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eLibrary > BS EN 62364:2013 Hydraulic machines. Guide for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis, and Pelton turbines >

BS EN 62364:2013 Hydraulic machines. Guide for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis, and Pelton turbines, 2013

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BS EN 62364:2013 Hydraulic machines. Guide for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis, and Pelton turbines, 2013

EN62364{2013}e.pdf [Go to Page]
Foreword
Endorsement notice
30286772-VOR.pdf [Go to Page]
English [Go to Page]
CONTENTS
FOREWORD
INTRODUCTION
1 Scope
2 Terms, definitions and symbols [Go to Page]
2.1 Units
2.2 Terms, definitions and symbols
3 Abrasion rate [Go to Page]
3.1 Theoretical model
3.2 Introduction to the PL variable
3.3 Survey results
3.4 Reference model
4 Design [Go to Page]
4.1 General
4.2 Water conveyance system
4.3 Valve [Go to Page]
4.3.1 General
4.3.2 Selection of abrasion resistant materials and coating
4.3.3 Stainless steel overlays
4.3.4 Protection (closing) of the gap between housing and trunnion
4.3.5 Stops located outside the valve
4.3.6 Proper capacity of inlet valve operator
4.3.7 Increase bypass size to allow higher guide vane leakage
4.3.8 Bypass system design
4.4 Turbine [Go to Page]
4.4.1 General
4.4.2 Hydraulic design
4.4.3 Mechanical design
4.4.4 Operation
4.4.5 Spares and regular inspections
4.4.6 Particle sampling and monitoring
5 Abrasion resistant materials [Go to Page]
5.1 Guidelines concerning relative abrasion resistance of materials including abrasion resistant coatings [Go to Page]
5.1.1 General
5.1.2 Discussion and conclusions
5.2 Guidelines concerning maintainability of abrasion resistant coating materials [Go to Page]
5.2.1 Definition of terms used in this subclause
5.2.2 Time between overhaul for protective coatings
5.2.3 Maintenance of protective coatings
6 Guidelines on insertions into specifications [Go to Page]
6.1 General
6.2 Properties of particles going through the turbine
6.3 Size distribution of particles
6.4 Mineral composition of particles for each of the above mentioned periods
Annex A (informative) PL calculation example
Annex B (informative) Measuring and recording abrasion damages
Annex C (informative) Water sampling procedure
Annex D (informative) Procedures for analysis of particle concentration, size, hardness and shape
Annex E (informative) Tests of abrasion resistant materials
Annex F (informative) Typical criteria to determine overhaul time due to abrasion erosion
Annex G (informative) Example to calculate the amount of erosion in the full model
Annex H (informative) Examples to calculate the TBO in the reference model
Bibliography
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Estimation of the characteristic velocities in guide vanes, Wgv, and runner, Wrun, as a function of turbine specific speed
Figure 2 – Example of flow pattern in a Pelton injector at different load
Figure 3 – Example of protection of transition area
Figure 4 – Runner blade overhang in refurbishment project
Figure 5 – Example of “mouse-ear” cavitation on runner band
Figure 6 – Detailed design of guide vane trunnion seals
Figure 7 – Example of fixing of facing plates from the dry side
Figure 8 – Head cover balancing pipes with bends
Figure 9 – Step labyrinth with optimized shape for hard coating
Figure 10 – Development of spiral pressure over time
Figure D.1 – Typical examples of particle geometry
Figure E.2 – ASTM test apparatus
Figure E.3 – Test coupon
Figure E.4 – Slurry pot test facility
Figure E.5 – High velocity test rig
Figure E.6 – Samples are located on the rotating disk
Figure E.7 – Comparison of two samples after testing
Figure E.8 – Whole test system of rotating disk
Figure E.9 – Schematic of test rig used for test 8
Figure E.10 – Testing of samples on hydro abrasive stand
Figure E.11 – Cover of disc
