosjons problemer. NORAD har for eksempel bistått med midler til Jhimruk Kraftverk i Nepal. Dette kraftverket må rehabilitere turbinene hvert år pga. sanderosjon. Det er gjennomført flere prosjekter som viser hva som skjer ved dette kraftverket, (Ruud 2004 og Pradhan 2004). Statkraft Norfund Power Invest har kjøpt kraftverk i Peru, Chile, India og Nepal som har mye sanderosjon. NTNU har vært engasjert i prosjekter ved Khimti Kraftverk i Nepal (Pradhan 2005). Her er det igjen påvist erosjonskader i turbiner under monsun perioden. Universiteter og turbinleverandørene som leverer turbiner der man kan ha sand i vannet fokuserer for tiden sin FoU-virksomhet på materialer og belegg som kan motstå sanderosjon. Ved Vannkraftlaboratoriet har NTNU bistått Kværner og nå GE i sitt arbeid for å finne materialer og belegg som kan motstå sanderosjon. Eksempler på dette er gjennom doktogradsarbeidet til Bhola Thapa (Thapa 2004) og prosjektarbeidet til Olav Kjell Hæreid (Hæreid 2002). 3 FoU-utfordring 3.1 Hovedproblemstillinger Kraftselskapene har i de senere år endret sine drifts- og vedlikeholdsrutiner i betydelig grad. Dagens praksis er preget av effektivisering og reduksjon av flere kostnadselementer, både på utstyrssiden og ved redusert arbeidsinnsats. Hovedproblemet i dag er den betydelige usikkerhet som er knyttet til de valgene som gjøres. Denne usikkerheten gjelder spesielt kunnskap om hvordan endrede driftsmønster påvirker degraderingsmekanismer og svikt som følge av dette. Dernest er heller ikke kunnskap om fremtidige driftsbetingelser og rammebetingelser tilstrekkelig reflektert når valg om vedlikehold gjøres. Det finnes i dag mye kunnskap om degradering av turbiner i vannkraftsystemet. De tema som er valgt i dette prosjektet er basert på manglende spiss kompetanse. Med denne forskningen vil kraftselskapene bli i stand til å fatte beslutninger om vedlikehold som er fundert på et bredere kunnskapsgrunnlag enn tidligere. Det planlegges å gjennomføre 4 PhD-arbeid i dette prosjektet. Et pågående PhD-arbeid innen Trykkpulsasjoner og systemdynamikk i vannkraftverk (Einar Kobro) vil bli tatt inn i prosjektet Trykkpulsasjoner og systemdynamikk i vannkraftverk Utfordringen ved dette arbeidet vil være å se nærmere på fysikken rundt hvordan disse trykkpulsasjonene oppstår. Det er per dags dato diskusjon om den egentlige kilden, og det er viktig å få bedre kjennskap til problemet før man kan se nærmere på hvordan man skal behandle problemet.

4 På grunnlag av denne økte kunnskapen, vil det være et videre mål å utvikle overvåkningssystem. Dette systemet skal ha flere funksjoner. Det skal gi advarsel til driftsoperatør dersom pulsasjonene i turbinen overstiger en gitt grenseverdi. Med dette kan man oppnå at man unngår å kjøre turbinene på ugunstige driftspunkter. Systemet skal også lagre trykkpulsasjonshistorikken for hver enkelt turbin, slik at systemet senere skal kunne analysere dataene for å estimere sprekkvekst og planlegge vedlikehold ut fra dette Virkningsgradsmåling av kraftverk med lave fallhøyder Utfordringen ved dette arbeidet vil være å forbedre og utvikle metoder for virkningsgradsmåling ved vannkraftverk med lave fallhøyder. Det er naturlig å se nærmere på eksisterende metoder for å analysere om det er mulig å forbedre disse vha nye analyseverktøy. Det er i den senere tid utviklet nøyaktige instrumenter og gode analyseverktøy (CFD, Computational Fluid Dynamics). Ved å kombinere CFD-analyser med gode målinger kan man kan utvikle nye metoder for virkningsgrads målinger Sanderosjon i vannturbiner Utfordringen ved dette arbeidet vil være å se nærmere på fysikken rundt hvordan sand erosjon pågår i en vannturbin. Det er strømningsfenomener som oppstår inne i turbinen som fører til sanderosjonen. Her vil det lages forenklede modeller i laboratoriet hvor det blir gjennomført nøye hastighetsmålinger. Denne strømningen vil samtidig bli analysert vha CFD-analyser. Analyser og målinger blir sammenlignet og dette vil legge grunnlaget for utvikling av verktøy som kan benyttes av vannkraftsbransjen. 4 Angrepsmåte/metode Prosjektet gjennomføres som 4 PhD-oppgaver ved Vannkraftlaboratoriet, institutt for energi og prosessteknikk NTNU. Disse 4 PhD-oppgavene er beskrevet nærmere under og er som følger: 1. Trykkpulsasjoner i Francis turbiner 2. Systemdynamikk i vannkraftverk 3. Sanderosjon i Francis turbiner 4. Virkningsgradsmålinger på turbiner med lave fallhøyder Angrepsmåte og metode fremgår fra beskrivelsen av hver av PhD oppgavene: 4.1 Trykkpulsasjoner i Francis turbiner Bakgrunn Da den nye energiloven ble vedtatt fikk kraftselskapene større frihet til å operere kraftverkene sine etter markedsøkonomiske betraktninger. Dette medførte større variasjon i driftsmønster. Det ble mer vanlig å drifte turbiner utenfor designlast, og spesielt ved lav last. Drift utenfor designpunkt er kjent som årsak til store trykkpulsasjoner i Francis turbiner. Man frykter at disse pulsasjonene kan forårsake sprekkdannelser i løpehjul og andre komponenter i turbinene. Dette vil være utgangspunkt for dette PhD-arbeidet. Målsetting Målsettingen ved dette arbeidet vil være å se nærmere på fysikken rundt hvordan disse trykkpulsasjonene oppstår. Det er per dags dato diskusjon om den egentlige kilden, og det er viktig å få bedre kjennskap til problemet før man kan se nærmere på hvordan man skal behandle problemet. På grunnlag av denne økte kunnskapen, vil det være et videre mål å utvikle et online

