Kā ātras reaģēšanas atjaunojamās enerģijas avots, hidroenerģija parasti spēlē maksimuma regulēšanas un frekvences regulēšanas lomu elektrotīklā, kas nozīmē, ka hidroelektrostacijām bieži vien ir jādarbojas apstākļos, kas atšķiras no projektētajiem apstākļiem. Analizējot lielu skaitu testa datu, ir norādīts, ka, turbīnai darbojoties neprojektētajos apstākļos, īpaši daļējas slodzes apstākļos, turbīnas vilkmes caurulē parādīsies spēcīga spiediena pulsācija. Šīs spiediena pulsācijas zemā frekvence negatīvi ietekmēs turbīnas stabilu darbību un iekārtas un darbnīcas drošību. Tāpēc vilkmes caurules spiediena pulsācija ir plaši noraizējusies gan nozarē, gan akadēmiskajā vidē.
Kopš spiediena pulsācijas problēma turbīnas ieplūdes caurulē pirmo reizi tika ierosināta 1940. gadā, daudzi zinātnieki ir norūpējušies un apsprieduši tās cēloni. Pašlaik zinātnieki parasti uzskata, ka ieplūdes caurules spiediena pulsāciju daļējas slodzes apstākļos izraisa spirālveida virpuļa kustība ieplūdes caurulē; virpuļa esamība padara spiediena sadalījumu nevienmērīgu ieplūdes caurules šķērsgriezumā, un, virpuļjostas rotācijas laikā, asimetriskais spiediena lauks arī rotē, izraisot spiediena periodiskas izmaiņas laika gaitā, veidojot spiediena pulsāciju. Spirālveida virpuli izraisa virpuļplūsma ieplūdes atverē daļējas slodzes apstākļos (t.i., pastāv tangenciāla ātruma komponente). ASV Meliorācijas birojs veica eksperimentālu pētījumu par virpuli ieplūdes caurulē un analizēja virpuļa formu un uzvedību dažādās virpuļa pakāpēs. Rezultāti liecina, ka tikai tad, kad virpuļa pakāpe sasniedz noteiktu līmeni, ieplūdes caurulē parādīsies spirālveida virpuļa josla. Spirālveida virpulis parādās daļējas slodzes apstākļos, tāpēc tikai tad, ja turbīnas darbības relatīvais plūsmas ātrums (Q/Qd, kur Qd ir projektētais punkta plūsmas ātrums) ir no 0,5 līdz 0,85, vilkmes caurulē parādīsies spēcīga spiediena pulsācija. Virpuļlentes izraisītās spiediena pulsācijas galvenās komponentes frekvence ir relatīvi zema, kas ir līdzvērtīga 0,2 līdz 0,4 reizēm lielākai par skrejriteņa rotācijas frekvenci, un jo mazāks ir Q/Qd, jo augstāka ir spiediena pulsācijas frekvence. Turklāt, kad notiek kavitācija, virpulī radītie gaisa burbuļi palielinās virpuļa izmēru un padarīs spiediena pulsāciju intensīvāku, mainoties arī spiediena pulsācijas frekvencei.
Daļējas slodzes apstākļos spiediena pulsācija vilkmes caurulē var radīt lielus draudus hidroelektrostacijas stabilai un drošai darbībai. Lai apslāpētu šo spiediena pulsāciju, ir ierosinātas daudzas idejas un metodes, piemēram, divi efektīvi pasākumi ir ribu uzstādīšana uz vilkmes caurules sienas un ventilācija vilkmes caurulē. Niši et al. izmantoja eksperimentālas un skaitliskas metodes, lai pētītu ribu ietekmi uz vilkmes caurules spiediena pulsāciju, tostarp dažādu veidu ribu ietekmi, ribu skaita un to uzstādīšanas pozīciju ietekmi. Rezultāti liecina, ka ribu uzstādīšana var ievērojami samazināt virpuļa ekscentricitāti un samazināt spiediena pulsāciju. Dmitrijs et al. arī atklāja, ka ribu uzstādīšana var samazināt spiediena pulsācijas amplitūdu par 30% līdz 40%. Ventilācija no galvenās vārpstas centrālā cauruma uz vilkmes cauruli ir arī efektīva metode spiediena pulsācijas apslāpēšanai. Virpuļa ekscentricitātes pakāpe. Turklāt Niši et al. arī mēģināja ventilēt vilkmes cauruli caur maziem caurumiem spuras virsmā un atklāja, ka šī metode var nomākt spiediena pulsāciju, un nepieciešamais gaisa daudzums ir ļoti mazs, ja spura nevar darboties.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 9. augusts
