Vannkraftverket Tre Kløfter i Yangzteelven i Kina er verdens største damanlegg og vannkraftverk. Det kom i gang i 2008 med de føste turbinene. De 8 første er av Kværner-desgn. Kraftverket har vært på prosjektstadiet helt siden Chiang Kai-sheks regime på 1930-tallet til byggestart i 1994.

Lenke til originaldokumentet med illustrasjon (pdf)

Verdens ledende vannturbinfirmaer hadde da i flere år vært engasjert med å konstruere modellturbin som kunne ha tilfredstillende driftsegenskaper over hele fallhøydeområdet, dvs fra ca. 60-110 meter. Dette hadde disse firmaene ikke maktet, selv om de hadde levert lignende turbiner til dengang verdens største vannkraftverk, Itaipu, på grensen mellom Brasil og Argentina.

Kværner Energy ble da i 1994 spurt om å komme med sitt forslag, selv om de ikke hadde referanse for turbinstørrelse over 500 MW som var referansekravet til minsteytelsen. På usedvanlig kort tid klarte imidlertid Kværner Energy å utvikle et turbinløpehjul som tilfredstilte kundens strenge hydrauliske krav. Hvordan var det mulig?

Foto: Kværner Brugs Historiegruppe
Dette bildet er et av de få vi har av Kværner Brugs mest berømte vannturbinveteraner, Henrik M.N. Christie (f. 1893-1968) og Torodd Sømming 1904-1967). Det er sekretær Gullborg Fjeldheim som overrekker Christie en tegning.En av Henrik Christies mest oppegående “elever” ved Kværner Brug/Energy på1960-tallet, Hermod Brekke, senere professor ved NTNU og deltidsansatt ved Kværne Energy, ble i 1994 spurt om han kunne hjelpe Kværner med å utvikle et slikt løpehjul. Brekke hadde blitt fortalt av Christie på 1960-tallet at ”det er jo 96% virkningsgrad å hente i løpehjul i 100 meters fallområde, men vi har jo ikke tid fordi vi må konsentrere oss om turbiner med større fallhøyder”.

Henrik Christie hadde således på 1950-tallet satt opp beregningsgrunnlaget for hastigheter i roterende kanaler, dvs Francis løpehjul. Dette hydrauliske utviklingsarbeid kjente Brekke til (se fig1 hvor et glimt av Christies beregninger er vist).

Foto: Arne Bjørnsgaard
FaksimileVed hjelp av et avansert regneark som bygget på Christies ligninger klarte Brekke å optimalisere skovlgeometrien slik at løpehjulet kunne takle det store fallhøydeområdet. Til å stadfeste beregningene vhja. Computerised Fluid Dynamics, (CFD), fikk Brekke assistanse av Olav Rommetveit ved Kværner Energy.

CFD-beregningene hadde til da vært kjent og anvendt i flere år ved alle ledende turbinfirmaer, også Kværner Energy, uten at det hadde ført til noe betydelig løft av løpehjuldesignen.

Kinesisk fadder til X-blade navnet

Det var under de konfirmerende laboratorieprøvene for 3G-hjulet i Kristinehamn etter de oppsiktvekkende gode virkningsgradsresultatene at den kinesiske kunden besiktiget løpehjulet. Ved å se på projeksjonen av skovlens innløp og avløpskant sett utenfra at disse skovlkantene danner en X, dermed ble hjulet døpt til X-blade.

X-blade løpehjulet er i dag et internasjonalt ikon eller kjennetegn innen moderne vannturbinbygging. Kværnerpatentet av løpehjulet var lett å omgå. I 2008, har således alle ledende turbinfirmaer X-blade løpehjul. Til sammenligning hadde modellturbinen til three Gorges ca 95% virkningsgrad, noe som gir ca 97% for store prototyper.