Optische Vermessung des Strahls von Peltondüsen

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung des Freistrahls von unterschiedlichen Pelton-Düsen. Dabei handelt es sich um die Leitvorrichtung der Pelton-Turbine, wobei eine in Längsrichtung verschiebbare Nadel im Inneren für die Durchflussregulierung verantwortlich ist. Zweck der Diplomarbeit ist es weitere Erkenntnisse für den Betrieb von Pelton-Anlagen zu erhalten. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile, einerseits die Erstellung eines Messprogrammes und andererseits die Durchführung von Messungen an einem Modelversuch und die Auswertung der Daten. Für die Entwicklung des Messprogrammes steht die graphische Programmieroberfläche LabView am Institut für Energietechnik und Thermodynamik der Technischen Universität Wien zu Verfügung. Das Ziel ist es ein benutzerfreundliches und gleichzeitig flexibles Programm für die Vermessung des Wasserstrahls zu erstellen. Nach der genauen Positionierung der Kamera soll das Programm alle wesentlichen Einstellungen selbst vornehmen. Die Auswertung wird dann in Form von Tabellen und Grafiken an den Benutzer weitergegeben. Somit ist es möglich, Fehler in der Messung sofort zu erkennen und zu beheben. Der zweite Teil der Arbeit beinhaltet die Messungen im hydraulischen Labor des Instituts. Hier ist es das Ziel, sowohl die Prüfung des selbstentwickelten Messprogrammes auf Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit, als auch die Untersuchung unterschiedlicher Düsen am Modelversuchsstand. Hierfür wird der Strahl bei unterschiedlichen Betriebspunkten und verschiedenen Düsenkonfigurationen vermessen und ausgewertet. Durch die Variationen der Düsenstellung ist es möglich die unterschiedlichen Faktoren, die Einfluss auf die Strahlqualität nehmen, zu bestimmen. Darüber hinaus soll noch der Strahl von sogenannten Bremsdüsen vermessen und analysiert werden. Hierfür werden die Unterschiede in Form, Kompaktheit und Beschaffenheit des Strahls eine entscheidende Rolle spielen. Bei diesen Bremsdüsen handelt es sich um ungeregelte Düsen, die im Unterschied zu Pelton-Düsen keine Einbauten wie eine Nadel aufweisen.

This thesis deals with the investigation of the free jet of different Pelton nozzles. The nozzle is the guide of the Pelton turbine, where a sliding longitudinally needle inside is responsible for flow control. The intention of this thesis is to obtain further insights into the operation of Pelton plants. The thesis is divided into two parts, one part deals with creating a measurement program. In the second part the performance of the tests on a model turbine and the subsequent analysis of the data are described. For the development of the measurement program, the graphic programming interface LabView is used. It is provided by the Institute of Energy Technology at the Vienna University of Technology. The goal is to create a user-friendly, flexible program for the measurement of the water jet. After the precise positioning of the camera, the program itself should configure all the key settings. The data is presented to the user in the form of tables and graphics. Thus it is possible to detect errors in the measurement instantly and to correct them. The second part of the thesis includes the measurements in the laboratory. Its goal is the examination of the self-developed measuring program on reliability, accuracy and ease of use, as well as the investigation of different nozzles at the model test stand. Therefore the free jet is measured and evaluated at different operating points and different nozzle configurations. By using variations of the nozzle position, it is possible to determine the various factors which have an influence at the quality of the jet. In addition to that the free jet of so called braking nozzle should be investigated. For this, the differences in shape, compactness and quality of the jet stream will play a crucial role. These brake nozzle is an unregulated nozzles are with no internals.