Das Wasserkraftwerk von Passy ist das leistungsfähigste Kraftwerk des Département Haute-Savoie und produziert Strom aus Gletscherwasser, das in Talsperren zurückgehalten wird. Ende 2013 waren umfangreiche Bauarbeiten in der Nähe einer Druckrohrleitung zum Transport von Gletscherwasser vorgesehen und man musste sicher sein können, dass diese Arbeiten keine Auswirkungen auf die Festigkeit der Leitung und ihrer Befestigungen haben würden.

Diese Art von Leitungen, die man häufig an Bergflanken sieht, ist als großer Metallzylinder ausgeführt, mit Verstärkungsrippen (d.h. Litzenseilen), die dem Druck im Inneren standhalten. Der auf eventuelle Verformungen hin zu überwachende Teilabschnitt ist 40 m lang und ruht auf 4 Stützen. "Zur Umsetzung dieser Überwachungsaufgabe haben wir uns an HBM gewandt, die eine Anwendung dieser Art bereits für eine unserer anderen Anlagen realisiert hatten. HBM hatte uns eine schlüsselfertige Lösung vorgeschlagen und Planung, Installation und Datenarchivierung übernommen. Basierend auf diesem Erfolg, haben wir uns bei der neuen Aufgabe für die gleiche Herangehensweise entschieden," erläutert Claire Pérot, Maschineningenieurin im Centre d'Ingénierie Hydraulique von EDF.

Der Kunde

 

EDF - Direction Production Ingénierie

Centre d'ingénierie Hydraulique

37, rue Diderot - BP176

38042 GRENOBLE Cedex 9

Information EDF sur le projet Passy

 

 

Das Anbringen der DMS auf der Metallleitung erfordert Spezialwissen, aufgrund der Umgebung, aber auch der Oxidation an der Leitungswand.
Auf der Leitung aufgeklebter DMS
Gegen aggressive Umgebungseinflüsse geschützter DMS

Installation in schwieriger Umgebung

Die Überwachung erfolgt mithilfe klassischer metallischer Foliendehnungsmessstreifen. 16 davon wurden mit Unterstützung einer Firma installiert, die für Arbeiten auf Baustellen spezialisiert ist, auf denen in exponierter Lage gearbeitet wird und Absturzsicherungen erforderlich sind... "Um die Verformungsdaten zu erhalten, die uns interessieren, haben wir Dehnungsmessstreifen (DMS) installiert, und zwar entlang der Druckrohrleitung, direkt unter den Stützen der Leitung und zusätzlich 2 DMS (auf Position 3 Uhr und 9 Uhr) oberhalb jeder Stütze. Durch mathematische Verknüpfung der von diesen verschiedenen DMS gelieferten Daten erhalten wir eine Zusammenstellung der gewünschten Werte," erklärt Claire Pérot.

Das Wasser, das durch die Druckrohrleitung fließt, kommt aus einem Gletscher und hat eine Temperatur von ca. 5 °C, im Sommer wie im Winter. Sie verändert sich kaum, daher stellt die Temperaturkompensation kein größeres Problem dar ... außer, wenn EDF die Leitung leeren muss. Im Sommer kann die Temperatur dann auf 30 °C oder sogar mehr steigen; der Temperaturanstieg der Leitung ermöglicht so den Ausgleich der Variationen in den Dehnungsmessungen.

"Die DMS sind in Halbbrückenschaltung angeschlossen, mit Kompensations-DMS zum Ausgleich der Temperaturschwankungen. Da die DMS und der Messschrank weit voneinander entfernt liegen (die am weitesten entfernte Messstelle bis zu 80 m), musste die Leitungslänge kompensiert werden. Dies geschah durch Einsatz der 5-Leiter-Schaltung, " erläutert Pascal Chaffot von der Engineering-Abteilung von HBM France, der für dieses Projekt zuständig ist. Zusätzlich zu der bereits erwähnten Messung der Leitungstemperatur, wird ebenso die Temperatur der Umgebungsluft und im Inneren des Messschranks gemessen.

Der Messschrank

Der Messschrank in der Nähe der Leitung ist großen Temperaturschwankungen ausgesetzt und wird beeinflusst von der strengen Kälte des Winters und der Gluthitze des Sommers. HBM hat für die Messwerterfassung zwei Messverstärker vom Typ PMX mit einem Einsatzbereich von -10 bis 60 °C installiert. Für diese Art der Anwendung sind Messrate (bis 38,4 kS/s) und Auflösung (24 Bit) vollkommen ausreichend. Über Ethernet werden die digitalisierten Daten an einen robusten Industrie-PC von Beckhoff übertragen. Auf dem PC ist die Software catman von HBM installiert, in diesem Fall für Überwachungsaufgaben konfiguriert. "Tatsächlich bietet HBM auch andere für diese Anwendung geeignete Geräte; da es sich jedoch um eine Anwendung handelt, die nicht weiter ausgebaut werden soll, haben wir eine Lösung vorgeschlagen, die "nur das unbedingt Notwendige bietet",“ sagt Pascal Chaffot.

HBM hostet die Daten

Die Daten werden über einen 3G-Router von Sixnet, einem Unternehmen, das vor einigen Jahren von Red Lion erworben wurde und zur Spectris-Gruppe gehört (wie HBM) an einen HBM-Server übertragen. Im Falle des Überschreitens vordefinierter Schwellwerte wird EDF sofort per E-Mail informiert. Im Übrigen sieht der Vertrag vor, dass monatlich eine Ergebniszusammenfassung in Form einer Excel-Tabelle versendet wird. In dieser Anwendung hat HBM die Datenauswertung nicht mit übernommen, da EDF diese selbst durchführen wollte; dies ist jedoch eine Dienstleistung, die HBM auch anbieten kann.

Man kann sagen, dass HBM, ausgehend von dem zusammen mit EDF ausgearbeiteten Pflichtenheft alle für diese Anwendung erforderlichen Arbeiten übernommen hat. Mag diese Anwendung hinsichtlich der Geräteausstattung auch eher konventionell sein, so erforderte deren Anbringung unter schwierigen Umgebungsbedingungen großes Spezialwissen für die Installation der DMS. Die Arbeit in großer Höhe mit Spezialkräften wurde bereits erwähnt. Man muss sich auch darüber im Klaren sein, dass die Installation häufig auf oxidierten Oberflächen erfolgt, was auch eine gewisse Erfahrung erfordert. Es mussten sogar die Kabel geschützt werden, um zu vermeiden, dass sie von Greifvögeln, die im Gebirge häufig vorkommen, beschädigt werden.

Der Messschrank in der Nähe der Leitung wird mit 24 V Gleichstrom versorgt, die aus den in der Nähe verfügbaren 220 V erzeugt werden. Hier sieht man die beiden PMX-Datenerfassungssysteme und, im oberen Bereich, den Industrie-PC mit der Überwachungssoftware catman. Oben rechts sieht man den 3G Sixnet-Router von Red Lion, einer Schwestergesellschaft von HBM in der Spectris-Gruppe.

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