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IEC 62364 Ed. 2.0 b:2019 Hydraulic machines - Guidelines for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis and Pelton turbines >
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IEC 62364 Ed. 2.0 b:2019 Hydraulic machines - Guidelines for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis and Pelton turbines, 2019
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Terms, definitions and symbols
- 3 Prediction of hydro-abrasive erosion rate [Go to Page]
- 3.1 Model for hydro-abrasive erosion depth
- 3.2 Reference model
- 3.3 Simplified hydro-abrasive erosion evaluation
- 4 Design [Go to Page]
- 4.1 General
- 4.2 Selection of materials with high resistance to hydro-abrasive erosion and coating
- 4.3 Stainless steel overlays
- 4.4 Water conveyance system
- 4.5 Valve [Go to Page]
- 4.5.1 General
- 4.5.2 Protection (closing) of the gap between housing and trunnion
- 4.5.3 Stops located outside the valve
- 4.5.4 Proper capacity of inlet valve operator
- 4.5.5 Increase bypass size to allow higher guide vane leakage
- 4.5.6 Bypass system design
- 4.6 Turbine [Go to Page]
- 4.6.1 General
- 4.6.2 Hydraulic design
- 4.6.3 Mechanical design
- 5 Operation and maintenance [Go to Page]
- 5.1 Operation
- 5.2 Spares and regular inspections
- 5.3 Particle sampling and monitoring
- 6 Materials with high resistance to hydro-abrasive erosion [Go to Page]
- 6.1 Guidelines concerning relative hydro-abrasive erosion resistance of materials including hydro-abrasive erosion resistant coatings [Go to Page]
- 6.1.1 General
- 6.1.2 Discussion and conclusions
- 6.2 Guidelines concerning maintainability of hydro-abrasive erosion resistant coating materials [Go to Page]
- 6.2.1 Definition of terms used in this subclause
- 6.2.2 Time between overhaul for protective coatings
- 6.2.3 Repair of protective coatings
- 7 Guidelines on insertions into specifications [Go to Page]
- 7.1 General
- 7.2 Properties of particles going through the turbine
- 7.3 Size distribution of particles
- Annexes [Go to Page]
- Annex A (informative) PL calculation example
- Annex B (informative) Measuring and recording hydro-abrasive erosion damages [Go to Page]
- B.1 Recording hydro-abrasive erosion damage
- B.2 Pelton runner without coating
- B.3 Needle tip and mouth piece without coating
- B.4 Pelton runner with hardcoating
- B.5 Needle tip, seat ring and nozzle housing with coating
- B.6 Francis runner and stationary labyrinth without coating
- B.7 Francis runner with coating and stationary labyrinth
- B.8 Guide vanes and facing plates without coating
- B.9 Guide vanes and facing plates with coating
- B.10 Stay vanes
- B.11 Francis labyrinth seals uncoated
- B.12 Kaplan uncoated
- B.13 Kaplan coated
- B.14 Sample data sheets
- B.15 Inspection record, runner blade inlet
- B.16 Inspection record, runner blade outlet
- B.17 Inspection record, runner band
- B.18 Inspection record, guide vanes
- B.19 Inspection record, facing plates and covers
- B.20 Inspection record, upper stationary seal
- B.21 Inspection record, upper rotating seal
- B.22 Inspection record, lower stationary seal
- B.23 Inspection record, lower rotating seal
- B.24 Inspection record, runner bucket
- B.25 Inspection record, Pelton runner splitter
- Annex C (informative) Monitoring of particle concentration and properties and water sampling procedure [Go to Page]
- C.1 General
- C.2 Sampling before building a power station
- C.3 Sampling in existing power stations
- C.4 Logging of samples
- Annex D (informative) Procedures for analysis of particle concentration, size, hardness and shape [Go to Page]
- D.1 General
- D.2 Particle concentration
- D.3 Particle size distribution
- D.4 Mineralogical composition
- D.5 Particle geometry
- Annex E (informative) Frequency of sediment sampling
- Annex F (informative) Typical criteria to determine overhaul time due to hydro-abrasive erosion [Go to Page]
- F.1 General
- F.2 Parameters which are observable while the unit is in operation
- F.3 Criteria that require internal inspection of the unit
- Annex G (informative) Example to calculate the hydro-abrasive erosion depth
- Annex H (informative) Examples to calculate the TBO in the reference model
- Annex I (informative) Background for hydro-abrasive erosion depth model [Go to Page]
