Analyse von Ermüdung und Verschleiß an Rohrturbinen Komponenten bei Primärregelung

Abstract

Der zur Energiewende notwendige Zuwachs erneuerbarer Energien in der Stromproduktion, bringt Änderungen der Anforderungen mit sich, welche in der Zeit vor der Etablierung von Wind-, Bio- und Solarenergie sekundär erschienen. Immer mehr Wasserkraftwerke werden zur Erzeugung von Primärenergie eingesetzt. Das bedeutet, sie übernehmen eine ausgleichende Funktion für das Netz in Bezug auf Leistungs- bzw. Nachfrageschwankungen und reagieren darauf in kürzester Zeit. Diese sind dazu grundsätzlich sehr gut geeignet, nur müssen die veränderten Rahmenbedingungen und deren Folgen für den Betrieb analysiert werden. Wichtigstes Merkmal dabei ist die Zunahme an Verstellbewegungen aufgrund der stark schwankenden Netzfrequenz. Auf die dadurch implizierte Erhöhung der Belastung, die sich in einer Steigerung von Ermüdung und Verschleiß niederschlägt, reagierte "Andritz Hydro GmbH" mit der Entwicklung einer speziellen Reglerparametrisierung für Kaplanturbinen, welche die Stellbewegungen des Laufrads zur Leistungsänderung, also in weiterer Folge die Beanspruchung der einzelnen Komponenten reduzieren soll und gleichzeitig die Kriterien der Primärregelung erfüllt. Die Diplomarbeit untersucht die Auswirkungen dieser "Laufradschonung" in Bezug auf Materialermüdung und Verschleiß der einzelnen Laufrad- und Leitapparatkomponenten.