Experimentelle Vorbetrachtung und Beitrag zur Bewertung einer neuartigen Wasserzuleitung für mehrdüsige Peltonturbinen

Abstract

Der erste Punkt dieser Diplomarbeit behandelt die Konzeptionierung der Messstellen sowie der Messtechnik für den Versuchsaufbau zur Untersuchung einer Mehrfach-Abzweigeleitung (axiale Wasserzuführung einer mehrdüsigen Peltonturbine) im Rahmen eines Forschungsprojektes. Dabei wird auf der strömungsmechanischen Betrachtungsseite vor allem auf die exakte Ausführung der Druckmessstellen eingegangen. Neben der Ausarbeitung eines Messstellenkonzepts als Schwerpunkt im ersten Teil dieser Arbeit, wurde auch auf die konstruktive Ausführung der Messstellen eingegangen sowie die verwendete Messtechnik näher erläutert. Auf Seiten der schwingungs- und strukturmechanischen Analyse wird, wie auch bei der strömungsmechanischen Analyse, eine exakte Beschreibung der Messstellen sowie der verwendeten Messtechnik durchgeführt. Der zweite Punkt dieser Arbeit umfasst die Messung und Auswertung von Kennlinien einer Peltondüse. Die dadurch gewonnenen Informationen sind dahingehend von Interesse, da diese Peltondüse am Prüfstand der Mehrfach-Abzweigeleitung zum Einsatz kommen wird. Die Messung der Düsenkennlinien soll somit als Voruntersuchung und als Vergleichsdatensatz für das Forschungsprojekt dienen. Dabei sollen eingangs die Veränderungen der Düsengeometrie von alter zu neuer Düse beschrieben werden. Nach den Messungen der Kennlinien der Düse, werden diese mit den bereits vorhandenen Kennlinien der alten Düse verglichen. Dieser Vergleich soll Veränderungen an der Kennlinie feststellen bzw. quantifizieren. Das schlussendliche Ziel dieser Arbeit ist eine positive Veränderung der Kennlinie, sodass gezeigt werde kann, dass die neue im Vergleich zur alten Düsengeometrie weniger Verluste erzeugt und somit in einem verbesserten Wirkungsgrad resultiert.

The first point of this diploma thesis deals with the conceptual design of the measuring points and the measuring technology for the test setup for the investigation of a multiple branch line (axial water supply of a multi-nozzle Pelton turbine) as part of a research project. In terms of fluid mechanics, the main focus is on the exact design of the pressure measuring points. In addition to the development of a measuring point concept as the main focus in the first part of this work, the design of the measuring points was also discussed and the measuring technology used was explained in more detail. As with the fluid mechanics analysis, the vibration and structural mechanics analysis includes a precise description of the measuring points and the measurement technology used. The second part of this work involves measuring and evaluating the characteristics of a Pelton nozzle. The information obtained in this way is of interest because this Pelton nozzle will be used on the test bench of the multiple branch line. The measurement of the nozzle characteristics should therefore serve as a preliminary investigation and as a comparative data set for the research project. The changes in nozzle geometry from the old to the new nozzle will be described at the beginning. After measuring the characteristic curves of the nozzle, these are compared with the existing characteristic curves of the old nozzle. This comparison is intended to determine or quantify changes to the characteristic curve. The final goal of this work is a positive change in the characteristic curve, so that it can be shown that the new nozzle geometry generates fewer losses compared to the old nozzle geometry and thus results in improved efficiency.