- I.1 Model background and derivation
- I.2 Introduction to the PL variable
- I.3 Calibration of the formula
- Annex J (informative) Quality control of thermal sprayed WC-CoCr [Go to Page]
- J.1 Specification
- J.2 Quality control
- 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 – Simplified evaluation of risk of hydro-abrasive erosion for first assessment
- Figure 3 – Example of protection of transition area
- Figure 4 – Runner blade overhang in refurbishment project
- Figure 5 – Example of cavitation on runner band due to thicker blades
- Figure 6 – Example of design of guide vane trunnion seals
- Figure 7 – Example of fixing of facing plates from the dry side (bolt to the left)
- Figure 8 – Head cover balancing pipes with bends
- Figure 9 – Step labyrinth with optimized shape for hardcoating
- Figure 10 – Sample plot of particle concentration versus time
- Figure D.1 – Typical examples of particle geometry
- Figure I.1 – Example of flow pattern in a Pelton injector at different load
- Tables [Go to Page]
- Table 1 – Values of Kf and p for various components
- Table 2 – Overview over the feasibility for repair C on site
- Table 3 – Form for properties of particles going through the turbine
- Table 4 – Form for size distribution of particles
- 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 B.10 – Inspection record, runner bucket
- Table B.11 – Inspection record, Pelton runner splitter
- Table G.1 – Calculations
- Table H.1 – Pelton turbine calculation example
- Table H.2 – Francis turbine calculation example
- Table I.1 – Analysis of the calibration constant Kf and p
- Table J.1 – Recommended items to include in HVOF inspection
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d'application
- 2 Termes, définitions et symboles
- 3 Prédiction du taux d'érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- 3.1 Modélisation de la profondeur d’érosion hydro-abrasive
- 3.2 Modèle par analogie
- 3.3 Evaluation simplifiée de l’érosion hydro-abrasive
- 4 Conception [Go to Page]
- 4.1 Généralités
- 4.2 Sélection des matériaux et revêtements présentant une forte résistance à l’érosion hydro-abrasive
- 4.3 Revêtements en acier inoxydable
- 4.4 Système d'adduction hydraulique
- 4.5 Vannes [Go to Page]
- 4.5.1 Généralités
- 4.5.2 Protection (par obstruction) de l'espace entre le tourillon et son logement
- 4.5.3 Butées extérieures à la vanne
- 4.5.4 Capacité appropriée de l'organe de manœuvre des vannes de garde
- 4.5.5 Augmentation de la taille du circuit de dérivation pour prendre en compte un débit de fuite plus élevé au niveau des directrices
- 4.5.6 Conception du système de dérivation
- 4.6 Turbine [Go to Page]
- 4.6.1 Généralités
- 4.6.2 Conception hydraulique
- 4.6.3 Conception mécanique
- 5 Exploitation et maintenance [Go to Page]
- 5.1 Exploitation
- 5.2 Pièces de rechange et inspections périodiques
- 5.3 Echantillonnage et contrôle en continu des particules
- 6 Matériaux hautement résistants à l'érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- 6.1 Recommandations concernant la résistance à l'érosion hydro-abrasive relative des matériaux, y compris les revêtements résistants à l'érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- 6.1.1 Généralités
- 6.1.2 Discussion et conclusions
- 6.2 Lignes directrices concernant la maintenabilité des matériaux utilisés pour les revêtements résistant à l'érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- 6.2.1 Définition des termes employés dans ce paragraphe
- 6.2.2 Temps entre chaque révision pour les revêtements de protection
- 6.2.3 Réparation des revêtements de protection
- 7 Recommandations concernant les éléments à intégrer dans les spécifications [Go to Page]
- 7.1 Généralités
- 7.2 Propriétés des particules passant dans la turbine
- 7.3 Granulométrie des particules
- Annexes [Go to Page]
- Annexe A (informative) Exemple de calcul de la valeur PL
- Annexe B (informative) Mesures et enregistrements des dommages par érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- B.1 Enregistrement du dommage par érosion hydro-abrasive
- B.2 Roue Pelton sans revêtement
- B.3 Aiguille et lèvre sans revêtement
- B.4 Roue Pelton avec revêtement dur
- B.5 Pointeau, bec de buse et buse des injecteurs avec revêtement
- B.6 Roue Francis et labyrinthe fixe sans revêtement
