Ole Johnny Winther, Produktansvarlig Nye Anlegg ANDRITZ HYDRO AS
Arrangementet for kraftstasjonen bestemmes oftest tidlig, og det setter sterke føringer og i mange tilfelle begrensninger på utstyret som skal installeres. Derfor er det viktig at den som utarbeider forslag til arrangement VET hvilken type utstyr som er tilgjengelig, og det er mange parametre som påvirker valget: Hoveddata, fallhøyde og slukeevne. Antall aggregat. Turbintype, turtall og dykking. Virkningsgrader og årsproduksjon. Nettkrav og krav til stabilitet, svingmasse og vannveier. Dimensjon på kraftstasjonen for bygging, drift og vedlikehold. Vekter og løftekapasitet. Tilgjengelighet for tyngre kjøretøy, transport. Sprengningsarbeider, betongvolumer og forskalingsarbeider. Bygge- og montasjetider. Vedlikeholdsvennlighet og vedlikeholdsbehov. Sikkerhetsfilosofi Eksterne miljøkrav, minstevannføring, Fishfriendlyness, oljevolum, etc.
HOVEDDATA Jirau Santo Antonio Antall aggregat 46 24 + 20 Maksimal fallhøyde mvs 19.6 20.69 / 25.15 Nominell Slukeevne m 3 /s 550 690 / 610 Nominell turbineffekt MW 80.3 75.6 / 76.6 Løpehjulsdiameter m 7.5 7.5 Total slukeevne m 3 /s 25 300 28 760
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin Fordeler Bulbturbin Bedre dellast virkningsgrad Noe kortere byggetid Høyere slukeevne ved samme diameter Tilgjengelighet for turbinen Ulemper Bulbturbin Generator svingmoment Innløpsforhold
Fallhøyde i meter Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg Utvikling av Bulbturbiner mhp. fallhøyde viser en klar tendens mot større fallhøyder, og det har vært lagt ned mer resurser på Bulb enn for Kaplan i dette fallhøydeområdet. 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Årstall Maksimal fallhøyde
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin Fordeler Bulbturbin Mindre avstand mellom aggregater Mindre dybde i byggegrop Mindre betongvolum Enklere forskalingsarbeider, både i tilløp/spiral og sugerør.
Eksempel: Forstudie for et stort lavtrykksanlegg i Brasil Samlet slukeevne 6000 m 3 /s Alternativ A B C Antall aggregat 16 14 9 Turbin type Bulb Bulb Kaplan Turbin ytelse (MW) 67,5 77,1 120,0 Netto fallhøyde (m) 20,0 20,0 20,0 Løpehjul diameter (m) 7,2 7,7 9,5 Synkront turtall (RPM) 100,0 90,0 72,0 Lengde i strømningsretn. (m) 68,5 73,2 87,4 Innløp (Sugerør) bredde (m) 16,0 17,1 31,9 Samlet kraftstasjonslengde (m) 288 267 312 Kote Sugerør såle (m) 83,8 83,2 74,8 Kostnader for maskininstallasjonen 105% 104% 100% Kraftstasjon grunnflate (m 2 ) 72% 71% 100%
Sammenligning av ulike typer, Bulb turbin - Vertikal Kaplanturbin Når er en vertikal Kaplanturbin foretrukket? Når fallhøyden overstiger > 20 25 m Når større svingmoment er påkrevet (Nettstabilitet) Ved skjevstrømning da det ligger bedre til rette for avvinkling mellom til- og avløp.
Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg Kaplan turbin CAT for mindre installasjoner Visualisert for Skagerak sitt Vafos prosjekt som eksempel Netto fallhøyde, He 13.3 mvs Slukeevne, Q 40.0 m3/s Løpehjulsdiameter 2.60 meter
Vertikal Kaplan turbin Francis turbin Oftest gjenstand for sammenligning i fallhøydeområdet fra 30 m - 60 m Bygningsmessige mål er tilnærmet like, men Francis installasjonen kan være noe mindre. Francis installasjonen har følgende fordeler: Lavere kostnader for elektromekanisk utstyr. (Fordelen blir mindre jo lavere fallhøyden er) Turbinen er lettere og enklere Enkeltregulert og dermed enklere hydraulikk og regulator Krever oftest mindre dykking. Kaplan installasjonen har følgende fordeler: Høyere årsproduksjon på grunn av bedre virkningsgrad på dellast, spesielt ved elvekraftverk (Run-of-River) Høyere turtall som kan medføre rimeligere generator, men dette blir imidlertid oppveid av høyere ruseturtall som medfører høyere kostnader.
Sammenligning vertikal Kaplan turbine Francis turbin Eksempel: 140 MW Elevkraftverk med Hn max = 50 mvs, Q = 350 m 3 /s 3 Francis 3 Kaplan Turbin ytelse (MW) 47 47 Løpehjul diameter, D2(D1) (mm) 3460 3850 Ledeskovel delesirkel dia. Dz (mm) 3920 4590 Ledeskovel høyde, B0 (mm) 1209 1309 Kote senterlinje spiral (moh) 171,8 173,0 Kote Sugerør såle (moh) 160,7 162,2 Synkron turtall, n (RPM) 200 225 Overturtall, nd (RPM) 365 544 Turbinregulering Enkeltregulert Dobbeltregulert Kostnader Turbin & Reglator 100% 115%
Et eller 2 aggregat? To eller 3 lagret aggregat? To aggregat Et aggregat
Et eller 2 aggregat? To eller 3 lagret aggregat? To aggregat Et aggregat
Eksempel: Sammenligning av Francis og Pelton turbin 95 94 h [%] 93 92 z 0 =1 z 0 =2 z 0 =3 z 0 =4 z 0 =6 91 90 89 88 87 86 85 84 Francis 83 Pelton 82 81 P [MW] 80 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 I tillegg vil Pelton turbinen ha lavere effektiv fallhøyde siden løpehjulet er plassert over undervann
Horisontal eller vertikal multijet Pelton? To eller 3-lagret aggregat?
Nye anlegg bygges i mange tilfelle i offentlig områder og må dermed tilfredsstille gjeldende reguleringsplaner og lokal arkitektur. Kraftstasjoner er i mange tilfelle signalbygg, som profilerer eieren og påvirker hans omdømme. Alsåker i regulert boligområde Mago B med Eidsvollbygningen i bakgrunnen
Takk for oppmerksomheten ANDRITZ HYDRO AS Bergermoen 3520 Jevnaker - NORGE Tel:+47 61 31 52 00, Fax +47 61 31 28 46 E-mail: post@andritz.no Hjemmeside: www.andritz.no