Zdroj: www.cni.cz

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

ICS 27.140 Únor 2009

idt IEC 62256:2008

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines – Rehabilitation and performance improvement

Turbines hydrauliques, pompes d’accumulation et pompes turbines – Réhabilitation et amélioration des performances

Wasserturbinen, Speicherpumpen und Pumpturbinen – Modernisierung und Verbesserung der Leistungseigenschaften

Tato norma je českou verzí evropské normy EN 62256:2008. Překlad byl zajištěn Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictí. Má stejný status jako oficiální verze.

This standard is the Czech version of the European Standard EN 62256:2008. It was translated by the Czech Office for Standards, Metrology and Testing. It has the same status as the official version.

Národní předmluva

Informativní údaje z IEC 62256:2008

Tato mezinárodní norma byla připravena technickou komisí IEC TC 4: Vodní turbíny.

Text této normy vychází z těchto dokumentů:

Úplné informace o hlasování při schvalování této normy je možné nalézt ve zprávě o hlasování uvedené v tabulce.

Tato publikace byla zpracována podle směrnic ISO/IEC, Část 2.

Tato norma je určena jako směrnice.

Komise rozhodla, že obsah této publikace se nebude měnit až do konečného data vyznačeného na internetové adrese IEC „http://webstore.iec.ch“ v termínu příslušejícímu dané publikaci. Po tomto termínu bude publikace

• znovu potvrzena;

• zrušena;

• nahrazena revidovaným vydáním, nebo

• změněna.

Souvisící ČSN

ČSN EN 60041:1996 (08 5010) Přejímací zkoušky na díle pro určení hydraulických charakteristik vodních turbín, akumulačních čerpadel a čerpadlových turbín (idt EN 60041:1994, mod IEC 41:1991)

ČSN EN 60193:2002 (08 5009) Vodní turbíny, akumulační čerpadla a čerpadlové turbíny – Přejímací zkoušky na modelu (idt EN 60193:1999, idt IEC 60193:1999)

ČSN EN 60609-1:2005 (085015) Vodní turbíny, akumulační čerpadla a čerpadlové turbíny – Vyhodnocování kavitačního opotřebení – Část 1: Vyhodnocování u reakčních turbín, akumulačních čerpadel a čerpadlových turbín (idt EN 60609-1:2005, idt IEC 60609-1:2004)

ČSN EN 60609-2:2002 (085015) Vyhodnocování kavitačního opotřebení vodních turbín, akumulačních čerpadel a čerpadlových turbín – Část 2: Vyhodnocování u Peltonových turbín (idt EN 60609-2:1999, idt IEC 60609-2:1997)

ČSN EN 60994:1997 (08 5014) Pokyny pro měření vibrací a pulzací v hydraulických strojích (turbínách, akumulačních čerpadlech a čerpadlových turbínách) na díle (idt EN 60994:1992, idt IEC 994:1991)

Vypracování normy

Zpracovatel: Ing. Jiří Špidla, CSc., Blansko, IČ 46932488, Ing. Jiří Špidla, CSc.

Technická normalizační komise: TNK 48 Vodní turbíny a akumulační čerpadla

Pracovník Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictí: Ing. Jiří Holub

EVROPSKÁ NORMA EN 62256
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
EUROPÄISCHE NORM Květen 2008

ICS 27.140

Vodní turbíny, akumulační čerpadla a čerpadlové turbíny –
Rehabilitace a zlepšení provozních parametrů
(IEC 62256:2008)

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines –
Rehabilitation and performance improvement
(IEC 62256:2008) 

Tato evropská norma byla schválena CENELEC 2008-04-16. Členové CENELEC jsou povinni splnit Vnitřní předpisy CEN/CENELEC, v nichž jsou stanoveny podmínky, za kterých se musí této evropské normě bez jakýchkoliv modifikací dát status národní normy.

Aktualizované seznamy a bibliografické citace týkající se těchto národních norem lze obdržet na vyžádání v Ústředním sekretariátu nebo u kteréhokoliv člena CENELEC.

Tato evropská norma existuje ve třech oficiálních verzích (anglické, francouzské, německé). Verze v každém jiném jazyce přeložená členem CENELEC do jeho vlastního jazyka, za kterou zodpovídá a kterou notifikuje Ústřednímu sekretariátu, má stejný status jako oficiální verze.

