Optimierung einer Verteilrohrleitung

Im April 2011 wurde das Institut für Hydraulische Strömungsmaschinen mit der Untersuchung der geplanten Ausführung einer Verteilrohrleitung beauftragt. Zusätzlich wurde die Erarbeitung und Untersuchung alternativer Geometrien vereinbart, welche mittels CFD-Berechnungen verglichen werden sollten. Daraus resultierend sollte eine letztlich ideale Geometrie generiert werden, um eine bestmögliche Anströmung der Turbinen zu gewährleisten.

Neben einem Höhenunterschied von knapp 8m und einem horizontalen Abstand von etwas über 45m zwischen Druckstollen und Anschluss an die Turbinenspirale muss auch ein Winkel von 18° in der Verteilrohrleitung umgesetzt werden. Diese geometrischen Einflüsse bedingen eine doppelte Umlenkung der Strömung, welcher dadurch ein Drall aufgeprägt wird. Da jedoch die Anströmung der Turbinen möglichst gleichmäßig erfolgen sollte, wurde das Hauptaugenmerk, neben einer möglichst verlustarmen Strömung, auch auf eine Drall Reduzierung am Eintritt in die Turbinenspirale gelegt.

Neben einer geänderten Strömungsführung und diversen Einbauten in den Krümmern wurde versucht, Doppeldeckerklappen als Absperrorgane vor den Turbinen einzubauen, um den Drall zu reduzieren.

Nach ausführlichen Untersuchungen stellte sich heraus, dass der Einbau dieser Doppeldeckerklappen die effektivste Möglichkeit zur Reduzierung des Dralls bei gleichzeitig minimalen Verlusten ist. Durch diese Maßnahme ließ sich letztendlich nicht nur eine verlustarme und bessere Anströmung der Spirale, sondern auch eine noch kompaktere bauliche Umsetzung realisieren.

Zusätzliche Maßnahmen wie geänderte Abzweigewinkel und Durchmesser, der Einbau eines Konus und eine geometrisch günstigere Umsetzung der Strömungsumlenkung brachten noch weitere Verbesserungen.