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Research unit
SFOE
Project number
SI/500638
Project title
Schwebstoff-Monitoring und Verschleiss an Petonturbinen

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Key words
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Short description
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Final report
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Inserted texts


CategoryText
Key words
(German)

Hydroabrasiv-Verschleiss, Turbinenabrasion, Schwebstoffmessung, Effizienzverbesserung, Betriebsoptimierung

Short description
(German)

Bei Wasser­kraftwerken, insbesondere bei Hoch- und Mitteldruckanlagen mit ver­gletscherten Einzugs­gebieten, kann der Hydroabrasiv-Verschleiss an Turbinen infolge schwebstoffhaltigem Triebwasser erhebliche Unterhaltskosten und Ertragseinbussen verursachen sowie die Elektrizitätsproduktion infolge Wirkungsgradabnahme reduzieren. Quantitative Angaben über die Zusammenhänge zwischen Schwebstoffaufkommen, Turbinenabrasion und Wirkungsgradabnahme, die für eine wirtschaftliche Optimierung solcher Wasserkraftanlagen erforderlich sind, sind bisher nicht verfügbar.

Final report
(German)

Bei Wasserkraftwerken, insbesondere bei Hoch- und Mitteldruckanlagen mit vergletscherten Einzugsgebieten, kann der Hydroabrasiv-Verschleiss an Turbinen infolge schwebstoffhaltigem Triebwasser erhebliche Unterhaltskosten und Ertragseinbussen verursachen sowie die Elektrizitätsproduktion infolge Wirkungsgradabnahme reduzieren. Quantitative Angaben über die Zusammenhänge zwischen Schwebstoffaufkommen, Turbinenabrasion und Wirkungsgradabnahme, die für eine wirtschaftliche Optimierung solcher Wasserkraftanlagen erforderlich sind, sind bisher nicht verfügbar. Im hier beschriebenen Forschungsprojekt an einer bestehenden Hochdruck-Wasserkraftanlage im Wallis (KW Fieschertal), wurden die Konzentration und Partikelgrössenverteilung der Schwebstoffe im Triebwasser mittels verschiedener Messmethoden (in situ-Laserdiffraktometer, Trübungssonden und einer akustische Methode) kontinuierlich erfasst. Die Geometrieveränderungen und der Materialabtrag an Bechern der Peltonlaufräder sowie die Reduktion des Wirkungsgrads wurden durch mehrere Inspektionen bzw. Messungen dokumentiert. In der Fortführung des Projekts werden diese mit der Schwebstoffführung des Triebwassers korreliert, um Berechnungsansätze zu überprüfen und zu erweitern. Dies dient als Grundlage für die wirtschaftliche Optimierung des Entwurfs, des Betriebs und des Unterhalts von Wasserkraftanlagen, die von Hydroabrasiv-Verschleiss betroffen sind, und trägt zur Steigerung der Effizienz der Wasserkraftnutzung bei.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Albayrak,Ismail
Boes,Robert

Related documents
Final report
(English)

At high and medium head hydro-electric power plants (HPPs), particularly in glaciated catchment areas, hydro-abrasive erosion at turbines caused by hard mineral particles in the water may cause considerable maintenance cost as well as decreased revenues and production losses due to reduced turbine efficiency. For the economic optimization of such HPPs, quantitative relations between particle load, turbine wear and efficiency are required, which have not been available yet. In the research project described in this report, the concentration and size distribution of particles in the water were continually measured at the Fieschertal HPP, located in the Swiss Alps in Canton of Valais, Switzerland, using various instruments, such as an in-situ laser diffractometer, turbidimeters and an acoustic method. In parallel, the evolution of the turbine buckets' geometry, the material loss and the efficiency reduction were periodically measured. In the continuation of the project, these measured quantities will be related to the particle load to verify or adapt existing calculation models. This serves as a basis for economic optimization of the design, operation and maintenance of such HPPs and contributes to the efficient use of the hydropower potential.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Albayrak,Ismail
Boes,Robert

Final report
(French)

Aux aménagements hydro-électriques à haute ou moyenne chute, particulièrement dans des bassins versants avec des glaciers, l'usure des turbines, provoquée par des particules minérales dures contenues dans l'eau, peut engendrer des coûts de maintenance considérables et des pertes de production et de revenu dues à la réduction du rendement de la turbine. Pour l'optimisation économique de ces aménagements, des relations quantitatives entre la charge de particules, l'usure et l'efficacité de la turbine sont nécessaires, qui ne sont pas encore disponible. Dans le projet de recherche décrit dans ce rapport, la concentration et la distribution des tailles des particules en suspension dans l'eau de turbinage ont été mesurées en continue à l'aménagement hydraulique de Fieschertal (Haut-Valais) avec plusieurs instruments (diffraction laser in situ, turbidimètres et une méthode acoustique). En parallèle, la géométrie actuelle des augets des roues Pelton, la perte du matériel et la réduction du rendement ont été relevées périodiquement. Dans la suite du projet, ceux-ci seront mise en rapport avec la charge des particules afin de vérifier et adapter des modèles de calcul. Ces modèles serviront de base pour des optimisations économiques dans la conception, l'exploitation et la maintenance de tels aménagements et contribueront à la mise en valeur efficace du potentiel hydraulique.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Albayrak,Ismail
Boes,Robert