Sebagai sumber energi terbarukan yang responsif cepat, tenaga air biasanya berperan sebagai pengatur beban puncak dan pengatur frekuensi dalam jaringan listrik, yang berarti bahwa unit tenaga air seringkali perlu beroperasi dalam kondisi yang menyimpang dari kondisi desain. Dengan menganalisis sejumlah besar data uji, diketahui bahwa ketika turbin bekerja dalam kondisi non-desain, terutama dalam kondisi beban parsial, akan muncul pulsasi tekanan yang kuat di saluran hisap turbin. Frekuensi rendah dari pulsasi tekanan ini akan berdampak buruk pada operasi turbin yang stabil dan keselamatan unit serta bengkel. Oleh karena itu, pulsasi tekanan pada saluran hisap telah menjadi perhatian luas dari industri dan akademisi.
Sejak masalah pulsasi tekanan di saluran hisap turbin pertama kali diajukan pada tahun 1940, penyebabnya telah menjadi perhatian dan dibahas oleh banyak sarjana. Saat ini, para sarjana umumnya percaya bahwa pulsasi tekanan saluran hisap pada kondisi beban parsial disebabkan oleh pergerakan pusaran spiral di dalam saluran hisap; keberadaan pusaran tersebut membuat distribusi tekanan pada penampang saluran hisap tidak merata, dan dengan rotasi sabuk pusaran, medan tekanan asimetris juga berputar, menyebabkan tekanan berubah secara periodik seiring waktu, membentuk pulsasi tekanan. Pusaran spiral disebabkan oleh aliran berputar di saluran masuk saluran hisap pada kondisi beban parsial (yaitu, terdapat komponen kecepatan tangensial). Biro Reklamasi AS melakukan studi eksperimental tentang pusaran di saluran hisap, dan menganalisis bentuk dan perilaku pusaran pada berbagai derajat pusaran. Hasilnya menunjukkan bahwa hanya ketika derajat pusaran mencapai tingkat tertentu, pita pusaran spiral akan muncul di saluran hisap. Vorteks heliks muncul pada kondisi beban parsial, sehingga hanya ketika laju aliran relatif (Q/Qd, Qd adalah laju aliran titik desain) operasi turbin berada antara 0,5 dan 0,85, pulsasi tekanan yang parah akan muncul di saluran hisap. Frekuensi komponen utama pulsasi tekanan yang diinduksi oleh sabuk vorteks relatif rendah, yang setara dengan 0,2 hingga 0,4 kali frekuensi rotasi runner, dan semakin kecil Q/Qd, semakin tinggi frekuensi pulsasi tekanan. Selain itu, ketika kavitasi terjadi, gelembung udara yang dihasilkan dalam vorteks akan meningkatkan ukuran vorteks dan membuat pulsasi tekanan lebih intens, dan frekuensi pulsasi tekanan juga akan berubah.
Dalam kondisi beban parsial, pulsasi tekanan di pipa hisap dapat menimbulkan ancaman besar terhadap operasi unit pembangkit listrik tenaga air yang stabil dan aman. Untuk menekan pulsasi tekanan ini, banyak ide dan metode telah diusulkan, seperti pemasangan sirip pada dinding pipa hisap dan ventilasi ke dalam pipa hisap sebagai dua langkah efektif. Nishi dkk. menggunakan metode eksperimental dan numerik untuk mempelajari pengaruh sirip terhadap pulsasi tekanan pipa hisap, termasuk pengaruh berbagai jenis sirip, pengaruh jumlah sirip dan posisi pemasangannya. Hasilnya menunjukkan bahwa pemasangan sirip dapat secara signifikan mengurangi eksentrisitas pusaran dan mengurangi pulsasi tekanan. Dmitry dkk. juga menemukan bahwa pemasangan sirip dapat mengurangi amplitudo pulsasi tekanan sebesar 30% hingga 40%. Ventilasi dari lubang tengah poros utama ke pipa hisap juga merupakan metode efektif untuk menekan pulsasi tekanan. Selain itu, Nishi dkk. Selain itu, juga dicoba untuk mengalirkan udara ke dalam pipa hisap melalui lubang-lubang kecil di permukaan sirip, dan ditemukan bahwa metode ini dapat menekan fluktuasi tekanan dan jumlah udara yang dibutuhkan sangat sedikit ketika sirip tidak dapat berfungsi.
Waktu posting: 09-Agustus-2022
