Hydropower is the largest renewable energy source available in today's society. Operation and production is handled by high-tech electronics. This thesis is done on behalf of Statkraft Sweden AB who wants to explore the possibility of replacing the hydraulic cylinder with an electric actuator, generally as well as a case of a small power station on the river Nissan. Whether it is the chaplain or francis turbine vanes are actuated by hydraulic cylinders. Because of Gustavsberg hydropower is inconstant operation, this report is based on power calculations, which are read and computed according to the available hydraulic diagram. With the system operating pressure of 100 bars determined that the hydraulic cylinder on Gustavsberg power stations is sized for a force of 143kN. Based on this force, it has committed to fit a suitable modular actuator from SKF.Electric motor is determined according to actuator screw parameters which are implemented in MATLAB to find out which torque is needed to power the actuator. Two options are suitable for the application. One is the complete drive packages from SKF with AC servo motor and controller to this, the other is asynchronous motor from the appropriate manufacturer such as ABB, together with drives from the same manufacturer.Since the actuator will not work more than twice an hour, there will be needed holding torque for the actuator to maintain its position. Holding torque is achieved easiest with an inverse function of the mechanical disc brake. This can be applied both during operation of the servo motor or asynchronous motor.Security is key in a hydroelectric power station thereof demands on the components involved in the closure of the turbine. In the current situation the power station is equipped with two independent systems to shut off the turbine at degraded situations as power failure or fire. The first system consists of the UPS device, the other is a counterweight at 2600 kg. This thesis makes the assumption that the UPS system has fallen away and the only thing that remains is the counterweight. The counterweight issued to turn the vanes if the hydraulic system loses pressure.In degraded situations problems occur with actuator when the actuator backwards runs due to the influence of guide rails and counterweights force. To solve this problem it has been developed three solutions suggested methods. Regenerative braking is most appropriate when the actuator is driven by servomotor. Industrial damper or modification of the actuator is possible to implement regardless of the operation of the servo motor or asynchronous motor. / Vattenkraft är en den största förnyelsebara energikällan som finns i dagens samhälle. Drift och produktion sköts idag av högteknologiska elektroniska system.Detta examensarbete görs på uppdrag av Statkraft Sverige AB som vill undersöka möjligheten att byta ut hydraulcylindern till ett elektriskt ställdon, generellt samt som ett case på ett mindre kraftverk på Nissan. Oavsett om det är kaplan eller francis turbinen manövreras ledskovlar med hjälp av hydrauliska cylindrar. På grund av Gustavsbergs vattenkraft är i konstant drift, bygger denna rapport på kraftberäkningar vilka är lästa och beräknade enligt tillgänglig hydraulisk schema. Med systemarbetstryck på 100 bar bestämmas att hydraulcylinder på Gustavsbergs kraftverk är dimensionerad för en kraft på 143kN. Utifrån denna kraft har det utgåtts för att anpassa en lämplig modulär aktuator från SKF.Motorn bestäms enligt aktuatorskruvens parametrar vilka implementeras i MATLAB för att ta fram vilket moment som behövs för att driva aktuatorn. Två olika alternativ är lämpliga för applikationen. Den ena är ett färdigt drivpaket från SKF med AC servomotor samt styrenhet till denna, den andra är en asynkronmaskin från lämplig tillverkare t.ex. ABB tillsammans med frekvensomriktare från samma fabrikat.Eftersom ställdonet inte kommer att arbeta mer än två gånger i timman så kommer det behövas ett hållmoment för att ställdonet skall behålla sin position. Hållmoment åstadkoms smidigast med en inverterad funktion på mekaniskt skivbroms. Detta går att tillämpa både vid drift med servomotor eller asynkronmotor.Säkerheten är viktigt i en vattenkraftstation där av höga krav på komponenterna som är involverade i stängning av turbinen. I dagsläget så är kraftstationen utrustat med två av varandra oberoende system för att stänga turbinen vid störd drift ex. spänningsbortfall eller brand. Det ena systemet består utav UPS enheter, den andra är en motvikt på 2600 kilo. I detta examensarbete görs antagandet att UPS systemet har fallit bort och det enda som återstår är motvikten. Motvikten är till för att stänga ledskenorna ifall hydraulsystemet tappar trycket. Vid störd drift med ställdon uppstår problem då ställdonet bakåtdriver under kraftpåverkan från ledskenorna och motvikten. För att lösa detta problem har det tagits fram tre lösningsförslag på metoder. Regenerativbromsning lämpar sig bäst då aktuatorn skall drivas med servomotor. Industridämpare eller modifiering av aktuator är möjligt att implementera oavsett vilket drift med servomotor eller asynkronmotor.

