फ्रान्सिस टर्बाइनको प्रेसर पल्सेशनमा ड्राफ्ट ट्यूबको भित्तामा पखेटा थप्दाको प्रभाव

द्रुत-प्रतिक्रिया नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतको रूपमा, जलविद्युतले सामान्यतया पावर ग्रिडमा शिखर नियमन र आवृत्ति नियमनको भूमिका खेल्छ, जसको अर्थ जलविद्युत एकाइहरूले प्रायः डिजाइन अवस्थाहरूबाट विचलित हुने अवस्थाहरूमा सञ्चालन गर्न आवश्यक पर्दछ। ठूलो संख्यामा परीक्षण डेटाको विश्लेषण गरेर, यो औंल्याइएको छ कि जब टर्बाइनले गैर-डिजाइन अवस्थाहरूमा काम गर्दछ, विशेष गरी आंशिक लोड अवस्थाहरूमा, टर्बाइनको ड्राफ्ट ट्यूबमा बलियो दबाब पल्सेशन देखा पर्नेछ। यस दबाब पल्सेशनको कम आवृत्तिले टर्बाइनको स्थिर सञ्चालन र एकाइ र कार्यशालाको सुरक्षामा प्रतिकूल असर पार्नेछ। त्यसकारण, ड्राफ्ट ट्यूबको दबाब पल्सेशन उद्योग र शिक्षाविद्हरूले व्यापक रूपमा चिन्तित भएका छन्।

सन् १९४० मा पहिलो पटक टर्बाइनको ड्राफ्ट ट्यूबमा प्रेसर पल्सेसनको समस्या प्रस्ताव गरिएको हुनाले, धेरै विद्वानहरूले यसको कारणलाई चिन्तित र छलफल गरेका छन्। हाल, विद्वानहरूले सामान्यतया विश्वास गर्छन् कि आंशिक भार अवस्थाहरूमा ड्राफ्ट ट्यूबको प्रेसर पल्सेसन ड्राफ्ट ट्यूबमा सर्पिल भोर्टेक्स आन्दोलनको कारणले हुन्छ; भोर्टेक्सको अस्तित्वले ड्राफ्ट ट्यूबको क्रस सेक्सनमा प्रेसर वितरणलाई असमान बनाउँछ, र भोर्टेक्स बेल्टको घुमाउरोपनको साथ, असममित दबाव क्षेत्र पनि घुमिरहेको छ, जसले गर्दा समयसँगै दबाब परिवर्तन हुन्छ, जसले गर्दा दबाव पल्सेसन हुन्छ। हेलिकल भोर्टेक्स आंशिक भार अवस्थाहरूमा ड्राफ्ट ट्यूब इनलेटमा घुम्ने प्रवाहको कारणले हुन्छ (अर्थात्, वेगको स्पर्शिक घटक हुन्छ)। अमेरिकी पुनर्निर्माण ब्यूरोले ड्राफ्ट ट्यूबमा घुमाउरोमा एक प्रयोगात्मक अध्ययन सञ्चालन गर्‍यो, र विभिन्न घुमाउरो डिग्रीहरू अन्तर्गत भोर्टेक्स आकार र व्यवहारको विश्लेषण गर्‍यो। परिणामहरूले देखाउँछ कि घुमाउरो डिग्री निश्चित स्तरमा पुगेपछि मात्र, सर्पिल भोर्टेक्स ब्यान्ड ड्राफ्ट ट्यूबमा देखा पर्नेछ। हेलिकल भोर्टेक्स आंशिक भार अवस्थाहरूमा देखा पर्दछ, त्यसैले टर्बाइन सञ्चालनको सापेक्षिक प्रवाह दर (Q/Qd, Qd डिजाइन बिन्दु प्रवाह दर हो) ०.५ र ०.८५ को बीचमा हुँदा मात्र ड्राफ्ट ट्यूबमा गम्भीर दबाव पल्सेशन देखा पर्नेछ। भोर्टेक्स बेल्टद्वारा प्रेरित दबाव पल्सेशनको मुख्य घटकको आवृत्ति अपेक्षाकृत कम छ, जुन धावकको घुमाउने आवृत्तिको ०.२ देखि ०.४ गुणा बराबर छ, र Q/Qd जति सानो हुन्छ, दबाव पल्सेशन आवृत्ति त्यति नै उच्च हुन्छ। थप रूपमा, जब गुहा हुन्छ, भोर्टेक्समा उत्पन्न हुने हावा बुलबुलेले भोर्टेक्सको आकार बढाउँछ र दबाव पल्सेशनलाई अझ तीव्र बनाउँछ, र दबाव पल्सेशनको आवृत्ति पनि परिवर्तन हुनेछ।
आंशिक भार अवस्थाहरूमा, ड्राफ्ट ट्यूबमा दबाब धड्कनले जलविद्युत एकाइको स्थिर र सुरक्षित सञ्चालनको लागि ठूलो खतरा निम्त्याउन सक्छ। यो दबाब धड्कनलाई दबाउनको लागि, धेरै विचार र विधिहरू प्रस्ताव गरिएको छ, जस्तै ड्राफ्ट ट्यूबको भित्तामा फिनहरू स्थापना गर्ने र ड्राफ्ट ट्यूबमा भेन्टिलेसन गर्ने दुई प्रभावकारी उपायहरू हुन्। निशी एट अलले ड्राफ्ट ट्यूबको दबाब धड्कनमा फिनहरूको प्रभाव अध्ययन गर्न प्रयोगात्मक र संख्यात्मक विधिहरू प्रयोग गरे, जसमा विभिन्न प्रकारका फिनहरूको प्रभाव, फिनहरूको संख्या र तिनीहरूको स्थापना स्थितिहरूको प्रभाव समावेश छ। परिणामहरूले देखाउँछन् कि फिनहरूको स्थापनाले भोर्टेक्सको विलक्षणतालाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न सक्छ र दबाब धड्कनलाई कम गर्न सक्छ। दिमित्री एट अलले यो पनि पत्ता लगाए कि फिनहरूको स्थापनाले दबाब धड्कनको आयामलाई 30% देखि 40% सम्म घटाउन सक्छ। मुख्य शाफ्टको केन्द्रीय प्वालबाट ड्राफ्ट ट्यूबमा भेन्टिलेसन पनि दबाब धड्कनलाई दबाउनको लागि एक प्रभावकारी विधि हो। भोर्टेक्सको विलक्षणताको डिग्री। थप रूपमा, निशी एट अल। फिनको सतहमा रहेका साना प्वालहरूबाट ड्राफ्ट ट्यूबलाई हावा चलाउने प्रयास पनि गरियो, र पत्ता लगाइयो कि यो विधिले दबाबको पल्सेशनलाई दबाउन सक्छ र फिनले काम गर्न नसक्दा आवश्यक हावाको मात्रा धेरै कम हुन्छ।