हायड्रॉलिक टर्बाइन जटिल हायड्रॉलिक आणि मेकॅनिकल परिस्थितीत कार्यरत असतात, जिथे दाब, वेग आणि प्रवाहाचे नमुने सतत एकमेकांशी संवाद साधत असतात. टर्बाइनची विश्वसनीयता आणि कार्यक्षमतेवर परिणाम करणाऱ्या सर्वात गंभीर आव्हानांपैकी कॅव्हिटेशन आणि त्यामुळे होणारी कॅव्हिटेशन झीज (पिटिंग) ही आहेत. जलविद्युत प्रकल्पांमध्ये टर्बाइनची रचना इष्टतम करण्यासाठी, दीर्घकालीन स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी आणि देखभालीचा खर्च कमी करण्यासाठी या घटना समजून घेणे आवश्यक आहे.
१. हायड्रॉलिक टर्बाइनमध्ये कॅव्हिटेशन म्हणजे काय?
जेव्हा पाण्याचा स्थानिक दाब त्याच्या बाष्प दाबापेक्षा कमी होतो, तेव्हा वाहत्या द्रवामध्ये बाष्पाचे बुडबुडे तयार होतात आणि त्यामुळे कॅव्हिटेशन घडते. जेव्हा हे बुडबुडे जास्त दाबाच्या प्रदेशात जातात, तेव्हा ते हिंसकपणे फुटतात, ज्यामुळे शॉक वेव्ह्स आणि सूक्ष्म झोत निर्माण होतात, जे जवळच्या पृष्ठभागांवर आदळतात.
हायड्रॉलिक टर्बाइनमध्ये, कॅव्हिटेशन सामान्यतः अशा भागांमध्ये दिसून येते जिथे
प्रवाहाचा वेग जास्त आहे
दाब कमी आहे
प्रवाहाचे विलगीकरण किंवा प्रक्षोभ निर्माण होतो
कॅव्हिटेशन होण्याची शक्यता असलेल्या सामान्य क्षेत्रांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो
रनर ब्लेड सक्शन बाजू
ड्राफ्ट ट्यूब इनलेट
मार्गदर्शक व्हॅनच्या मागील कडा
ब्लेडची टोके आणि हबचे भाग
२. कॅव्हिटेशन इरोशन: विनाशकारी परिणाम
जेव्हा बाष्पाचे बुडबुडे धातूच्या पृष्ठभागाजवळ फुटतात, तेव्हा वारंवार होणाऱ्या सूक्ष्म आघातांमुळे टर्बाइनच्या घटकांमधून हळूहळू पदार्थ निघून जातो. या प्रक्रियेला कॅव्हिटेशन इरोजन (किंवा कॅव्हिटेशन पिटिंग) असे म्हणतात. कालांतराने, यामुळे पृष्ठभागावर खडबडपणा येतो, पदार्थाची झीज होते आणि संरचनेचा ऱ्हास होतो.
कॅव्हिटेशन इरोशनची प्रमुख वैशिष्ट्ये
खड्डे तयार होणे किंवा मधमाशीच्या पोळ्यासारखे पृष्ठभागाचे नुकसान
प्रगतीशील पदार्थ थकवा आणि सूक्ष्म-तडे
जल कार्यक्षमतेत घट
वाढलेले कंपन आणि आवाज
नियंत्रण न केल्यास, तीव्र कॅव्हिटेशन इरोजनमुळे टर्बाइनचे सेवा आयुष्य कमी होऊ शकते आणि देखभालीसाठी लागणारा वेळ वाढू शकतो.
३. हायड्रॉलिक टर्बाइनमधील कॅव्हिटेशनची कारणे
अनेक जल-अभियांत्रिकी आणि कार्यान्वयन घटक कॅव्हिटेशनच्या निर्मितीस हातभार लावतात.
३.१ जल-अभियांत्रिकी अभिकल्प घटक
अयोग्य ब्लेड प्रोफाइल किंवा वक्रता
अत्यधिक प्रवाह प्रवेग
रनरच्या इनलेटवर प्रवाहाचे खराब वितरण
अपुरा ड्राफ्ट ट्यूब डिझाइन
३.२ कार्यान्वयन अटी
डिझाइनपेक्षा कमी भारावर कार्य करणे
अत्यधिक टर्बाइन गती
अचानक भार नाकारणे किंवा अस्थिर प्रवाह परिस्थिती
कमी टेलवॉटर पातळी किंवा उच्च सक्शन हेड
३.३ पर्यावरणीय घटक
पाण्यात गाळाचे प्रमाण जास्त
बाष्प दाबावर परिणाम करणारे तापमानातील बदल
हवेचा प्रवेश किंवा विरघळलेले वायू
४. कॅव्हिटेशनचे टर्बाइनच्या कार्यक्षमतेवर होणारे परिणाम
कॅव्हिटेशनमुळे केवळ सामग्रीचेच नुकसान होत नाही, तर टर्बाइनच्या एकूण कार्यक्षमतेवरही परिणाम होतो.
