Turbiner - Virkningsgrader og slukeevne



Like dokumenter
Hva betyr turbinen for inntekten?

Norsk kraftproduksjon

Veileder om elsertifikater ved oppgradering og utvidelse av vannkraftverk Innhold

Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg. Ole Johnny Winther, Produktansvarlig Nye Anlegg ANDRITZ HYDRO AS

Borgund Kraftverk. På Lo, noen få kilometer ovenfor Borgund stavkirke, ligger Borgund kraftstasjon som er

Veileder om elsertifikater ved oppgradering og utvidelse av vannkraftverk Innhold

En blomsterpotte faller fra en veranda 10 meter over bakken. Vi ser bort fra luftmotstand. , der a g og v 0 0 m/s.

Vannkraftlaboratoriet

Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS. Petropol 24. feb 2011, Petrosenteret Kristiansund

Småkraft prosessen. Olav Osvoll 23 Mars 2010 Vadheim

Vassdragsteknisk Forum, 7 sep 10. Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS

OPPGAVE 1 Francis Turbin

Løsningsforslag: Kurs TEP4195 TURBOMASKINER. NTNU Institutt for Energi- og Prosessteknikk FREDAG 21. MAI 2004 TID: 09:00 13:00

ORMHAUGFOSSEN KRAFTANLEGG

Kurs TEP4195 TURBOMASKINER

Pumpekraftverk. Voith Hydro Gardermoen 8 mars, e

Power Generation. En kort oversikt over energiforbruk og energiformer på en produksjonsplattform eller boreplattform.

Hunsfoss Øst kraftverk. Skader på ledeapparat ved lastavslag

41307 Kraftelektroniske motordrifter Løsningsforslag Kapittel 5 Likestrømsmaskiner

ANLEGGSDATA - SKOGADALSBØEN KRAFTVERK

Utbygging av et vannkraftverk

Lysebotn II kraftverk. 14.september 2018 Linda Haugvaldstad, Maskiningeniør vedlikeholdsplan Lyse Produksjon AS

Kongsberg Energi Eiendom AS

Hensikten og nytteverdi med å kjøre modelltester av turbiner og pumpeturbiner. Av: Jan Otto Haugen & Henning Lysaker

HYDROLOGI, VANNFØRINGSMÅLINGER, OPPMÅLING AV BUNNPROFIL I ELVER OG MAGASIN, HYDRAULISK MODELLERING, PRODUKSJONSSIMULERINGER

ANLEGGSDATA - MEMURUBU KRAFTVERK

TEKNISK ØKONOMISK PLAN ALTERNATIVER

FoU for turbiner til vannkraft

Produksjonsteknisk konferanse 2014 Nytt Lysebotn kraftverk. 5. mars 2014 Bjørn Roger Otterdal, Prosjektdirektør Lyse Produksjon AS

Manual til laboratorieøvelse. Solfanger. Foto: Stefan Tiesen, Flickr.com. Versjon:

Kap. 1 Fysiske størrelser og enheter

Kan vannkraft bidra til at Norges forpliktelser i Fornybardirektivet innfris. Kjell Erik Stensby, NVE

Periodisk vedlikehold av småkraftverk. Selv det beste utstyr trenger vedlikehold

Likestrømsmotor eller 24 V =

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TEP 4140 STRØMNINGSLÆRE 2 Dato??. august 2004 Tid: kl. 09:00 14:00

FYSIKK-OLYMPIADEN

Lofotkraft Produksjon AS Vedlegg 6. Turbin og apparat- og kontrollanlegg Side 1 av 6

Veileder i kvalitetssikring av små vannturbiner

Effektiv bruk av gassturbiner på offshore installasjoner

SI Energi og Miljø

Løsningsforslag Øving 10

Turbin oppgradering fremgangsmåte og erfaringer

Forvitrer norsk vannkraftkompetanse? Dr.ing. Steinar Faanes Konserndirektør service og produksjon

F. Impulser og krefter i fluidstrøm

Sprekker i løpehjul. analyser, forebygging og erfaringer Bjarne Børresen Technology Manager

VEDLEGG : Grunnkurs vindforhold

Løsningsforslag Øving 7

Marin fornybar energi ToF Viktor, Rasmus og Håvard

Løsning til eksamen i EK3114 Automatisering og vannkraftregulering ved Høgskolen i Sørøst-Norge

Effektmuligheter i norske vannkraftverk. Kjell Erik Stensby NVE

Installationsplan / Installation plan PT 7135 C / PT 5135 C EL

Generatorkompetanse til minste detalj. Disse argumentene taler for generatorer fra Wacker Neuson. Oversikt over alle generatorene.

