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Norma
IEC 62364:2019

IEC 62364:2019

Hydraulic machines - Guidelines for dealing with hydro-abrasive erosion in Kaplan, Francis and Pelton turbines

Machines hydrauliques - Lignes directrices relatives au traitement de l'érosion hydro-abrasive des turbines Kaplan, Francis et Pelton

Fecha:
2019-01-14 /Vigente
Resumen (inglés):
IEC 62364:2019 is available as IEC 62364:2019 RLV which contains the International Standard and its Redline version, showing all changes of the technical content compared to the previous edition.

IEC 62364:2019 gives guidelines for:
a) presenting data on hydro-abrasive erosion rates on several combinations of water quality, operating conditions, component materials, and component properties collected from a variety of hydro sites;
b) developing guidelines for the methods of minimizing hydro-abrasive erosion by modifications to hydraulic design for clean water. These guidelines do not include details such as hydraulic profile shapes which are determined by the hydraulic design experts for a given site;
c) developing guidelines based on “experience data” concerning the relative resistance of materials faced with hydro-abrasive erosion problems;
d) developing guidelines concerning the maintainability of materials with high resistance to hydro-abrasive erosion and hardcoatings;
e) developing guidelines on a recommended approach, which owners could and should take to ensure that specifications communicate the need for particular attention to this aspect of hydraulic design at their sites without establishing criteria which cannot be satisfied because the means are beyond the control of the manufacturers;
f) developing guidelines concerning operation mode of the hydro turbines in water with particle materials to increase the operation life.
It is assumed in this document that the water is not chemically aggressive. Since chemical aggressiveness is dependent upon so many possible chemical compositions, and the materials of the machine, it is beyond the scope of this document to address these issues. It is assumed in this document that cavitation is not present in the turbine. Cavitation and hydro-abrasive erosion can reinforce each other so that the resulting erosion is larger than the sum of cavitation erosion plus hydro-abrasive erosion. The quantitative relationship of the resulting hydro-abrasive erosion is not known and it is beyond the scope of this document to assess it, except to suggest that special efforts be made in the turbine design phase to minimize cavitation. Large solids (e.g. stones, wood, ice, metal objects, etc.) traveling with the water can impact turbine components and produce damage. This damage can in turn increase the flow turbulence thereby accelerating wear by both cavitation and hydro-abrasive erosion. Hydro-abrasive erosion resistant coatings can also be damaged locally by impact of large solids. It is beyond the scope of this document to address these issues. This document focuses mainly on hydroelectric powerplant equipment. Certain portions can also be applicable to other hydraulic machines. This second edition cancels and replaces the first edition published in 2013. This edition constitutes a technical revision. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
a) the formula for TBO in Pelton reference model has been modified;
b) the formula for calculating sampling interval has been modified;
c) the chapter in hydro-abrasive erosion resistant coatings has been substantially modified;
d) the annex with test data for hydro-abrasive erosion resistant materials has been removed;
e) a simplified hydro-abrasive erosion evaluation has been added.

Key words: Hydraulic Machines, Hydro-Abrasive Erosion, Kaplan, Francis, Pelton Turbines.

Resumen (francés):
IEC 62364:2019 est disponible sous forme de IEC 62364:2019 RLV qui contient la Norme internationale et sa version Redline, illustrant les modifications du contenu technique depuis l'édition précédente.

L'IEC 62364:2019 donne des lignes directrices pour:
a) présenter les données disponibles concernant les taux d'érosion hydro-abrasive avec diverses combinaisons de qualité de l'eau, conditions d'exploitation, matériaux et propriétés des composants; ces données ayant été obtenues sur différents sites hydroélectriques;
b) développer des lignes directrices permettant de réduire au minimum l’érosion hydro-abrasive en apportant des modifications à la conception hydraulique normalement utilisée en l’absence de particules. Ces lignes directrices n’abordent pas les détails tels que les profils hydrauliques que les spécialistes en conception hydraulique déterminent pour un site donné;
c) développer des lignes directrices établies sur le «retour d’expérience» concernant la résistance relative de matériaux confrontés aux problèmes d’érosion hydro-abrasive;
d) développer des lignes directrices concernant la maintenabilité des matériaux résistant à l'érosion hydro-abrasive et des revêtements de surface durs;
e) développer des lignes directrices relatives à la recommandation d'une méthode, que les propriétaires pourraient appliquer, et dont il convient qu'ils l'appliquent effectivement, afin de s'assurer que les spécifications montrent la nécessité d'accorder une attention toute particulière à la conception des formes hydrauliques propres à leur site sans imposer des critères qui ne peuvent être satisfaits dans la mesure où les moyens à mettre en œuvre ne sont pas maitrisables par les constructeurs;
f) développer des lignes directrices concernant le mode de fonctionnement des turbines hydroélectriques en présence de particules afin d’accroître la durée de vie.
Ce document fait l'hypothèse d’une eau chimiquement non agressive; étant donné que cette agressivité dépend des diverses compositions chimiques possibles, ainsi que des matériaux constitutifs de la machine, le domaine d'application de ce document ne traite pas de cette question. Ce document fait également l'hypothèse de l'absence de cavitation au niveau de la turbine. En effet la cavitation et l'érosion hydro-abrasive peuvent se renforcer mutuellement de sorte que l'érosion résultante est plus importante que la somme des deux. Comme aucune formulation quantitative de cette érosion résultante n’est connue, ce document n'a pas pour objet de l'évaluer, sauf pour suggérer, lors de la phase de conception de la turbine, des efforts particuliers visant à minimiser la cavitation. Des objets solides de grandes dimensions (comme des pierres, du bois, de la glace, des objets métalliques, etc.) véhiculés par l'eau peuvent percuter les composants de la turbine et les endommager. Ces dommages peuvent pour leur part accroître la turbulence de l’écoulement et accélérer l'usure par cavitation et par érosion hydro-abrasive. Les revêtements durs résistant à l’érosion hydro-abrasive peuvent également être endommagés localement suite à l'impact de ces particules de grandes dimensions. Ce document ne traite pas de ces questions. Ce document se concentre principalement sur les équipements des centrales hydroélectriques. Certaines parties de ce document peuvent également s'appliquer à d'autres machines hydrauliques. Cette deuxième édition annule et remplace la première édition publiée en 2013. Cette édition constitue une révision technique. Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l’édition précédente:
a) La formule pour le TBO du modèle de référence des turbines Pelton a été modifiée;
b) la formule pour le calcul de l’intervalle d’échantillonnage a été modifiée;
c) le chapitre sur les revêtements résistant à l'érosion hydro-abrasive a été substantiellement modifié;
d) l’annexe sur les données test pour les matériaux résistant à l’érosion hydro-abrasive a été supprimée;
e) une évaluation simplifiée de l’érosion hydro-abrasive a été ajoutée.

Mots-clés: machines hydrauliques, l’érosion hydro-abrasive, Kaplan, Francis, turbines Pelton

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