CENELEC

Evropský výbor pro normalizaci v elektrotechnice

European Committee for Electrotechnical Standardization

Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

Europäisches Komitee für Elektrotechnische Normung

Ústřední sekretariát: rue de Stassart 35, B-1050 Brusel

© 2008 CENELEC Veškerá práva pro využití v jakékoli formě a jakýmikoli prostředky
jsou celosvětově vyhrazena členům CENELEC.
Ref. č. EN 62256:2008 E

Členy CENELEC jsou národní elektrotechnické komitéty Belgie, Bulharska, České republiky, Dánska, Estonska, Finska, Francie, Irska, Islandu, Itálie, Kypru, Litvy, Lotyšska, Lucemburska, Maďarska, Malty, Německa, Nizozemska, Norska, Polska, Portugalska, Rakouska, Rumunska, Řecka, Slovenska, Slovinska, Spojeného království, Španělska, Švédska a Švýcarska.

Předmluva

Text dokumentu 4/231/FDIS, připravovaného 1. vydání IEC 62256, vypracovaný v IEC TC 4 Vodní turbíny byl předložen k paralelnímu hlasování IEC-CENELEC a byl schválen CENELEC jako EN 62256 dne 2008-04-16.

Byla stanovena tato data:

Oznámení o schválení

Text mezinárodní normy IEC 62256:2008 byl schválen CENELEC jako evropská norma bez jakýchkoliv modifikací.