Figure E.12 – Curve of unit abrasion rate with circumference velocityfor 3 kinds of materials
Tables [Go to Page]
Table 1 – Data analysis of the supplied questionnaire
Table 2 – Overview over the feasibility for repair C
Table 3 – Form for properties of particles going through the turbine
Table 4 – Form for size distribution of particles
Table 5 – Form for mineral composition of particles for each of the above mentioned periods
Table A.1 – Example of documenting sample tests
Table A.2 – Example of documenting sample results
Table B.1 – Inspection record, runner blade inlet form
Table B.2 – Inspection record, runner blade outlet form
Table B.3 – Inspection record, runner band form
Table B.4 – Inspection record, guide vanes form
Table B.5 – Inspection record, facing plates and covers form
Table B.6 – Inspection record, upper stationary seal form
Table B.7 – Inspection record, upper rotating seal form
Table B.8 – Inspection record, lower stationary seal form
Table B.9 – Inspection record, lower rotating seal form
Table E.1 – Relative wear resistance in laboratory test 1
Table E.2 – Relative wear resistance in laboratory test 2
Table E.3 – Relative wear resistance in laboratory test 3
Table E.4 – Relative wear resistance in test 4
Table E.5 – Results of test
Table E.6 – Results of test
Table E.7 – Results from test
Table E.8 – Relative wear resistance in laboratory test 8
Table E.9 – Results of relative wear resistance for some materials (U = 40m/s)
Table G.1 – Calculations
Table H.1 – Pelton turbine calculation example
Table H.2 – Francis turbine calculation example
Français [Go to Page]
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS
INTRODUCTION
1 Domaine d'application
2 Termes, définitions et symboles [Go to Page]
2.1 Unités
2.2 Termes, definitions et symboles
3 Taux d'abrasion [Go to Page]
3.1 Modélisation théorique
3.2 Introduction de la variable PL
3.3 Résultats de l'enquête
3.4 Modélisation par analogie
4 Conception [Go to Page]
4.1 Généralités
4.2 Système d'adduction hydraulique
4.3 Vanne [Go to Page]
4.3.1 Généralités
4.3.2 Choix de matériaux et de revêtements résistant à l'abrasion
4.3.3 Revêtements intérieurs en acier inoxydable
4.3.4 Protection (par obstruction) de l'espace entre le boîtier et le tourillon
4.3.5 Butées extérieures à la vanne
4.3.6 Capacité appropriée de l'organe de manœuvre des vannes de garde
4.3.7 Augmentation de la taille de la dérivation pour prendre en compte un débit de fuite plus élevé au niveau des directrices
4.3.8 Conception du système de dérivation
4.4 Turbine [Go to Page]
4.4.1 Généralités
4.4.2 Conception hydraulique
4.4.3 Conception mécanique
4.4.4 Fonctionnement
4.4.5 Pièces de rechange et inspections périodiques
4.4.6 Echantillonnage et contrôle continu des particules
5 Matériaux résistant à l'abrasion [Go to Page]
5.1 Recommandations concernant la résistance à l'abrasion relative des matériaux, y compris les revêtements spécifiques résistant à l'abrasion [Go to Page]
5.1.1 Généralités
5.1.2 Discussion et conclusions
5.2 Recommandations concernant la maintenabilité des matériaux utilisés pour les revêtements résistant à l'abrasion [Go to Page]
5.2.1 Définition des termes employés dans ce paragraphe
5.2.2 Temps entre révisions pour les revêtements de protection
5.2.3 Entretien des revêtements de protection
6 Recommandations concernant les éléments à intégrer dans les spécifications [Go to Page]
6.1 Généralités
6.2 Propriétés des particules traversant la turbine
6.3 Granulométrie des particules
6.4 Minéralogie des particules pour chacune des périodes susmentionnées
Annexe A (informative) Exemple de calcul de la valeur PL
Annexe B (informative) Mesure et enregistrement des dommages par abrasion
Annexe C (informative) Procédure d'échantillonnage de l'eau
Annexe D (informative) Procédures d'analyse de la concentration, de la taille,de la dureté et de la forme des particules
Annexe E (informative) Essais des matériaux résistant à l'abrasion
