In a risk situation the flow through a hydropower turbine must be reduced under a short amount of time. The reduction in flow causes low pressures in the region called draft tube under the runner in the turbine. If the pressure drops below vapor pressure the water in the turbine may evaporate and form large cavities. The phenomenon called water column separation describes the situation when these cavities of vapor forms and eventually collapses which may damage the unit and canbe a danger to personnel at site. Different types of flow reducing maneuvers are tested before commissioning turbines in order to detect dangerously low pressures but these measurements can be difficult to interpret. The measured draft tube pressure can be filtered numerous ways and in addition other measured or calculated parameters must be studied to fully understand the consequence of a measured emergency stop. In this paper the different ways of filtering and interpreting the measurements from stops in Kaplan turbines were analyzed. The results show that the choice of filtering method can significantly impact the interpretation of a stop and that the filter parameters often used do not result in equivalent results. The standard way to filter draft tube pressure with moving average filters is shown to result in much higher draft tube pressures than low-pass filters and the filter parameter used needs to be further investigated to correctly isolate pressures caused by water column separation. The main difference between different companies when it comes to these measurements are the used cutoff frequency when using low-pass filters and the sampling frequency of measurements.

Telge Nät äger och står för driften av fjärrvärmenätet i Södertälje. Detta fjärrvärmenät innefattarbland annat ett delnät som inkluderar Scania industriområde samt bostadsområden Pershagen ochVärdsholmen. Värmen till delnätet levereras dels från Igelstaverket men även från värmeåtervinning iScaniaområdet, något som bland annat lett till en ostabilitet på delnätet i sin helhet.Syftet med detta projekt var att utreda om dessa eller andra instabiliteter på nätet bidrog till störretemperatur- eller tryckvariationer som på lång sikt kan påskynda slitaget och utmattningen påsystemet. Temperaturvariationen på nätet analyserades för de större byggnadskomplexen B006,B210 och Clab samt för huvudledningen. Tryckvariationerna i nätet analyserades främst för B210 därsåväl hetvatten som fjärrvärme förbrukas, vilket leder till snabba regleringar av ventiler och pumpar.Därutöver genomfördes även tryckmätningar på huvudledningen för att analysera omtryckvariationerna från B210 fortplantar sig vidare samt om bytet av flödesriktningen i systemetorsakar några tryckslag.Temperaturvariationer kommer att leda till ökad axiell påfrestning på systemet och kommer främstatt matta ut särskilt utsatta komponenter som T-rör och andra kraftiga rörböjar. På längre sikt kandock även de rundgående svetsfogar som sammanfogar raka rör riskera att brista.Vid analysen av temperaturvariationer i nätet granskades data över hela året 2012 vilket visade attdet fanns en koppling mellan utetemperaturen och temperaturvariationerna på nätet. Vid följandeundersökning analyserades hur många temperaturcykler av olika storlekar som förekommer vidkomplexen. Därefter sammanställdes dessa för att beräkna hur många fulla temperaturcykler på110°C som motsvaras av dessa mindre cykler. Detta skedde med hjälp av Palmgren-Minersdelskadehypotes. Resultatet av denna analys visade att delnätet Clab var förhållande stabilt och attvariationerna höll sig inom tillåtna gränser. Temperaturen på framledningen vid B006 visade sig dockvara ganska instabil, detta kan delvis bero på instabiliteter på huvudledningen skapade avvariationerna i de övriga komplex som levererar värme till systemet.B210 visade sig ha mycket ostabila temperaturer på returledningen för hetvattnet och extremtostabila temperaturer gällande returledningen för fjärrvärmen, något som kan leda till kraftigtpåskyndad utmattning på såväl B210 komplexet som huvudledningen. Dessa problem beror till stordel på att hetvatten konstant matas för värmning av en målerianläggning som ligger i B210 området,där det stundvis inte finns någon förbrukning på detta. Då hetvattnet inte förbrukas leds det iställetvidare för att matas ut direkt på fjärrvärmenätets huvudledning samt används för värmning av andrabyggnadskomplex vid B210 där fjärrvärme normalt används som värmekälla. Detta leder till attfjärrvärmeledningarna periodvis värms upp kraftigt och hastigt av hetvattnet vilket skapar en stormängd temperaturcykler på systemet. Genom att minimera denna onödiga leverans av hetvattenskulle en stor del av temperaturproblemen på nätet förhindras.Tryckvariationerna vid B210 mättes med ett mätintervall på såväl 30 sekunder som 0,1 sekundermellan mätningarna. Intervallskillnaden mellan mätningarna visade på att snabba trycktransienterloggas som minimalt mycket större och måttligt mycket snabbare vid loggning med ett kortareintervall. Ett mätintervall på 0,1 sekunder tros dock fortfarande ge en alldeless för låg upplösning föratt registrera fulla tryckslag, något som leder till resultatet av mätningarna ska betraktas medförsiktighet.De största trycktransienter som registrerades vid B210 skedde på morgonen vid uppstarten avmåleriet. Dessa höll sig dock till en nivå där de inte uppskattas göra någon skada på systemet. Vidmätningarna på huvudledningen kunde inga spår av trycktransienterna vid B210 registreras. Utifråndessa data tros därmed inga tryckslag förekomma på det analyserade delnätet. / Telge Nät is the current owner and operator for Södertäljes district heating system. In this project apart of this system which includes Scania industial area as well as the residential areas of Pershagenand Värdsholmen will be investigated. The heating for this system is provided partly by thecogeneration plant of Igelsta as well as from heat production and recovery within the area of Scania.The main purpose of this project is to investigate whether or not these unusual operationcircumstances result in any temperature or pressure fluctuations which could lead to advancedfatigue on the system. Temperature fluctuations have been analyzed for main pipe as well as forB006, B210 and Clab which are all larger complexes within the area.Pressure fluctuations have been analyzed for the complex of B210 where hot water as well assuperheated water is used. This leads to intense pump and valve adjustments which is likely to causea lot of pressure fluctuations. The pressure is also measured at the main pipe to investigate if thefluctuations from B210 spread to other parts of the system.Analysis of the temperature fluctuations data from 2012 showed a correlation between the outdoorstemperature and the temperature within the district heating system. Following investigationsmeasured the amount of temperature cycles at the different complexes at several differentmagnitudes. The Temperature cycles were thereafter converted into full temperature cycleequivalents at 110°C using Palmgren-Miners hypothesis. These results were used to maketemperature fatigue estimations for the different complexes. The estimations showed that Clab wasa relatively stable system and that the fluctuations were kept within an acceptable range. Thetemperature of the feed pipe at B006 was proven to be quite unstable; this could be a direct result ofthe overall instabilities on the main pipe caused by heat production and heat recovery within Clabsand B210.The temperature at B210 was very unstable for the superheated water return pipe and extremelyunstable for the hot water return pipe. This instability could in the long run lead to a severelydecreased lifetime for the whole system. The instability is likely to be caused by a constant feed ofsuperheated water for heating at a paint shop which is located within B210, water that is fedregardless if there is need for heating in the paint shop or not. Excess superheated water which is notused for heating the paint shop is redirected to heat areas and pipes where hot water is normally theheat source, something which leads to large fluctuations on the system. By reducing the excess feedof superheated water to the paint shop a large portion of the problems with the systems could besolved.The pressure fluctuations at B210 were analyzed with a measure interval of 0.1 seconds and 30seconds between the measurements. This was done to determine whether or not the intervalbetween the measurements had a big influence on the registered pressure transient. Analysisindicated that pressure transients where registered as slightly bigger and relatively faster when themeasure interval of 0.1 seconds was used. It is however known that even a measure interval of 0.1seconds is far too slow to provide any results on the actual magnitude of the pressure transient. Theresult of this analyze should therefore not be considered as definitive.The largest pressure transients at B210 were registered at the startup of the paint shop. These werehowever still at a level where no damage is expected to occur on the system. Measurements at themain pipe showed no traces of the pressure transients from B210. This leads to the concussion thatthe analyzed pressure fluctuations are kept within an acceptable range.

