Гидравликалық турбиналар қысым, жылдамдық және ағын үлгілері үздіксіз өзара әрекеттесетін күрделі гидравликалық және механикалық жағдайларда жұмыс істейді. Турбина сенімділігі мен тиімділігіне әсер ететін ең маңызды мәселелердің қатарына кавитация және оның нәтижесінде пайда болатын кавитация эрозиясы (шұңқырлардың пайда болуы) жатады. Бұл құбылыстарды түсіну турбина дизайнын оңтайландыру, ұзақ мерзімді тұрақтылықты қамтамасыз ету және су электр станцияларында техникалық қызмет көрсету шығындарын азайту үшін өте маңызды.
1. Гидравликалық турбиналарда кавитация дегеніміз не?
Кавитация судың жергілікті қысымы оның бу қысымынан төмен түскенде пайда болады, бұл ағып жатқан сұйықтықтың ішінде бу көпіршіктерінің пайда болуына әкеледі. Бұл көпіршіктер жоғары қысым аймақтарына жылжыған кезде, олар қатты құлап, жақын маңдағы беттерге әсер ететін соққы толқындары мен микроағындарды тудырады.
Гидравликалық турбиналарда кавитация көбінесе келесі жерлерде пайда болады
Ағын жылдамдығы жоғары
Қысым төмен
Ағынның бөлінуі немесе турбуленттілік пайда болады
Кавитацияға бейім аймақтарға жатады
Жүгіру пышағының сорғыш жағы
Шығару түтігінің кірісі
Бағыттаушы қалақшаның артқы шеттері
Қалақ ұштары және ортаңғы аймақтары
2. Кавитация эрозиясы Деструктивті салдары
Бу көпіршіктері металл беттерге жақын жерде құлаған кезде, қайталанатын микросоққылар турбина компоненттерінен материалды біртіндеп жояды. Бұл процесс кавитация эрозиясы (немесе кавитациялық шұңқырлар) деп аталады. Уақыт өте келе ол бетінің кедір-бұдырлығына, материалдың жоғалуына және құрылымдық деградацияға әкеледі.
Кавитация эрозиясының негізгі сипаттамалары
Шұңқырлардың немесе ұя тәрізді беткі зақымданудың пайда болуы
Прогрессивті материалдық шаршау және микрожарықтар
Гидравликалық тиімділіктің төмендеуі
Діріл мен шудың жоғарылауы
Егер бақыланбаса, қатты кавитация эрозиясы турбинаның қызмет ету мерзімін қысқартып, техникалық қызмет көрсетудің тоқтап қалу уақытын арттыруы мүмкін.
3. Гидравликалық турбиналарда кавитацияның себептері
Кавитацияның пайда болуына бірнеше гидравликалық және пайдалану факторлары ықпал етеді
3.1 Гидравликалық жобалау факторлары
Қалақшаның профилі немесе қисықтығы дұрыс емес
Ағынның шамадан тыс үдеуі
Жүгіру құбырының кіреберісіндегі ағынның нашар таралуы
Түтіктің жобалауының жеткіліксіздігі
3.2 Пайдалану шарттары
Жобадан тыс жүктеме кезінде жұмыс істеу
Турбина жылдамдығының шамадан тыс артуы
Кенеттен жүктеменің қабылданбауы немесе тұрақсыз ағын жағдайлары
Құйық суының деңгейі төмен немесе сору басы жоғары
3.3 Қоршаған орта факторлары
Судағы шөгінділердің жоғары концентрациясы
Бу қысымына әсер ететін температураның өзгеруі
Ауа ағыны немесе еріген газдар
4. Кавитацияның турбина жұмысына әсері
Кавитация тек материалдарды ғана емес, сонымен қатар турбинаның жалпы жұмысына да әсер етеді.
4.1 Тиімділіктің төмендеуі
Беткі шұңқырлардың пайда болуы гидравликалық кедергіні арттырады және тегіс ағынды бұзады, бұл турбинаның тиімділігін төмендетеді.
4.2 Механикалық зақым
Үздіксіз эрозия қалақшаларды, бағыттаушы қалақшаларды және тарту түтіктерінің төсемдерін әлсіретеді, бұл ақырында деформацияға немесе сынуға әкеледі.
4.3 Діріл мен шудың жоғарылауы
Көпіршіктің құлауы жоғары жиілікті қысым импульстарын тудырады, бұл діріл, шу және мойынтірек кернеуінің ықтималдығын тудырады.
4.4 Қызмет ету мерзімінің қысқаруы
Тексерілмеген кавитация эрозиясы тозуды жеделдетеді және жиі жөндеуді немесе компоненттерді ауыстыруды қажет етеді.
5. Кавитацияны анықтау және бақылау
Ерте анықтау ауыр зақымданудың алдын алуға көмектеседі. Жалпы бақылау әдістеріне мыналар жатады
Акустикалық шығарындыларды бақылау (көпіршіктің құлау шуын анықтау)
Жүгірушілер мен мойынтіректердің дірілді талдауы
Жоспарланған өшірулер кезінде визуалды тексеру
Тиімділік көрсеткіштерінің тенденциясын талдау
Бұл әдістер операторларға кавитацияға бейім жағдайларды анықтауға және жұмыс параметрлерін уақытында реттеуге мүмкіндік береді.
6. Жеңілдету және алдын алу стратегиялары
6.1 Оңтайландырылған гидравликалық дизайн
Жүгіруші қалақшасының геометриясын нақтылау үшін кеңейтілген CFD модельдеуін пайдаланыңыз
Қалақ беттері бойымен қысымның біркелкі таралуын қамтамасыз етіңіз
Тартпа түтіктің қалпына келтіру сипаттамаларын оңтайландырыңыз
6.2 Материалды таңдау және бетті қорғау
Тот баспайтын болат немесе кавитацияға төзімді қорытпалар
Қатты жабындар немесе термиялық бүріккіш жабындар
Көпіршіктердің адгезиясын азайту үшін жылтыратылған және тегіс беткі өңдеу
6.3 Дұрыс пайдалану және басқару
Ең тиімділік нүктесіне (BEP) жақын жерде жұмыс істеуді қамтамасыз ету
Жүктеменің кенеттен ауытқуынан аулақ болыңыз
Ағын суының жеткілікті деңгейін және сору бас шетін қамтамасыз етіңіз
6.4 Ауа бүрку әдістері
Кейбір турбина конструкцияларында ауаның тартылу түтігіне бақыланатын кіруі кавитация қарқындылығын төмендетеді және қысым пульсациясын бәсеңдетеді.
7. Техникалық қызмет көрсету және жөндеу тәсілдері
Кавитация эрозиясы анықталған кезде, уақтылы техникалық қызмет көрсету өте маңызды
Зақымдалған жерлерді тегістеу және жылтырату
Қатты шұңқырлар пайда болған кезде дәнекерлеуді жөндеу немесе қабаттастыруды дәнекерлеу
Зақымдалған беттерді кавитацияға қарсы материалдармен қайта жабу
Жұмыс жағдайларына негізделген жоспарланған тексеру аралықтары
Алдын алу жұмыстары әрқашан ірі көлемді компоненттерді ауыстыруға қарағанда тиімдірек.
Гидравликалық турбина жұмысындағы кавитация және кавитация эрозиясы сөзсіз қиындықтар болып табылады, бірақ олардың әсерін дұрыс жобалау, материалды таңдау, оңтайландырылған пайдалану және жүйелілік арқылы тиімді басқаруға болады.
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 24 ақпан