Annexe F (informative) Critères typiques de détermination de la nécessitéd’une révision en raison de l'érosion par abrasion
Annexe G (informative) Exemple de calcul du degré d'érosion en utilisant le modèle général
Annexe H (informative) Exemples de calcul du TBO dans le modèle de référence
Bibliographie
Figures [Go to Page]
Figure 1 – Estimation des vitesses caractéristiques dans les directrices, Wgv, et dans la roue, Wrun, en fonction de la vitesse spécifique de la turbine
Figure 2 – Exemple d'écoulement dans un injecteur Pelton à différentes ouvertures
Figure 3 – Exemple de protection de la zone de transition
Figure 4 – Aubes en encorbellement pour un projet de réhabilitation
Figure 5 – Exemple de cavitation type " moustaches" en ceinture de roue
Figure 6 – Conception détaillée des étanchéités du tourillon des directrices
Figure 7 – Exemple de fixation de plaques d'usure côté sec
Figure 8 – Tuyaux d'équilibrage avec coudes au niveau du flasque supérieur
Figure 9 – Labyrinthe à étage de forme optimisée pour application du revêtement dur
Figure 10 – Évolution dans le temps de la pression dans la bâche spirale
Figure D.1 – Exemples typiques de géométrie des particules
Figure E.1 – Représentation schématique du banc d'essai utilisé lors de l'essai 1
Figure E.2 – Appareillage d'essai ASTM
Figure E.3 – Éprouvette d'essai
Figure E.4 – Installation d'essai "cuve à boue"
Figure E.5 – Banc d'essai à vitesse élevée
Figure E.6 – Emplacement des échantillons sur le disque tournant
Figure E.7 – Comparaison de deux échantillons après essai
Figure E.8 – Système d'essai complet à disque tournant
Figure E.9 – Représentation schématique du banc d'essai utilisé pour l'essai 8
Figure E.10 – Essai d'échantillons sur banc hydro-abrasif
Figure E.11 – Disque support
Figure E.12 – Courbe du taux d'abrasion en fonction de la vitesse circonférentiellepour 3 types de matériaux
Tableaux [Go to Page]
Tableau 1 – Analyse des données collectées à partir du questionnaire
Tableau 2 – Présentation succincte de la faisabilité de la réparation de type C
Tableau 3 – Formulaire pour les propriétés des particules traversant la turbine
Tableau 4 – Formulaire concernant la granulométrie des particules
Tableau 5 – Formulaire présentant la composition minérale des particules pour chacune des périodes susmentionnées
Tableau A.1 – Exemple de documentation des essais sur échantillonnage
Tableau A.2 – Exemple de documentation des résultats d'échantillonnage
Tableau B.1 – Registre d'inspection, formulaire dédié à l'entrée des aubes
Tableau B.2 – Registre d'inspection, formulaire dédié à la sortie des aubes
Tableau B.3 – Registre d'inspection, formulaire dédié à la ceinture de roue
Tableau B.4 – Registre d'inspection, formulaire dédié aux directrices
Tableau B.5 – Registre d'inspection, formulaire dédiéaux plaques d'usure et aux flasques
Tableau B.6 – Registre d'inspection, formulaire dédié au labyrinthe supérieur fixe
Tableau B.7 – Registre d'inspection, formulaire dédié au labyrinthe supérieur mobile
Tableau B.8 – Registre d'inspection, formulaire dédié au labyrinthe inférieur fixe
Tableau B.9 – Registre d'inspection, formulaire dédié au labyrinthe inférieur tournant
Tableau E.1 – Résistance à l'usure relative lors de l'essai en laboratoire n° 1
Tableau E.2 – Résistance à l'usure relative dans l'essai en laboratoire n° 2
Tableau E.3 – Résistance à l'usure relative dans l'essai en laboratoire 3
Tableau E.4 – Résistance à l'usure relative dans l'essai 4
Tableau E.5 – Résultats d'essai
Tableau E.6 – Résultats d'essai
Tableau E.7 – Résultats d'essai
Tableau E.8 – Résistance relative à l'usure lors de l'essai 8
Tableau E.9 – Résultats de la résistance à l'usure relative pour certains matériaux(U = 40 m/s)
Tableau G.1 – Calculs
Tableau H.1 – Exemple de calcul pour une turbine Pelton
Tableau H.2 – Exemple de calcul pour une turbine Francis [Go to Page]

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