Im Rahmen eines mehrjährigen Forschungsprojektes konnten wir schädliche Belastungen an Francisrädern feststellen und eine Lösung finden. Für die Kraftwerke Oberhasli AG bedeutet dies eine deutlich verlängerte Einsatzdauer der fünf Francisräder, für die eigentlich schon ein Ersatz vorgesehen war.
Durch sehr ungünstige Strömungsverhältnisse an den Schaufelaustrittskanten der Francisturbinen im Kraftwerk Grimsel 2 der Kraftwerke Oberhasli AG, kam es zu einer Anregung verschiedener Eigenfrequenzen. Dadurch wurden die Laufräder bei jedem Start und Stopp der Turbine unzulässig stark belastet und es kam zu Ermüdunsgrissen an den Laufschaufeln.
Im Rahmen vorangehender Projekte fanden Berechnungen der Belastungen und der verbleibenden Lebensdauer an den Laufrädern statt, die Ergebnisse dieser Berechnungen liessen keine Erklärung der aufgetretenen Risse zu. Der aktuelle Stand der Forschung liess vermuten, dass ein Zusammenhang zu den vielen Start-Stopp-Vorgängen und den dann herrschenden, unberechenbaren Strömungsverhältnissen bestand.
Unter grossem Aufwand wurden hochaufgelöste Dehnungsmessungen auf dem Laufrad durchgeführt und so die Annahme schädlicher Start-Stopps bestätigt. Als weiteres Produkt wurde eine Messmethode entwickelt, die es zuliess, spätere Veränderungen an der Turbine mit deutlich geringerem Aufwand zu messen.
Eine kleine Anpassung an den Schaufelaustrittskanten führte dazu, dass die Turbinen während des Start- und Abstellvorganges deutlich ruhiger und auch ohne Messtechnik deutliche Verbesserungen wahrnehmbar waren. Weitere Messungen, unter anderem auch erneut mit Dehnungsmessstreifen im laufenden Betrieb, brachten den Beweis – sämtliche schädlichen Anregungen und somit die Ursache der Ermüdungsrisse konnten beseitig werden. Auf die normalen Betriebspunkte hatte die Anpassungen keinen Einfluss, die Turbinen dürfen über den gesamten Einsatzbereich mit 100% Last betrieben werden.
