Kiirelt reageeriva taastuva energiaallikana mängib hüdroenergia elektrivõrgus tavaliselt tippkoormuse ja sageduse reguleerimise rolli, mis tähendab, et hüdroelektrijaamad peavad sageli töötama tingimustes, mis erinevad projekteerimistingimustest. Suure hulga katseandmete analüüsimine näitas, et kui turbiin töötab mitteprojekteerimistingimustes, eriti osalise koormuse korral, ilmneb turbiini tõmbetorus tugev rõhupulsatsioon. Selle rõhupulsatsiooni madal sagedus mõjutab negatiivselt turbiini stabiilset tööd ning seadme ja töökoja ohutust. Seetõttu on tõmbetoru rõhupulsatsioon pälvinud tööstuses ja akadeemilistes ringkondades laialdast muret.
Sellest ajast peale, kui turbiini tõmbetoru rõhupulsatsiooni probleem esmakordselt 1940. aastal välja pakuti, on paljud teadlased selle põhjust murelikuks teinud ja arutanud. Praegu arvavad teadlased üldiselt, et osalise koormuse korral tõmbetoru rõhupulsatsiooni põhjustab spiraalne keerisliikumine tõmbetorus; keerise olemasolu muudab rõhujaotuse tõmbetoru ristlõikes ebaühtlaseks ning keerisrihma pöörlemisega pöörleb ka asümmeetriline rõhuväli, põhjustades rõhu perioodilist muutumist ajas, moodustades rõhupulsatsiooni. Spiraalne keeris tekib osalise koormuse korral tõmbetoru sisselaskeava juures pöörleva voolu tõttu (st kiirusel on tangentsiaalne komponent). USA Maaparandusamet viis läbi eksperimentaalse uuringu tõmbetoru keerise kohta ning analüüsis keerise kuju ja käitumist erinevate keerise astmete korral. Tulemused näitavad, et ainult siis, kui keerise aste saavutab teatud taseme, ilmub tõmbetorusse spiraalne keeriseriba. Spiraalne keeris tekib osalise koormuse tingimustes, seega ainult siis, kui turbiini töö suhteline voolukiirus (Q/Qd, kus Qd on arvutuslik voolukiirus) on vahemikus 0,5–0,85, tekib tõmbetorus tugev rõhupulsatsioon. Keeriselindi poolt esilekutsutud rõhupulsatsiooni põhikomponendi sagedus on suhteliselt madal, mis on võrdne 0,2–0,4-kordse jooksuri pöörlemissagedusega, ja mida väiksem on Q/Qd, seda suurem on rõhupulsatsiooni sagedus. Lisaks, kui tekib kavitatsioon, suurendavad keerises tekkivad õhumullid keerise suurust ja muudavad rõhupulsatsiooni intensiivsemaks ning muutub ka rõhupulsatsiooni sagedus.
Osalise koormuse tingimustes võib rõhupulsatsioon tõmbetorus kujutada endast suurt ohtu hüdroelektrijaama stabiilsele ja ohutule tööle. Selle rõhupulsatsiooni summutamiseks on pakutud välja palju ideid ja meetodeid, näiteks ribide paigaldamine tõmbetoru seinale ja ventilatsioon tõmbetorusse on kaks tõhusat meedet. Nishi jt. kasutasid eksperimentaalseid ja numbrilisi meetodeid, et uurida ribide mõju tõmbetoru rõhupulsatsioonile, sealhulgas erinevat tüüpi ribide mõju, ribide arvu ja nende paigaldusasendite mõju. Tulemused näitavad, et ribide paigaldamine võib oluliselt vähendada keerise ekstsentrilisust ja rõhupulsatsiooni. Dmitry jt. leidsid ka, et ribide paigaldamine võib vähendada rõhupulsatsiooni amplituudi 30–40%. Ventilatsioon peavõlli keskosast tõmbetorusse on samuti tõhus meetod rõhupulsatsiooni summutamiseks. Keerise ekstsentrilisuse aste. Lisaks Nishi jt. Proovis ka tõmbetoru ventileerida uime pinnal olevate väikeste aukude kaudu ja leidis, et see meetod suudab rõhupulsatsiooni maha suruda ning vajaliku õhu hulk on väga väike, kui uim ei saa töötada.
Postituse aeg: 09.08.2022
