Investigation of the fluid-structure dynamics during transient operation of Francis turbines - Tr-FRANCIS

混流式水轮机瞬态运行期间的流固动力学研究 - Tr-FRANCIS

• 批准号: 507814-2016
• 负责人: Houde, Sébastien
• 金额: $ 35.29万
• 依托单位: Université Laval
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Collaborative Research and Development Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=719295
• 关键词: Investigation; fluid; structure; dynamics; during

Hydro-electricity represents 60% of the electricity produced in Canada. In the last 20 years hydro-electricity production has evolved to accommodate market deregulation and the introduction of intermittent energy sources on the power grid. Hydraulic turbines thus saw an increase in the number of start sequences and in the amount of time spent in no-load conditions for spinning reserve. Those changes exacerbated structural problems leading, among other, to fatigue cracks at the trailing edges of the runner blades and consequently to production losses and increased maintenance cost. The Laboratory of Hydraulic Machines (LAMH) form Laval University along with the members of the Consortium on Hydraulic Machines (ANDRITZ Hydro, GE Renewable Energy, VOITH Hydro, EDF and Hydro-Québec) have agreed to undertake the Tr-FRANCIS research project aimed at studying fluid-structure interactions during transient and no-load regimes in Francis turbines. This pre-competitive project, supported also by the InnovÉE grant agency, will provide the R&D departments of the participating industrial partners with knowledge, tools and methodologies to optimize turbine designs or operation in order to increase flexibility without penalizing the machine life. This may in turn ease the integration of new energy sources on the power grid.Through collaboration between researchers in hydrodynamic, fluid-structure interaction and vibration, Tr-FRANCIS main objective is to:"Identify, describe and parametrize, through measurements and simulations, the flow induced excitations influencing the lifetime of medium head Francis turbine runners during start-up sequences and no-load operation."Investigations will focus on a scaled down model turbine representing a 140 MW production unit. Through novel measurements and simulations, Tr-FRANCIS will provide a unique insight into the complex fluid-structure interactions in the most widely installed type of hydro-turbine.#(cr)#(lf)L'hydro-électricité représente 60% de la production électrique canadienne. Depuis environ 20 ans, le mode d'opération des turbines hydrauliques a évolué pour permettre de prendre en compte l'ouverture des marchés et l'introduction sur les réseaux de sources d'énergies intermittentes. Les turbines hydrauliques sont soumises à plus de démarrages et passent plus de temps dans des régimes sans charge pour fournir de la réserve tournante. Ces changements ont amplifié les problèmes de vieillissement structuraux se traduisant par une augmentation des problèmes de fissuration sur les aubes des roues engendrant ainsi des pertes de production et une augmentation des coûts d'entretien.Le Laboratoire de Machines Hydrauliques de l'Université Laval (LAMH) ainsi que les membres du Consortium en Machines Hydrauliques (ANDRITZ HYDRO Canada, GE Renewable Energy, VOITH Hydro, EDF et Hydro-Québec) ont décidé d'entreprendre le projet Tr-FRANCIS dont l'objectif est d'étudier les interactions fluide-structure lors des démarrages ou de l'opération en régime sans charge d'une turbine Francis. Ce projet précompétitif, subventionné aussi par InnovÉE, devrait permettre aux partenaires industriels d'optimiser la conception et l'opération des turbines Francis pour en accroître la flexibilité d'exploitation sans pénaliser leur durée de vie.Au travers d'une collaboration entre des chercheurs en hydrodynamique, en interaction fluide-structure et en vibration, l'objectif principal de Tr-FRANCIS est d' :"Identifier, décrire et paramétrer, par le biais de mesures et de simulations, les excitations induites par les écoulements qui influencent la durée de vie des roues de turbines Francis de moyenne chute pendant des séquences de démarrage et le fonctionnement à vide."Les recherches sont centrées autour d'une turbine Francis modèle représentant une turbine de 140 MW. Au travers d'innovations en mesures et en simulations, Tr-FRANCIS livrera un regard unique et nouveau sur les interactions fluide-structures dans le type de turbine le plu

水电性占加拿大生产的电力的60％。在过去的20年中，水电生产已经发展为可容纳市场放松管制，并在电网上引入间歇性能源。因此，液压涡轮机的起始序列数量以及在无负载条件下用于旋转储备的时间的增加。这些变化加剧了导致的结构问题，导致跑步者叶片的尾随边缘疲劳裂纹，因此导致生产损失和维护成本增加。液压机（LAMH）的实验室与液压机联盟（Andritz Hydro，GE Reenwable Energy，Voith Hydro，EDF和Hydro-Québec）的联合会成员一起，同意在进行TR-Francis研究项目，从而实现TR-Francis研究项目，以研究型号的交互和批准。这项竞争性项目也得到了InnovéeGrant Agency的支持，将为参与工业合作伙伴的研发部门提供知识，工具和方法，以优化涡轮机设计或操作，以提高灵活性，而不会惩罚机器的生活。这可能反过来避免了新能源在功率电网上的整合。研究人员在流体动力，流体结构的互动和振动中的合作，TR-Francis的主要目标是：“识别，描述和参数化，通过测量和模拟，流动诱导的兴奋会影响启动型在启动型涡轮上的型号和型号的范围内部的启动型在启动模型中，并将其扩展到型号的范围内，并将其扩展到型号的范围内。代表一个140兆瓦的生产单元。通过新颖的测量和仿真，Tr-Francis将在最广泛安装的水力驾驶类型的复杂流体结构相互作用中提供独特的见解。＃（CR）＃（lf）L'Hydro-électricitéReprésente占产量的60％。 DePuis Environs 20 Ans，涡轮机是最广泛的水力涡轮机。该公司已经承担了改变结构的负担，并正在进行自公司启动以来通过的裂痕过程。当然，这是一个导致增强创造的问题。该公司已经通过了该公司对hydrauliques del'ustricitélaval（LAMH）的热情，并且是该财团的成员。机器Hydrauliques（Andritz Hydro Canada，GE Reenwable Energy，Voith Hydro，Edf et hydro-Québec）是第一个来TR-Francis的人，可以帮助您与经历过该国长笛结构的人进行互动。我们致力于促进包括政府在内的国家的发展，政府在该国地区拥有强大的业务。社会自由主义的独立性是人们思考社会自由主义的重要性的地方。社会自由主义的独立性是人们思考社会自由主义的地方。该国的影响力是以弗朗西斯科模式的形式进行辩论。 “人类的有影响力的影响在描述了140兆瓦的重要性。人类的影响力是在140兆瓦中发展的一个因素。