I takt med att allt mer intermittent elkraft används i det nordiska nätet ökar även behovet av reglerkraft. Detta för att hålla nätet stabilt och att last och produktion momentant är i balans. I Sverige används framförallt vattenkraft för att reglera nätstabiliteten. Detta sker genom att aggregat med frekvensreglering ökar effekten vid låg frekvens och sänker effekten vid hög frekvens.Projektet utreder huruvida ett dödband, en inställning som ignorerar små avvikelser, hjälper att reducera onödigt slitage på grund av frekvenstyrningen i en Kaplanturbin. De yttre löpskoveltapplagren har konstaterats vara extra utsatta och projektet har därför inriktat sig specifikt på att beräkna nötningen för dessa. Utifrån tidigare mätningar på en Kaplanturbin simulerades ett dödband i MATLAB. I programmet beräknades reducerad lagernötning, och antalet lastväxlingar över en tid på 40 år. Dessutom beräknades en genomsnittlig avvikelse i reglerkraft vid användning av dödband samt försämrad verkningsgrad om ett dödband på endast löphjulet används. Det kunde utifrån dem resultaten konstateras att ett dödband motsvarande 0.5 % av öppningsintervallet på löpskovlarna var mest fördelaktigt.Dödbandsinställningen applicerades sedan på ett av Skellefteå Krafts aggregat och drift med och utan dödband jämfördes. Mätningen påvisade att antal lastväxlingar reducerades kraftigt och stämde bra överens i praktiken med det uppskattade värdet från simuleringen. Glidsträckan för de undersökta lagren reducerades av dödbandet men lagren fästa i ledkransen minskade mer än de yttre löpskoveltapplagren. Glidsträckan beräknad från den praktiska mätningen med dödbandet nådde inte heller upp i samma reduktion som uppskattades från simuleringen.Slutligen konstaterades att frekvensstyrning påverkar nötningen i yttre löpskoveltapplagren substantiellt och att dödband är en lovande teknik för att reducera detta. Antalet lastväxlingar skulle minska markant och verkningsgradsförlusten om dödbandet endast verkar på löphjulet var mycket små. / Due to the growth of intermittent power in the Nordic grid the need for regulating power has increased. For a secure grid it is necessary to keep a stable balance between load and production. In Sweden hydropower is mainly used to regulate the grid stability. A power station equipped with frequency regulation increases the power output when the frequency is low and decreases the power when the frequency is high.This project researches if a regulation setting called dead band, which ignores small deviations, can reduce unnecessary wear in a Kaplan turbine equipped with frequency regulation. The outer turbine blade bearings have been ascertained to be the most exposed component in regards of wear and tear related to frequency regulation. This project has thus concentrated on these bearings. From earlier measurements on a Kaplan turbine a dead band was simulated in MATLAB. The amount of wear on the bearing was calculated as well as the number of blade regulations over a span of 40 years. Moreover a mean deviation of regulating power was calculated as well as reduced efficiency in relation to a dead band only applied to the runner. From these calculations a dead band representing 0.5 % of the opening interval for the runner was deemed most appropriate.The dead band setting was then installed in one of Skellefteå Krafts power station and the propulsion with and without dead band was compared. The test proved that the number of turbine blade regulations was substantially reduced and on par with the simulated values. The bearing gliding of the investigated bearings was reduced by the dead band setting but the gliding of the guide vane bearings was further reduced than that of the outer rotor blade trunnion bearings. Moreover, the gliding distance calculated from the practical testing did not reach the same level of reduction as the estimated results from the simulation.Finally it was concluded that wear correlated from frequency regulation is substantial but that the dead band setting shows a lot of promise in reducing this wear. The number of turbine blade regulations is distinctively decreased by the setting and the efficiency losses are very low if the dead band is applied only to the runner.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-189477 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Kibe, Andreas |
| Publisher | KTH, Energiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0016 seconds