Ausgewählte Kapitel der Festigkeits- und Leistungsbetrachtung an einer Francis Turbine

In Zeiten des immer höher werdenden Energiebedarfs, allen voran der elektrischen Energie,wird es immer wichtiger den maximalen Wirkungsgrad aus energieerzeugenden Anlagen zuerwirtschaften. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Verlustströmungen, welche trotz einerverbauten Labyrinthdichtung, durch den Radseitenraum einer Francisturbine eines Wasser-kraftwerks fließen. Verglichen werden dabei analytische Berechnungsmodelle zur Ermittlungdes Verluststroms mit einer Anlagenmessung, um die Genauigkeit der analytischen Modelleund den Einfluss dieser Strömungen auf den Wirkungsgrad der Maschine zu ermitteln. Wei-ters ergeben sich durch die Strömungen durch die Radseitenräume Drücke auf die Turbine,welche Spannungen am Turbinenlaufrad hervorrufen. Diese Drücke wurden im Zuge die-ser Arbeit in einem Finite-Elemente-Modell an der Turbine angebracht und durch simulierteDehnmessstreifen die auftretenden Spannungen ausgelesen. Zur Validierung wurden Span-nungen von Dehnmesstreifen aus der Anlagenmessung ausgewertet und mit den Werten desFinite-Elemente-Modells verglichen.
In times of ever increasing energy volumes, especially electrical energy, it is becoming moreand more important to achieve maximum efficiency from electricity generating plants. Thisthesis deals with the flow losses, which, despite a labyrinth seal, flow through the runnerside chamber of a Francis turbine of a hydropower plant. Analytical calculation models forthe determination of the leakage flow are compared with a plant measurement to determinethe accuracy of the analytical models and the influence of these flows on the efficiency of themachine. Furthermore, the flows through the runner side chamber result in pressures, whichcause stresses on the turbine runner. In the course of this work, the effects of these pressureswere simulated in an finite elements model and the stresses are compared with measuredvalues from the strain gauges attached to the turbine in the course of the system measurement.