Kot hitro odziven obnovljivi vir energije hidroelektrarna običajno igra vlogo regulacije konic in frekvence v električnem omrežju, kar pomeni, da morajo hidroelektrarne pogosto delovati v pogojih, ki odstopajo od projektnih. Z analizo velikega števila testnih podatkov je bilo poudarjeno, da se pri delovanju turbine v ne-projektniških pogojih, zlasti pri delni obremenitvi, v sesalni cevi turbine pojavijo močna pulziranja tlaka. Nizka frekvenca teh pulziranj tlaka negativno vpliva na stabilno delovanje turbine ter varnost enote in delavnice. Zato sta industrija in akademski krogi deležni velike zaskrbljenosti zaradi pulziranja tlaka v sesalni cevi.
Problem pulziranja tlaka v sesalni cevi turbine je bil prvič predstavljen leta 1940, zato so se o vzroku ukvarjali in razpravljali številni znanstveniki. Trenutno znanstveniki na splošno menijo, da pulziranje tlaka v sesalni cevi pri delni obremenitvi povzroča gibanje spiralnega vrtinca v sesalni cevi; obstoj vrtinca povzroči neenakomerno porazdelitev tlaka po prerezu sesalne cevi, z vrtenjem vrtinčnega pasu pa se vrti tudi asimetrično tlačno polje, zaradi česar se tlak sčasoma periodično spreminja in tvori pulziranje tlaka. Vijačni vrtinec povzroča vrtinčni tok na vhodu v sesalno cev pri delni obremenitvi (tj. obstaja tangencialna komponenta hitrosti). Ameriški urad za rekultivacijo je izvedel eksperimentalno študijo vrtinca v sesalni cevi in analiziral obliko in obnašanje vrtinca pri različnih stopnjah vrtinca. Rezultati kažejo, da se spiralni vrtinčni pas v sesalni cevi pojavi šele, ko stopnja vrtinca doseže določeno raven. Vijačni vrtinec se pojavi pri delni obremenitvi, zato se v sesalni cevi pojavijo močna pulziranja tlaka le, če je relativni pretok (Q/Qd, Qd je konstrukcijski pretok) delovanja turbine med 0,5 in 0,85. Frekvenca glavne komponente pulziranja tlaka, ki ga povzroča vrtinčni pas, je relativno nizka, kar ustreza 0,2 do 0,4-kratniku vrtilne frekvence rotorja, in manjši kot je Q/Qd, višja je frekvenca pulziranja tlaka. Poleg tega se ob kavitaciji zračni mehurčki, ki nastanejo v vrtincu, povečajo in pulziranje tlaka postane intenzivnejše, spremeni pa se tudi frekvenca pulziranja tlaka.
Pri delni obremenitvi lahko pulziranje tlaka v sesalni cevi predstavlja veliko grožnjo stabilnemu in varnemu delovanju hidroelektrarne. Za zatiranje tega pulziranja tlaka je bilo predlaganih veliko idej in metod, kot sta namestitev reber na steno sesalne cevi in odzračevanje v sesalno cev, ki sta dva učinkovita ukrepa. Nishi in sodelavci so uporabili eksperimentalne in numerične metode za preučevanje vpliva reber na pulziranje tlaka v sesalni cevi, vključno z učinki različnih vrst reber, učinki števila reber in njihovih položajev namestitve. Rezultati kažejo, da lahko namestitev reber znatno zmanjša ekscentričnost vrtinca in zmanjša pulziranje tlaka. Dmitry in sodelavci so tudi ugotovili, da lahko namestitev reber zmanjša amplitudo pulziranja tlaka za 30 % do 40 %. Prezračevanje iz osrednje odprtine glavne gredi v sesalno cev je prav tako učinkovita metoda za zatiranje pulziranja tlaka. Stopnja ekscentričnosti vrtinca. Poleg tega so Nishi in sodelavci ... Prav tako so poskušali prezračevati sesalno cev skozi majhne luknje na površini rebra in ugotovili, da lahko ta metoda zatre pulziranje tlaka in da je potrebna količina zraka zelo majhna, ko rebro ne more delovati.
Čas objave: 9. avg. 2022