No description available.

No description available.

The objective of this bachelor's thesis was to get knowledge concerning the trend of small scale hydropower plants and the possibility according the present legislation to use small scale hydropower as energy source in Sweden. The result aims also to conclude if it is possible to get permission for small scale hydropower stations at the river Lyckebyån.   To achieve this, ten legal cases where five of them have been permitted and five of them has been denied license have been examined. These cases were dated between 2010-2016. These have been analyzed from given questions. They may describe the trend of small scale hydropower in Sweden. To examine the cases at Lyckebyån different sources were used, such as literature studies, interviews and by using information from different databases.   The results shows that it is possible to get permission for small scale hydropower production in Sweden today, but it is a complicated process and the result of the probation depends on many factors. The legislation sets high standards and there exist conflicting interests which are against small scale hydropower stations due to their effects on biodiversity. There are both positive and negative environmental consequences of hydropower production at Lyckebyån. However, there are no evident obstacles for permission in Lyckebyån. / Uppsatsens mål var att få en inblick i hur trenden ser ut avseende småskalig vattenkraft och om det med dagens lagstiftning är möjligt att använda småskalig vattenkraft som energikälla i Sverige. Resultatet förväntades också ge en bild av huruvida det är möjligt att få tillstånd eller inte för ett småskaligt vattenkraftverk i Lyckebyån.   För att komma fram till resultatet har tio domstolsbeslut som är daterade mellan 2010 och 2016 använts varav fem har erhållit tillstånd och fem har fått avslag. Dessa har analyserats utifrån bestämda frågeställningar. Domarna ger en beskrivning av trenden avseende småskalig vattenkraft i Sverige. För att undersöka fallet i Lyckebyån har annat material i form av litteratur, muntliga källor och databaser använts.   Resultatet visar att det är möjligt att få tillstånd för småskalig vattenkraft idag men att det är en krävande process som beror på flera faktorer. Lagstiftningen ställer höga krav och det finns andra intressen som är emot den småskaliga vattenkraften på grund av dess påverkan på den biologiska mångfalden. Det finns både positiva och negativa miljökonsekvenser till följd av ett vattenkraftverk i Lyckebyån. Det finns inga självklara hinder för att ett tillstånd ska beviljas i Lyckebyån.

No description available.

Vibrationsmätning är inget nytt fenomen men många företag anser sig ändå skeptiskatill den abstrakta metoden. Samma skepticism finns inte vid ett läkarbesök där doktornlyssnar efter oljud med sitt stetoskop, ändå är likheterna slående. Med dagens teknikär det möjligt att diagnostisera en maskins olika beståndsdelar efter skador genom attanalysera det unika vibrationsmönster de bidrar med. Detta arbete syftar att minska denna barriär med hjälp av en introduktion till de olikabegrepp och val som finns inom vibrationsteknisk analys som hjälpmedel för underhåll.Slutligen presenteras en implementeringsmall där ekonomi och tillgänglighet anses varamest vitala inför framtida beslut. / Even though vibration measurement is not a new phenomenon, many businesses stillremain sceptical towards the somewhat abstract method. Same scepticism does not existwhen you visit the doctor and he uses his stethoscope to listen after abnormalities inthe sound pattern, even though the similarities are striking. With todays technology it ispossible to diagnose a machine’s different parts in search for damages by analysing theunique vibrationpatterns they provide. This study aims to close this gap with the help off an introduction to the different termsand choices that exist in vibration analysis as a tool in preventive maintenance and finallyto present guidelines for implementation where economy and availability is consideredmost pivotal for future decisions.

No description available.

