Messkampagne: Hydraulischer Kurzschluss in einem Pumpspeicherkraftwerk (PSP)

Zur Verifizierung der umfangreichen 3D-CFD- und Druckstoßberechnungen für den Mischbetrieb von Turbinieren und Pumpen sowie des hydraulischen Kurzschlusses (HKS) wurde eine fundierte Messkampagne in einem Pumpspeicherkraftwerk durchgeführt. Um die Schwingungsbelastungen der im Fels verlegten Verteilrohrleitung zu ermitteln, wurden im Zuge der Entleerung des Stollensystems Dehnmessstreifen (DMS) in der Rohrleitung angebracht. Im Zuge einer mit dem Betreiber definierten Messkampagne wurde das Verhalten der Anlage in verschiedenen Betriebszuständen aufgezeichnet, um Rückschlüsse auf die Anlagenbelastung zu erhalten.

Es wurde ein adaptierter Mannlochdeckel konstruiert, gefertigt und geprüft, um die Messleitungen der Dehnmessstreifen aus dem Rohrleitungssystem herauszuführen.

Anbringung der Dehnmessstreifen im Rohrinneren der Verteilrohrleitung zur Messung der Auswirkungen des hydraulischen Kurzschlusses im Pumpspeicherkraftwerk (PSP)
Anbringung der Dehnmessstreifen im Rohrinneren der Verteilrohrleitung zur Messung der Auswirkungen des hydraulischen Kurzschlusses im Pumpspeicherkraftwerk (PSP)
Anbringung der Dehnmessstreifen an der äußeren Oberfläche der Verteilrohrleitung zur Messung der Auswirkungen des hydraulischen Kurzschlusses im Pumpspeicherkraftwerk (PSP)
Anbringung der Dehnmessstreifen an der äußeren Oberfläche der Verteilrohrleitung zur Messung der Auswirkungen des hydraulischen Kurzschlusses im Pumpspeicherkraftwerk (PSP)

 

Ergebnisse der Messungen im Pumpspeicherkraftwerk (PSP)

Da bei der Konzeption des Pumpspeicherkraftwerkes in den 1940er Jahren nur der reine Turbinen- und Pumpbetrieb bedacht wurde, stellt die zusätzliche Fahrweise des hydraulischen Kurzschlusses (HKS) eine gravierende Änderung der Strömungs- und damit Lastsituation dar. Die detaillierten und umfangreichen Auswertungen der Messungen zeigen im wesentlichen Folgendes:

  • Die numerischen Berechungen, durchgeführt am Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen, konnten im Bereich der zu erwartenden Drücke und Spannungen bestätigt werden. Weiters zeigte sich in den detektierten Frequenzen durch den Druckstoß eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Berechnungs- und den Messergebnissen.
  • Der Vergleich zwischen den bereits langjährig erprobten Betriebsweisen und dem Betrieb im hydraulischen Kurzschluss zeigt keine erhöhte Belastung der Anlage durch den "hydraulischen Kurzschluss"-Betrieb (HSK-Betrieb).
  • Die maximalen Werte der auftretenden Schwingungsbelastungen der Verteilrohrleitung sind in einer Größenordnung, welche für einen intakten Werkstoff keinerlei Gefährdung darstellt.