Като бързодействащ възобновяем енергиен източник, водноелектрическата енергия обикновено играе ролята на регулиране на пиковите стойности и честотата в електропреносната мрежа, което означава, че водноелектрическите агрегати често трябва да работят при условия, които се отклоняват от проектните. Чрез анализ на голям брой тестови данни се посочва, че когато турбината работи при непроектни условия, особено при условия на частично натоварване, в тяговата тръба на турбината ще се появят силни пулсации на налягането. Ниската честота на тези пулсации на налягането ще повлияе неблагоприятно на стабилната работа на турбината и безопасността на агрегата и цеха. Следователно, пулсациите на налягането в тяговата тръба са широко загрижени от индустрията и академичните среди.
Откакто проблемът с пулсациите на налягането в отвеждащата тръба на турбина е предложен за първи път през 1940 г., причината за това е била обект на озадачаване и обсъждана от много учени. Понастоящем учените като цяло смятат, че пулсациите на налягането в отвеждащата тръба при условия на частично натоварване се причиняват от спираловидното вихрово движение в нея; наличието на вихър прави разпределението на налягането върху напречното сечение на отвеждащата тръба неравномерно и с въртенето на вихровия пояс се върти и асиметричното поле на налягане, което води до периодична промяна на налягането с течение на времето, образувайки пулсации на налягането. Спиралният вихър се причинява от вихровия поток на входа на отвеждащата тръба при условия на частично натоварване (т.е. има тангенциален компонент на скоростта). Бюрото за рекултивация на САЩ проведе експериментално изследване на вихъра в отвеждащата тръба и анализира формата и поведението на вихъра при различни степени на вихър. Резултатите показват, че само когато степента на вихъра достигне определено ниво, спираловидната вихрова лента ще се появи в отвеждащата тръба. Спираловидният вихър се появява при условия на частично натоварване, така че само когато относителният дебит (Q/Qd, Qd е проектният дебит) на турбината е между 0,5 и 0,85, в изпускателната тръба ще се появят силни пулсации на налягането. Честотата на основния компонент на пулсациите на налягането, предизвикани от вихровия пояс, е относително ниска, което е еквивалентно на 0,2 до 0,4 пъти честотата на въртене на ротора, и колкото по-малко е Q/Qd, толкова по-висока е честотата на пулсациите на налягането. Освен това, когато възникне кавитация, въздушните мехурчета, генерирани във вихъра, ще увеличат размера на вихъра и ще направят пулсациите на налягането по-интензивни, а честотата на пулсациите на налягането също ще се промени.
При условия на частично натоварване, пулсациите на налягането в тягача могат да представляват голяма заплаха за стабилната и безопасна работа на водноелектрическия агрегат. За да се потиснат тези пулсации на налягането, са предложени много идеи и методи, като например монтирането на ребра на стената на тягача и вентилацията в тягача са две ефективни мерки. Ниши и др. са използвали експериментални и числени методи, за да изследват ефекта на ребрата върху пулсациите на налягането в тягача, включително ефектите от различните видове ребра, ефектите от броя на ребрата и техните монтажни позиции. Резултатите показват, че монтирането на ребра може значително да намали ексцентричността на вихъра и да намали пулсациите на налягането. Дмитрий и др. също така установиха, че монтирането на ребра може да намали амплитудата на пулсациите на налягането с 30% до 40%. Вентилацията от централния отвор на главния вал към тягача също е ефективен метод за потискане на пулсациите на налягането. Степента на ексцентричност на вихъра. В допълнение, Ниши и др. също се опита да вентилира тръбата за отвеждане на въздуха през малки отвори на повърхността на перката и установи, че този метод може да потисне пулсациите на налягането и необходимото количество въздух е много малко, когато перката не може да функционира.
Време на публикуване: 09.08.2022 г.