Obsah

Strana

Úvod 9

1 Rozsah platnosti a předmět normy 9

2 Názvosloví 9

3 Důvody pro rehabilitaci 10

3.1 Obecně 10

3.2 Zvýšení spolehlivosti a disponibility 11

3.3 Prodloužení životnosti a obnovení provozních parametrů 12

3.4 Zlepšení provozních parametrů 12

3.5 Zlepšení bezpečnosti elektrárny 12

3.6 Environmentální, společenské a legislativní problémy 12

3.7 Snížení nákladů na provoz a údržbu 13

3.8 Další důvody 13

4 Fáze rehabilitačního projektu 13

4.1 Obecně 13

4.2 Rozhodnutí o organizaci 13

4.2.1 Obecně 13

4.2.2 Požadovaná odbornost 15

4.2.3 Smluvní uspořádání 15

4.3 Úroveň posouzení a stanovení rozsahu 16

4.3.1 Obecně 16

4.3.2 Studie proveditelnosti – 1. etapa 16

4.3.3 Studie proveditelnosti – 2. etapa 16

4.3.4 Detailní studie 16

4.4 Smluvní záležitosti 20

4.4.1 Obecně 20

4.4.2 Požadavky na specifikaci 20

4.4.3 Tendrová dokumentace a vyhodnocení 21

4.4.4 Udělení kontraktu 21

4.5 Provádění projektu 21

4.5.1 Modelové zkoušky 21

4.5.2 Návrh, výroba, montáž a zkoušky 22

4.6 Vyhodnocení výsledků a vyhovění zaručovaným hodnotám 22

4.6.1 Obecně 22

4.6.2 Vyhodnocení provozních parametrů turbíny 22

4.6.3 Vyhodnocení provozních parametrů generátoru 23

4.6.4 Stanovení penále a/nebo bonusů 23

5 Termínové plánování, rozbor nákladů a rizik 23

5.1 Termínové plánování 23

5.1.1 Obecně 23

5.1.2 Termínové plánování – Hodnocení, fáze studie proveditelnosti a detailní studie 23

5.1.3 Hodnocení plánovacích prvků jednotlivých alternativ 24

5.1.4 Harmonogram a fáze tendru 24

Strana

5.1.5 Plánování prováděcích fází 25

5.2 Ekonomické a finanční analýzy 25

5.2.1 Obecně 25

5.2.2 Analýza výnosů a nákladů 25

5.2.3 Identifikace očekávaných výnosů 26

5.2.4 Stanovení očekávaných nákladů a výnosů 27

5.2.5 Citlivostní analýza 28

5.2.6 Shrnutí 28

5.3 Riziková analýza 28

5.3.1 Obecně 28

5.3.2 Riziko nedosažení provozních parametrů 29

5.3.3 Rizika dalšího provozu bez rehabilitace 29

5.3.4 Riziko prodloužení odstávky 29

5.3.5 Finanční rizika 30

5.3.6 Rizika rozsahu projektu 30

5.3.7 Ostatní rizika 30

6 Ohodnocení a stanovení rozsahu prací 31

6.1 Obecně 31

6.2 Hodnocení stavby 31

6.2.1 Hydrologie 31

6.2.2 Skutečná výroba energie 31

6.2.3 Otázky životního prostředí, společenské a legislativní záležitosti 32

6.3 Posouzení turbíny 32

6.3.1 Obecně 32

6.3.2 Posouzení integrity turbíny 57

6.3.3 Zbytková životnost 63

6.3.4 Posouzení provozních parametrů turbíny 64

6.4 Posouzení souvisejícího zařízení 81

6.4.1 Obecně 81

6.4.2 Generátor a závěsné ložisko 84

6.4.3 Regulátor turbíny 85

6.4.4 Uzávěry před a za turbínou, synchronní ventil 85

6.4.5 Pomocná zařízení 85

6.4.6 Zařízení pro montáž, demontáž a údržbu 86

6.4.7 Přiváděč a ostatní průtočné části 86

6.4.8 Následky změn měrné hydraulické energie (spádu) 86

7 Hydraulický návrh a možnosti zkoušek provozních parametrů 86

7.1 Obecně 86

7.2 Výpočtový hydraulický návrh 87

7.2.1 Obecně 87

7.2.2 Funkce CFD 88

7.2.3 Proces cyklu CFD 88

7.2.4 Přesnost výsledků CFD 88

Strana

7.2.5 Jak využívat CFD pro rehabilitaci 89

7.2.6 CFD versus modelové zkoušky 89

7.3 Modelové zkoušky 90

7.3.1 Obecně 90

7.3.2 Podobnost modelových zkoušek 91

7.3.3 Obsah modelových zkoušek 91

7.3.4 Aplikace modelových zkoušek 92

7.3.5 Místo konání modelových zkoušek 93

7.4 Zkouška provozních parametrů na prototypu 94

7.4.1 Obecně 94

7.4.2 Přesnost zkoušek na prototypu 94

7.4.3 Druhy zkoušek na prototypu 94

7.4.4 Vyhodnocení výsledků 95

8 Specifikace 95

8.1 Obecně 95

8.2 Referenční normy 96

8.3 Informace, které mají být zahrnuty v tendrových dokumentech 97

8.4 Dokumenty vytvořené během projektu 97

Bibliografie 100

Obrázek 1 – Vývojový diagram zobrazující logiku rehabilitačního procesu 14

Obrázek 2 – Kritické oblasti A a B výskytu trhlin u korečků Peltonových turbín 63

Obrázek 3 – Relativní účinnost v závislosti na relativním výkonu – Původní a nová oběžná kola 65

Obrázek 4 – Relativní účinnost v závislosti na výkonu – Původní a nová oběžná kola – Elektrárna Outardes 3 66

Obrázek 5 – Účinnost a rozložení ztrát v závislosti na specifických otáčkách u modelů Francisových turbín v roce 2005 67

Obrázek 6 – Přírůstek relativní účinnosti následkem úprav oběžných lopatek na La Grande 3 v Quebeku v Kanadě 69

Obrázek 7a – Možné zlepšení účinnosti při rehabilitaci Francisových turbín 72

Obrázek 7b – Možné zlepšení účinnosti při rehabilitaci Kaplanových turbín 73

Obrázek 8 – Kavitační a korozivní eroze oběžného kola Francisovy turbíny 74

Obrázek 9 – Eroze týlní strany na vstupu do korečku 75

Obrázek 10 – Kavitační eroze u vstupní hrany Francisovy čerpadlové turbíny, způsobená dlouhodobým provozem
při velmi nízkém zatížení 76

Obrázek 11 – Těžké poškození oběžného kola Francisovy turbíny abrazivní erozí 77

Tabulka 1 – Předpokládaná životnost vodní elektrárny a jejich objektů před provedením prací většího rozsahu 11

Tabulka 2 – Posouzení zabetonovaných částí turbíny – Výztužný kruh 34

Tabulka 3 – Posouzení zabetonovaných částí turbíny – Spirála nebo semispirála 35

Tabulka 4 – Posouzení zabetonovaných částí turbíny – Komora oběžného kola 36

Tabulka 5 – Posouzení zabetonovaných částí turbíny – Savka 37

Tabulka 6 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Horní víko 38

Tabulka 7 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Střední a vnitřní viko 40

Tabulka 8 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Dolní lopatkový kruh 41

Tabulka 9 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Rozváděcí lopatky 42

Tabulka 10 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Ovládací mechanizmus rozváděcích lopatek 44

Tabulka 11 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Regulační kruh 45

Tabulka 12 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Servomotory 45

Strana

Tabulka 13 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Vodicí ložisko 46

Tabulka 14 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Ucpávka hřídele
(mechanické těsnění nebo ucpávka) 48

Tabulka 15 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Těleso závěsného ložiska 48

Tabulka 16 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Dýzy 49

Tabulka 17 – Posouzení nezabetonovaných a pevných částí turbíny – Deflektory a maření energie 49

