Simulering av partikler i ribbesandfang 

Optimal fangst av sedimenter før de havner inne i turbinen kan spare kraftprodusentene for store beløp i vedlikeholdskostnader.  

HydroCen har utviklet en metode for å simulere hvordan partikler oppfører seg i ribbesandfang. Det vil være et nyttig verktøy i overgangen til mer effektkjøring og bruk av pumpekraft. 

Forventet mer sedimenter

I Norge har vi solide fjell som gjør at det ikke er så mye sand, grus og stein som blir dratt løst når vannet renner gjennom vanntunnelen. Det er til stor forskjell fra høyfjellsområder andre steder i verden slik som Himalaya, Andes og Alpene hvor sedimenter er et enormt problem. Slitasje fra sedimenter i vannet har imidlertid vist seg å være et større problem enn først antatt – også her i Norge - blant annet på grunn av en økning i produksjon som gjør at større mengder vann renner gjennom tunnelen. 

Partikler som kommer med vannet stor skade på turbinen, som igjen fører til høye kostnader i form av nedetid og vedlikehold. For å unngå at grus og stein sliter på turbinen har kraftverkene sandfang for å skille ut disse partiklene før de går i turbinen.  

Når vannkraften i større grad går over til å bruke effektkjøring og pumpekraft trenger man også gode løsninger for hvordan man skal holde sedimentpartiklene på plass i sandfanget når strømningene i vannet varierer mer. 

Ser på hvordan partikler i vannet oppfører seg 

Som en oppfølging til prosjektet “Fleksible sandfang” - som konkluderte med at ribbekonstruksjoner var både en billig og effektiv metode på sikt for å fange opp sedimenter på, har Ola Haugen Havrevoll i sin PhD gått videre for å forstå hvordan partiklene i vannet beveger seg rundt ribbene, nettopp for å finne den mest optimale utformingen av ribbesandfanget. I sitt arbeid utarbeidet han en metode for å simulere bevegelsen til partiklene i vannet, og har sett på hvordan disse ville bli fanget opp av ulikt utformede ribbesandfang. 

Simuleringene viste at forskjellige avstander mellom ribbene og størrelse på ribbene hadde mye å si for hvor effektivt sandfanget klarte å fange partiklene.  

Resultatet fra prosjektet viste at det for den brukte prototypen (Sandfang 3, Tonstad kraftverk) var 1 meters ribber med 1 meters mellomrom som var den mest effektive utformingen (se figuren under). 

Figuren viser fangsteffektiviteten for ribber med 1 meter bredde og 1 meter mellomrom, i modellmålestokk, 0,05-0,06 mm partikler. Mange partikler blir fremdeles ikke fanget.

Forlenger turbinens levetid 

Den utviklede metoden vil være et nyttig verktøy for konsulenter som jobber med prosjektering av nye eller eksisterende kraftverk i Norge, da den kan brukes for å se på hvordan forholdene i andre kraftverk vil påvirke transporten og sedimenteringen av partikler i sandfanget. Ved å utbedre sandfanget vil mindre sedimenter bli med inn til turbinen, og turbinen vil derfor vare lengre før den må vedlikeholdes eller skiftes ut. 

Kontakt

Prosjektinfo

Prosjektnavn:

Rock traps in pumped storage and peaking power plants

Varighet:
2012-2022

Arbeidspakke i HydroCen:
Vannkraftkonstruksjoner

Partnere

Publikasjoner

Efficiency of Pressurized Rock Traps for Unlined Hydropower Tunnels

Ola Haugen Havrevoll, Kaspar Vereide & Leif Lia (2021)


Retrofitting of Pressurized Sand Traps in Hydropower Plants

Wolfgang Richter, Kaspar Vereide, Gasper Mauko, Ola Haugen Havrevoll, Josef Schneider & Gerald Zenz (2021)


Flexible Sandtraps - Final Report

Kaspar Vereide, Wolfgang Richter, Ola Haugen Havrevoll, Kiflom Belete, Usha Shrestha, Ushanth Navaratnam, Gasper Mauko & Leif Lia (2021)

Håndbøker og verktøy

VIDEO & WEBINAR

I NYHETENE

Nyhetsbrev fra HydroCen