Modelltester av Peltonturbiner ved Vannkraftlaboratoriet

Abstract

Ved design av nye turbiner kan modelltester gjennomføres for å kartlegge driftsområde og ytelse. Informasjon fra testene kan benyttes til å avdekke eventuelle feil og estimere levetid. Modelltester kan videre benyttes til etterprøving av teorier og numeriske analyser. Visuelle betraktinger av strømninger ved bruk av høyhastighetskamera kan også gjennomføres.I denne masteroppgaven er modelltester av Peltonturbiner gjennomført ved Vannkraftlaboratoriet ved Norges teknisk-naturvitenskaplige universitet (NTNU). Testene er utført for Hydroenergis modell nr. 2 og modell nr. 3 i Hydroenergiriggen, og for Vannkraftlaboratoriets referanseturbin i Blåtterriggen. Virkningsgradene til Hydroenergis turbiner er konfidensielle og er derfor normaliserte.Sammenlikning av testresultatene for Hydroenergis modell nr. 2 og modell nr. 3, viste at modell nr. 3 har bedre virkningsgrad enn modell nr. 2. Modell nr. 3 ble testet ved to ulike avstander mellom dyser og løpehjul. Virkningsgraden økte ved redusert avstand. Ved installering av turbiner i kraftverk må behovet for deflektorer vurderes. Dette vil være avgjørende for hvor liten avstanden mellom dyser og løpehjul kan være. Resultatene for Hydroenergis modell nr. 2 er skalert fra modell til prototype i henhold til IEC 60193[4]. Prototypen til modell nr. 2 er installert i kraftverk, og virkningsgraden er funnet ved hjelp av termodynamisk virkningsgradsmåling. Det var ikke samsvar mellom de beregnede skaleringene og de virkelige avvikene mellom modell- og prototypevirkningsgrad. En av årsakene til dette kan være atskaleringsmetoden som ble benyttet, er basert på erfaringer fra forsøk med større prototyper ved større fallhøyder.Resultatene fra testene av Vannkraftlaboratoriets referanseturbin er sammenliknet med tidligere tester av DynaVecs modell A. Modell A hadde bedre bestvirkningsgrad enn referanseturbinen. Dette må sees i lys av at testene av DynaVecs modell A er utført ved høyere statisk trykk enn referanseturbinen.Visuelle betraktninger av strømninger på referanseturbinen ble gjennomført ved bruk av høyhastighetskamera. Disse avdekket at strålen traff skjevt i gapet og på eggen til skovlene. Dyseposisjonen bør derfor justeres slik at strømningsforholdene blir bedre.