Tabulka 18a – Posouzení rotačních částí turbíny – Oběžné kolo 50

Tabulka 18b – Posouzení rotačních částí turbíny – Oběžné kolo 52

Tabulka 18c – Posouzení rotačních částí turbíny – Oběžné kolo 54

Tabulka 19 – Posouzení rotačních částí turbíny – Hřídel turbíny 54

Tabulka 20 – Posouzení rotačních částí turbíny – Rozdělovací hlava a potrubí 55

Tabulka 21 – Posouzení pomocných zařízení turbíny – Systém regulace výkonu a otáček (regulátor) 56

Tabulka 22 – Posouzení pomocných zařízení turbíny – Systém zavzdušnění turbíny 56

Tabulka 23 – Posouzení pomocných zařízení turbíny – Systém mazání (mechanizmus rozváděcích lopatek) 57

Tabulka 24 – Možné zlepšení účinnosti (%) u Francisovy turbíny dosažené pouze změnou profilu oběžného kola 68

Tabulka 25 – Možný vliv konstrukce a stavu labyrintů oběžného kola na účinnost Francisovy turbíny s novým
nebo rehabilitovaným oběžným kolem (%) 70

Tabulka 26 – Možný celkový přírůstek účinnosti Francisovy turbíny dosažený výměnou oběžného kola
včetně zdokonalení profilů oběžných lopatek,obnovou povrchů a snížením ztrát v labyrintech 70

Tabulka 27 – Další možná zlepšení účinnosti pomocí rehabilitace nebo výměny ostatních průtočných částí
Francisovy turbíny (%) 71

Tabulka 28 – Posouzení souvisejícího zařízení – Regulátor 82

Tabulka 29 – Posouzení souvisejícího zařízení – Generátor a závěsné ložisko 82

Tabulka 30 – Posouzení souvisejícího zařízení – Přivaděč a uzávěr před turbínou 83

Tabulka 31 – Posouzení souvisejícího zařízení – Stavební část 84

Tabulka 32 – Posouzení souvisejícího zařízení – Jeřáb, montážní zařízení 84

Úvod

Vlastníci vodních elektráren investují ročně značné částky do rehabilitací technologického zařízení elektráren (turbín, generátorů, transformátorů, přivaděčů, uzávěrů, atd.) a objektů s cílem zlepšovat úroveň služeb poskytovaných svým zákazníkům a optimalizovat své výnosy. Nejsou-li k dispozici příslušné směrnice podstupují vlastníci zbytečná rizika, zvyšují si výdaje a tím jsou dosažené výsledky menší než optimální. Tato norma má být jistým nástrojem pro optimalizaci rozhodovacích procesů.

IEC TC 4 děkuje IEA za poskytnutí jejich dokumentu „Guidelines on Methodology for Hydroelectric Francis Turbine Upgrading by Runner Replacement“ (Směrnice pro metodologii modernizace Francisových turbín výměnou oběžného kola), který se stal dobrým výchozím materiálem pro zpracování této normy. IEC TC 4 oceňuje tento přínos a kvituje, že dokument IEA poskytl dobrý základ, na kterém byl zpracován tento IEC dokument.

1 Rozsah platnosti a předmět normy

Rozsah této mezinárodní normy zahrnuje turbíny, akumulační čerpadla a čerpadlové turbíny všech velikostí a následujících typů:

• Francisovy;

• Kaplanovy;

• propelery;

• Peltonovy (pouze turbíny);

• přímoproudé.

Kdekoliv jsou v textu této normy zmíněny turbíny nebo jejich části, lze je dle potřeby interpretovat i jako akumulační čerpadla nebo čerpadlové turbíny, případně jejich odpovídající díly.

Norma rovněž identifikuje bez podrobnějších diskuzí ostatní zařízení elektráren, která mohou ovlivnit nebo jsou dotčena rehabilitací turbín, akumulačních čerpadel nebo čerpadlových turbín.

Cílem této normy je napomáhat při identifikaci, vyhodnocování a vlastního provádění rehabilitace a zlepšení provozních parametrů vodních turbín, akumulačních čerpadel a čerpadlových turbín. Tato norma může být využívána vlastníky, konzultanty a dodavateli pro stanovení:

• potřeby a ekonomiky rehabilitace a zlepšení provozních parametrů;

• rozsahu prací;

• specifikace;

• vyhodnocení výsledků.

Norma je určena: 

• jako pomoc v rozhodovacím procesu;

• jako široký zdroj informací při rehabilitaci;

• pro stanovení klíčových termínů v rehabilitačním procesu;

• pro určení klíčových bodů rozhodovacích procesů.

Norma není určena jako detailní technický návod ani jako návod pro údržbu.

Konec náhledu - text dále pokračuje v placené verzi ČSN.

Zdroj: www.cni.cz