Sanntidsmåling av vannføring i småkraftverk

To determine how much energy a power plant can produce, both pressure and water flow rate are needed. Pressure can be easily and cheaply measured, but is it possible to measure the flowrate just as easily? The energy produced by a hydropower plant depends on the water flowrate in the plant. To know if the plant is functioning properly, it is therefore useful to know the flowrate. The methods available for this today are either inaccurate, expensive, or impractical for daily operation. This project aims to find a cheap and easy method to measure water flow in hydropower plants. The goal is for the water flow in the powerplant to always be measurable. The measurement will be carried out by combining measurements of water speed with computer simulations. The simulation will be used to predict how the speed will behave at different points in the pipeline, at various flowrates. When the water speed is measured at one point, it can be compared with the simulations to determine the water flow. The first step in the project is to simulate some of the pipes that exist at the Water power Laboratory at NTNU. The next step is to measure water speed and pressure at different flowrates in the laboratory. The measured values are compared with pressure, speed, and total flow from the simulations. By comparing the simulation with actual measurements, the accuracy of the measurement method can be assessed. Once the measuring equipment and simulations work well together, the speedometer will be installed in a hydropower plant, and the pipeline in the plant will be simulated. The measuring equipment will then continuously send measurement data to the power company, allowing them to see if the combination of pressure and water flow in the plant gives the same energy as the energy generated by the plant. If energy production is lower, the power company will know something is wrong and can correct the error.

Formålet med dette prosjektet er å utvikle ein kostnadseffektiv metode for å måle vannføringen i kraftverk. Dette vil gjerast ved å utvikle ein pitot-probe, som målar vannhastigheita i eit punkt i røyret. så vil ein bruke datamodellar for å kunne finne vannføringa i heile røret, basert på måleverdien i dette eine punktet. Måleoppsettet vil så monterast på eit kraftverk, for å teste kor godt det funker i ein reell omgivelse. Når ein har nøyaktige målinger for volumstrømmen er det enkelt å beregne virkningsgraden. Ei av hovudutfordringane i prosjektet vil være å designe proben slik at den forstyrrar strømninga i røyret minst mogleg, samstundes som den er robust nok til å stå imot eventuelle objekter som flyter med vatnet. Ei anna utfrodring vil bli å finne datamodellar som er tilstrekkeleg nøyaktige, og gir resultater som er innanfor målsetjinga for usikkerhet på 2%. Dersom prosjektet er suksessfult, vil man ha tilgang til direkte måling av vannføringa gjennom eit kraftverk. Denne verdien kan brukast til å berekna kor stor del av den tilgjengelege energien som blir utnytta av kraftverket. Ved å overvåka denne kontinuerleg, kan man lett finne ut om det oppstår skadar ved turbinen, eller om det oppstår skadar i vannveien. Dette kan så brukast til å planleggje vedlikehald for kraftverket.