Analysis of Impact on the Circulating Water System due to an Installation of Helical Current Turbine at the Discharge Channel of the Power Plant

In this study, the impact on the circulating water system has been analyzed due to an installation of helical turbine to develop hydro-kinetic energy at the discharge channel of the power plant. Numerical simulations of velocity and pressure variations have been performed when one set of $3.6\;m\;{\times}\;1.5\;m$ sized helical turbine is installed at the outlet of discharge culvert. In case of mean sea level, change of downstream water surface elevation does not affect upstream elevation of the weir because its propagation is blocked by the seal well weir. However in case of highest high water level, change of downstream elevation affects upstream elevation because flow pattern in discharge culvert becomes the full pipe flow with submerged weir. Although an unstable pressure change occurs in upstream of the weir during the intial 10 minutes after beginning of the discharge, it becomes stable after that time. In addition, a rise of water surface elevation by 0.2 m is observed but it is concluded that it hardly affects the safety of circulating water pump (CWP) although its required power is increased more or less. Therefore, the increase of required power of CWP needs to be considered for evaluation of the helical turbine applicability.

헬리컬 조류수차 설치로 인한 발전소 배수로 계통 영향 분석

본 연구에서는 조류발전용 헬리컬 수차를 발전소 냉각수 배수로에서의 수력 개발에 이용하기 위하여 수차구조물의 설치로 인한 수위 증가가 냉각수 순환 계통에 미치는 영향을 파악하였다. 배수로 암거 출구부에 가로 3.6 m $\times$ 세로 1.5 m의 헬리컬 수차 1 set(2기 일체형)를 설치하는 경우에 대하여 배수로의 수위변화 및 압력변화를 수치해석을 통해 분석한 결과, 평균해수위시에는 seal well 하류의 수위 변화 영향이 seal well의 weir에 의해 차단되어 상류로 전파되지 않았다. 그러나 고조시에는 weir의 월류 흐름형태가 잠김 월류가 되고 seal well 전 후단이 모두 만관흐름상태가 되어 하류의 압력변화가 상류로 전파되었다. 방류 개시 후 약 10분간 불안정한 압력변화가 발생하나 이후 안정되며, 약 0.2 m 내외의 수두 증가로 냉각수 순환펌프 소요 동력이 증가할 수 있으나 안전성에는 영향을 주지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 수력 개발 타당성 평가시 냉각수 순환펌프의 소요전력 증가를 고려할 필요가 있다.