Kot vsi vemo, je generatorski agregat vodne turbine osrednja in ključna mehanska komponenta hidroelektrarne. Zato je še posebej pomembno zagotoviti stabilno delovanje celotne hidravlične turbine. Na stabilnost hidravlične turbine vpliva veliko dejavnikov, ki obstajajo že od zasnove celotne hidravlične turbine.
Vpliv hidravlične zasnove na celotno zasnovo hidravlične turbine je majhen. Ko vodna turbina deluje v normalnih pogojih, bo pretok vode na izhodu tekača še naprej iztekal in se ne bo vrtel. Ko turbina ni v optimalnem delovnem stanju, bo pretok na izhodu tekača postopoma oblikoval krožni tok v sesalni cevi turbine. Ko je turbina pod delno obremenitvijo 40 ~ 70 % nizkega tlaka, se bo pretok na izhodu tekača vrtel naprej in postopoma oblikoval vrtinec traku, kar bo povzročilo celo vibracije turbine.
Pri delovanju hidravlične turbine je najpomembnejši dejavnik, ki povzroča vibracije hidravlične turbinske enote, pulziranje tlaka v sesalni cevi, kar ogroža normalno delovanje Francisove turbine. Poleg tega, če se na repu toka okoli aerodinamičnega profila ustvari Karmanov vrtinčni niz, to vpliva tudi na normalno delovanje hidravlične turbine, saj povzroči prisilne vibracije lopatice rotorja hidravlične turbine. Ko je frekvenca teh prisilnih vibracij večkratno povezana z naravno frekvenco vibracij lopatice rotorja, to povzroči razpoke v lopatici rotorja hidravlične turbine in celo zlom lopatice.
Poleg tega obstaja še en dejavnik, ki vpliva na stabilno delovanje turbine, in sicer hidravlični faktor. Če se obratovalni pogoji turbinske enote razlikujejo od konstrukcijskih pogojev turbine, se na vhodu in izhodu lopatice pojavi ločitev toka. Zaradi nestabilne frekvence ločitve toka se razlikuje tudi stopnja škode. Hidravlični model hidravlične turbine je vir energije celotne hidroelektrarne.
Znanstvena in razumna konstrukcijska zasnova, obdelava in izdelava vodne turbine lahko učinkovito izboljšajo stabilnost delovanja vodne turbine, glavni dejavniki, ki vplivajo na njeno konstrukcijsko zasnovo in izdelavo, pa so naslednji:
① Pri komponentah pretočnega kanala bo tlak v pretočnem kanalu, ki deluje na komponente pretočnega kanala, povzročil napetost. Povečanje napetosti bo povzročilo elastično deformacijo komponent. Poleg tega bo vsaka komponenta ob nemirnem toku povzročila tudi vibracije. Ko je frekvenca vibracij vodnega toka enaka naravni frekvenci komponent, bo to povzročilo tudi resonanco, ki ne bo povzročila le resnega hrupa, temveč bo vplivala tudi na normalno delovanje hidravlične turbine. Še posebej pri vodnih turbinah velike velikosti in nizke hitrosti je njihova naravna frekvenca zelo blizu nizki hidravlični frekvenci, zato jih lahko prizadene resonanca.
② Vpliv tehnologije obdelave. Pri obdelavi in izdelavi hidravlične turbine, če obdelava lopatic ni natančna ali če pride do napak pri varjenju komponent, bodo vrednosti vstopne in izstopne odprtine lopatic relativno neenakomerne, kar bo sčasoma povzročilo težave z vibracijami motorja hidravlične turbine.
③ Pri obdelavi labirintnega obroča bo velika ovalnost povzročila tudi težave z vibracijami enote.
Poleg tega bo kakovost namestitve vodne turbine vplivala tudi na stabilno delovanje vodne turbine. Če vodilni ležaji med različnimi komponentami hidravlične turbine niso koncentrični drug z drugim ali če os ni pravilna, bo to povzročilo hidravlične vibracije in vibracije ležajnih komponent.
Čas objave: 22. september 2021
