14 / 30
14
Et turbinhavari i Svartisen utløste jakten på hvorfor nye løpehjul i høytrykks Francisturbiner
ryker. To sammenvevde prosjekter skal finne svarene og gi anbefalinger.
Statkraft som eier kraftverket i Svartisen,
utfordret forskerne til å finne de fysiske
forklaringene på hva som skjer med turbin-
bladene. De er ikke alene, andre energi-
selskaper har opplevd det samme.
Syv energiselskaper, fire turbinleverandører
og tre konsulentselskaper har gått sammen
i dobbelt-prosjektet HiFrancis der NTNU
gjør målinger, eksperimenter og analy-
ser for å finne fysikken i det som skjer,
mens EDRMedeso videreutvikler og tester
numeriske modeller av turbinene.
Egenfrekvens og trykkpulser
De første eksperimentene ved NTNU har
allerede gitt noen svar på hva som skjer. I dag
er turbin-bladene laget tynnere for å spare
vekt og kostnader. Når et nytt løpehjul med
disse bladene settes inn i en gammel turbin,
endres fysikken ved at egenfrekvensen i
materialene forskyves. Når trykkpuls gjennom
vannet treffer turbinbladene med en viss
frekvens, kan det oppstå resonans i turbinen,
og bladene vil til slutt sprekke.
– Dette er komplisert grunnforskning der vi
særlig er opptatt av hvordan lydhastigheten
endrer seg, trykkbølgen dempes og egen-
frekvensen på stålet i turbinen endrer seg.
I tillegg ser vi på hvordan vi kan måle disse
fenomenene og få satt tall på levetiden på
turbinene, sier professor Ole Gunnar Dahlhaug
ved NTNU, som er prosjektleder for HiFrancis
KPN (kompetanseprosjektet).
Verktøy for industrien
Det er første gang noen prøver å finne den
grunnleggende sammenhengenmellomvann-
hastighet, lydhastighet, resonans og ut-
matting. Men samtidig er målet å komme
frem til et verktøy som bransjen kan bruke
når de skal fornye Francisturbinene. Det sørger
EDRMedeso for.
– Mens NTNU kjører eksperimenter, regner
vi på fysikken. Sammen blir dette dynamitt!
Vår innfallsvinkel er numeriske beregninger av
det som skjer i turbinen. Utfordringen er å
finne en god balansegang mellom nøyaktig-
het og analysetid. Spesielt ligger utfordringen
i beregning av dempning og egenfrekvens,
sier Martin Holst i EDRMedeso, som er
prosjektleder for HiFrancis IPN (innovasjons-
prosjektet.)
Selskapet skal lage en anbefalt fremgangs-
måte for å regne på høytrykks Francisturbiner,
og vil utvikle et sett av applikasjoner som kan
legges på toppen av dagens analyseverktøy.
NVKS i sentral rolle
Norsk vannkraftsenter var en viktig fød-
selshjelper for HiFrancis. Temaet høytrykks
Francisturbin var satt høyt på agendaen i
fagutvalget i NVKS, og det la grunnlaget for
at industrien ble med. De ledende turbin-
leverandørene Rainpower, GE Renewable
Energy, Andritz Hydro og Voith er alle
partnere i prosjektet.
Resonans knekker turbin-
bladene i Francisturbiner
Ole Gunnar Dahlhaug,
Prosjektleder HIFrancis
KPN, NTNU
Martin Aasved Holst,
Prosjektleder HiFrancis
IPN, EDRMedeso