Como fonte de enerxía renovable de resposta rápida, a enerxía hidroeléctrica adoita desempeñar o papel de regulación de picos e regulación de frecuencia na rede eléctrica, o que significa que as unidades hidroeléctricas a miúdo necesitan funcionar en condicións que se desvían das condicións de deseño. Ao analizar unha gran cantidade de datos de probas, sinálase que cando a turbina funciona en condicións non de deseño, especialmente en condicións de carga parcial, aparecerá unha forte pulsación de presión no tubo de tiro da turbina. A baixa frecuencia desta pulsación de presión afectará negativamente o funcionamento estable da turbina e a seguridade da unidade e do taller. Polo tanto, a pulsación de presión do tubo de tiro foi amplamente preocupada pola industria e o mundo académico.
Desde que se propuxo por primeira vez o problema da pulsación de presión no tubo de tiro dunha turbina en 1940, a causa foi tratada e debatida por moitos estudosos. Na actualidade, os estudosos xeralmente cren que a pulsación de presión do tubo de tiro en condicións de carga parcial é causada polo movemento de vórtice en espiral no tubo de tiro; a existencia do vórtice fai que a distribución de presión na sección transversal do tubo de tiro sexa desigual e, coa rotación da cinta de vórtice, o campo de presión asimétrico tamén xira, facendo que a presión cambie periodicamente co tempo, formando pulsación de presión. O vórtice helicoidal é causado polo fluxo en remolino na entrada do tubo de tiro en condicións de carga parcial (é dicir, hai un compoñente tanxencial da velocidade). A Oficina de Reclamación dos Estados Unidos realizou un estudo experimental sobre o remolino no tubo de tiro e analizou a forma e o comportamento do vórtice en diferentes graos de remolino. Os resultados mostran que só cando o grao de remolino alcanza un certo nivel, aparecerá a banda de vórtice en espiral no tubo de tiro. O vórtice helicoidal aparece en condicións de carga parcial, polo que só cando o caudal relativo (Q/Qd, onde Qd é o caudal do punto de deseño) do funcionamento da turbina está entre 0,5 e 0,85, aparecerá unha pulsación de presión severa no tubo de tiro. A frecuencia do compoñente principal da pulsación de presión inducida pola correa de vórtice é relativamente baixa, o que equivale a 0,2 a 0,4 veces a frecuencia de rotación do rodete, e canto menor sexa o Q/Qd, maior será a frecuencia de pulsación de presión. Ademais, cando se produce cavitación, as burbullas de aire xeradas no vórtice aumentarán o tamaño do vórtice e farán que a pulsación de presión sexa máis intensa, e a frecuencia da pulsación de presión tamén cambiará.
En condicións de carga parcial, a pulsación de presión no tubo de tiro pode supoñer unha gran ameaza para o funcionamento estable e seguro da unidade hidroeléctrica. Para suprimir esta pulsación de presión, propuxéronse moitas ideas e métodos, como a instalación de aletas na parede do tubo de tiro e a ventilación no tubo de tiro, que son dúas medidas eficaces. Nishi et al. utilizaron métodos experimentais e numéricos para estudar o efecto das aletas na pulsación de presión do tubo de tiro, incluíndo os efectos de diferentes tipos de aletas, os efectos do número de aletas e as súas posicións de instalación. Os resultados mostran que a instalación de aletas pode reducir significativamente a excentricidade do vórtice e reducir a pulsación de presión. Dmitry et al. tamén descubriron que a instalación de aletas pode reducir a amplitude da pulsación de presión entre un 30 % e un 40 %. A ventilación desde o orificio central do eixe principal ata o tubo de tiro tamén é un método eficaz para suprimir a pulsación de presión. O grao de excentricidade do vórtice. Ademais, Nishi et al. Tamén intentou ventilar o tubo de tiro a través de pequenos orificios na superficie da aleta e descubriu que este método pode suprimir a pulsación de presión e que a cantidade de aire necesaria é moi pequena cando a aleta non pode funcionar.
Data de publicación: 09-08-2022
