PROJEKT
SAUGSCHLAUCH-
OPTIMIERUNG
6% (Prozentpunkte) Wirkungsgradgewinn durch Verbesserung der Saugschlauchgeometrie an einer bestehenden Anlage durch Berechnungen und numerischen Simulationen des Instituts für Hydraulische Strömungsmaschinen der TU Graz im Auftrag der GHE Global Hydro Energy GmbH an einem unserer Kraftwerke.
Speziell bei sehr schnellläufigen Turbinen (KW Lenzing: nq=226.3 rpm) kommt der Gestaltung des Saugrohres eine enorm große Bedeutung zu. Bereits bei der numerischen Strömungssimulation des Ausgangszustandes wurde festgestellt, dass das Saugrohr nicht perfekt auf die Turbine abgestimmt ist. Im Bereich des Krümmers sollte eine leichte Beschleunigung erfolgen, damit die Strömung der Kontur folgen kann, ohne dass es zu erheblichen Ablösungserscheinungen kommt.
Wie in Abbildung 1 dargestellt kommt es im Bereich der Strömungsumlenkung jedoch sehr wohl zu Ablösungserscheinungen, die das Strömungsbild im Auslaufbereich stark beeinflussen und in weiterer
Folge zu Verlusten und somit Wirkungsgradeinbußen führen. Speziell an den Geschwindigkeitsprofilen der vier markierten Ebenen im Austrittsbereich des Saugrohres ist erkennbar, dass der Großteil der Wassermenge (rot markiert) durch den linken Saugrohrbereich austritt, während im rechten Saugrohrbereich sogar Rückströmzonen (dunkelblau markiert) auftreten. Abbildung 1 belegt diese rechnerisch gemachte Beobachtung, weil die klar im linken Bereich hinter dem Saugrohraustritt dominierende Strömung zu erkennen ist.
Um die Strömung im Bereich der Saugrohrkrümmung zu stabilisieren und somit auch hinstationäre Strömungseffekte abzudämpfen, wurde die Saugrohrkontur grundsätzlich dahingehend verändert, dass die Querschnittesfläche ab dem Konus leicht und im Bereich des Krümmers stark reduziert wurde. Zudem wurde das Saugrohr leicht verlängert, damit die ursprüngliche Austrittsgeschwindigkeit von 1,06 m/s erhalten bleibt.