KATflow 200 – Zuverlässige Durchflussmessungen in turbulenter Umgebung

Hochgenaue Durchflussmessung zur Verifizierung der Entnahmemengen in italienischen Wasserkraftwerken unter schwierigen Bedingungen

Bei der Wasserentnahme aus Fließgewässern unterliegen Wasserkraftwerke festgelegten Höchst­grenzen, die zur Erzeugung einer bestimmten Strommenge benötigt werden. Im Alterungsprozess wird es zunehmend schwieriger, diese maximalen Entnahmemengen valide zu bestimmen, wenn sich die urspünglichen Anlagenparameter (bspw. die Pumpleistung) aufgrund der Kraft­werksalterung verändern. Zusammengefasst äußert sich dies zumeist in einem verschlechterten Wirkungsgrad. Im Speziellen benötigen gealterte Wasserkraftwerke einen höheren Wasserdurchfluss, um eine bestimmte Menge an Energie zu erzeugen.

Katronics italienischer Vertriebspartner Selemark wurde auf einer Messe von einem Ingenieur einer Kraftwerksgruppe angesprochen. Dieser legte dar, dass die Turbinen in den Wasserkraftwerken der Gruppe seit den 1950er Jahren in Betrieb sind und dass für sie nun aufgrund des höheren, benötigten Wasserdurchflusses für die Erreichung der Erzeugungsziele die Gefahr besteht, ihre Genehmigungen zu verlieren. In Vorbereitung einer geplanten Sanierung benötigte der Kunde eine Lösung für eine Durchflussmessung, die ohne Unterbrechung der Stromerzeugung, also bei laufendem Prozess, bewerkstelligt werden konnte. 

Für die in Folge initiierte Machbarkeitsstudie wurde Katronics portabler Ultraschall­durchflussmesser KATflow 200 mit den kompakten K1-Sensoren verwendet. Die Sensoren wurden dabei mittels Koppelpaste und Metallketten am Rohr aufgespannt. Der in allen Katronic-Ultraschalldurchflussmessern unterstützende Akustische Sensorpositionierungsassistent ermöglicht es dem Anwender, die Wandler schnell, mühelos und präzise auf Rohrleitungen zu montieren, um mit bestmöglicher Signalstärke eine Messung sofort starten zu können.

Die in dem betreffenden Wasserkraftwerk installierten, im Freien befindlichen, Eisenrohrleitungen weisen einen Durchmesser von 650 mm auf und verlaufen in einem typischen 27°-Winkel bergauf. Das bergige Gelände führte zu der Prognose einer Umgebungstemperaturschwankung zwischen -20 °C und +35 °C. Aufgrund vorgefundener starker Rostanlagerungen wurde eine Rauheit der Rohr-Innenoberfläche von bis zu 4 mm angenommen. Der Durchfluss durch die Rohre beträgt typischerweise 1,0 m³/s, und der Kunde wollte eine möglichst genaue Durchflussmessung zusammen mit einem zuverlässigen Alarm, sobald der Durchfluss die Überschreitung der Entnahmegrenze von 1,5 m³/s erreicht.

Die antizipierte Menge an Rost auf der Innenseite der Rohrleitung und eine vorhergesagte Strömungsgeschwindigkeit zwischen 3,1 und 4,9 m/s ließen höhere Turbulenzen und ein damit einhergehendes starkes Rauschen des Messsignals vermuten. Die hochentwickelte Signal­verarbeitung des KATflow 200 kompensierte beides perfekt. Die Messung der Durchflussrate stellte sich sofort ein und lieferte sehr gute Ergebnisse. Ein Ingenieur des Kunden konnte anhand der gleichzeitigen Variation der Durchflussrate innerhalb der bekannten prozentualen Streuung und Überprüfung der Zählerleistung Katronics Ultraschalldurchflussmessungen vor Ort bestätigten.

In dieser Anwendung befähigte Katronic eine Gruppe kleiner Wasserkraftwerke in Italien dazu, innerhalb ihrer zulässigen Entnahmegrenzen zu bleiben. Der an eisernen Einlassrohren einfach zu installierende, nichtinvasive, portable Clamp-on-Durchflussmesser des Typs KATflow 200 bot eine erstklassige Lösung, bei Normalbetrieb des Kraftwerks den Wasserdurchfluss in die Generator­anlage zuverlässig und genau zu messen.

Nach diesem erfolgreichen Testlauf wird das Energieversorgungsunternehmen voraussichtlich bis zu 30 KATflow-Durchflussmesser für das Projekt anschaffen, das innerhalb eines Jahres abge­schlossen sein soll.

Bildnachweis: Selemark