5 overvåkningssystem. Dette systemet skal ha flere funksjoner. Det skal gi advarsel til driftsoperatør dersom pulsasjonene i turbinen overstiger en gitt grenseverdi. Med dette kan man oppnå at man unngår å kjøre turbinene på ugunstige driftspunkter. Systemet skal også lagre trykkpulsasjonshistorikken for hver enkelt turbin, slik at systemet senere skal kunne analysere dataene for å estimere sprekkvekst og planlegge vedlikehold ut fra dette. Avgrensning Teknologi for å begrense skadene av trykkpulsasjoner, herunder vanninjeksjon, vil ikke bli tatt med i denne oppgaven, da dette er tema for et parallelt doktorgradsarbeid. Teori om frekvensanalyse vil bli diskutert, men kun med en praktisk vinkling med tanke på bruk i dette arbeidet. Forskningsmetodikk Arbeidet vil starte med et litteratursøk for å kartlegge hvor langt forskningen har kommet på området. Deretter vil måledata fra tidligere feltmålinger bli analysert med tanke på frekvenser og amplituder, sett i sammenheng med fartstall, driftspunkt, aggregatets historikk og andre faktorer. Det vil også bli foretatt nye feltmålinger. Foreløpig er det planer om målinger på Troms Kraft sine kraftverk Skarsfjord og Skibotn. I løpet av høsten skal prosjektet presenteres for Statkraft alliansen, og her vil det bli ytret ønske om å få foreta målinger på flere kraftverk tilhørende Statkraft og andre medlemmer av alliansen. Det er ønskelig å måle kraftverk som er kjent som problematiske i forhold til støy og vibrasjoner. I tillegg til feltmålinger, vil det bli gjennomført målinger på en Francis modell turbin ved Vannkraftlaboratoriet. Modell turbinen vil instrumenteres opp med flere trykktransdusere. Det vil også bli mulighet for å montere strekklapper på modell-løpehjulet, slik at man kan måle spenningene i løpehjulet. Dermed vil man kunne se på sammenhengen mellom trykkpulsasjoner i vannet og spenningsvariasjoner i løpehjulet. En slik sammenligning er svært interessant med tanke på utmattingsproblematikk. Det vil også bli utført numeriske beregninger av hastighetsfeltet gjennom ledeapparatet. Det antas at trykkpulsasjoner blant annet forårsakes av at løpehjulsskovlene passerer igjennom et ikke-uniformt hastighetsprofil. Dette hastighetsprofilet stammer fra utløpet av ledeapparatet. Ved å simulere dette numerisk vil man få bedre innsikt i hvordan hastighetsprofilet påvirker trykkpulsasjonene, samt se på mulig endring av viktige faktorer som geometri på ledeskovlene og avstand mellom utløp ledeapparat og innløp løpehjul. Til disse simuleringene vil enten Fluent eller CFX bli brukt. Da det skal utføres både felt- og laboratoriemålinger, vil måleteknikk være en sentral del av oppgaven. Gode måletekniske metoder vil være essensielle for at resultatene fra målingene skal gi de ønskede resultatene. Den teoretiske delen av oppgaven vil omhandle utmattingsteori, strømningsteori i turbomaskiner, måleteknikk, frekvensanalyse og behandling av store datamengder. Forventede resultater Det forventes at kunnskapsnivået rundt årsaken til trykkpulsasjonene økes, samt rundt trykkpulsasjonenes påvirkning på spenninger i omkringliggende komponenter. Dette skal brukes til utviklingen av et overvåkningssystem med mulighet for kommersialisering. Dette systemet skal gi kraftbransjen et nytt og viktig verktøy i vedlikeholdsplanlegging. Arbeidsplan / tidsplan 2006 H / 2007 V: Litteratursøk, Feltmålinger, Artikkelskriving / Publisering, Fag 2007 H / 2008 V: Laboratorieforsøk, Numeriske simuleringer, Artikkelskriving/Publisering 2008 H / 2009 V: Utvikling av overvåkningssystem, Artikkelskriving / Publisering Oppgaveskriving

6 4.2 Systemdynamikk i vannkraftverk Bakgrunn Turbinen og turbinens oppførsel må alltid ses i sammenheng med vannveien den er tilkoblet. Dette gjelder naturligvis i stasjonær drift, med vekslende magasinhøyder og falltap, men spesielt med hensyn på dynamiske forhold. Systemet må tåle lastavslag og påslag og være reguleringsmessig stabilt i alle driftspunkter. Effektkjøring, med større og hyppigere lastregulering enn opprinnelig forutsatt, samt utstrakt kjøring utenfor bestpunkt gir økt belastning på turbiner og utstyr i vannveien. De opprinnelige dimensjoneringskriteriene kan lett overskrides. Store trykksvingninger i systemet som følge av lastendringer gir massesvingninger mellom svingesjakter eller bekkeinntak og magasiner. Hurtige lastendringer kan gi elastiske svingninger i trykksjakt og lange avløpstunneler. Simuleringer av disse fenomenene utføres i tidsplanet. Stabilitet under primær- og sekundærregulering utføres gjerne i frekvensplanet. Målsetting Målsetningen