Як усім відомо, гідротурбінний генератор є основним і ключовим механічним компонентом гідроелектростанції. Тому особливо важливо забезпечити стабільну роботу всього гідротурбінного агрегату. Існує багато факторів, що впливають на стабільність гідротурбінного агрегату, які існували з моменту його проектування.
У всій конструкції гідротурбінного агрегату вплив гідравлічного розрахунку незначний. Коли гідротурбінний агрегат працює за нормальних умов, потік води на виході з робочого колеса агрегату продовжує витікати, і потік води на виході з робочого колеса не обертається. Коли турбіна не перебуває в оптимальному робочому стані, потік на виході з робочого колеса поступово утворює круговий потік у відсмоктувальній трубі турбіни. Коли турбіна має часткове навантаження 40 ~ 70% при низькому напорі, потік на виході з робочого колеса обертається вперед і поступово утворює стрічковий вихор, що навіть може спричинити вібрацію турбінного агрегату.
Під час роботи гідравлічної турбіни найважливішим фактором, що викликає вібрацію агрегату гідравлічної турбіни, є пульсації тиску в відсмоктувальній трубі, і цей фактор створює загрозу для нормальної роботи турбіни Френсіса. Крім того, якщо вихор Кармана генерується в хвості потоку навколо аеродинамічного профілю, це також вплине на нормальну роботу гідравлічної турбіни, оскільки призведе до вимушеної коливання робочої лопаті гідравлічної турбіни. Коли частота цієї вимушеної коливання утворює кратну залежність від власної частоти коливань робочої лопаті, це призведе до тріщин у робочій лопаті гідравлічної турбіни та навіть до її руйнування.
Крім того, існує ще один фактор, який також впливатиме на стабільну роботу турбіни, а саме гідравлічний коефіцієнт. Якщо робочий стан турбоагрегату відхиляється від проектного стану турбіни, на вході та виході лопаті виникатиме явище відриву потоку. Через нестабільну частоту явища відриву потоку ступінь пошкодження також різниться. Гідравлічна модель гідравлічної турбіни є джерелом енергії всієї гідроелектростанції.
Наукове та обґрунтоване конструктивне проектування, обробка та виготовлення гідротурбінного агрегату можуть ефективно покращити стабільність роботи гідротурбіни, а основні фактори, що впливають на його конструктивне проектування та виготовлення, такі:
① У компонентах проточного каналу, коли тиск потоку в проточному каналі діє на них, це створює напругу. Зі збільшенням напруги це призводить до пружної деформації компонентів. Крім того, коли потік перемішується, кожен компонент також створює вібрацію. Коли частота коливань потоку води дорівнює власній частоті компонентів, це також створює резонанс, який не тільки створює серйозне шумове забруднення, але й впливає на нормальну роботу гідротурбінного агрегату. Особливо для гідротурбінного агрегату великих розмірів та низької швидкості його власна частота дуже близька до низької гідравлічної частоти, тому він легко піддається резонансу.
② Вплив технології обробки. Під час обробки та виготовлення гідротурбінного агрегату, якщо обробка лопатей є неточною або є помилки в процесі зварювання компонентів, значення вхідного та вихідного отворів лопатей будуть відносно нерівномірними, що зрештою призведе до проблем з вібрацією двигуна гідротурбінного агрегату.
③ Під час обробки лабіринтного кільця велика овальність також призведе до проблем з вібрацією пристрою.
Крім того, якість встановлення гідротурбінного агрегату також впливатиме на стабільну роботу гідротурбінного агрегату. Серед різних компонентів гідротурбінного агрегату, якщо напрямні підшипники не концентричні один з одним або вісь неправильна, це спричинятиме гідравлічну вібрацію та вібрацію компонентів підшипника.
Час публікації: 22 вересня 2021 р.