Pumpeteori - sentrifugalpumper. TEKNA Offshore pumps, 27. november 2007 Clarion Hotell Stavanger av Åge Hofstad, Norconsult AS

Virkningsgradmåling av Cross-Flow turbin. Av Eve Cathrin Walseth og Sven Olaf Danielsen

Installasjonsplan. Tørketrommel PT 5186 EL. no - NO / 01

Laboratorieoppgave 8: Induksjon

JAKTEN PÅ MER EFFEKTIVE AGGREGATER GIR NYE PROBLEMER

En første kommentar til Statkrafts søknad om Aggregat 2 i Trollheim kraftstasjon.

2 dagers dop samling, Ålesund 3 4 desember 2014.

Oppgradering Hol I kraftverk

Løsningsforslag til sluttprøven i emne EK3114 Automatisering og vannkraftregulering

Hjelpemidler: A - Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt.

Ord, uttrykk og litt fysikk

TRANSMISJONER KRAFT UTTAK. - Spesialist på fremdrift.

Om brenselceller, gassturbiner og CO 2. -fangst Eksempel på et forskningsprosjekt

SAUDA SØNNÅ HØY - LØPEHJULSHAVARI

Løsningsforslag til ukeoppgave 6

Svingekammer Nøkkel til stabil vannvei. Kaspar Vereide PhD Stipendiat

PRESENTASJON 3. september 2009

Manual til laboratorieøvelse. Solceller. Foto: Túrelio, Wikimedia Commons. Versjon

Utrede etablering av et pumpekraftverk i et eksisterende vannkraftsystem

GRUNNLEGGENDE HYDRAULIKK OG PUMPEYTELSE GRUNNER TIL REDUKSJON I PUMPENS YTELSE

Endring av kjøremønster i norske vannkraftverk

Løsningsforslag til eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Fredag 29. mai 2009

Krefter, Newtons lover, dreiemoment

Energioperatørfaget Elenergiproduksjonsdrift og produksjon

Fag SIO 1043 Strømningslære2: Om Vannturbiner og pumper

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

Utfordringer og muligheter med trykk- og spenningsmålinger i Francis løpehjul

den-jet hotbox den-jet ca12 den-jet cex20 den-jet ce20

Nottveit - Vedlegg 6 - STB Side 1 INNHOLDSFORTEGNELSE

Eidefossen kraftstasjon

EKSAMEN I EMNE TVM 4116 HYDROMEKANIKK

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

Vannkraft. Prosjekt i FY1303, Høst av Ola Frisk og Aslak Brimi

Høytrykksspylere Produkter

Oljehydraulikk. (Andre energioverføringssystemer: Elektrisk, Mekanisk, Pneumatisk, Termisk) Torbjørn K. Nielsen Vannkraftlaboratoriet

AVDELING FOR TEKNOLOGI. ØVING kapittel 24 - Løsningsforslag

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 4

Løsningsforslag. for. eksamen. fysikk forkurs. 3 juni 2002

Produksjonsteknisk konferanse 2013

Rev Stasjon 1. Lag solcellepanel

Eksamensoppgave TFOR0102 FYSIKK. Bokmål. 15. mai 2018 kl

LØSNINGSFORSLAG. EKSAMEN I SIO 4060 PROSESSINTEGRASJON Lørdag 10. mai 2003 Q H 190 C 180 C R C 170 C 900 kw R C 140 C 100 C 90 C

LEO. Oppvarming og ventilasjon.

Trykknapper og LED signallamper

Hva betyr endret kjøremønster for maskinparkens levetid? Forum for generatorer Lars Søreide BKK Produksjon

DAMPTURBINER. - Introduksjon -

FLUMILL TIDEVANNSKRAFT. TEKNA KONFERANSEN Jon Inge Brattekås, Teknisk Direktør Flumill as

Anleggskonsesjon. Norsk Hydro ASA. I medhold av energiloven - lov av 29. juni 1990 nr. 50. Meddelt: Organisasjonsnummer:

Transkript:

NVE seminar 18. mars 2014 Småkraftdagene Turbiner - Virkningsgrader og slukeevne Torbjørn K. Nielsen Vannkraftlaboratoriet, NTNU

Vannkraftlaboratoriet Hydrauliske maskiner og systemer

Vannkraftlaboratoriet totalrenovert 2004 Nye pumper og rør Kalibreringssystemer Oppfyller IEC normene Laboratoriet brukes flittig av Master-studenter og PhD-stipendiater

Turbiner er noe gamle greier

Historikk moderne tid 1750 J.A. Segner Reaksjonsturbinen 1750 Leonard Euler Turbin teori 1827 Fourneyron Radialturbin, 30-40 Hp, D=0.5 m 1840 Henschel/Jonval Aksialturbin Jonval Sugerør 1849 Francis Francis turbin 1849 Fink Ledeapparat for lastregulering 1890 Pelton Impulsturbinen Pelton 1913 Kaplan Propellerturbin Kaplan

Pelton turbin

Francis turbin

Kaplan turbine

Source: Canadian Hydro Components Ltd.