er økt forståelse for hvordan turbinens dynamiske oppførsel påvirker og påvirkes av vannveien. Temaet omhandler dynamisk modellering, økt forståelse for dynamikken i kompliserte systemer, utvikling av dempningsmodeller og, ikke minst, verifisering ved avansert måleteknikk som må utvikles for formålet. Dempningsmodeller, eller ikke-stasjonær friksjon, er et stadig tilbakevendende problem. Dempningsmodeller med utgangspunkt i det stasjonære falltapet overestimerer amplitudene. Dette gir dyrere konstruktive løsninger. Gjennom flere tidligere forskningsarbeider er det påvist at dempningen er frekvensavhengig. Dette vanskeliggjør beregninger i tidsplanet, da systemets frekvenser ikke er kjent. Et interessant forskningstema er hvordan trykkpulsasjoner som har sin opprinnelse i turbin og sugerør kan interferere med dynamikken i vannveien. Spesielt ved langtids kjøring ved lav last kan forsterkning av trykkamplituder som følge av at vannveien svinger med, være kritisk. Kunnskapen er nyttig for dimensjonering av systemer for kontroll og tilstandsovervåkning. Avgrensning Målsetningen ovenfor er svært omfattende. Kandidaten må begrense oppgaven i samråd med veileder. Oppgaven har fokus på systemdynamikk som vanligvis ses på som et én-dimensjonalt problem. CFD-modellering er ikke umiddelbart aktuelt, men kan være en fremtidig utvidelse. Forskningsmetodikk Mange forskningsmiljøer arbeider med lignende problemstillinger, men ofte med utgangspunkt i andre maskiner enn vi har her i Norge. Oppgavene forutsetter godt innblikk i forskningsfronten innen området og det forutsettes at man fortsetter der andre slapp. Det er nødvendig å benytte seg av Simuleringsmodeller hvor hele systemet er inkludert. Modellemne verifiseres og utvikles ved målinger i modellturbiner og ved gjennomføring av feltmålinger. Forventet resultat Bidra til økt forståelse slik at turbin og vannvei blir bedre tilpasset mhp trykkpulsasjoner og svingninger under varierende driftsforhold. Utvikle forbedrende tiltak. Arbeidsplan / tidsplan

7 2007 V / 2007 H: Litteratursøk, Utvikle hypoteser, Modellering av del-systemer, Artikkelskriving / Publisering, Fagstudie 2008 V/ 2008 H: Simuleringer verifisert ved egne og tidligere målinger, Artikkelskriving/Publisering 2009 V / 2009 H: Konkludere arbeidet, eventuelle korreksjoner og nye målinger. Avhandling 4.3 Sanderosjon i Francis turbiner Bakgrunn Sanderosjon i turbiner har begynt å bli et problem i Norske kraftverk. Dagen utbygginger skjer uten dammer. Dammen vil sørge for at sanden i vannet synker til bunns og aldri komme videre. I de nye kraftverken som bygges i Norge vil dette ikke skje fordi dammen ikke er der. I flomperiodene vil det være mye sand i noen av de norske elvene, og dette vil følge vannet ned til turbinene og dermed får vi sanderosjon. Eksempler på dette er Fossum Kraftverk i Midtre Gauldal Kommune og Glomnes Kraftverk ved Strynevannet. I perioden fra 1980 til 1984 arbeidet Vassdragsregulantenes forening med å kartlegge sandslitasje i norske kraftverk. Her kan man se hvilke store kraftverk som har sanderosjon og resultatet av denne erosjonen, (Vassdragsregulantene 1984). I de senere år er det arbeidet med slitasje i turbiner. Dette er gjennomført av NTNU og SINTEF Energiforskning (Brekke 2001 og Skåre 2004)). Dette arbeidet belyser tapene som sanderosjon forårsaker i norske kraftverk. Svartisen og Jostedal Kraftverk er eksempler på store kraftverk i Norge som sliter med sanderosjon. Ved Svartisen Kraftverk har sandslitasje forårsaket 2 % virkningsgradstap der ledeapparatet og lokk har fått store skader. Norsk bistand og investorer har engasjert seg i kraftverk som har store sanderosjons problemer. NORAD har for eksempel bistått med midler til Jhimruk Kraftverk i Nepal. Dette kraftverket må rehabilitere turbinene hvert år pga. sanderosjon. Det er gjennomført flere prosjekter som viser hva som skjer ved dette kraftverket, (Ruud 2004 og Pradhan 2004). Statkraft Norfund Power Invest har kjøpt kraftverk i Peru, Chile, India og Nepal som har mye sanderosjon. NTNU har vært engasjert i prosjekter ved Khimti Kraftverk i Nepal (Pradhan 2005). Her er det igjen påvist erosjonskader i turbiner under monsun perioden. Universiteter og turbinleverandørene som leverer turbiner der man kan ha sand i vannet fokuserer for tiden sin FoU-virksomhet på materialer og belegg som kan motstå sanderosjon. Ved Vannkraftlaboratoriet har NTNU bistått Kværner og nå GE i sitt arbeid for å finne materialer og belegg som kan motstå sanderosjon.. Eksempler på dette er gjennom doktogradsarbeidet til Bhola Thapa (Thapa 2004) og prosjektarbeidet til Olav Kjell Hæreid (Hæreid 2002). Alle arbeidene som er gjennomført i Norge så langt belyser problemene som sanderosjon påfører turbinene. Sanderosjon påføres materialet i turbinene der man har store vannhastigheter. Dette skjer spesielt i ledeapparatet og i løpehjulet på Francis turbiner. Et spesielt utsatt område er hjørnene i ledeapparatet. Her oppstår det hjørnevirvler og påfører ytterligere sandslitasje på både ledeapparatet og i løpehjulet. Dersom man klarer å endre strømningen i dette området ville det være mulig å redusere store deler av tapene i en Francis turbin som oppstår pga sanderosjon. For å kunne gjøre noe slikt må det gjennomføres forskning som avdekker fysikken i denne strømningen. Det er ikke gjennomført forskning i Norge som forklarer denne type strømning i turbiner, og lite er publisert om dette temaet. Dette prosjektet tar sikte på å kunne avdekke noe av fysikken i strømningen gjennom Francis

