표제지
목차
Abstract 10
Nomenclature 14
제1장 서론 15
1.1. 연구 배경 및 문제점 15
1.2. 기존의 연구 16
1.2.1. 수차 설계 최적화 16
1.2.2. 국산화 설계 활용 16
제2장 수차 시스템 구성 및 일반 17
2.1. 마이크로 수차 시스템 17
2.2. 프란시스 수차 시스템 구조 19
2.3. 수차 종류의 선정 22
2.4. 프란시스 수차 시스템 설계 24
2.5. 수차 시스템 제어 26
2.6. 수차 시험설비의 제작 35
제3장 수차 관련 표준 및 시험규격 36
3.1. 수차 관련 표준 및 규격의 정리 36
3.2. IEC60193 수차의 시험 37
3.3. 수차의 주요성능 기준 39
3.3.1. 수력 효율 39
3.3.2. 효율 및 시험 결과의 계산 40
3.3.3. 모델과 프로토 타입의 치수 체크 41
제4장 수차 설계 43
4.1. 설계 표준화 43
4.1.1. 수차 설계 프로세스에 대한 기존 연구 분석 43
4.1.2. 수차 설계 프로세스 46
4.1.3. 매개변수 결정의 시험조건 59
4.2. 입구경과 β의 관계 60
4.2.1. 수차 효율과 입구경 60
4.2.2. 입구경 변화에 따른 수차 효율의 변화 62
제5장 국산화 설계의 실증 및 결과 64
5.1. 국산화 설계 64
5.1.1. 국산화 설계의 실증 및 결과 64
5.2. 모델 실험 64
5.2.1. 실제 수차 모델 실험 64
5.2.2. 수차 성능시험설비 보완 및 완성 65
5.3. 실제 수차 설계 및 제작, 성능테스트 70
제6장 결론 79
참고문헌 80
Table 1. Types and characteristics of turbines 18
Table 2. Small hydro power classification 18
Table 3. Type of hydro turbine by head 19
Table 4. Specific speed range for each type of turbine 21
Table 5. List of standards related to small hydropower generation control system 27
Table 6. Functional classification in control system specification standard of IEC 61362 30
Table 7. Functional classification in IEC 60308 control system test standard 31
Table 8. A part of the standard function of a dam(juam) in operation 32
Table 9. Theorem on the turbine standard 36
Table 10. Definition of turbine geometric terms 38
Table 11. Symbols and formulas used for turbine efficiency 39
Table 12. Variables that define efficiency 40
Table 13. Some representative papers related to turbine design 44
Table 14. Minimum size for model size and test parameters 60
Table 15. Change design value according to change of inlet diameter 63
Table 16. Ability to perform each test and additional equipment and adjustments required for performance 66
Table 17. Prepare materials for reviewing the equipment and determining the range of performance tests 66
Table 18. Major equipments 68
Table 19. New turbine specification 71
Table 20. Existing small hydro power efficiency test result data 77
Table 21. New small hydro power efficiency test result data 78
Fig. 1. Small Hydro Power System 18
Fig. 2. Casing(Shinhan Precision Holdings) 20
Fig. 3. Runner(Shinhan Precision Holdings) 20
Fig. 4. Francis turbine 21
Fig. 5. Selecting turbine type by head and flow rate 23
Fig. 6. Selecting turbine type by head and power 23
Fig. 7. Design of runner blade and manufacturing technique 24
Fig. 8. Shape of turbine according to specific speed 25
Fig. 9. Runner design general procedure 26
Fig. 10. Name of runner each department 26
Fig. 11. Power system configuration diagram 28
Fig. 12. Monitoring control system configuration diagram 29
Fig. 13. Top level of control System configuration 33
Fig. 14. Hierarchical control functional diagram 34
Fig. 15. Plant control functional diagram 34
Fig. 16. Francis turbine testing equipment 35
Fig. 17. Details of Francis turbine 38
Fig. 18. Sectional view of the turbine 39
Fig. 19. Francis turbine runner shape and test subject 42
Fig. 20. Study on improvement of low efficiency Francis turbine efficiency through T1DD 45
Fig. 21. Rational turbine design process 46
Fig. 22. Turbine design detail flow 47
Fig. 23. Hydraulic power system installation structure layout chart 48
Fig. 24. Determination of turbine design point 50
Fig. 25. Model confirmation process 51
Fig. 26. Create turbine efficiency curve 52
Fig. 27. Installation and operation environment calculation 53
Fig. 28. Runner design flow chart 54
Fig. 29. 1 pitch domain CFD analysis 56
Fig. 30. Numerical method CFD analysis 57
Fig. 31. Comparison data between each runner 57
Fig. 32. Comparison of Efficiency in Outlets 58
Fig. 33. Blade loading and stream lines 58
Fig. 34. Example of inlet diameter design drawing 62
Fig. 35. Shape of turbine blade after changing inlet diameter 63
Fig. 36. Performance test facility installation 67
Fig. 37. Review the new turbine application 70
Fig. 38. Analysis of actual turbine draft tube flow 70
Fig. 39. Lay-out design of new turbine 71
Fig. 40. Results of internal flow analysis 74
Fig. 41. Result of change in inlet width (Bg) 74
Fig. 42. Effect of guide vane and stay vane 74
Fig. 43. Effect of number of blades 75
Fig. 44. Hill-Chart with CFD 75
Fig. 45. Result of runner strength analysis 75
Fig. 46. Existing turbine and new turbine 76
Fig. 47. Small hydro power efficiency test of proof point 76
Fig. 48. Existing small hydro power efficiency test result 77
Fig. 49. New small hydro power efficiency test result 78