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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/500960
Projekttitel
Monitoring der Abnutzung an Bechern von Peltonturbinen mittels 3d-Digitalisierungen und Schichtdickenmessungen
Projekttitel Englisch
Monitoring of wear at buckets of Pelton turbines based on 3d-digitizing and coating thickness measurements

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Englisch)

Turbine efficiency, wear, monitoring, economic optimization

Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Turbinen von Hoch- und Mitteldruckwasserkraftanlagen können durch schwebstoffhaltiges Wasser stark abgenutzt werden, was zu hohen Unterhaltskosten und Minderproduktion infolge Wirkungsgradreduktion führen kann. Mit 3d-Digitalisierung und Schichtdickenmessungen werden Schäden an Peltonbechern periodisch quantitativ erfasst und ausgewertet. Dies trägt zur Steigerung der Effizienz und der Wirtschaftlichkeit solcher Wasserkraftanlagen bei.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

Turbines of high and medium head hydropower plants (HPPs) operating at sediment-laden waters are subject to wear, which may lead to high maintenance costs and production losses due to reduced efficiency. Damages at buckets of Pelton turbines are monitored by means of periodical 3ddigitizing and coating thickness measurements. This contributes to increased efficiency and cost effectiveness in the design and operation of such HPPs.

Schlussbericht
(Deutsch)

In Hoch- und Mitteldruck-Wasserkraftanlagen kann der Hydroabrasiv-Verschleiss an Turbinen infolge schwebstoffhaltigem Triebwasser erhebliche Unterhaltskosten und Ertragseinbussen verursachen sowie die Elektrizitätsproduktion infolge Wirkungsgradabnahme reduzieren. Im Rahmen einer Forschungsarbeit über die Zusammenhänge zwischen Schwebstoffbelastung, Turbinenabrasion und Wirkungsgradänderungen wurden im vorliegenden Projekt die Abnutzung an Bechern von Peltonturbinen in einer Fallstudie am Kraftwerk Fieschertal (Wallis, Schweiz) quantifiziert. In den Jahren 2013 und 2014 wurden die Geometrie der abgenutzten Becher mit einem optischen 3d-Digitalisier-System und die Dicke der Beschichtung in den Bechern mit einem magnetisch-induktiven Schichtdickenmessgerät mehrmals gemessen. Geometrieveränderungen und Materialverluste wurden durch Vergleich der Messungen vor und nach der Schwebstofftransportsaison quantifiziert. Mit den optischen 3d-Vermessungen konnten Geometrieveränderungen, welche typischerweise an Mittelschneiden und Bechereintrittskanten vorkommen, bis in den Bereich von Zehntelmillimetern räumlich detailliert erfasst werden. Bei den Schichtdickenmessungen trug die Verwendung von Schablonen zur besseren Reproduzierbarkeit der Messungen bei.

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

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Abgottspon,André
Albayrak,Ismail
Boes,Robert
Staubli,Thomas

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Englisch)

At high and medium head hydro-electric power plants (HPPs), hydro-abrasive erosion at turbine parts caused by hard mineral particles in the water may cause considerable maintenance costs as well as decreased revenues and production losses due to reduced turbine efficiency. As part of a research work on these topics, the present project aimed at quantifying the erosion on buckets of Pelton turbine runners at the case study HPP Fieschertal (Valais, Switzerland). The geometry of two eroded buckets and the thickness of their coating were repeatedly measured in the years 2013 and 2014. An optical 3d-scanner (digitizing system) and a coating thickness gauge based on magnetic induction were used. Changes in bucket geometry and material losses were calculated by comparing the measurements before and after the sediment transport seasons. With the optical 3d-scanner, the geometrical changes occurring typically at the main splitters and cut-out edges of Pelton buckets were quantified in detail down to some tenths of millimetres. Regarding the coating thickness, the use of templates defining the measurement locations contributed to a better reproducibility of the measurements.

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

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Abgottspon,André
Albayrak,Ismail
Boes,Robert
Staubli,Thomas

Schlussbericht
(Französisch)

Aux aménagements hydro-électriques à haute ou moyenne chute, l'usure des turbines, provoquée par des particules minérales dures contenues dans l'eau, peut engendrer des coûts de maintenance considérables ainsi que des pertes de production et de revenu dues à la réduction du rendement des turbines. Pour contribuer à la recherche sur ces sujets, le présent projet avait pour but de quantifier l'abrasion aux augets des roues des turbines Pelton dans une étude de cas à la centrale hydroélectrique de Fieschertal (Valais, Suisse). La géométrie des augets usées et l'épaisseur de leur revêtement ont été mesurées plusieurs fois entre 2013 et 2014. Un scanner optique 3d (system de numérisation) et un appareil de mesure d'épaisseur de revêtement basé sur l'induction magnétique ont été utilisés. Des différences géométriques et des pertes de matériel ont été calculées en comparant des mesurages avant et après la saison de transport des sédiments. En utilisant le scanner optique, des différences géométriques apparaissant typiquement aux arêtes des augets ont été relevées en détail jusqu'à quelques dixièmes de millimètres. Concernant les épaisseurs du revêtement, l'utilisation des gabarits définissant les endroits des mesurages a contribué à améliorer la reproductibilité des mesurages.

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

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Felix,David
Abgottspon,André
Albayrak,Ismail
Boes,Robert
Staubli,Thomas