8 turbiner som forårsaker sanderosjon og virkningsgradstap. Introduksjon Ved sand- og erosjonsslitasje på en Francis turbin vil en stor andel av tapene være lokalisert til ledeapparatet. Hovedgrunnen til dette er den sekundærstrømningen som settes opp på grunn av spalten mellom ledeskovlene og øvre/nedre lokk og trykkforskjellen mellom sideflatene til ledeskovlen. Trykkforskjellen blir satt opp på grunn av skovlens form og på grunn av at spinnet økes kraftig gjennom ledeapparatet. Dermed vil en få mye høyere trykk på utsiden av ledeskovlene enn på innsiden (mot løpehjulet) og en får en tverrstrømning gjennom spalten. Når tverrstrømningen kommer ut på sugesiden vil det dannes en sterk virvel som følger hjørnet mellom ledeflaten og skovlen og fortsetter inn i løpehjulet. I tillegg til at denne virvelen øker erosjonsslitasjen vil den føre til dårligere strømningsforhold i løpehjulet og dermed lavere virkningsgrad. Det vil også dannes hestesko/hjørnevirvler i overgangen mellom ledeskovl og ledeflate som vil forstyrre hastighetsfeltet inn på løpehjulet. Ved høyt sandinnhold i vannet, vil de lokale sentripetalkreftene i sekundærstrømningene slynge sandpartiklene utover i virvelen og en vil få økt erosjonsslitasje. Når så slitasjen øker så øker også vanngjennomstrømningen i spalten og virvlene blir enda kraftigere og erosjonshastigheten økes. Mål Hovedmålet er å øke kunnskapen til småturbinleverandører om strømningen i stag/ledeapparat både gjennom et numerisk og en eksperimentell studie. Nytteverdi Den kunnskapen som leverandører av småturbiner får tilgang til gjennom dette prosjektet gir de muligheten til å designe ledeapparatet i Francis turbiner slik at dette reduserer sanderosjonen i ledeapparatet. I designprosessen for å optimalisere stag/ledeapparat brukes i dag numeriske verktøy (CFD), som har vist seg å gi gode resultater når det gjelder å gjenskape riktige hastighets- og trykkfelt. Slitasjen eller erosjonen er mest knyttet til sekundærstrømningene, og for å kunne estimere en fremtidig erosjonsrate er det svært viktig at disse sekundærstrømningene beregnes riktig. Dermed vil konstruktøren kunne optimaliser designet både med hensyn på å få et best mulig hastighetsfelt inn på turbinskovlene og minst mulig erosjonskader. Denne grunnleggende aktiviteten vil gi svært nyttig informasjon når en skal designe aktive metoder for å hindre sanderosjon. Aktivitetsbeskrivelser Status quo på området sandslitasje: Finne ut hva som er gjort tidligere på slitasjemekanismer i ledeapparat både relatert til Francis turbiner, gassturbiner osv. I denne første delen vil en prøve å finne frem til tidligere arbeider der en har brukt både en numerisk og eksperimentell tilnærmelse. En ønsker også å få en oversikt over status på erosjonsmodellering. Strømning i stag/ledeapparat Dette delprosjektet vil avdekke hvilke fenomener dagens CFD metodikk (industristandard) kan avdekke. Relativt grov gridfordeling, men gridoppbyggingen følger normale retningslinjer for gridfordeling nær flater osv. Hvilke "gridfinhet" må en ha for tilstrekkelig å kunne avdekke de virvlene som gir det slitasjebilde som en erfarer. En annet tema er valg av turbulensmodeller, er enkle en-ligningsmodeller tilstrekkelig eller må en bruke transportmodeller som RSM eller lignende. Temaer som vil ha fokus er: grensesjikt, interaksjon av grensesjiktet i hjørner (hjørnevirvler), endring av trykkgradienter i strømningsretningen, trykkgradienter mellom skovlene, strømningen i spalten (laminær eller turbulent), virvelen pga. spaltstrømningen osv. Dette er strømning som det er meget vanskelig å simulere vha CFD, og derfor vil det være meget viktig å gjennomføre målinger i laboratoriet. Derfor vil resultatet fra dette arbeidet bestemme det eksperimentelle arbeidet. Eksperimentelt arbeide Det eksperimentale arbeidet vil foregå i Vannkraftlaboratoriet der det vil bli bygget en modell av