- B.7 Roue Francis avec revêtement et labyrinthe fixe
- B.8 Directrices et plaques d'usure sans revêtement
- B.9 Directrices et plaques d'usure avec revêtement
- B.10 Avant-directrices
- B.11 Labyrinthes de roue Francis sans revêtement
- B.12 Pales de Kaplan sans revêtement
- B.13 Pales de Kaplan avec revêtement
- B.14 Fiches techniques d'échantillonnage
- B.15 Registre d'inspection, entrée des aubes
- B.16 Registre d'inspection, sortie des aubes
- B.17 Registre d'inspection, ceinture de roue
- B.18 Registre d'inspection, directrices
- B.19 Registre d'inspection, plaques d'usure et flasques
- B.20 Registre d'inspection, labyrinthe supérieur fixe
- B.21 Registre d'inspection, labyrinthe supérieur mobile
- B.22 Registre d'inspection, labyrinthe inférieur fixe
- B.23 Registre d'inspection, labyrinthe inférieur mobile
- B.24 Registre d'inspection, auget de roue Pelton
- B.25 Registre d'inspection, arête d’auget Pelton
- Annexe C (informative) Surveillance de la concentration et des propriétés et procédure d'échantillonnage de l'eau [Go to Page]
- C.1 Généralités
- C.2 Echantillonnage avant la construction de la centrale
- C.3 Echantillonnage au niveau des centrales existantes
- C.4 Enregistrement des échantillons
- Annexe D (informative) Procédures d'analyse de la concentration, de la taille, de la dureté et de la forme des particules [Go to Page]
- D.1 Généralités
- D.2 Concentration en particules
- D.3 Distribution granulométrique des particules
- D.4 Composition minéralogique des particules
- D.5 Géométrie des particules
- Annexe E (informative) Fréquence d’échantillonnage des sédiments
- Annexe F (informative) Critères typiques de détermination de la nécessité d’une révision en raison de l'érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- F.1 Généralités
- F.2 Paramètres qui sont observables quand le groupe est en fonctionnement
- F.3 Critères qui nécessitent une inspection interne du groupe
- Annexe G (informative) Exemple de calcul de la profondeur d'érosion hydro-abrasive
- Annexe H (informative) Exemples de calcul du TBO dans le modèle de référence
- Annexe I (informative) Compléments sur le modèle de la profondeur d’érosion hydro-abrasive [Go to Page]
- I.1 Compléments sur le modèle et incertitudes
- I.2 Introduction de la variable PL
- I.3 Calibration de la formule
- Annexe J (informative) Contrôle qualité du revêtement par projection thermique WC-CoCr [Go to Page]
- J.1 Spécification
- J.2 Contrôle qualité
- 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 – Evaluation simplifiée de l’érosion hydro-abrasive pour une première évaluation
- Figure 3 – Exemple de protection de la zone de transition
- Figure 4 – Aubes en porte à faux pour un projet de réhabilitation
- Figure 5 – Exemple de cavitation sur la ceinture de roue due à des aubes trop épaisses
- Figure 6 – Exemple de conception de joints au niveau des tourillons des directrices
- Figure 7 – Exemple de fixation de plaques d'usure côté sec (élément de fixation à gauche)
- Figure 8 – Tuyaux d'équilibrage avec coudes au niveau du flasque supérieur
- Figure 9 – Labyrinthe à étages de forme optimisée pour application d’un revêtement dur
- Figure 10 – Exemple de graphique de la concentrationdes particules en fonction du temps
- Figure D.1 – Trois exemples typiques de géométrie des particules
- Figure I.1 – Exemple d'écoulement dans un injecteur Pelton à différentes ouvertures
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau 1 – Valeurs de Kf et p pour différents composantes
- Tableau 2 – Présentation succincte de la faisabilité de la réparation de type C
- Tableau 3 – Formulaire pour les propriétés des particules passant dans la turbine
- Tableau 4 – Formulaire pour la granulométrie des particules
- 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 mobile
- Tableau B.10 – Registre d'inspection, formulaire dédié aux augets de roue Pelton
- Tableau B.11 – Registre d'inspection, formulaire dédié aux arêtes d’augets Pelton
- Tableau G.1 – Calculs
- Tableau H.1 – Exemple de calcul pour une turbine Pelton
- Tableau H.2 – Exemple de calcul pour une turbine Francis
- Tableau I.1 – Analyse des constantes de calibration Kf et p
- Tableau J.1 – Eléments qu’il est recommandé d’incluredans le rapport d’inspection du revêtement [Go to Page]
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