Hydropower plants have the ability to go from a full load to no load in just a few seconds. In order to go from full load to no load in a few seconds the flow is controlled by movement of guide vanes. At fault detection the guide vanes closes quickly for safety reasons. This causes hydraulic transients in the waterways, which leads to a pressure rise in the spiral case and a pressure drop in the draft tube.   There have been a few accidents related to these quick closures of the guide vanes where the runner blades break and entire power stations are damaged. These incidents are caused by a full column separation in the draft tube. An early sign of a full column separation is large cavities. The main objective of this degree project is to analyse the effects of a quick closure of the guide vanes and to make a guide book of how to find indications of large cavities when performing closure tests. Data taken from commissioning and status tests for several turbines were analysed.   In conclusion, the guide book of how to find indications of large cavities will help analyse the results of a quick closure of the guide vanes. Due to the unique appearance of pressure transients for each power station this guide book will not be enough for a complete analyse of a closing test. Although, it will help to notify when there is a need for further analyses by expert personnel.

Studiens syfte är att identifiera en robust ingenjörsmetodik för approximation av sannolikhet och konsekvens (risken) vid vätskeslag i ett specifikt rörsystem. Arbetet har utförts i form av kvalitativa studier med verifierande experiment av analytiska beräkningsresultat.  Studiens resultat, vilka presenteras och diskuteras i slutsatskapitlet, visar på att vätskeslag kan predikteras och därigenom förebyggas med Joukowskys ekvation, vilken formulerades av Johannes von Kries 1883.  I de flesta fall kan ett rörsystems konstruktion optimeras mot oönskade tryckslags-konsekvenser genom omsorgsfullt val av lämpliga rörsystemskomponenter, såsom rördimensioner, ventiler, rörkrökningsradier och rörstödskonstruktioner. / This study’s objective has been to identify and evaluate a robust engineering method for the purpose of approximation and evaluation of a water hammer event in a specific pipe system design.  The study has been conducted in the form of qualitative studies with verifying experiments of the results from various analytical calculations.  The results presented and discussed in the last chapter of the essay, indicates that water hammer can be predicted and prevented by using Joukowsky's equation, formulated Johannes von Kries 1883.  In the most circumstances, pipe systems can be optimized to prevent water hammer consequences by selection of suitable components. Such as tube dimensions, valves, tube bending radius and the tube support design.