Kaplan turbine load instabilities in critical operating regions

Djupdellast och tomgång vid synkront varvtal (speed-no-load) är kända som kritiska driftområden för hydrauliska turbiner där många vibrationer uppstår. Mer kunskap behövs om detta driftområde eftersom turbiner förväntas köras allt oftare inom detta intervall.

Hydrauliska turbiner utsätts för ett ökande antal start och stopp till följd av införandet av vindkraft och avregleringen av elmarknaden. Dessutom förväntas vissa turbiner tillhandahålla roterande reserv. Under sådan drift måste turbinen arbeta under tomgångsvillkor, det vill säga vid synkront varvtal utan elproduktion. Vissa turbiner kan också behöva köras vid djupdellast under längre tidsperioder. Preliminära resultat i litteraturen tyder på att ett roterande stallfenomen kan utvecklas i det skovelösa området, oberoende av antalet skovlar för vissa turbiner. De exakta orsakerna till detta flödesfenomen är fortfarande oklara, och nödvändiga åtgärder för att motverka det är ännu inte fastställda.

Syftet med detta projekt är därför att undersöka flödesinstabiliteter som uppstår i axiala turbiner vid tomgång och djupdellast för att möjliggöra roterande reserv. Den nya kunskapen ska säkerställa att branschen har metoder och förståelse för att upprätthålla säkra vattenkraftsanläggningar med fortsatt lång livslängd även vid drift i dessa kritiska områden.