9 et ledeapparat som gjør det mulig å måle strømningen i virvler og turbulens. Det taes sikte på å bygge opp en kaskade der man har fullt innsyn og mulighet til å benytte måleutstyr som Particle Image Velocimetry, PIV. Dersom man bygger en slik modell kan man reprodusere hjørnevirvler og studere fysikken i disse. I et slikt laboratorium kan man endre både geometri og strømning slik at man kan studere hvordan man kan endre strømningsbildet i ledeapparatet. Verifisering av CFD-verktøyet fra det eksperimentale arbeidet Til slutt i dette arbeidet vil de numeriske og eksperimentale arbeidene sammenlignes for å evaluere om CFD-verktøyet kan benyttes til slikt arbeide i fremtiden. De eksperimentelle resultatene vil bli lagt ut på Vannkraftlaboratoriets hjemmesider slik at andre forskere kan benytte dette når de jobber med videreutvikling av CFD-koder. 4.4 Virkningsgradsmålinger på turbiner med lave fallhøyder Bakgrunn Virkningsgradsmålinger av turbiner med fallhøyde lavere enn 100 meter har tradisjonelt ikke god nok nøyaktighet. Det vil da bli vanskelig å planlegge produksjon og man vil også ha problemer med å kunne verifisere garantert virkningsgrad fra leverandør. Virkningsgradsmålinger ved kraftverk har i de fleste tilfeller blitt gjennomført med den termodynamiske metode. Dette gjennomføres med en nøyaktighet i området fra 0,6 % til 1,0 % avhengig av fallhøyden og måleforholdene på det enkelte kraftverk. Standarden IEC 41 godkjenner denne metoden for turbiner med fallhøyde over 100 meter. For kraftverk med lavere fallhøyde enn 100 meter må man benytte andre metoder for måle volumstrømmen. Her er mest benyttede Gibsons målemetode, ultralyd og flygel. Det har vist seg å være meget krevende å gjennomføre volumstrømsmålinger på kraftverk med lave fallhøyder. Dette gjennomføres med en nøyaktighet i området fra 1,0 % til 2,5 % avhengig av målemetode og måleforholdene på det enkelte kraftverk. Introduksjon Ved Vannkraftlaboratoriet har man siden 60-tallet jobbet med den termodynamiske metoden. Det har også blitt utført noe forskningsarbeid med Gibsons målemetode. Der det har vært fallhøyder som er laver enn 50 meter så har volumstrømsmålinger blitt gjennomført vha Gibson s målemetode eller vha flygel. Det går derfor et naturlig skille i fallhøyder for hvilken metode som benyttes i virkningsgradsmålinger. Disse er: Fallhøyde over 100 meter o Termodynamisk metode Fallhøyde mellom 50 og 100 meter o Termodynamisk metode o Gibsons metode Fallhøyde under 50 meter o Gibsons metode o Flygel o Ultralyd Dersom det skal gjennomføres FoU ved Vannkraftlaboratoriet vil det være naturlig å ta steget ned i området mellom 50 og 100 meter fallhøyde før man beveger seg ned under 50 meter fallhøyde. Det er FoU-aktivitet i Sverige på de lavere fallhøydene og det er derfor naturlig å samarbeide med dem

10 på dette temaet. Søknadsnummer ES Mål Hovedmålet er å kunne øke nøyaktigheten for den termodynamiske målemetoden når den benyttes på turbiner med fallhøyde mellom 50 og 100 meter. Nytteverdi For Vannkraftbransjen vil dette arbeidet legge et grunnlag for å forandre spesifikasjonene til fremtidige garantimålinger ved overlevering av turbiner til nye og reviderte kraftverk. Dette kan brukes som vedlegg til kontrakter ved turbinleveranse. For vannkraftbransjen generelt er det sunt å få en slik norm innarbeidet, da det vil avstedkomme klarere garantiforhold ved turbinleveranser. Aktivitetsbeskrivelser Status quo på området Finne ut hva som er gjort tidligere for å benytte den termodynamiske målemetoden for lave fallhøyder. Usikkerhetsberegning til en termodynamisk virkningsgradsmåling Det vil bli sett nærmere på om hvordan nøyaktigheten endrer seg over tid for de enkelte instrument som benyttes og hvordan man statistisk kan argumentere for en forbedret nøyaktighet i virkningsgradsmålingen Temperaturfordeling ved innløp og avløp på turbinen Dette delprosjektet vil se nærmere på temperaturfordelingen ved innløp og avløp på turbinen. Her kan man avdekke om usikkerheten i målingene kan forbedres. Eksperimentelt arbeide Det eksperimentale arbeidet vil foregå i Vannkraftlaboratoriet og ute i felten. Her vil det i hovedsak gjennomføres virkningsgradsmålinger på turbiner med fallhøyder mellom 50 og 100 meter. Dette vil også være et arbeide som vil pågå i laboratoriet. Her vil det benyttes termodynamisk målemetode og sammenlignes med de nøyaktige målemetodene som benyttes i laboratoriet. 5 Prosjektorganisering EBL Kompetanse har etablert et forum kalt Maskinteknisk faggruppe bestående av selskapene som deltar i finansiering av prosjektet. Denne gruppen spiller en vesentlig rolle i ideutvikling, definering av problemstillinger, oppfølging av prosjektene, utprøving av prosjektresultater og generell informasjonsspredning. En del av prosjektet/phd utdanningen er at studentene blir utplassert i et kraftselskap i 6 måneder for å høste erfaring, løse oppgaver og bistå med kompetanseformidling til kraftselskapets ansatte. Prosjektet vil i hovedsak bli utført ved NTNU. Prosjektets partnere vil omfatte de selskapene som bidrar med direkte finansiering og/eller med egeninnsats i arbeidsgrupper. Dette omfatter så langt en rekke turbin leverandører (4), norske kraftselskap (20) og konsulentselskap (2). 6 Internasjonalt samarbeid Deltakelse fra svenske produksjonsselskaper gjennom ELFORSK/SVC ble diskutert med ELFORSK og Vattenfall Vattenkraft den 29. september. ELFORSK uttrykte klar interesse for prosjektet, og vil forsøke å få til deltakelse, fortrinnsvis innen årsskiftet. Det er vedlagt et brev fra ELFORSK som viser til hvordan et samarbeid skal gjennomføres. er websiden til SVC.

