Bruk av ALAB ved oppgradering av Hemsil II Kraftverk

Sweco har bistått E-CO Vannkraft i arbeidet med å foreta tekniske vurderinger, utarbeide spesifikasjon for rehabilitering av de to turbinene i Hemsil II kraftverk. Til analysene er det beregningsprogrammet Alab benyttet.

Hemsil II kraftverk ligger i fjell i Gol sentrum. Det består av to Francis-aggregater og ble idriftsatt i årene 1959 og 1960. Eier av kraftverket er E-CO Vannkraft as. Anslått nominell ytelse før oppgradering var ca. 43,5 MW og oppgitt virkningsgrad i bestpunkt var 92,7 %. Virkningsgradsmålinger utført i år 2000, indikerte at virkningsgraden var redusert 1 - 1,5% i forhold til ny-tilstand.

På denne bakgrunn besluttet E-CO Vannkraft å se nærmere på en rehabilitering av turbinene. Sweco Norge AS ble engasjert for å bistå i arbeidet med å foreta tekniske vurderinger, utarbeide spesifikasjon og eventuell utarbeidelse av kontrakt. I tillegg skulle en mulig økt slukeevne (for å redusere flomtap) for turbinene vurderes.

Alab

Programmet Alab er et beregningsprogram som benyttes av Sweco bl.a. for prosjektering av ny-anlegg. I en slik prosess inngår vurdering av antall aggregat, ytelse, hoveddimensjoner og nødvendig dykking. Alab beregner hvert enkelt deltap gjennom turbinen og presenterer dette for hver hovedkomponent. Dette gjør det mulig å studere virkningen av å endre enkeltkomponenter i turbinen, som for eksempel løpehjul, stag- og ledeskovler.

I Alab er det også mulig å modellere inn geometri fra en eksisterende turbin, noe som gjør programmet svært egnet i forbindelse med rehabilitering og oppgradering. Alab ble benyttet i prosjektet for å finne potensialet mht. økt ytelse og virkningsgradsøkning, og for å kunne vurdere om turbindykkingen er tilstrekkelig med økt slukeevne.

Analysen

Ut fra analysene ble det bestemt å gå videre med en løsning med nytt turbinhjul, nye ledeskovler og noe utvidet avløp. Beregningen indikerte en forventet ny virkningsgrad i bestpunktet på ca. 94,5 %. Det ble funnet at en ytelsesøkning opp til ca. 48 MW var realistisk, uten omfattende ombygging.  En større ombygging ville tilsvarende kunne gi ca. 51 MW.

Resultatene ble benyttet for å vurdere virkningsgrad og ytelse i forhold til dagens tilstand. Kostnader for de forskjellige alternativene ble estimert slik at lønnsomhetsbetraktninger kunne utføres med E-CO Vannkrafts økonomimodeller.

Resultater

Resultatene fra analysen ble benyttet som grunnlag for å sette opp den tekniske spesifikasjonen til aktuelle leverandører. Forespørselen omfattet utskiftning av følgende komponenter: Løpehjul, ledeskovler med endetetninger, ledeflater, labyrinter, og ombygging av sugerørskonus. Som opsjoner ble det spurt om kostnad og virkningsgradskonsekvenser ved utskiftning av turbinlokk og modifisering av stagskovlene. 

Tilbyderne kunne garantere en forbedret virkningsgrad ved å justere stagskovlene. Dette viste seg å være lønnsomt, og denne opsjonen ble derfor valgt. Virkningsgradsgarantiene lå nær 95 %, det vil si et avvik ift. Alab på ca. 0,5 %. Garantert nominell ytelse var for valgt leverandør på 49 MW.

Etter idriftsettelse av de nye aggregatene ble det gjennomført termodynamiske virkningsgradsmålinger på anlegget. Disse viste en toppvirkningsgrad på 94,3 %, det vil si nær verdien fra analysene, men lavere enn garantert. Maksimal ytelse lå på forventet nivå.