Entsander von Wasserkraftanlagen: Fid-Bau Portal

Entsander von Wasserkraftanlagen

Ortmanns, Christoph

Bei Wasserkraftwerken, die Triebwasser aus Fliessgewässern entnehmen, werden im Leitungssystem im unmittelbaren Anschluss an die Wassererfassung Entsandungsanlagen gebaut, um die mitgeführten Feststoffe (Kies, Sand, Schluff) durch Sedimentation abzutrennen. Ziel der Arbeit ist es, einen Überblick über den Stand der Technik von Entsandungsanlagen zu geben, den Zusammenhang zwischen den verschleissverursachenden Parametern, wie Kornform, -härte, -grösse, Fallhöhe, Art des Turbinenbauteils und dem verschleissbedingten Materialverlust zu quantifizieren sowie durch intensive Messungen der dreidimensionalen Strömungsverhältnisse in drei verschiedenen Entsandunganlagen die Schwächen hinsichtlich der Absatzleistung sowie das daraus resultierende Verbesserungspotential aufzuzeigen. Die Verschleissuntersuchungen haben gezeigt, dass der Verschleiss exponentiell mit der relativen Strömungsgeschwindigkeit zunimmt und linear mit zunehmende Feststoffkonzentration. Hinsichtlich der Hydroabrasivverschleiss verusachenden mineralischen Bestandteile führen nur die zu einer Materialschädigung, deren Härte größer oder gleich der des Turbinenmaterials ist. Beim Einfluss der Korndurchmesser auf den Materialverschleiss muss stark nach dem beanspruchten Bauteil unterschieden werden. An den drei untersuchten Anlagen wurde die Strömungsverhältnisse mittels akustischen Dopplersonden erfasst. Parallel dazu wurde die Absetzleistung mittels Schwebstoffprobenentnahme bestimmt und mit der Software 'Matlab' ausgewertet. Von den Anlagen wurde ein numerisches Modell generiert, das die effektiv gemessenen Strömungs- und Turbulenzwerte aus den Naturmessung enthält. Das Programm ermöglicht es, für beliebig viele Partikel unterschiedlicher Korngrösse, die im Beckeneinlaufquerschnitt über die Tiefe homogen verteilt sind, die jeweiligen Absetztrajektorien und die absolute Absetzleistung für jede durchgeführte Messvariante zu berechnen.