४.१ कार्यक्षमतेतील घट
पृष्ठभागावरील खड्डे पडल्याने जलरोध वाढतो आणि सुरळीत प्रवाहात अडथळा येतो, ज्यामुळे टर्बाइनची कार्यक्षमता कमी होते.
४.२ यांत्रिक नुकसान
सततच्या झिजेमुळे ब्लेड, गाइड वेन आणि ड्राफ्ट ट्यूब लायनिंग कमकुवत होतात, ज्यामुळे अखेरीस त्यांचा आकार बदलतो किंवा ते तुटतात.
४.३ वाढलेले कंपन आणि आवाज
बुडबुडा फुटल्यामुळे उच्च-वारंवारतेचे दाब स्पंद निर्माण होतात, ज्यामुळे कंपन, आवाज आणि बेअरिंगवर संभाव्य ताण येतो.
४.४ कमी झालेले सेवा आयुष्य
अनियंत्रित कॅव्हिटेशन इरोजनमुळे झीज वेगाने होते आणि वारंवार दुरुस्ती किंवा घटक बदलण्याची गरज निर्माण होते.
५. कॅव्हिटेशनचे निदान आणि निरीक्षण
लवकर निदान झाल्यास मोठे नुकसान टाळता येते. देखरेखीच्या सामान्य पद्धतींमध्ये यांचा समावेश होतो.
ध्वनिक उत्सर्जन निरीक्षण (बुडबुडे फुटण्याचा आवाज शोधणे)
रनर आणि बेअरिंग्जचे कंपन विश्लेषण
नियोजित शटडाउन दरम्यान दृश्य तपासणी
कार्यक्षमतेच्या कामगिरीच्या ट्रेंडचे विश्लेषण
या तंत्रांमुळे ऑपरेटरना कॅव्हिटेशन होण्याची शक्यता असलेल्या परिस्थिती ओळखता येतात आणि वेळेत ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स समायोजित करता येतात.
६. शमन आणि प्रतिबंधात्मक उपाययोजना
६.१ अनुकूलित हायड्रॉलिक डिझाइन
रनर ब्लेडची भूमिती सुधारण्यासाठी प्रगत CFD सिम्युलेशनचा वापर करा.
ब्लेडच्या पृष्ठभागांवर दाबाचे समान वितरण सुनिश्चित करा
ड्राफ्ट ट्यूब रिकव्हरी वैशिष्ट्ये ऑप्टिमाइझ करा
६.२ सामग्रीची निवड आणि पृष्ठभागाचे संरक्षण
स्टेनलेस स्टील किंवा कॅव्हिटेशन-प्रतिरोधक मिश्रधातू
कठीण लेप किंवा थर्मल स्प्रे लेप
बुडबुडे चिकटणे कमी करण्यासाठी चकचकीत आणि गुळगुळीत पृष्ठभागाची फिनिशिंग.
६.३ योग्य संचालन आणि नियंत्रण
सर्वोत्तम कार्यक्षमता बिंदूच्या (BEP) जवळ कार्य चालू ठेवा.
भारातील जलद चढउतार टाळा
टेलवॉटरची पुरेशी पातळी आणि सक्शन हेड मार्जिन सुनिश्चित करा.
६.४ हवा इंजेक्शन तंत्रे
काही टर्बाइन डिझाइनमध्ये, ड्राफ्ट ट्यूबमध्ये नियंत्रित हवा प्रवेशामुळे कॅव्हिटेशनची तीव्रता कमी होते आणि दाबाचे स्पंदन मंदावते.
७. देखभाल आणि दुरुस्तीचे दृष्टिकोन
जेव्हा कॅव्हिटेशन इरोशन आढळून येते, तेव्हा वेळेवर देखभाल करणे अत्यावश्यक आहे.
प्रभावित भागांचे ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग करणे
तीव्र पिटिंगसाठी वेल्ड दुरुस्ती किंवा ओव्हरले वेल्डिंग
नुकसान झालेल्या पृष्ठभागांवर अँटी-कॅव्हिटेशन सामग्रीचा पुन्हा लेप लावणे
ऑपरेटिंग परिस्थितीनुसार नियोजित तपासणीचे अंतराल
मोठ्या प्रमाणात भाग बदलण्यापेक्षा प्रतिबंधात्मक देखभाल नेहमीच अधिक किफायतशीर ठरते.
हायड्रॉलिक टर्बाइनच्या कार्यामध्ये कॅव्हिटेशन आणि कॅव्हिटेशन इरोजन ही अटळ आव्हाने आहेत, परंतु योग्य रचना, सामग्रीची निवड, अनुकूलित कार्यप्रणाली आणि पद्धतशीर उपायांद्वारे त्यांच्या प्रभावावर प्रभावीपणे नियंत्रण मिळवता येते.
पोस्ट करण्याची वेळ: २४ फेब्रुवारी २०२६
