As a consequence of increasing wind power installations in the Nordic grid the last years, the need for regulating power has become larger. In the Nordic grid, regulating power is mainly provided by hydro power. One part of the regulating power is called frequency control, which ensures that the grid frequency is stable and close to 50 Hz.However, setting the turbine into frequency controlled operation may cause stress and wear of the components in the mechanical control system. Frequency controlling implies large and frequent servo forces and longer travelling distance of the sliding bearings in the Kaplan turbine.Based on one selected Kaplan turbine, Selsfors G1, measurements and MATLAB calculations have been performed in order to determine forces and movements of the linkage system. With these forces and movements as input, stresses and fatigue have been determined as well as sliding distances, bearing pressures and wear of bearings during a typical lifetime of 40 years.The results indicate that no severe wear exists on the bearings during 40 years of service.

I denna rapport utreds olika metoder för att kunna reglera vattennivån i vattenkraftverket Avesta Lillfors i Dalarna. Två kraftverk ligger endast 900 m uppströms och detta gör att svarstiderna blir korta och regleringen blir lätt nervös. Att använda sig av vattennivåreglering i ett kraftverk för-enklar dess styrning då anpassning till inflödet sker automatiskt.En flödestabell har tagits fram genom mätningar i turbinen, med hjälp av Winter-Kennedy-metoden. Denna tabell används för att kunna fram-koppla regulatorn och därmed dämpa stora variationer i inflödet. Dessu-tom har en modell av älven skapats och testats med en återkopplad PID-regulator.

Syftet med detta examensarbete är att designa en modulär turbinstyrning för användande inom hydroelektrisk kraftproduktion. Normalt specialbyggs styrenheterför varje specifik kund, men denna arbetsmetod är både dyr och tidskrävande. De lokala förutsättningarna (så som turbintyp eller generatorantal) kan skilja sig mellan kraftstationer, och enheten måste således designas för att vara så kompatibel och allsidig som möjligt.Styrenheten skall kunna kontrollera turbinens ledskenepådrag, och bladvinkel i stationer med Kaplanturbin. Enheten skall designas för att fungera som en fristående enhet, såväl som en del i ett nätverk av kontrollenheter. Konstruktionen måste vara säker, inom vattenkraftssammanhang sätts stora krafter i rörelse och nödvändiga åtgärder för att garantera säkerheten måste därför vidtas.Det övergripande målet är att konstruera en billig, mångsidig produkt för vattenturbinstyrningsom kan användas under så många olika förutsättningar som möjligt.Projektet delas upp i tre olika delar, Design, Hydraulikkonstruktion och Styrprogram.

Denna rapport beskriver arbetet med utvecklingen av en ny modell för Kaplanturbiner. Utvecklingen bygger på två kopplade differentialekvationer som under arbetets gång anpassats och implementerats i turbinmodellen.Modellen beskriver hur vattenflöde och turbinmoment påverkas av avvikelsen från den optimala kombineringskurvan för vinklarna på turbinens ledskena och löphjul, och är anpassad för ett referensaggregat med tillgängliga provdata. Även övriga enheter i vattenkraftaggregatet modelleras och sätts samman med frekvensregulator och elnät för att simulera aggregatets reglerstabilitet i önätsdrift.Verifieringen av turbinmodellen sker genom försök att återskapa de befintliga verkningsgradskurvorna med hjälp av modellen. Resultatet visar en god följning av de verkliga kurvformerna, dock med något lägre maximal verkningsgrad.Verifieringen av önätmodellen sker genom att prova stabiliteten i nätfrekvens och turbineffekt vid stegpålastningar. Resultatet ger en stabilare reglerstabilitet än i verkligheten, men uppfyller ändå förväntningarna på en fungerande modell.This report describes the development of a new kaplan turbine model.