Comme nous le savons tous, le groupe électrogène à turbine hydraulique est le composant mécanique essentiel d'une centrale hydroélectrique. Il est donc particulièrement important d'assurer un fonctionnement stable de l'ensemble de la turbine hydraulique. De nombreux facteurs influencent sa stabilité, et ce depuis sa conception.
Dans la conception d'une turbine hydraulique, l'influence de la conception hydraulique est minime. En fonctionnement normal, l'eau s'écoule en sortie de la roue et ne tourne pas. En fonctionnement non optimal, l'écoulement en sortie de la roue forme progressivement un écoulement circulaire dans le tube d'aspiration. Lorsque la charge partielle de la turbine est inférieure à 40 à 70 % de la charge de chute, l'écoulement en sortie de la roue tourne vers l'avant et forme progressivement un vortex en ruban, provoquant même des vibrations de la turbine.
Lors du fonctionnement d'une turbine hydraulique, les pulsations de pression de l'aspirateur constituent le principal facteur de vibration, ce qui compromet le bon fonctionnement de la turbine Francis. De plus, la formation d'un train de tourbillons de Karman en queue d'écoulement autour du profil aérodynamique perturbe également le fonctionnement de la turbine hydraulique, car elle provoque des vibrations forcées des aubes mobiles. Lorsque la fréquence de ces vibrations forcées est en relation multiple avec la fréquence de vibration naturelle des aubes mobiles, elles peuvent se fissurer, voire se briser.
De plus, un autre facteur influe également sur le fonctionnement stable de la turbine : le facteur hydraulique. Si les conditions de fonctionnement de la turbine s'écartent des conditions de conception, un phénomène de décollement de l'écoulement se produit à l'entrée et à la sortie de la pale. En raison de la fréquence instable de ce phénomène, le degré de dommage varie également. Le modèle hydraulique de la turbine hydraulique est la source d'énergie de toute la centrale hydroélectrique.
La conception structurelle scientifique et raisonnable, le traitement et la fabrication de l'unité de turbine hydraulique peuvent améliorer efficacement la stabilité du fonctionnement de la turbine hydraulique, et les principaux facteurs affectant sa conception structurelle et sa fabrication sont les suivants :
1. Pour les composants du passage d'écoulement, lorsque la pression d'écoulement agit sur ces composants, des contraintes se forment. L'augmentation de ces contraintes entraîne une déformation élastique des composants. De plus, lorsque l'écoulement est agité, chaque composant produit des vibrations. Lorsque la fréquence de vibration de l'écoulement d'eau est identique à la fréquence naturelle des composants, des résonances se produisent, ce qui non seulement engendre une pollution sonore importante, mais affecte également le fonctionnement normal de la turbine hydraulique. En particulier pour les turbines hydrauliques de grande taille et à faible vitesse, leur fréquence naturelle est très proche de la basse fréquence hydraulique, ce qui les rend facilement affectées par la résonance.
2. Influence de la technologie de traitement. Lors de la fabrication d'une turbine hydraulique, si l'usinage des pales est imprécis ou si des erreurs de soudage des composants sont constatées, les ouvertures d'entrée et de sortie des pales seront relativement irrégulières, ce qui entraînera des problèmes de vibrations du moteur de la turbine hydraulique.
③ Lorsque l'anneau labyrinthe est traité, la grande ovalisation entraînera également des problèmes de vibration de l'unité.
De plus, la qualité de l'installation d'une turbine hydraulique influence également sa stabilité de fonctionnement. Si les paliers de guidage des différents composants de la turbine hydraulique ne sont pas concentriques ou que leur axe est incorrect, des vibrations hydrauliques et des vibrations des paliers peuvent se produire.
Date de publication : 22 septembre 2021
