Ida Jansson & Staffan Lundström

Vattenkraft – Forskare i Luleå studerar hur det strömmande vattnet påverkar turbinernas stabilitet

2011-09-20

Staffan Lundström och Ida Jansson

Doktoranden Ida Jansson och professor Staffan Lundström från Luleå tekniska universitet, verksamma vid avdelningen för strömningslära och experimentell mekanik studerar strömningsinducerade rotorvibrationer med experimentella metoder och matematiska modeller.

Vid en vattenkraftverksdamm leds strömvattnet från reservoaren in i inloppet till turbinen (Fig. 1). Trycket från det strömmande vattnet på turbinens blad sätter turbinen i rotation, vars axel driver en roterande generator (rotor) som omvandlar rörelseenergi till elektricitet.

Hydroelectric dam

Fig. 1

Det strömmande vattnet kan dock ge upphov till oönskade vibrationer i turbinaxeln och vidare till rotorn, som kan resultera i minskad effektivitet, högre maskinslitage och i värsta fall leda till allvarlig maskinskada. Med allt högre krav på utveckling och konstruktion av lättare, mer anpassningsbara vattenkraftmaskiner som kan tåla högre tryck och varvtal, har dessa instabilitetsproblem kommit i fokus under de senaste åren.

I Porjus experimentella anläggning, strax norr om polcirkeln vid Luleälven, mäter forskarna vattentrycket på en Kaplanturbins löphjulsblad. Med hjälp av dessa tryckfältsmätningar kan forskarna uppskatta de krafter på rotorn som beror på vattnets rörelse. Genom att beakta dessa dynamiska egenskaper redan i designskedet, hoppas man utveckla effektivare och säkrare vattenkraftmaskiner.

Publikationer

2011Hur en cylinders egensvängningar beror av en omgivande fluids rörelse
Jansson, I. & Åkerstedt, H. O.
Publication : Research – peer review ›Conference abstract

2010The effect of flowing water on turbine rotor vibrations
Jansson, I. ; Luleå : Luleå tekniska universitet. 37 p. (Licentiate thesis / Luleå University of Technology).
Publication : Research ›Licentiate thesis

2009Fluidinducerade reaktionskrafter för vertikalaxlade vattenkraftturbiner och dess betydelse för axelns laterala egensvängningar
Jansson, I. , Åkerstedt, H. O. , Lundström, S.& Aidanpää, J. ; Svenska mekanikdagarna: Södertälje 2009 . Svenska nationalkommittén för mekanik p. 97.1 p.
Publication : Research ›Conference abstract

2008A monitoring system to estimate the pressure field of a  Kaplan runner blade prototype
Jansson, I. , Cervantes, M. & Aidanpää, J. ; 24th Symposium on Hydraulic Machines and Systems . 10 p.
Publication : Research – peer review ›Conference article

2008Porjus U9A full-scale hydropower research facility
Cervantes, M. , Jansson, I. , Jourak, A. , Glavatskih, S.& Aidanpää, J. ; 24th Symposium on Hydraulic Machines and Systems . 9 p.
Publication : Research – peer review ›Conference article