Sem endurnýjanleg orkulind með hraðvirkni gegnir vatnsaflsorka yfirleitt hlutverki hámarksstýringar og tíðnistýringar í raforkukerfinu, sem þýðir að vatnsaflsvirkjanir þurfa oft að starfa við aðstæður sem víkja frá hönnunarskilyrðum. Með því að greina fjölda prófunargagna er bent á að þegar túrbínan starfar við aðstæður sem eru ekki hönnunarskilyrði, sérstaklega við hlutaálag, mun sterkur þrýstingspúls myndast í sogröri túrbínunnar. Lág tíðni þessarar þrýstingspúlsunar mun hafa neikvæð áhrif á stöðugan rekstur túrbínunnar og öryggi einingarinnar og verkstæðisins. Þess vegna hefur þrýstingspúlsun sogrörsins vakið mikla athygli í greininni og fræðasamfélaginu.
Frá því að vandamálið með þrýstingspúlsun í sogröri túrbínu var fyrst lagt til árið 1940, hefur orsökin verið áhyggjuefni og rætt af mörgum fræðimönnum. Nú á dögum telja fræðimenn almennt að þrýstingspúlsun sogrörsins við hlutaálag sé af völdum spíralhreyfingar í sogrörinu; tilvist spíralhreyfingarinnar veldur ójafnri þrýstingsdreifingu á þversniði sogrörsins og með snúningi hvirfilbeltisins snýst ósamhverft þrýstisvið einnig, sem veldur því að þrýstingurinn breytist reglulega með tímanum og myndar þrýstipúls. Spíralhreyfillinn stafar af snúningsflæði við inntak sogrörsins við hlutaálag (þ.e. það er snertill hraðaþáttur). Bandaríska endurheimtarstofnunin framkvæmdi tilraunarannsókn á snúningsflæðinu í sogrörinu og greindi lögun og hegðun hvirfilsins við mismunandi snúningsstig. Niðurstöðurnar sýna að aðeins þegar snúningsstigið nær ákveðnu stigi mun spíralhreyfilsband birtast í sogrörinu. Spírallaga hvirfilinn birtist við hlutaálag, þannig að aðeins þegar hlutfallslegt rennslishraði (Q/Qd, Qd er hönnunarrennslishraði) í gangi túrbínunnar er á milli 0,5 og 0,85, mun mikill þrýstingspúls myndast í sogrörinu. Tíðni aðalþáttar þrýstingspúlsins sem hvirfilbeltið veldur er tiltölulega lág, sem jafngildir 0,2 til 0,4 sinnum snúningstíðni rennunnar, og því minna sem Q/Qd er, því hærri er þrýstingspúlstíðnin. Að auki, þegar hola myndast, munu loftbólur sem myndast í hvirfilnum auka stærð hvirfilsins og gera þrýstingspúlsinn háværari, og tíðni þrýstingspúlsins mun einnig breytast.
Við hlutaálag getur þrýstihreyfing í sogrörinu verið mikil ógn við stöðugan og öruggan rekstur vatnsaflsvirkjunarinnar. Til að bæla niður þessa þrýstihreyfingu hafa margar hugmyndir og aðferðir verið lagðar til, svo sem að setja upp fjaðrir á vegg sogrörsins og loftræstingu inn í sogrörið, sem eru tvær árangursríkar aðferðir. Nishi o.fl. notuðu tilrauna- og tölulegar aðferðir til að rannsaka áhrif fjaða á þrýstihreyfingu sogrörsins, þar á meðal áhrif mismunandi gerða fjaða, áhrif fjölda fjaða og uppsetningarstaða þeirra. Niðurstöðurnar sýna að uppsetning fjaða getur dregið verulega úr miðskekkju hvirfilsins og þrýstihreyfingunni. Dmitry o.fl. komust einnig að því að uppsetning fjaða getur dregið úr sveifluvídd þrýstihreyfingarinnar um 30% til 40%. Loftræsting frá miðju gati aðalássins að sogrörinu er einnig áhrifarík aðferð til að bæla niður þrýstihreyfingu. Miðskekkjustig hvirfilsins. Að auki, Nishi o.fl. einnig var reynt að loftræsta sogrörið í gegnum lítil göt á yfirborði uggans og komist að því að þessi aðferð getur bælt niður þrýstingspúlsana og loftmagnið sem þarf er mjög lítið þegar ugginn virkar ekki.
Birtingartími: 9. ágúst 2022