Syftet med examensarbetet är att undersöka om en småskalig variant av vattenkraftverk baserat på Arkimedes skruv kan vara lönsam för att driva elljusspår eller gatubelysning. Ett teoretiskt lösningsförslag på hur Arkimedes skruv kan fungera som vattenkraftverk togs fram via design thinking och brainstorming samt en sållningsmetod av lösningsförslag genom morfologisk matris. I denna rapport ingår även ett förslag avseende lämpliga delar till en framtida prototyp, prisförslag och årlig energiproduktion. Vattenkraftverket var tänkt att användas för att producera energi för att driva 4 km elljusspår eller 6 km gatubelysning. För att ta reda på om vattenkraftverket är ekonomiskt lönsamt jämfördes vattenkraftverket med vindkraft, där vattenkraftverket ansågs vara lönsamt ifall det kunde motsvara vindkraftverkets återbetalningstid. Arbetet resulterade i en teoretisk modell av ett fungerande småskaligt vattenkraftverk som klarar att driva upp till 4 km elljusspår eller gatubelysning upp till 6 km. Lösningsförslaget klarar däremot inte att konkurrera med ett fullskaligt vindkraftverks återbetalningstid. Däremot är inte vattenkraft i allmänhet sämre än vindkraft då Sveriges vattenkraftverk producerar nästan fyra gånger så mycket energi jämfört med Sveriges vindkraftverk. [1] / The purpose of this master thesis is to examine if a small-scale hydro power plant based on Archimedes screw could be a profitable way to power an illuminated outdoor exercise track or corresponding streetlights. A theoretical solution of how the Archimedes screw could work as a hydro power plant was decided on by using a morphological matrix as a by a screening method. Suggestions of parts for the prototype, price calculations and annual energy production of the design. The hydro screw was designed to produce energy that can supply an illuminated exercise track of 4 km or streetlights up to 6 km. To figure out if the hydro screw is economically profitable, the solution was compared to a land-based windmill, were the hydro screw was considered to be profitable if it could match a windmills payback time.  The work resulted in a theoretical design of a small-scale hydro power plant that could work for powering illuminated exercise tracks up to 4 km or streetlights up to 6 km. Results include that the solution cannot match a windmills payback time. On the other hand, hydropower is generally not worse than wind power since Sweden´s hydro powerplants produce almost four times as much energy compered to Sweden´s wind power production. [1]

