फ्रांसिस टरबाइन के दबाव स्पंदन पर ड्राफ्ट ट्यूब की दीवार में पंख जोड़ने का प्रभाव

एक तेज़ प्रतिक्रिया वाले नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत के रूप में, जलविद्युत आमतौर पर पावर ग्रिड में पीक विनियमन और आवृत्ति विनियमन की भूमिका निभाता है, जिसका अर्थ है कि जलविद्युत इकाइयों को अक्सर ऐसी परिस्थितियों में काम करने की आवश्यकता होती है जो डिज़ाइन की शर्तों से विचलित होती हैं। बड़ी संख्या में परीक्षण डेटा का विश्लेषण करके, यह बताया गया है कि जब टरबाइन गैर-डिज़ाइन स्थितियों के तहत काम करता है, विशेष रूप से आंशिक लोड की स्थिति में, टरबाइन के ड्राफ्ट ट्यूब में मजबूत दबाव स्पंदन दिखाई देगा। इस दबाव स्पंदन की कम आवृत्ति टरबाइन के स्थिर संचालन और इकाई और कार्यशाला की सुरक्षा पर प्रतिकूल प्रभाव डालेगी। इसलिए, ड्राफ्ट ट्यूब के दबाव स्पंदन को उद्योग और शिक्षाविदों द्वारा व्यापक रूप से चिंतित किया गया है।

चूंकि टरबाइन की ड्राफ्ट ट्यूब में दबाव स्पंदन की समस्या पहली बार 1940 में प्रस्तावित की गई थी, इसलिए कई विद्वानों ने इसके कारण पर चिंता और चर्चा की है। वर्तमान में, विद्वान आमतौर पर मानते हैं कि आंशिक लोड की स्थिति में ड्राफ्ट ट्यूब का दबाव स्पंदन ड्राफ्ट ट्यूब में सर्पिल भंवर आंदोलन के कारण होता है; भंवर का अस्तित्व ड्राफ्ट ट्यूब के क्रॉस सेक्शन पर दबाव वितरण को असमान बनाता है, और भंवर बेल्ट के घूमने के साथ, असममित दबाव क्षेत्र भी घूम रहा है, जिससे दबाव समय के साथ आवधिक रूप से बदलता रहता है, जिससे दबाव स्पंदन बनता है। पेचदार भंवर आंशिक लोड की स्थिति में ड्राफ्ट ट्यूब इनलेट पर घूमता प्रवाह के कारण होता है (यानी, वेग का एक स्पर्शरेखा घटक होता है) हेलिकल भंवर आंशिक भार स्थितियों के तहत दिखाई देता है, इसलिए केवल जब टरबाइन संचालन की सापेक्ष प्रवाह दर (Q/Qd, Qd डिज़ाइन बिंदु प्रवाह दर है) 0.5 और 0.85 के बीच होती है, तो ड्राफ्ट ट्यूब में गंभीर दबाव स्पंदन दिखाई देगा। भंवर बेल्ट द्वारा प्रेरित दबाव स्पंदन के मुख्य घटक की आवृत्ति अपेक्षाकृत कम है, जो धावक की घूर्णी आवृत्ति के 0.2 से 0.4 गुना के बराबर है, और Q/Qd जितना छोटा होगा, दबाव स्पंदन आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। इसके अलावा, जब गुहिकायन होता है, तो भंवर में उत्पन्न हवा के बुलबुले भंवर के आकार को बढ़ाएंगे और दबाव स्पंदन को और अधिक तीव्र बना देंगे, और दबाव स्पंदन की आवृत्ति भी बदल जाएगी।
आंशिक लोड की स्थिति में, ड्राफ्ट ट्यूब में दबाव स्पंदन पनबिजली इकाई के स्थिर और सुरक्षित संचालन के लिए एक बड़ा खतरा पैदा कर सकता है। इस दबाव स्पंदन को दबाने के लिए, कई विचारों और तरीकों का प्रस्ताव किया गया है, जैसे ड्राफ्ट ट्यूब की दीवार पर पंख स्थापित करना और ड्राफ्ट ट्यूब में वेंटिंग दो प्रभावी उपाय हैं। निशि एट अल ने ड्राफ्ट ट्यूब के दबाव स्पंदन पर पंखों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए प्रयोगात्मक और संख्यात्मक तरीकों का इस्तेमाल किया, जिसमें विभिन्न प्रकार के पंखों के प्रभाव, पंखों की संख्या के प्रभाव और उनकी स्थापना की स्थिति शामिल है। परिणाम बताते हैं कि पंखों की स्थापना भंवर की विलक्षणता को काफी कम कर सकती है और दबाव स्पंदन को कम कर सकती है। दिमित्री एट अल ने यह भी पाया कि पंखों की स्थापना दबाव स्पंदन के आयाम को 30% से 40% तक कम कर सकती है इसके अलावा, निशि एट अल ने फिन की सतह पर छोटे छिद्रों के माध्यम से ड्राफ्ट ट्यूब को हवादार करने की भी कोशिश की, और पाया कि इस विधि से दबाव स्पंदन को दबाया जा सकता है और जब फिन काम नहीं कर सकता है तो आवश्यक हवा की मात्रा बहुत कम होती है।