Vortex-generatorer kan dempe vibrasjoner

Eksperimenter tyder på at semi-stabile virvler som går i samme retning som vannstrømmen kan brukes til å dempe selvinduserte vibrasjoner på maskin-blader.

Figuren viser en forenklet illustrasjon av en gjennomsnittsmåling av  virveleffekten som settes opp av de testede kantene over tid.

Sjeldent men kritisk problem

Selvinduserte vibrasjoner på blader/foiler som kommer av virvelstrømmer et vidt kjent problem i flere industrier, deriblant vannkraft-industrien.

Det er mest kjent at dette problemet kan oppstå på stagskovler i vannkraftturbiner, men fenomenet kan oppstå også på ledeskovler og løpehjulsskovler.

Disse feilene er så sjeldne at det er vanskelig få erfaring med dem, men når de oppstår kan det være kritisk og føre til kraftig redusert levetid av komponentene.

Kristian Sagmo har i arbeidet med doktorgraden sin undersøkt muligheten for at avrundede serrateringer på skovlene kan bidra til å dempe vibrasjoner som blir dannet av strømvirvler i vannet . I tillegg undersøkte han om bruken av virvelgeneratorer ved avløpskanten til skovlene hadde effekt. 

Resultatene fra eksperimentene tyder på at virvelgeneratorer kan dempe de strukturelle vibrasjonene ved interferensområdet, men «prisen» man betaler for det er økt trykktap, som igjen vil kunne redusere kraftproduksjonen. 

Eksperimentene viste derimot at serrateringene på avløpskanten faktisk kan forsterke vibrasjonene i området der vibrasjonene dannes (interferensområdet), selv om de bryter opp virveldannelsene utenfor interferensområdet. 

Kan føre til økt levetid i turbiner 

Resultatene er testet i Vannkraftlaboratoriet ved NTNU, og er foreløpig på et tidlig stadium. Etter en eventuell videreutvikling kan resultatet implementeres hos turbinleverandører for nye leveranser, men også utbedringer på eksisterende anlegg. 

Metoden har kommersielt potensiale da designmetodikken kan føre til økt levetid for turbiner og pumper. Metodikken kan også leveres som en tjeneste for utbedring av eksisterende anlegg. 

Metoden er gjort tilgjengelig gjennom publisering av flere forskningsartikler og en doktorgradsavhandling:


Nyhetsbrev fra HydroCen

Kontakt

Prosjektinfo

Prosjektnavn:
Strømningsanalyse og design av komponenter for sikrere drift og økt ytelse i hydrauliske turbiner

Varighet: 
2017-2021

Arbeidspakke i HydroCen: 
Turbin og generator

Partnere

Publikasjoner

Håndbøker og verktøy

VIDEO & WEBINAR

I NYHETENE