För att undvika att dammluckor vid vattenkraftverk fryser fast under vintern är det vanligt med värme kring luckorna där uppvärmningen sköts av ett falsvärmesystem. Falsvärmesystemen saknar energimätning men har med sin relativt höga installerade effekt antagits ha en betydande inverkan på den interna energianvändningen. I detta examensarbete är syftet att kartlägga och föreslå energieffektiviseringsåtgärder för driften av falsvärmesystem tillhörande några av Skellefteå Krafts vattenkraftverk. Två olika typer av falsvärmesystem har undersökts, ett system med cirkulerande vätska som värms av elpannor och ett system med ingjutna motståndselement i form av kopparskenor som värms av transformatorer. Det första systemet regleras automatiskt beroende på inställd systemtemperatur och värmeförluster till omgivningen. Det andra systemet kan bara vara av- eller påslaget och regleras inte dynamiskt. Effekt- och temperaturmätningar har genomförts på falsvärmesystem med cirkulerande vätska i tre vattenkraftverk och totalt fem dammluckor, där mätningarna för varje vattenkraftverk pågick i ungefär 2–3 veckor. Genom dataanalys och linjär approximation har sedan den årliga energianvändningen och driftkostnaden för varje system beräknats. Teoretiska beräkningar har också genomförts för falsvärmesystem med cirkulerande vätska för att hitta de variabler som påverkar systemets värmeförluster mest samt för att kunna uppskatta förändringen i energianvändning vid sänkt systemtemperatur. Resultaten visade att vattnets och luftens flödeshastighet längs falsen påverkar värmeförlusterna mest och en sänktsystemtemperatur från 25 till 15C skulle kunna minska energianvändningen för systemet med ungefär 40%. Utöver detta har falsvärmesystemens styrning och övervakning undersökts genom dataanalys av mätningarna samt genom diskussioner med kunnig personal inom området. Möjliga alternativa tekniker till elpannan har också undersökts. De tekniker som studerats i mer detalj är luft-vattenvärmepump, solfångaresamt restvärme från vattenkraftverket. De har främst undersökts genom litteraturstudier ochen multikriterieanalys som visade störst potential hos restvärmen och minst potential hos solfångarna. Efter multikriterieanalysen genomfördes vidare undersökningar av luft-vattenvärmepump och restvärmes om också jämfördes ekonomiskt med elpannan genom beräkning av nettonuvärde samt genom känslighetsanalys. Inom en period på 20 år är en luft-vattenvärmepump det bästa alternativet så länge investeringskostnaden kan hållas runt max 100 000 SEK. Lönsamheten hos ett system med restvärme är mest beroende av investeringskostnaden vilket måste utvärderas separat för varje vattenkraftverk. Energianvändningen för falsvärmesystem med cirkulerande vätska över en vinterperiod ligger mellan 32 och 37 MWh för de system som uppvisat normal drift. Detta motsvarar en kostnad på ungefär 11 000 till 13 000 SEK vid ett elpris på 350 SEK/MWh. I det vattenkraftverk där ingjutna motståndselement används var den årliga energianvändningen per lucka 77 MWh om alla kopparskenor var i drift och 16 MWh per lucka om enbart kopparskenorna längs luckans kanter var i drift. Motsvarande kostnad blir 27 000 SEK respektive 5 700 SEK. Vid jämförelse mellan de två olika systemtyperna är kopparskenorna ett mer robust system med lägre energianvändning om det till största del räcker att värma skenorna längs luckans kanter. Däremot kan elpannorna i systemen med cirkulerande vätska ersättas med mer energisnåla alternativ och systemet kan styras och regleras bättre efter omgivningens förutsättningar. Sammantaget från de mätningar och den dataanalys som genomförts kan det konstateras att det finns god förbättringspotential gällande energieffektivisering av falsvärmesystem. Möjliga energibesparingsåtgärder inkluderar att byta elpannorna mot mer energisnåla alternativ så som luft-vattenvärmepump eller restvärme, förbättrad styrning av falsvärmen, sänkt systemtemperatur samt bättre kontroll av driften för falsvärmen med ingjutna motståndselement. / To avoid frozen gates in the dams located in hydropower plants during winter, it is common to have aheating system around the gate where the heating is managed by a flange heating system. The energy use of the flange heating systems is not monitored but the systems have been assumed to be significant internal energy users due to the relatively high installed power. In this master thesis the purpose has been to map and make the operation of the flange heating system more effective in a few of Skellefteå Krafts hydropower plants. Two different types of flange heating systems have been investigated, one system with circulating fluid heated by electric boilers and one system with resistive copper plates heated by transformers. The first system is automatically regulated depending on the system temperature that has been set and theheat losses in the system. The second system can only be on or off and is not dynamically regulated. Measurements of power and temperature have been performed on flange heating systems with circulatingfluid in three different hydropower plants and a total of five gates, where the measurements were inprogress during 2–3 weeks for each power plant. Yearly requirements for the energy and the operation costs have been calculated through analysis of the gathered data and linear approximations. Theoretical calculations were also performed for a flange heating system with circulating fluid to locate the variables that affect the system heat losses the most and to estimate the change in energy use when the system temperature is lowered. The results showed that the flow of water and air along the flange affects theheat losses the most and if the system temperature is lowered from 25 to 15C the energy use for the system could be reduced by about 40%. Monitoring and control of the flange heating system has also been investigated. Both through analysis of gathered data and through interviews with employees with that area of expertise. Possible replacementsfor the electric boilers have also been investigated. The techniques studied in more detail were an air-water heat pump, residual heat from the hydropower plant and solar collectors. A literature study and a multi-criteria analysis showed most potential for residual heat and least potential for solar collectors. Further investigations were made for the air-water heat pump and residual heat. Both solutions were also compared economically to the electric boiler by calculating the net present value for each solution and performing a sensitivity analysis of the economic calculations. Within a period of 20 years, the air-water heat pump is the best solution, as long as the investment cost is at a maximum of about 100 000 SEK. The profitability of a system with residual heat is mostly depending on the investment cost, which must be evaluated for each hydropower plant separately. The energy use for a flange heating system with circulating fluid during a winter period is between 32 and 37 MWh for the systems that have been operating normally. This translates to an operation cost of 11 000 to 13 000 SEK per gate with an electricity price of 350 SEK/MWh. In the hydropower plant where resistive copper plates are used for flange heating the energy use during a winter period is about 77 MWh for one gate if all copper plates are in operation and 16 MWh for one gate if only the copper plates around the edge of the gate are used. The corresponding costs for operation are 27 000 SEK and 5 700 SEK respectively. When comparing the two different flange heating types, the system with resistive copper plates is more robust and has a lower energy use if it is sufficient with only heat along the edges of the gate most of the time. In the systems with circulating fluid however, the electric boilers can be replaced by other, more energy-efficient alternatives, and the system can be controlled and regulated. In conclusion from the measurements and analysis that has been made, there is potential for more energy-efficient flange heating systems. Possible energy savings include changing from electric boilers to more energy-efficient solutions such as air-water heat pumps or residual heat, better control of the flange heating systems, lowered system temperature and more control of operation of the systems with resistive copper plates.

