Turbiner och generatorer

Forskningsområdet vattenturbiner och generatorer

Här utvecklar Svenskt vattenkraftcentrum verktyg och metoder för nybyggnation, förnyelse, drift och underhåll av vattenturbiner och generatorer.

Forskningens mål är att trygga produktionen av vattenkraft och se till att vattenkraften också i framtiden har en viktig roll i ett hållbart kraftsystem. Forskarna tar också fram modeller för tillståndsbedömning som ökar kunskapen om olika komponenter och om hur systemet fungerar.

Kompetenscentret har väletablerade och starka utbildnings- och forskningsmiljöer inom elektromekanik, rotordynamik, strömningsmekanik och maskinelement vid Uppsala universitet, Chalmers tekniska högskola, Luleå tekniska universitet och vid Vattenfalls laboratorium i Älvkarleby. Vattenturbiner och generatorer består av:

Elektromekanik

Forskningen fokuserar på elsystemets generatorer och hur de ska konstrueras, styras och kontrolleras i samverkan med övriga delar av kraftsystemet. Nya analysmetoder gör det möjligt att förstå olika fenomen som uppstår och att verka tillsammans med de olika komponenter som finns i elsystemet. Urban Lundin är seniorforskare i SVC inom elektromekanik och verksam vid avdelningen för Elektricitetslära vid Uppsala Universitet.

Rotordynamik

Målet med den här forskningen är att bygga upp förståelse för dynamiken i generatorernas rotorer. Med rotordyna- mik avses det roterande systemet turbin-axel-generator och syftet är att minska vibrationerna och undvika haverier. Genom bättre modeller, mätteknik och simuleringsmetoder kan tillförlitligheten och tillgängligheten i det roterande systemet öka och på sikt kommer också livslängden att kunna förutsägas. Jan-Olov Aidanpää är seniorforskare inom rotordynamik i SVC och professor och ämnesföreträdare i datorstödd maskinkonstruktion på Institutionen för teknikvetenskap ochmatematik vid Luleå tekniska universitet.

Strömningsmekanik – beräkning

Inom forskningsmiljön utvecklas och tillämpas metoder för strömningsberäkningar och mätningar för de specifika förhållanden som råder i vattenturbiner och generatorer. Målet är att bättre förutsäga och förstå strömningen i tur- biner, kavitation i turbiner och kylning av generatorer. Det leder till en bättre förståelse för hur vattenturbiner och generatorer ska utformas för att ge en hög verkningsgrad över ett stort spann av driftfall och körsätt, samtidigt som man undviker strömningsfenomen som är skadliga för maskinen. Utvecklingen av metoder för strömningsberäknin- gar är baserad på öppen källkod, och kan därmed direkt komma industrin tillgodo. Håkan Nilsson är seniorforskare inom strömningsmekanik i SVC och professor i strömningslära på institutionen för Mekanik och Maritima Vetenskaper på Chalmers.

Strömningsmekanik – experimentellt 

Det här forskningsområdet fokuserar på tillämpad forskning av enfas, turbulent och icke-stationär strömning. De olika studierna görs på generisk modell, på en turbinmodell och på en turbin i full skala med avancerad mätteknik och numerisk beräkning. Vi gör detaljerade mätningar på specifika fenomen och olika typer av simulering. Simul- ering används ibland också som hjälp vid konstruktion och utvärdering av experimentella mätningar. I Älvkarleby testas modeller av nedskalad vattenkraft och i Porjus används fullskaleturbiner för att simulera och undersöka olika frågor. Michel Cervantes är seniorforskare inom experimentell strömningsmekanik i SVC och professor vid Luleå tekniska universi- tet inom strömningsmekanik.

Maskinelement

Den här forskningen handlar om tribologi, det vill säga läran om friktion, nötning och smörjning. Forskningen behandlar hur val av smörjmedel och lagermaterial påverkar prestanda och slitage såväl som nya metoder att förut- spå livslängd relaterad till slitage av olika komponenter. Forskningen ska också utvärdera om ett nytt miljöanpassat smörjmedel kan användas inom vattenkraften. De första testerna har visat på prestandafördelar hos det nya mil- jöanpassade smörjmedlet. Kim Berglund är seniorforskare inom maskinelement och biträdande universitetslektor vid Luleå tekniska universitet.

Läs mer om de projekt som just nu pågår i spalten här till höger!