11 7 Fremdriftsplan med milepæler Prosjektet er organisert i følgende delprosjekter (DP) og hovedaktiviteter (A): DP1 Trykkpulsasjoner i Francis turbiner A1.1 Status quo på området A1.2 Feltmålinger A1.3 Laboratorieforsøk og Numeriske analyser A1.4 Utvikling av overvåkningssystem A1.5 Forberede Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP2 Systemdynamikk i vannkraftverk A2.1 Status quo på området A2.2 Simuleringer verifisert ved tidligere målinger A2.3 Forberede Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP3 Sanderosjon i Francis turbiner A3.1 Status quo på området A3.2 Strømning i stag/ledeapparat A3.3 Eksperimentelt arbeide A3.4 Verifisering av CFD-verktøyet fra det eksperimentale arbeidet A3.5 Forberede Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP4 Virkningsgradsmålinger på turbiner med lave fallhøyder A4.1 Status quo på området A4.2 Usikkerhetsberegning til en termodynamisk virkningsgradsmåling A4.3 Temperaturfordeling ved innløp og avløp på turbinen A4.4 Eksperimentelt arbeide A4.5 Forberede Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP5 Prosjektadministrasjon A5.1 Utføre løpende prosjektadministrasjon (planer, statusrapporter, webside, o.l.) A5.2 Organisere Work Shops og møter i Brukergruppen inkl å sende ut møteunderlag, skrive referat, o.l. A5.3 Informere om prosjektet i fagfora, skrive artikler i fagtidsskrifter, o.l.

12 Fremdriftsplan: Søknadsnummer ES Delprosjekt (DP)/hovedaktivitet (A) DP1 Trykkpulsasjoner i Francis turbiner (Startet i 2006) A1.1 Status quo på området A1.2 Feltmålinger A1.3 Laboratorieforsøk og Numeriske analyser A1.4 Utvikling av overvåkningssystem A1.5 Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP2 Systemdynamikk i vannkraftverk A2.1 Status quo på området A2.2 Simuleringer verifisert ved tidligere målinger A2.3 Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP3 Sanderosjon i Francis turbiner A3.1 Status quo på området A3.2 Strømning i stag/ledeapparat A3.3 Eksperimentelt arbeide A3.4 Verifisering av CFD-verktøyet A3.5 Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP4 Virkningsgradsmålinger på turbiner med lave fallhøyder A4.1 Status quo på området A4.2 Usikkerhetsberegning A4.3 Temperaturfordeling ved innløp og avløp på turbinen A4.4 Eksperimentelt arbeide A4.5 Artikler, Publisering og utarbeide PhD-avhandling DP5 Prosjektadministrasjon A5.1 Løpende prosjektadm. A5.2 Work Shops og møter i Brukergruppen A5.3 Informasjon, fagartikler 8 Kostnader Nedenfor vises en oversikt over hvordan prosjektkostnadene fordeler seg. Alle kostnader er i 1000 NOK. Kostnadsplan SUM Personal og indirekte kostnader (EBLK + ei.) Innkjøpt FoU Utstyr Andre driftskostnader SUM

13 9 Finansiering pr. partner EBL Kompetanse har mottatt brev med intensjonserklæringer fra deltagerne hvor de opplyser hvilke beløp de vil planlegge å støtte prosjektet med i perioden Kopi av disse brevene vil bli oversendt separat. Alle beløp er i 1000 kroner. Finansieringsplan Sum DIREKTE BIDRAG VIA EBLK: Statkraft Agder Energi Sira-Kvina kraftselskap Trondheim Energiverk Eidsiva Energi Skagerak Energi NTE E-CO Vannkraft Hydro BKK Hafslund Østfold Energiproduksjon Akershus Kraft Trønderenergi Kraft Helgelandskraft Energiselskapet Buskerud Lyse Produksjon Hålogaland kraft Sunnhordland Kraftlag Tafjord Kraftproduksjon Troms Kraftproduksjon VA-Tech GE Energy Voith Siemens Alstom Norconsult SUM finansiering via EBLK

14 EGENINNSATS FRA DELTAGERE SUM (manntid og direkte utlegg til reiser med mer.) ELFORSK/SVC Norconsult og Sweco Grøner Kraftprodusenter (egeninnsats) Leverandører (egeninnsats) SUM Egeninnsats SUM Brukerfinansiering, inkl. egeninnsats Norges forskningsråd Totalsum Dekningsgrad fra NFR 0 39 % 39 % 39 % 38 % DEL 2: Resultatutnyttelse. 