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Maschinenbau
Bachelor

Hydraulische Strömungsmaschinen

Peltonturbinenprüfstand

Die Peltonturbine wird in Wasserkraftwerken bei sehr großen Fallhöhen eingesetzt.



Die Peltonturbine ist eine Freistrahlturbine. Dabei werden von außen durch Düsen bebündelte freie Wasserstrahlen tangential auf die Schaufeln geleitet, welche das Laufrad der Turbine antreiben.
Die Peltonturbine ist mit einem Synchrongenerator gekoppelt und ermöglicht die Kopplung zum elektrischen Netz.


Es können folgende Betriebsarten mit der Peltonturbine realisiert werden:

  • Netzbetrieb (Synchronisation mit dem öffentlichen Stromnetz)
  • Inselbetrieb (Synchronisation mit einem Inselnetz)
  • Phasenschieberbetrieb
Mittels der neuen Leittechnik können durch das Human Machine Interface (HMI) alle elektrischen, hydraulischen und mechanischen Messgrößen erfasst werden.
Im Rahmen von Forschungsarbeiten wurde das Wirkungsgradkennfeld, das sog. Muscheldiagramm der Peltonturbine ermittelt. Zusätzlich werden Polradwinkel und die Induktivität des Generators bestimmt, um das in der Leittechnik integrierte Generatorschutzrelais anzupassen.

Kaplan - Rohrturbinen - Prüfstand

Kaplan-Rohrturbinen kommen bei kleineren Fallhöhen in Flusskraftwerken zum Einsatz



Im Labor ist eine Kaplan-Rohrturbine mit gekoppeltem Gleichstromgenerator und Netzeinspeisung über Stromrichter aufgebaut. Die Rohrturbine besitzt verstellbare Leit- und Laufbeschaufelungen.

Dadurch kann die Rohrturbine an unterschiedliche Massenströme, Druckgefälle und mittels Gleichstromgenerator an unterschiedliche Drehzahlen angepasst werden.
Beim Kaplan-Rohrturbinen-Prüfstand kann der Wirkungsgrad der Turbine bei verschiedenen Leitrad- und Laufradschaufelstellungen und Betriebszuständen ermittelt werden. Es werden der hydraulische und der mechanische Wirkungsgrad ermittelt. Dazu werden das Druckgefälle, der Volumenstrom, die Drehzahl und das Drehmoment gemessen.

In folgender Grafik ist das Wirkungsgraddiagramm (Muscheldiagramm) der Kaplan-Rohrturbine zu sehen.




Zusätzlich können beim Rohrturbinenprüfstand auch Kavitationsphänomene durch das Sichtfenster im Schaufelbereich beobachtet werden. Durch Aufprägung eines Druckes im Windkessel bis maximal p = 4 bar kann die Fallhöhe erhöht werden.

Technische Daten der Rohrturbine:

 VolumenstromV =0,5 m³/s
 NutzleistungPnutz = 40 kW
 Drehzahln = 1480 U/min
 Maximale Fallhöhe (mit Druckaufprägungh = 49 m
 Druckaufprägungp = 4 bar (40 m

Energie- und Strömungstechnik

Raum: H059
Telefon: 0751/501-9554

Kontakt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing Gerd Thieleke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lars Franke M.Eng.

Labormeister:
Thomas Frei