Vattendrivet reservdriftsystem för utskovsluckor

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Vattendrivet reservdriftsystem för utskovsluckor"

Viktoria Ivarsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Vattendrivet reservdriftsystem för utskovsluckor

2 Innehåll Bakgrund Principen Möjliga funktioner Modellprov Mockfjärd Typdesign Installation Kvarnsveden Sammanfattning Framtid och användningsområden Installationsplan 2

3 Bakgrund Dagens tekniskt avancerade kraftförsörjningssystem med tillhörande reservkraftsystem, anslutna för säker drift av dammarnas utskovsluckor, innefattar tekniska komponenter till sådant antal att felkällorna inte längre räknas i hundratal utan sannolikt i tusental. Därtill adderas påverkan av vädrets makter. Detta konstaterande leder tankarna till vilken handlingsplan som skall driftsättas vid strömlös anläggning. En sådan handlingsplan, med ett fungerande redundant drivsystem vid strömlös anläggning, är av största vikt för dammsäkerheten. Vid framtagande av detta redundanta drivsystem har två frågeställningar utgjort fundamenten varifrån systemets uppbyggnad formats. Är det möjligt att omvandla lägesenergin från vattnet i dammen till att driva ett redundant maskineri för utskovsluckor? Går det att skapa ett redundant drivsystem för utskovsluckor med så få felkällor som möjligt? 3

4 Principen Mellantank med överrinningsfunktion Utskovslucka Hydraulcylinder Övy damm Oljetank Dammpelare Hydraulpump Turbin

5 Möjliga funktioner Luckan öppnar när vattenytan i dammen blir hög, luckan stängs när vattenytan sjunker. Luckan öppnar när vattenytan i dammen blir hög men stannar innan luckan öppnats fullt, om vattenytan sjunker. Driftpersonal kan när som helst starta systemet genom att öppna en ventil och därefter köra luckan manuellt. Funktion oberoende av den ordinarie hydrauliken. Funktion med den ordinarie hydrauliken. Ej nödvändigtvis manuell återstart som vanlig KAS har. 5

Modellprov Mockfjärd Testutrustning Uppställning Mellantank Rör från överrinningsfunktionen inne i mellantanken. Denna ventil skall alltid vara öppen vid standby funktion.

6 Modellprov Mockfjärd Testutrustning Uppställning Mellantank Rör från överrinningsfunktionen inne i mellantanken. Denna ventil skall alltid vara öppen vid standby funktion. Inlopp turbin Ventil för manuell start av systemet. Vattnet tas från botten av mellantanken och är därmed tillgängligt vid normal vattennivå I dammen. Inlopp från dammen till mellantanken. 6 Sugrör Turbin Hydraulpump Testutrustning.

7 Modellprov Mockfjärd Testutrustning Turbin och hydraulpump Inlopp till turbin Standard industripump, Scanpump BE , här i funktion som turbin. Sugrör Turbin Hydraulpump 7

8 Modellprov Mockfjärd Testresultat Test av tryck, varvtal och drivvattenflöde. H = 6,6 m Varvtal x 10 Turbinflöde l/sek Oljetryck bar Vid 240 Bar öppnar testriggens överströmningsventil. 8

9 Modellprov Mockfjärd Testutrustning Effektbegränsning genom tillsats av luft till sugröret 14 mm 12 mm Turbin Ventiler och strypbrickor med olika hålstorlek, för tillsats av luft till sugröret 10 mm 8 mm Sugrör 4 mm 6 mm 9

10 Modellprov Mockfjärd Testresultat Test med tillsats av luft till sugrör, H = 6,3 m Tryck = f (lufthål diameter) 10 Mer luft = lägre hydrauloljetryck. Kan användas i varje installation för effektkontroll men endast ett hål per anläggnning

11 Typdesign 11

12 Installation Kvarnsveden 12

13 Installation Kvarnsveden Resultat Luckan körs upp med tillräcklig hastighet men något långsammare än med ordinarie hydraulik Kvarnsveden har stor stighastighet och vi var tvungna att försöka få så mycket hydraulisk flöde/tryck som möjligt. Vi valde då större turbinstorlek än tidigare provat. Vi träffade inte optimalt. Oljehydraulikens verkningsgrad var ~40% av vattnets lägesenergi jämfört med ~50 % i testerna Luckan stängs utan handpåläggning när ytan blir låg Luckan öppnas sedan igen när ytan blir hög, även under stängning. 13

14 Sammanfattning Systemet opererar med låg ljudnivå och vibrationsfritt genom hela varvtalsregistret Erforderligt arbetstryck, för hydrauliskt drivna utskovsluckor, erhålls med lätthet med detta system. Effektbegränsning med tillsats av luft via sugröret alternativt med en överströmningsventil. En fallhöjd av endast 3,5 meter ger den erforderliga effekten. Mycket få rörliga delar, få felkällor. Till skillnad från dagens olika reservkraftsystem anser vi att detta är ett reservdriftsystem, systemet jobbar direkt mot luckans lyftcylinder. God uthållighet 14

15 Framtid och användningsområden Avlägsna anläggningar där det är lång inställelsetid. Anläggningen hinner börja avbörda ifall ytan blir hög och ingen person hinner komma till platsen p.g.a. dålig framkomlighet etc. Anläggningar med hög stighastighet i dammen Vid dessa anläggningar hinner inte någon person komma till anläggningen innan ytan blir kritisk. Detta system avbördar själv och kan då antingen låta köras ifall dammen tillåter det (beroende på dämningskrön sänkningsgräns osv) Anläggningar med dålig redundans på kraftförsörjning Då detta är helt oberoende av el så är det alltid möjligt att kunna manövrera luckan då det inte finns kraft. Handhavandet är enkelt då det styrs av ventiler. En ventil öppnas varvid luckan öppnar automatiskt. Vill man sedan styra öppna/stäng hanteras en eller två ventiler beroende på design. Nya anläggningar (ombyggnation av dammar) Där det går att enkelt få med utrymme för denna utrustning vid nykonstruktion av en damm är detta en kostnadseffektiv lösning på reservkraft. Störd driftsituation Höga flöden, avskurna vägar, strömlöst p.g.a. nedfallna ledningar, stationens har löst och dieseln inte startar. 15

16 Installationsplan I Fortums investeringsplan ingår hitintills följande anläggningar för installation av systemet: Furudal 2015 Första installationen. Pilot case. Kvarnsveden 2017 Klart. Långströmmen 2018 Pågår. Lanforsen 2020 Planerad. Forshuvudforsen 2022 Planerad Fortum har patent på detta system 16

17 17 Tack!

Relevanta dokument

Tillförlitlighet för avbördningssystem för fyra närliggande anläggningar

Tillförlitlighet för avbördningssystem för fyra närliggande anläggningar Agne Lärke, Fortum Petter Eriksson, Fortum Marie Westberg Wilde, ÅF SwedCOLD 2017-04-04 1 Innehåll Bakgrund och frågeställning Metodik