Fallhøyde [m] Turbintype Pelton Francis Bestemmes av fartstallet: 2gH 2gH e Q H e - effektiv fallhøyde [m] Q - vannføring [m 3 /s] g - gravitasjons aks. [m/s 2 ] vinkelfrekvens, dvs turtall e Kaplan 2 n 60 n er turtall

Fartstallet bestemmer turbinens aksielle geometri * 0.1 * 0.2 * 0.4 * 1.0 * 2.5 For mye tap Velger Pelton KAPLAN: * 1.5-2.5 FRANCIS: * 0.2-1.2 PELTON: * 0.05-0.15

Eksempel He = 50m Q = 15 m 3 /s n= 750 o/min P= 6,7 MW 2 750 60 78.6 rad sek 78.6 18 1.73 2g50 2g50 Kaplan Endrer turtallet til 375 o/min 2 375 60 44.88 44.88 18 2g50 2g50 rad sek 0.87 Francis

Virkningsgrader Effekt ut Effekt inn Effekt ut Effekt inn Effekt inn-tap Effekt inn

Hydraulisk energi Tilgjengelig fra naturen P = rgqh H H = fallhøyde Q vannføring r tetthet g gravitasjons aks. = [ kg m m 3 m ] m 3 s 2 s [ Nm ] = [W ] s

Effekt transformering Hydraulisk effekt Mekanisk roterende effekt Elektrisk effekt Vannvei Turbin Generator r r gqh gqh M UI B e (Vannføring x Brutto fallhøyde) (Moment x Turtall) (Spenning x Strøm) (Vannføring x Effektiv fallhøyde)

Virkningsgrader Effekt inn Effekt ut Vannvei: 1- Turbin: Falltap H Brutto Effekt ut Effekt inn t M rgqh e Generator: t P P gen turbin Pturbin rgqh e

Totalvirkningsgrad Vannvei Generator Turbin total turbin generator vannvei Q opt system Q opt turbin Q

Måling av turbinvirkningsgrad t Pturbin rgqh e P generator gen rgqh e Målinger: Generatoreffekt Fallhøyde Vannføring

Generatoreffekt Energi = Effekt x Tid [Kwh] Lese av kwh-måleren over et tidsintervall P gen kwh 3600 Tid i sekunder kw P turbin P gen gen kw gen er gitt av generatorleverandør

Fallhøyde H e Falltap Effektiv fallhøyde: H H -Falltap e brutto Turbinen skal ikke ha skylda for falltapet Turbin Måle effektiv fallhøyde er relativt enkelt

Måling av vannføring Dette er problemet! Metoder: Winther Kennedy Ultralyd Flygel Gibson Overfall mfl Ved fallhøyder over 100 m kan virkningsgraden måles direkte med termodynamisk metode Temperatur og trykk foran og bak turbinen måles. Temperaturforskjellen skyldes tapet

Winter-Kennedy Relativ måling k * Q * hvor Q h P * gen r / gh gen e Antatt toppvirkningsgrad for turbinen h * Q Q Q k h 25

Ultralyd c a = lydhastighet Receiver Transmitter Acoustic paths c f ( t, t, L) Q medstrøms motstrøms A c i da i

Flygel Måler hastighet i et punkt Vannføring må beregnes ved å integrerer over arealet: Q c da i i A

Gibson (Pressure-time) A penstock c Areal Closing time t l Q g A L Areal

Overfall H Q CH 3/2 B Hvor: C er en geometriavhengig konstant: C = 1.71 1.84 B er kanalens bredde Må kalibreres 29 29

Termodynamisk måling

Usikkerhet i temperaturmålingene Spesifik varmekapasitet for vann, Cp = 4200 J/kg K Med 10% tap ved fallhøyde 100 m: T = 0.02 o C E Cp T g H T g H Cp n n Ved fallhøyder under 100 m mulig, men ikke anbefalt 31

Slukevne Hvor stor vannføring man kan få gjennom turbinen Funksjon av: Åpningsgrad og fallhøyde H c En turbin er en nesten perfekt strupning, dvs den struper hele fallhøyden og omdanner hydraulisk effekt til roterende effekt Toricellis teorem: Hastighet c 2gH Vannføring: Q Ac A 2gH

Åpningsgrad 2 Pr. deff Q Q design 2gH gh design Ved design fallhøyde Q Q H design design H Laver fallhøyde Høyere fallhøyde = 1 Q=Q design

Konsekvens Kun ved merkefallhøyden får man den virkningsgradskurven og vannføring som er oppgitt av turbinleverandør Ved laver fallhøyde oppnås ikke full vannføring og det blir betydelig mindre effekt Effekt Vannføring x Fallhøyde Ved høyere fallhøyde får man mer enn full effekt Overbelastning av generator Konsesjon?

35 Takk for oppmerksomheten