Kao brzi obnovljivi izvor energije, hidroenergija obično igra ulogu regulacije vršnih opterećenja i regulacije frekvencije u elektroenergetskoj mreži, što znači da hidroelektrane često moraju raditi u uvjetima koji odstupaju od projektiranih. Analizom velikog broja podataka ispitivanja istaknuto je da kada turbina radi u uvjetima koji nisu projektirani, posebno pod uvjetima djelomičnog opterećenja, u propušnoj cijevi turbine dolazi do jakih pulsacija tlaka. Niska frekvencija ovih pulsacija tlaka negativno će utjecati na stabilan rad turbine i sigurnost jedinice i radionice. Stoga su industrija i akademska zajednica uvelike zabrinute zbog pulsacija tlaka u propušnoj cijevi.
Otkad je problem pulsacije tlaka u propuhu turbine prvi put predložen 1940. godine, mnogi znanstvenici su se bavili i raspravljali o uzroku. Trenutno, znanstvenici općenito vjeruju da je pulsacija tlaka u propuhu pod uvjetima djelomičnog opterećenja uzrokovana kretanjem spiralnog vrtloga u propuhu; postojanje vrtloga čini raspodjelu tlaka na presjeku propuha neravnomjernom, a s rotacijom vrtložnog pojasa, asimetrično polje tlaka također se rotira, uzrokujući periodičnu promjenu tlaka s vremenom, stvarajući pulsaciju tlaka. Spiralni vrtlog uzrokovan je vrtložnim tokom na ulazu u propuh pod uvjetima djelomičnog opterećenja (tj. postoji tangencijalna komponenta brzine). Američki ured za rekultivaciju proveo je eksperimentalnu studiju o vrtlogu u propuhu i analizirao oblik i ponašanje vrtloga pod različitim stupnjevima vrtloga. Rezultati pokazuju da će se spiralni vrtložni pojas pojaviti u propuhu tek kada stupanj vrtloga dosegne određenu razinu. Spiralni vrtlog pojavljuje se u uvjetima djelomičnog opterećenja, pa samo kada je relativni protok (Q/Qd, Qd je proračunski protok) rada turbine između 0,5 i 0,85, u usisnoj cijevi će se pojaviti jake pulsacije tlaka. Frekvencija glavne komponente pulsacija tlaka izazvanih vrtložnim pojasom je relativno niska, što je ekvivalentno 0,2 do 0,4 puta frekvenciji rotacije rotora, a što je Q/Qd manji, to je veća frekvencija pulsacija tlaka. Osim toga, kada dođe do kavitacije, mjehurići zraka koji se stvaraju u vrtlogu povećat će veličinu vrtloga i pojačati pulsacije tlaka, a frekvencija pulsacija tlaka će se također promijeniti.
U uvjetima djelomičnog opterećenja, pulsiranje tlaka u cijevi za odvod vode može predstavljati veliku prijetnju stabilnom i sigurnom radu hidroelektrane. Kako bi se suzbilo ovo pulsiranje tlaka, predložene su mnoge ideje i metode, poput ugradnje rebara na stijenku cijevi za odvod vode i odzračivanja u cijev za odvod vode, što su dvije učinkovite mjere. Nishi i suradnici koristili su eksperimentalne i numeričke metode za proučavanje utjecaja rebara na pulsiranje tlaka u cijevi za odvod vode, uključujući učinke različitih vrsta rebara, učinke broja rebara i njihovih položaja ugradnje. Rezultati pokazuju da ugradnja rebara može značajno smanjiti ekscentricitet vrtloga i smanjiti pulsiranje tlaka. Dmitry i suradnici također su otkrili da ugradnja rebara može smanjiti amplitudu pulsiranja tlaka za 30% do 40%. Ventilacija od središnjeg otvora glavne osovine do cijevi za odvod vode također je učinkovita metoda za suzbijanje pulsiranja tlaka. Stupanj ekscentriciteta vrtloga. Osim toga, Nishi i suradnici... također je pokušao ventilirati propuh kroz male rupe na površini peraje i otkrio da ova metoda može potisnuti pulsiranje tlaka, a potrebna količina zraka je vrlo mala kada peraja ne može funkcionirati.
Vrijeme objave: 09.08.2022.
