Elvärmd intagsgrind av aluminium (Alu),
galler mot iskravning i små vattenkraftverk
En ny typ av elvärmd grind finns nu på marknaden. Det har strängpressade,
profilerade och ihåliga lameller. Elektriska rörelement finns instuckna i
lamellerna och de står i vatten för god värmeöverföring. Dock klarar
lamellerna frysning utan frostsprängning. Detta gör grindsektionen lätt, stark
och prisvärd. Automatiken kan anpassas på flera sätt.
Iskravningens teori och praktik.
Iskravning är ett fenomen som uppstår under vinterperioden innan isen har lagt sig på
dammen. Iskravning bildas antingen som underkylda iskristaller i vattnet (frazil ice) eller som
issörja. Fenomenet liknar underkylt regn i luften.
När det strömmande, vattnet med iskristaller träffar en fast yta, t ex en intagsgrind, sker en
påfrysning av is som kan stoppa kraftverket på några minuter. Kravis kan även fastna på åns
stränder, stenar eller på botten och när sedan isen smälter lyfts ofta löv, kvistar etc. upp. En
del vattendrag är dock mindre känsliga för iskravning. Det kan bl.a. bero på mindre partikeloch humusförekomst i vattnet.
Iskravning är ett mycket stort problem för vissa vattenkraftverk särskilt de med gamla rostiga
järngaller. När det underkylda vattnet med iskristaller och flytande iskakor når grinden
fastnar isen på lamellernas frontyta, särskilt i närheten av grindens tvärgående
sammanhållande stag. Iskravningen börjar upptill nära vattenytan och vattenströmningen
trängs sedan nedåt mer och mer. Då minskar genomströmningsytan och till slut stannar
kraftverket.
En del tecken på förväntad iskravning kan fås av väderleksprognoser, utetemperatur i flera
dygn lägre än ca -6 C, vattentemperatur kring -0,1 C, snabbt temperaturfall i luften, stark
vind och därmed underkylt vatten, ofta vid klar natt, stort vattenflöde och ingen ytis på
dammen. Det är ofta en fors uppströms, som orsakar iskravning.
När en iskravningssituation uppstår är det vanligen intagsgrinden som först sätts igen och
kraftverket stannar av vattenbrist. Det man helst vill undvika är att också turbinens
ledskeneapparat blir blockerad av is och därför inte kan släppa igenom vatten. Då är det
bättre att en del av intagsgrinden blir isbelagd och att en del hålls öppen så att kraftverket
reglerar ner på normalt sätt. Ett helt igenfruset galler kan vara nästan omöjligt att öppna.
Vattennivån stiger av iskravningen och ett utskov måste öppnas för att släppa fram vattnet.
Även utskovet kan sättas igen av is, särskilt om det inte är uppvärmt. Det finns kraftverk som
fått stå stilla tills våren anlänt. En automatisk, elvärmd utskovslucka och värmda gåtar är ett
bra komplement till en elvärmd intagsgrind.
Elgallrets fördelar.
Det har visat sig i praktiska försök och genom tidigare forskning att iskristaller inte fastnar så
lätt på en uppvärmd, glatt yta om gränsskiktet hålls varmt. Man behöver inte värma upp
någon större del av vattnet. Alu-lamellen har rundad front och en mycket glatt yta.
En 15 år gammal disputation och ett senare examensarbete vid Luleå tekniska
Universitet/Vattenfall jämte forskning i USA står som grund för vår FoU. Hela grinden
behöver inte värmas även om detta vore det bästa. Man kan nöja sig med en eller flera
sektioner för att spara el. Dock behövs fler sektioner ju större kraftverket är.
Elförbrukningen behöver inte blir så stor, uppvärmningen skall ju bara vara påslagen under
iskravningsperioder. Dessutom är det ju egen el man använder.
Lamell av aluminium Ihålig för elelement.
En elvärmd sektion ses i mitten.
Över grinden ses drivaxeln och
krattan för en automatisk
rensmaskin vars konstruktion är
lämplig för vår typ av Alu-grind.
Grindsektionens konstruktion.
Grinden liknar i stort sett vår vanliga, profilerade Alu-grind som har massiva 6 mm lameller
(se broschyr).
Lamellen har här gjorts ihålig för att ge utrymme för ett värmeelement. Lamellen är gjord av
stängsprutat aluminium. Lamellprofilen har utvecklats för minsta möjliga strömningsmotstånd och har en NACA-profilering, vilket ger mindre fallförluster och därmed mindre
produktionsförluster.
Inget extra värmemedium, pump, värmeväxlare, glykol eller elström direkt i gallret behövs.
Det senare, värme genom elmotstånd i lamellen, kan ge en del olycksrisker.
3
Lamellen 9 x 60 x max 6000 har trots sin
ringa tjocklek samma hållfasthet och
vibrationsmotstånd som vår massiva
profil. Denna äldre profil har gett 7 års
drifterfarenhet. Grindens bakomliggande
stödbalkar (profilerad Alu) kan placeras
glesare än på gamla typer av galler.
En sektion kan ha olika bredd beroende på
antalet lameller som ingår. En bredd på ca
0,6 m blir lätt att handskas med för en
person och den innehåller 17 lameller
med 20 mm lamellavstånd. En sådan
sektion drar 3 kW eller mer om högre
effekt beställs. Elelementen, 230 VAC,
specaltillverkas för att få plats i den 9 mm
tunna vattenfyllda lamellen.
Provplats, Träbena kvarn har tre
elvärmda gallersektioner
Tre sektioner, som
använts i konstruktionsoch effektutprovningen.
Den i mitten har
monterad täckkåpa för
elutrustningen.
Värmeelementen kan slås på antingen manuellt eller av en automatik som styrs med hjälp av
vattennivån i dammen eller vattennivåskillnaden före och efter grinden samt ett
aktiveringsrelä för luftens eller vattnets temperatur. Vattentemperaturen är nära
fryspunkten, -0,1 till -0,3 C. Det är svårt att mäta så noggrant särskilt om givaren blir
isbelagd. Iskristalldetektering med bildanalys eller lysdiod med fotodetektor kan tänkas.
Företaget utvecklar även sättutskov i aluminium, grindrensmaskiner i Alu/rostfritt,
profilerade Alu-intagsgrindar och för att ytterligare motverka problemen med iskravning
har flytande Alu-länsar (kan dessutom användas som sättar) och täcken utvecklats, som
gör att ytisbildningen på damm och intagskanal påskyndas.
4
Din El Miljöfond och Bixia Miljöfond har bidragit ekonomiskt till utvecklingen av den
elvärmda intagsgrinden.
Vi kan ge råd, projektera, kostnadsberäkna och tillverka ert iskravningsskydd.
Kraftkonsult i Bromma AB
Smedslättstorget 44
16763 Bromma
08-256 881
070-677 26 90
soderberg.sero@tele2.se
Christer Söderberg
2013-02-02
Wetterstad Consulting AB
Solberga Träbena
52171 Åsarp
0515-540 38
0708-776 062
wetterstad.minergi@telia.com
Lennart Wetterstad
