Nestabilno delovanje hidravlične turbine bo povzročilo vibracije hidravlične turbine. Ko so vibracije hidravlične turbine resne, bodo imele resne posledice in celo vplivale na varnost celotnega obrata. Zato so ukrepi za optimizacijo stabilnosti hidravlične turbine zelo pomembni. Kateri optimizacijski ukrepi obstajajo?
1) Nenehno optimizirati hidravlično zasnovo vodne turbine, izboljšati njeno zmogljivost pri zasnovi vodne turbine in zagotoviti stabilno delovanje vodne turbine. Zato morajo imeti oblikovalci pri dejanskem projektiranju ne le trdno strokovno znanje, temveč si morajo prizadevati tudi za optimizacijo zasnove v kombinaciji z lastnimi delovnimi izkušnjami.
Trenutno se pogosto uporabljata računalniška dinamika tekočin (CFD) in modelni testi. V fazi načrtovanja mora načrtovalec združiti delovne izkušnje, pri delu uporabiti CFD in modelni test, nenehno optimizirati profil vodilne lopatice, profil tekalne lopatice in izpustni stožec ter poskušati razumno nadzorovati amplitudo nihanja tlaka v sesalni cevi. Trenutno na svetu ni enotnega standarda za območje amplitude nihanja tlaka v sesalni cevi. Na splošno je hitrost vrtenja elektrarn z visokim tlakom nizka in amplituda vibracij majhna, medtem ko je specifična hitrost elektrarn z nizkim tlakom visoka in amplituda nihanja tlaka relativno velika.
2) Okrepiti nadzor kakovosti izdelkov vodnih turbin in izboljšati raven vzdrževanja. V fazi načrtovanja hidravlične turbine je okrepitev nadzora kakovosti izdelkov hidravlične turbine pomemben način za izboljšanje njene obratovalne stabilnosti. Zato je treba najprej izboljšati togost delov pretočnega kanala hidravlične turbine, da se čim bolj zmanjša njena deformacija pod hidravličnim delovanjem. Poleg tega mora načrtovalec v celoti upoštevati tudi možnost resonance lastne frekvence sesalne cevi ter frekvenco vrtinčnega pasu toka in lastne frekvence tekača pri nizki obremenitvi.
Poleg tega je treba prehodni del lopatice znanstveno zasnovati. Za lokalno ojačitev korena lopatice je treba uporabiti metodo končnih elementov za zmanjšanje koncentracije napetosti. V fazi izdelave tekača je treba uporabiti strog proizvodni postopek, pri čemer je treba v materialu uporabiti nerjaveče jeklo. Nazadnje je treba za načrtovanje modeliranja tekača in nadzor debeline lopatice uporabiti tridimenzionalno programsko opremo. Po obdelavi tekača je treba izvesti preizkus ravnotežja, da se prepreči odstopanje teže in izboljša ravnotežje. Da bi bolje zagotovili kakovost hidravlične turbine, je treba okrepiti njeno kasnejše vzdrževanje.
To so nekateri ukrepi za optimizacijo stabilnosti hidravlične turbine. Za optimizacijo stabilnosti hidravlične turbine moramo začeti že v fazi načrtovanja, združiti dejansko stanje in delovne izkušnje ter ga nenehno optimizirati in izboljševati v modelnem preizkusu. Katere ukrepe imamo poleg tega za optimizacijo stabilnosti med uporabo? Nadaljujmo v naslednjem članku.
Kako izboljšati in optimizirati stabilnost hidrogeneratorskih enot med uporabo.
Med uporabo vodne turbine se njene lopatice, rotor in druge komponente postopoma soočajo s kavitacijo in obrabo. Zato je treba vodno turbino redno odkrivati in popravljati. Trenutno je najpogostejša metoda popravila pri vzdrževanju hidravličnih turbin reparaturno varjenje. Pri specifičnih reparaturnih varilnih delih moramo vedno biti pozorni na deformacijo deformiranih komponent. Po končanem reparaturnem varjenju moramo izvesti tudi nedestruktivne preiskave in gladko spolirati površino.
Krepitev vsakodnevnega upravljanja hidroelektrarne je ugodna za zagotovitev normalnega delovanja hidravlične turbine ter izboljšanje njene stabilnosti delovanja in delovne učinkovitosti.
① Obratovanje vodnih turbin je treba upravljati v strogem skladu z ustreznimi nacionalnimi predpisi. Hidroelektrarne imajo običajno nalogo frekvenčne modulacije in zmanjševanja konic v sistemu. V kratkem času se obratovalnim uram zunaj zagotovljenega obratovalnega območja praktično ni mogoče izogniti. V praksi je treba obratovalne ure zunaj obratovalnega območja nadzorovati na približno 5 %, kolikor je to mogoče.
② Med delovanjem vodne turbine se je treba čim bolj izogibati območju vibracij. Francisova turbina ima običajno eno ali dve coni vibracij, zato se lahko med zagonom in zaustavitvijo turbine uporabi metoda križanja, da se čim bolj izognemo območju vibracij. Poleg tega je treba med vsakodnevnim delovanjem vodne turbine čim bolj zmanjšati število zagonov in zaustavitev. Ker se med pogostimi zagoni in zaustavitvami hitrost turbine in tlak vode nenehno spreminjata, kar je izjemno neugodno za stabilnost enote.
③ V novi dobi se znanost in tehnologija hitro razvijata. Pri vsakodnevnem delovanju hidroelektrarn je treba uporabljati tudi napredne metode zaznavanja za spremljanje stanja delovanja vodnih turbin v realnem času, da se zagotovi stabilnost delovanja vodnih turbin.
To so ukrepi za optimizacijo stabilnosti hidrogeneratorjev. Pri dejanskem izvajanju optimizacijskih ukrepov moramo znanstveno in razumno zasnovati optimizacijsko shemo glede na naše specifične dejanske razmere. Poleg tega je treba med rednim remontom in vzdrževanjem biti pozoren na morebitne težave s statorjem, rotorjem in vodilnimi ležaji vodne turbine, da se izognemo vibracijam vodne turbine.
Čas objave: 24. september 2021
