Cilj prispevka je predstavitev, obravnava in ocena primerov prehodov v obnovljenih in novih hidroenergetskih postrojenjih s kompleksnimi pretočnimi sistemi. Podajamo sodobne metode analize prehodov, postopke krmiljenja in modeliranja. Hidravlični prehod predstavlja spremembo pretočnih pogojev iz prvotnega v končno stanje. Prehodi lahko močno vplivajo na spremembo obratovalnih karakteristik hidroelektrarne in poškodujejo gradnike sistema. Obravnavani so ključni parametri, ki definirajo obseg analize, način modeliranja in metode reševanja. Poglobljeno analizo prehodov smo izvedli s pomočjo komercialnega računalniškega paketa SIMSEN, ki zajema številne hidravlične in električne gradnike. V paketu je upoštevan ustaljeni model stenskega trenja. V prispevku analiziramo primer izračuna prehodov v obnovljeni (HE Doblar 1) in primer izračuna v novo zgrajeni hidroelektrarni (HE Toro 3). Rezultati izračunov in meritev na terenu se dobro ujemajo. Za relativno počasne prehode je model ustaljenega stenskega trenja ustrezen.
F.17 Prenos obstoječih tehnologij, znanj, metod in postopkov v prakso
COBISS.SI-ID: 13827867Eksperimentalne raziskave akustične rezonance smo izvajali na preizkusni postaji velikih izmer v Deltaresu, Delft, Nizozemska. Preizkusno postajo sestavljajo gorvodni rezervoar s konstantno gladino vode, horizontalni jeklen cevovod premera 200 mm in dolžine 49 m in oscilacijski ventil na dolvodni strani. Poleg standardnih zaznaval smo uporabili tudi dve specialni zanavali: 'hot-film' zaznavlo za merjenje stenske napetosti in 'PIV' napravo za merjenje nustaljenega profila pretočne hitrosti. Preizkusi pulzacijskega toka so se izvajali pri povprečenem Reynoldsovim številom 22,000. Vzbujevalna frekvenca je bila v pasu med 1,5 in 100 Hz. Ko se ena izmed vzbujevalnih frekvenc ujame z lastno frekvenco kapljevine v cevi, sistem preide v rezonanco. Še več, ko se ena izmed vzbujevalnih frekvenc ujame z lastno frekvenco strukture cevnega sistema, potem se cevni sistem napolnjen z vodo nahaja v pogojih fluidno-strukturne rezonance. Rezultati treh značilnih preizkusov (vključujoč primer hidravlične rezonance pri vzbujalni frekvenci fex = 5 Hz, primer vzbujanja izven rezonance pri fex = 10 Hz in primer fluidno-strukturne rezonance pri fex = 12.5 (13) Hz) pokažejo, da so aksialne vibracije strukture cevovoda v pogojih fluidno-strukturne rezonance izrazito večje od vibracij izven rezonance in pri hidravlični rezonanci. Še več, uspelo nam je povezati vibracije cevovoda in kapljevine iz PIV posnetkov. Ta dejstva imajo pomemben vpliv pri določitvi relativnih pretočnih hitrosti in konsekvenčno neustaljenih stenskih strižnih napetosti (neustaljeno stensko trenje). Sklopljeno eksperimentalno obravnavanje cevnega sistema napolnjenega z vodo v pogojih hidravlične in fluidno-strukturne rezonance je novost v literaturi.
F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj
COBISS.SI-ID: 14289179Prispevek prestavlja direktni prenos znanstvenih spoznanj tega projekta v industrijsko prakso. Obravnavane so metode za blaženje negativnih posledic hidravličnih prehodnih pojavov v slovenskih hidroelektrarnah z obnovljenimi francisovimi turbinami. Negativne posledice prehodnih pojavov lahko blažimo s spremembo obratovalnih manevrov, vgradnjo varnostnih elementov in ustreznim načrtovanjem pretočnega sistema hidroelektrarne. Predstavljen je moderni pristop k modeliranju in izbiri ustreznih metod. Praktični pristop je prikazan na dveh industrijskih primerih, HE Doblar 1 in HE Moste, ki imata kot pogonske agregate vgrajene francisove turbine in sta bili obnovljeni v letih 2010 do 2013. Rezultati izračunov in meritev na terenu se dobro ujemajo. Pokazali smo, da je za relativno počasne prehode model ustaljenega stenskega trenja v numeričnih simulacijah ustrezen.
F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin
COBISS.SI-ID: 14532379Prispevek obravnava nov vodno udarni interferometer. V osnovi je to akustični cevni interferometer, ki je krmiljen z zapiranjem dveh ventilov. Naprava generira dva vodno udarna vala, ki medsebojno delujeta vzdolž s kapljevino napolnjene cevi. Superpozicija teh dveh valov lahko generira oscilacije tlačnih višin različnih frekvenc in amplitud. Frekvenca in oblika tlačnih valov sta krmiljeni s časovnim zamikom zapiranja enega od dveh ventilov. Interferenčni pojavi v idealnem cevnem sistemu so popisani s pomočjo osnovne teorije vodnega udara.
F.06 Razvoj novega izdelka
COBISS.SI-ID: 1024255580Skladno s programom raziskovalnega projekta želimo razviti model, ki bi popisal neustaljeno stensko trenje v turbulentnem toku kapljevine in bi ga lahko vgradili v 1D računsko kodo za simulacije kompleksnih cevnih sistemov. Za razumevanje dogajanja pri oscilirajočem spreminjanju pretočnih razmer, je bila v letu 2015 izvedena CFD numerična raziskava v osno simetrični računski domeni pri različnih robnih pogojih, ki so bili določeni na podlagi eksperimentalnih raziskav. Predstavljene in razložene so različne nastavitve znotraj CFD paketa Ansys Fluent. Prikazana je izdelava računske geometrije z diskretizacijo vključno z naborom ukazov za izdelavo diskretnega geometrijskega modela v paketu Gambit. Vključena je tudi 1D numerična koda po metodi karakteristik, ki bo uporabljana za postavitev sklopljenega 1D-MOC – 2D-CFD simulacijskega sistema. Ključni rezultati numeričnih simulacij so obdelani v orodju OriginPro. Na podlagi vključenih podatkov, je mogoče opravljeno dela v celoti replicirati.
F.23 Razvoj novih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev
COBISS.SI-ID: 14541339