Omställningen till förnyelsebara energikällor innebär att bland annat elproduktionen från vattenkraftverken måste utökas. I Sverige är vattenkraften redan etablerad och platser att bygga nya vattenkraftverk på är få. Därmed är det viktigt att ta vara på de vattenkraftverk som är i drift och om möjligt utöka elproduktionen i de kraftverken. En utökning av elproduktionen i ett vattenkraftverk kan bland annat genomföras genom att rensa och bredda utloppskanalen vilket ökar fallhöjden. Målet för den här studien var att finna den ekonomiskt mest optimala volymen att rensa i utloppskanalen från Rottnens vattenkraftverk för att utöka elproduktionen. Rottnadammen är placerad i anslutning till Rottnens vattenkraftverk och ska eventuellt rivas. En dammrivning medför miljökonsekvenser. Målet från studien var att undersöka vilka miljökonsekvenser en dammrivning medför. För beräkningen av elproduktionseffektiviseringen i Rottnens vattenkraftverk användes programvaran HEC-RAS. HEC-RAS användes för att simulera hur vatten- nivån i utloppskanalen förändras när olika volymer har rensats. För att undersöka miljökonsekvenser av en dammrivning genomfördes en litteraturstudie. Elproduktionsökning i Rottnens vattenkraftverk är möjlig genom rensningar i utloppskanalen i samband med att vattenintaget till Rottneros bruk flyttas från Rottnens vattenkraftverk till sjön Fryken. Det är ekonomiskt mest optimalt att rensa cirka 20 000 m3 vilket medför en elproduktionsökning på ungefär 1,1 GWh/år för ett statistiskt normalår. Inkomsten till följd av elproduktionsökningen är cirka 750 Kkr/år. Investeringskostnaden för en rensning på 20 000 m3 är ungefär 7 300 Kkr. Återbetalningstiden för investeringen är ungefär 16 år. Flytten av vattenintaget innebär att flödet som i dagsläget tas ut från bruket vid Rottnens kraftverk istället kan adderas till flödet som går genom vattenkraftverket och därmed utöka elproduktionen ytterligare. Med det extra flödet skulle elproduktionsökningen i Rottnens vattenkraftverk bli ungefär 1,7 GWh/år för rensning av volymen 20 000 m3 vilket skulle bidra till en inkomst på cirka 1 200 Kkr/år.Resultatet från litteraturstudien visar att det är viktigt att undersöka miljö- konsekvenser av en dammrivning för att kunna göra miljömedvetna val. För en eventuell rivning av Rottnadammen är det viktigt att ta hänsyn till vilken tid på året som rivningen sker för att minimera mängden organiskt material som flödar ut i sjön Fryken. Hastigheten av tömningen är också en viktig faktor för att dammrivningen ska medföra så liten påverkan som möjligt på ekosystemen i och omkring dammen.