Como todos sabemos, el grupo electrógeno de turbina hidráulica es el componente mecánico principal y clave de una central hidroeléctrica. Por lo tanto, es fundamental garantizar el funcionamiento estable de toda la unidad de turbina hidráulica. Existen numerosos factores que afectan la estabilidad de la unidad de turbina hidráulica, presentes desde su diseño.
En el diseño general de la unidad de turbina hidráulica, la influencia del diseño hidráulico es mínima. Cuando la unidad de turbina hidráulica opera en condiciones normales, el flujo de agua a la salida del rodete continúa fluyendo y no gira. Cuando la turbina no está en condiciones óptimas de funcionamiento, el flujo a la salida del rodete forma gradualmente un flujo circular en el tubo de aspiración. Cuando la turbina se encuentra bajo una carga parcial del 40 al 70 % de baja presión, el flujo a la salida del rodete gira hacia adelante y forma gradualmente un vórtice en cinta, que incluso puede causar vibraciones en la unidad de turbina.
Durante el funcionamiento de una turbina hidráulica, el factor más importante que causa vibraciones es la pulsación de presión del tubo de aspiración, lo que puede afectar el funcionamiento normal de la turbina Francis. Además, si se genera un tren de vórtices de Karman en la cola del flujo alrededor del perfil aerodinámico, también afectará el funcionamiento normal de la turbina hidráulica, ya que provocará vibraciones forzadas en el álabes del rodete. Cuando la frecuencia de esta vibración forzada se multiplica por la frecuencia de vibración natural del álabes, se producirán grietas en los álabes del rodete, e incluso la fractura de los álabes.
Además, existe otro factor que también afecta el funcionamiento estable de la turbina: el factor hidráulico. Si las condiciones de funcionamiento de la unidad de turbina difieren de las condiciones de diseño, se producirá una separación del flujo en la entrada y la salida del álabe. Debido a la frecuencia inestable de esta separación, el grado de daño también varía. El modelo hidráulico de la turbina hidráulica es la fuente de energía de toda la central hidroeléctrica.
El diseño estructural, el procesamiento y la fabricación científicos y razonables de la unidad de turbina de agua pueden mejorar efectivamente la estabilidad del funcionamiento de la turbina de agua, y los principales factores que afectan su diseño estructural y fabricación son los siguientes:
① En los componentes del conducto de flujo, la presión del flujo en el conducto produce tensión. El aumento de la tensión provoca una deformación elástica de los componentes. Además, al agitarse el flujo, cada componente también vibra. Cuando la frecuencia de vibración del flujo de agua coincide con la frecuencia natural de los componentes, se produce resonancia, lo que no solo genera una importante contaminación acústica, sino que también afecta el funcionamiento normal de la turbina hidráulica. Especialmente en turbinas hidráulicas de gran tamaño y baja velocidad, su frecuencia natural es muy cercana a la baja frecuencia hidráulica, por lo que son propensas a la resonancia.
② Influencia de la tecnología de procesamiento. Durante el procesamiento y la fabricación de la unidad de turbina hidráulica, si el mecanizado de los álabes no es preciso o existen errores en el proceso de soldadura de los componentes, las aberturas de entrada y salida de los álabes serán relativamente desiguales, lo que eventualmente provocará problemas de vibración en el motor de la unidad de turbina hidráulica.
③ Cuando se procesa el anillo laberíntico, la gran ovalidad también provocará problemas de vibración en la unidad.
Además, la calidad de la instalación de la unidad de turbina hidráulica también afecta su funcionamiento estable. Si los cojinetes guía de los diversos componentes de la unidad de turbina hidráulica no están concéntricos o el eje no es correcto, se producirán vibraciones hidráulicas y de los cojinetes.
Hora de publicación: 22 de septiembre de 2021
