Как быстродействующий возобновляемый источник энергии, гидроэнергетика обычно играет роль пикового регулирования и регулирования частоты в энергосистеме, что означает, что гидроагрегаты часто должны работать в условиях, отклоняющихся от проектных. Анализ большого количества данных испытаний показывает, что при работе турбины в непроектных условиях, особенно в условиях частичной нагрузки, в отсасывающей трубе турбины будет возникать сильная пульсация давления. Низкая частота этой пульсации давления будет отрицательно влиять на стабильную работу турбины и безопасность агрегата и цеха. Поэтому пульсация давления отсасывающей трубы широко беспокоит промышленность и академические круги.
С тех пор как проблема пульсации давления в тяговой трубе турбины была впервые предложена в 1940 году, ее причина была предметом обсуждения и обсуждения многих ученых. В настоящее время ученые в целом полагают, что пульсация давления в тяговой трубе в условиях частичной нагрузки вызвана спиральным вихревым движением в тяговой трубе; существование вихря делает распределение давления по поперечному сечению тяговой трубы неравномерным, и с вращением вихревого пояса асимметричное поле давления также вращается, заставляя давление периодически меняться со временем, образуя пульсацию давления. Спиральный вихрь вызван закрученным потоком на входе в тяговую трубу в условиях частичной нагрузки (т. е. имеется тангенциальная составляющая скорости). Бюро мелиорации США провело экспериментальное исследование вихря в тяговой трубе и проанализировало форму и поведение вихря при различных степенях завихрения. Результаты показывают, что только когда степень завихрения достигает определенного уровня, спиральная вихревая полоса появится в тяговой трубе. Спиральный вихрь появляется в условиях частичной нагрузки, поэтому только когда относительный расход (Q/Qd, Qd - расчетный расход) работы турбины составляет от 0,5 до 0,85, в отсасывающей трубе возникнет сильная пульсация давления. Частота основного компонента пульсации давления, вызванной вихревым поясом, относительно низкая, что эквивалентно 0,2-0,4 частоты вращения рабочего колеса, и чем меньше Q/Qd, тем выше частота пульсации давления. Кроме того, когда возникает кавитация, пузырьки воздуха, образующиеся в вихре, увеличат размер вихря и сделают пульсацию давления более интенсивной, а частота пульсации давления также изменится.
В условиях частичной нагрузки пульсация давления в отсасывающей трубе может представлять большую угрозу для стабильной и безопасной работы гидроагрегата. Для подавления этой пульсации давления было предложено много идей и методов, такие как установка ребер на стенке отсасывающей трубы и вентиляция в отсасывающую трубу являются двумя эффективными мерами. Ниши и др. использовали экспериментальные и численные методы для изучения влияния ребер на пульсацию давления отсасывающей трубы, включая влияние различных типов ребер, влияние количества ребер и их положений установки. Результаты показывают, что установка ребер может значительно уменьшить эксцентриситет вихря и уменьшить пульсацию давления. Дмитрий и др. также обнаружили, что установка ребер может уменьшить амплитуду пульсации давления на 30–40%. Вентиляция от центрального отверстия главного вала в отсасывающую трубу также является эффективным методом подавления пульсации давления. Степень эксцентриситета вихря. Кроме того, Ниши и др. также попытались вентилировать вытяжную трубу через небольшие отверстия на поверхности ребра и обнаружили, что этот метод позволяет подавить пульсацию давления, а необходимое количество воздуха очень мало, когда ребро не может функционировать.
Время публикации: 09-авг-2022