10 Overordnet idé Overordnet ide for utnyttelse av resultatene er at kraftselskapene, konsulentene og leverandørene skal får tilført kunnskap og praktisk rettede verktøy som bedrer driftssikkerheten og driftsøkonomien av vannkraftverkene. En svært viktig faktor er at prosjektet muliggjør rekruttering av høyt kvalifisert personell hvilket har stor strategisk betydning for både økonomi, sårbarhet og beredskap i kraftforsyningen. I Sverige ble Svensk Vattenkraftcentrum (SVC) etablert etter at man erkjente hvilke alvorlige problemer som var i ferd med å oppstå etter at undervisning på høyt nivå ved lærestedene nærmest hadde forsvunnet. Et betydelig krafttak i et samarbeid mellom myndighetene og aktørene i vannkraftbransjen måtte iverksettes for å unngå å komme i en kritisk beredskapsmessig situasjon. Den samme trusselen er tilsted i Norge etter at flere av de før lokale produsentene av utstyr hadde flagget ut og har blitt utenlandsk eiet. En stor del av kjernekompetansen i kraftselskapene og hos konsulentene er også nær ved å pensjoneres, og dette tilsier at et betydelig krafttak behøves for å sikre videre sikker og effektiv forvaltning av vannkraftverkene. Den svært brede oppslutning dette prosjektet har fått viser at bransjen ser betydningen av å detta i et felles løft og forpliktende samarbeid slik at man i samarbeid med myndighetene sikrer at det utvikles ny og nødvendig kunnskap rundt drift og fornyelse av vannkraftverkene samtidig som en ny generasjon høyt utdannet personell blir tilgjengelig for rekruttering til oppgaver av stor nasjonal betydning. Ved NTNU er PhD stipendene vil sørge for å opprettholde kompetanse innen vannkraftmaskiner og systemer. Dette er en nødvendig for å opprettholde forskning og undervisning innenfor et viktig fagområde.

15 11 Innovasjon/nyhetsgrad. Hver av de 4 PhD studiene innebærer en sten-på-sten utvikling av ny kunnskap og mulighet for å finne frem til nye, smarte og innovative løsninger Tema for PhD er valgt i samråd med bransjen og representerer nødvendig viten for å sørge for sikker og økonomisk drift av våre vannkraftverk i et fritt kraftmarked. Det nye markedet gir økte teknologiske utfordringer. For nye kraftverk bør designkriteriene revideres i henhold til den viten basert på driftserfaring. 12 Plan for utnyttelse av FoU resultatene i den enkelte bedrift. Det nye kraftmarkedet påfører vannkraftsystemene økte belastninger som følge av større og hyppigere lastreguleringer og oftere start stopp. Dessuten kjøres turbinen i driftsområder hvor turbinen ikke er optimale mhp virkningsgrad og trykkpulsasjoner. Kraftverkene bør kunne implementere viten basert på de spesifiserte PhD studiene i sin driftsfilosofi for å oppnå tekniskøkonomisk optimal drift. a) Forretningsidé: Metodene og verktøyene som utvikles i PhD studiene vil bli løpende anvendt i den dagelige driften i selskapene og anvendt der man ser konkrete behov/problemområder. Noen av bedriftene vil la PhD kandidaten hospitere i 6 måneder for derved å kunne få intern opplæring av de ansatte og kandidaten kan engasjeres i problemløsninger der det er behov for hans/hennes spisskompetanse. For kraftselskapene vil behovene være både i forbindelse med dagelig drift (driftsproblemer og vedlikeholdskostnader) så vel som ved anskaffelser/bestillinger ved rehabilitering og fornyelser. b) Innovasjon/nyhetsgrad Innovasjonene fra PhD oppgavene vil kunne være av avgjørende betydning for å løse konkrete problemområder som har hatt, eller vil kunne få betydelig konsekvenser sikkerhetsmessig og driftsøkonomisk. De vil også bidra til å styrke renommé til norsk vannkraftkompetanse internasjonalt, noe som universitetet, leverandørene og konsulentene vil dra spesiell nytte av. c) Bedriftsøkonomisk verdi. Ustabiliteter og slitasje medfører ofte plutselige og kostbar driftstans og på uheldige tidspunkt kan det også gå ut over leveringssikkerheten. Prosjektet har betydelig verdi for rekruttering til bransjen i en periode da mange faller fra p.g.a. høy alder. Kunnskapskapitalen i bedriftene er i en utsatt posisjon. d) Plan for realisering Veien frem til forretningsmessig realisering ivaretas ved løpende informasjon til medlemmene av Maskinteknisk faggruppe ved hjelp av mail og egen webside som vil bli opprettet. Maskinteknisk faggruppe vil samles 2 ganger i året for resultatfremleggelse og diskusjon. Resultater vil også bli presentert på EBLs konferanser og etterutdanningskurs. e) Risikoelementer Det er ingen egentlige risikoelementer annet en at PhD utdannelse forutsetter arbeid med forsking i front med krav til høyt akademisk nivå og man har aldri garanti for å lykkes. Det hender dessverre at kandidater går lei under veis, men den løpende oppmerksomheten og kontakten med bransjen håper vi vil holde motivasjonen oppe under gjennomføringen. Siden resultatene høstes løpende er det ingen stor risiko forbundet med at noen eventuelt ikke fullfører.

