{"id":2116,"date":"2026-07-28T09:43:31","date_gmt":"2026-07-28T09:43:31","guid":{"rendered":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/?p=2116"},"modified":"2026-07-28T09:44:21","modified_gmt":"2026-07-28T09:44:21","slug":"schwingungsuberwachung-bei-der-erosion-einer-pelton-turbine","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/suivi-vibratoire-erosion-turbine-pelton\/","title":{"rendered":"Schwingungs\u00fcberwachung von Pelton-Turbinen: Messung der hydroabrasiven Erosion ohne Produktionsunterbrechung"},"content":{"rendered":"

Der Klimawandel und die zunehmende Sedimentfracht in den alpinen Einzugsgebieten beschleunigen die hydroabrasive Erosion von Wasserkraftanlagen. Angesichts dieser betrieblichen Herausforderung st\u00fctzt sich die Bewertung des Verschlei\u00dfes der Peltonr\u00e4der nach wie vor weitgehend auf regelm\u00e4\u00dfige Sichtpr\u00fcfungen, die kostspielige Produktionsstillst\u00e4nde erfordern und die Verf\u00fcgbarkeit der Aggregate beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n\n\n\n

In einer k\u00fcrzlich ver\u00f6ffentlichten Studie, die in Results in Engineering<\/em>, haben die Forscher des Hydro Alps Lab (im Rahmen der Doktorarbeit von Maxime Chiarelli, HES-SO Valais-Wallis und ETH Z\u00fcrich) einen entscheidenden Schritt zur \u00dcberwindung dieser Einschr\u00e4nkung getan, indem sie die physikalischen Grundlagen f\u00fcr eine nicht-invasive \u00dcberwachung des baulichen Zustands geschaffen haben.<\/p>\n\n\n\n

Den Verschlei\u00dfzustand mithilfe dynamischer Eigenschaften in Echtzeit quantifizieren<\/h2>\n\n\n\n
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Vergleich zwischen der neuen Mulde (a) und den beiden erodierten (b) bzw. stark erodierten (c) Mulden.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das zentrale Ziel dieser Arbeiten besteht darin, den aktuellen Verschlei\u00dfzustand eines im Betrieb befindlichen Peltonrades indirekt zu quantifizieren, ohne dass eine Demontage oder eine Betriebsunterbrechung erforderlich ist. Durch die Analyse von drei Prototypen im Ma\u00dfstab Kleinwasserkraft<\/em> (1,8 MW), die unterschiedliche Verschlei\u00dfgrade widerspiegelten, konnten die Forscher eine systematische Verschiebung der Eigenfrequenzen der Struktur hin zu niedrigeren Werten nachweisen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Frequenzabf\u00e4lle, die bei bestimmten Schwingungsmodenfamilien bis zu -15,75 % betragen, zeigen, dass das dynamische Verhalten des Rades haupts\u00e4chlich durch den Verlust der strukturellen Steifigkeit im Bereich der Aussparungen (insbesondere am zentralen Trennsteg und an der Aussparung) bestimmt wird und nicht durch die blo\u00dfe Verringerung der Masse.<\/p>\n\n\n\n

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3D-Kartierung der Erosion an den 25 Schaufeln des Rades (keine Erosion in Blau, maximale Erosion in Rot).<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ein Zusammenhang, der sich auf Maschinen mit hoher Leistung \u00fcbertragen l\u00e4sst<\/h2>\n\n\n\n

F\u00fcr Fachleute auf dem Gebiet der Strukturdynamik liegt eines der vielversprechendsten Ergebnisse des Artikels in der beobachteten quasi-linearen Beziehung zwischen dem Volumen des abgetragenen Materials und dem R\u00fcckgang der Eigenfrequenzen bei den meisten Modenfamilien. Durch die kontinuierliche \u00dcberwachung dieser Frequenzsignaturen (mithilfe von Beschleunigungsmessern oder mittels Laservibrometrie) l\u00e4sst sich der Grad der mechanischen Abnutzung des Rades in Echtzeit pr\u00e4zise absch\u00e4tzen.<\/p>\n\n\n\n

Die Studie best\u00e4tigt zudem die Anwendbarkeit geometrischer \u00c4hnlichkeitsgesetze. Sie belegt, dass zwar die Eigenfrequenzen mit der Gr\u00f6\u00dfe der Maschinen abnehmen, die durch Erosion verursachten Frequenzverschiebungen bei Hochleistungsr\u00e4dern \u2013 wie beispielsweise bei den Anlagen in Peccia (TI) oder Bieudron (VS) \u2013 mit Hilfe von Standardmessger\u00e4ten nach wie vor eindeutig nachweisbar sind.<\/p>\n\n\n\n

Die Bausteine der zuk\u00fcnftigen vorausschauenden Instandhaltung<\/h2>\n\n\n\n

Auf der Grundlage einer strengen experimentellen und numerischen Kopplung, die hochaufl\u00f6sende 3D-Digitalisierung, experimentelle Modalanalyse (EMA) und Finite-Elemente-Simulationen (FEM) miteinander verbindet, stellt diese Arbeit kein Modell zur zeitlichen Vorhersage der Restlebensdauer dar, sondern schafft die unverzichtbare physikalische Grundlage f\u00fcr zuk\u00fcnftige Werkzeuge der vorausschauenden Instandhaltung. Damit bietet sie Betreibern, Forschern und angehenden Ingenieuren der Energiewende eine bew\u00e4hrte Methodik zur Optimierung des Managements von Wasserkraftanlagen in sediment\u00e4ren Umgebungen.<\/p>\n\n\n\n

Die vollst\u00e4ndige Ver\u00f6ffentlichung einsehen: https:\/\/www.sciencedirect.com\/science\/article\/pii\/S2590123026030951<\/a><\/p>\n\n\n\n

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Le changement climatique et l’augmentation des charges s\u00e9dimentaires dans les bassins versants alpins acc\u00e9l\u00e8rent l’\u00e9rosion hydro-abrasive des am\u00e9nagements hydro\u00e9lectriques. Face \u00e0 ce d\u00e9fi op\u00e9rationnel, l’\u00e9valuation de l’usure des roues Pelton repose encore largement sur des inspections visuelles p\u00e9riodiques, n\u00e9cessitant des arr\u00eats de production co\u00fbteux et r\u00e9duisant la disponibilit\u00e9 des groupes. Dans une \u00e9tude r\u00e9cente publi\u00e9e […]<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":2118,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11],"tags":[77,76,78],"class_list":["post-2116","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-actualite","tag-erosion","tag-pelton","tag-vibrations"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2116","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2116"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2116\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2124,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2116\/revisions\/2124"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2118"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2116"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2116"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/hydroalpslab.ch\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2116"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}