16 13 Miljøkonsekvenser Takket være våre vannkraftverk som sørger for god og stabil regulering er det i Norge større muligheter for å utnytte alternativ kraft som vind, bølger og tidevann enn i andre land. Dette forutsetter imidlertid at vannkraftverkene settes i stand til å møte økte utfordringer. Takket være vannkraftverkenes reguleringsevne, vil også gasskraftverk kunne kjøres mer optimalt med konsekvenser for virkningsgrad (energibesparelse) og utslipp. 14 Øvrige nytteeffekter a) Betydning for involverte FoU miljøer: Et nært samarbeid med ELFORSK/SVC som her er planlagt vil medføre gjensidig berikelse og effektiv ressursutnyttelse ved læreanstaltene og laboratoriene i Norden. b) Betydning for andre enn prosjektdeltagerne Tilstrekkelig kompetanse for sikker og effektiv drift av vannkraftverkene er et anliggende av stor samfunnsmessig betydning. Bransjefinansiering som muliggjør forskningsbasert undervisning vil bidra til å øke interessen blant ungdom som vurderer å velge utdannelse til et yrke innen kraftforsyningen. 15 Informasjon og resultatspredning FoU resultatene vil bli publisert nasjonalt og internasjonalt. I Norge holdes årlig Maskinteknisk Forum og Produksjonsteknisk konferanse i regi av EBL Kompetanse. EBLK tilbyr også etterutdanningskurs i drift- og vedlikehold av vannkraftturbiner og resultatene vil løpende kunne tas inn der. Internasjonalt er det organisasjoner som International Assosiation for Hydraulic Research (IAHR) som er den viktigste publiseringskanalen. Tekniske tidsskrifter som Teknisk Ukeblad, Energi og Elektro forventes å vise interesse for prosjektresultatene Det vil bli opprettet en egen webside for prosjektet. Det vil være løpende informasjonsutveksling med ELFORSK/SVC Referanser Brekke, H. Dahlhaug, O.G. 2001: Tapsanalyse og skalaeffekt, Årsrapport SINTEF Energiforskning AS, Rapport nr. TR F5627: Mars 2002 Dahlhaug O.G. 1997: A Study of Swirl Flow in Draft Tubes Doktoravhandling, NTNU, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Report ITEV: 1997:05 Hæreid K.O. 2002: Sand Erosion in Hydraulic Machinery. Prosjekt rapport fra NTNU, Institutt for Energi- og Prosessteknikk, Vannkraftlaboratoriet Jernsletten, J., 1995: Analysis of non-stationary flow in a Francis reversible pump turbine runner Doktoravhandling, NTH, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Kjeldsen, M., 1996: Cavitation in hydraulic machinery Doktoravhandling, NTH, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Kobro, E., 2006: Trykkpulsasjoner i Francis turbiner Hovedoppgave ved NTNU, Institutt for Energi- og Prosessteknikk, Vannkraftlaboratoriet

17 Li Xin Xin, 1996: Stability Analysis and Mathematical Modeling of Hydropower Systems Doktoravhandling, NTH, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Nielsen, T.K. 1990: Transient Characteristics of High Head Francis turbines Doktoravhandling, NTH, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Pradhan, P.M.P., Dahlhaug O.G., Joshi P.N., Støle, H. 2004: Sediment and Efficiency Measurements at Jhimruk Hydropower Plant Monsoon Report from Hydro Lab Pvt, Nepal, 2004 Pradhan, P.M.P., Dahlhaug O.G., Joshi P.N., Støle, H. 2005: Sediment and Efficiency Measurements at Khimti 1 Hydropower Plant Monsoon Report from Hydro Lab Pvt, Nepal, 2005 Ruud, J.J. 2004: Sediment handling problems, Jhimruk Hydroelectric Center, Nepal. Hovedoppgave ved NTNU, Institutt for Energi- og Prosessteknikk, Vannkraftlaboratoriet Skåre, P.E. 2004: Tapsanalyse og skalaeffekt: Virkningsgradsmålinger over tid. SINTEF Energiforskning AS, Rapport nr. TR A6026: Oktober 2004 Svingen B. 1996: Fluid structure Interaction in piping systems Doktoravhandling, NTH, Institutt for Termisk Energi og Vannkraft, Vannkraftlaboratoriet Thapa, B. 2004: Sand Erosion in Hydraulic Machinery Doktoravhandling, NTNU, Institutt for Energi- og Prosessteknikk, Vannkraftlaboratoriet Vassdragsregulantenes forening, 1984: Sandslitasje på Vannkraftturbiner. Vekve, T., 2004: An experimental investigation of draft tube flow, Doktoravhandling, NTNU, Institutt for Energi- og Prosessteknikk Vannkraftlaboratoriet tcw