Як швидкодіюче відновлюване джерело енергії, гідроенергетика зазвичай відіграє роль регулювання пікової потужності та частоти в енергомережі, що означає, що гідроагрегати часто повинні працювати в умовах, що відрізняються від проектних. Аналіз великої кількості даних випробувань вказує на те, що коли турбіна працює в не проектних умовах, особливо при частковому навантаженні, у відсмоктувальній трубі турбіни виникають сильні пульсації тиску. Низька частота цих пульсацій тиску негативно впливає на стабільну роботу турбіни та безпеку агрегату та цеху. Тому пульсації тиску у відсмоктувальній трубі викликають широке занепокоєння в промисловості та наукових колах.
З моменту першого висунення проблеми пульсацій тиску в відсмоктувальній трубі турбіни у 1940 році, її причина обговорюється багатьма вченими. Наразі вчені загалом вважають, що пульсації тиску в відсмоктувальній трубі за умов часткового навантаження викликані рухом спірального вихору в ній; існування вихору робить розподіл тиску по поперечному перерізу відсмоктувальної труби нерівномірним, а з обертанням вихрового пояса асиметричне поле тиску також обертається, що призводить до періодичної зміни тиску з часом, утворюючи пульсації тиску. Спіральний вихор викликається закрученим потоком на вході в відсмоктувальну трубу за умов часткового навантаження (тобто присутня тангенціальна складова швидкості). Бюро меліорації США провело експериментальне дослідження завихрення в відсмоктувальній трубі та проаналізувало форму та поведінку вихору за різних ступенів завихрення. Результати показують, що спіральна вихрова смуга з'являється у відсмоктувальній трубі лише тоді, коли ступінь завихрення досягає певного рівня. Спіральний вихор виникає за умов часткового навантаження, тому лише тоді, коли відносна витрата (Q/Qd, Qd – розрахункова витрата) роботи турбіни знаходиться в межах від 0,5 до 0,85, у відсмоктувальній трубі з'являться сильні пульсації тиску. Частота основної складової пульсацій тиску, викликаних вихровим поясом, є відносно низькою, що еквівалентно 0,2–0,4 частоті обертання робочого колеса, і чим менше Q/Qd, тим вища частота пульсацій тиску. Крім того, коли виникає кавітація, бульбашки повітря, що утворюються у вихорі, збільшують розмір вихору та роблять пульсації тиску інтенсивнішими, а частота пульсацій тиску також змінюється.
В умовах часткового навантаження пульсації тиску в відсмоктувальній трубі можуть становити серйозну загрозу для стабільної та безпечної роботи гідроагрегату. Для придушення цих пульсацій тиску було запропоновано багато ідей та методів, таких як встановлення ребер на стінці відсмоктувальної труби та вентиляція в відсмоктувальній трубі – два ефективні заходи. Ніші та ін. використовували експериментальні та числові методи для вивчення впливу ребер на пульсації тиску в відсмоктувальній трубі, включаючи вплив різних типів ребер, вплив кількості ребер та їх положення встановлення. Результати показують, що встановлення ребер може значно зменшити ексцентриситет вихору та зменшити пульсації тиску. Дмитро та ін. також виявили, що встановлення ребер може зменшити амплітуду пульсацій тиску на 30-40%. Вентиляція від центрального отвору головного вала до відсмоктувальної труби також є ефективним методом придушення пульсацій тиску. Ступінь ексцентриситету вихору. Крім того, Ніші та ін. також спробували вентилювати відвідну трубу через невеликі отвори на поверхні ребра і виявили, що цей метод може придушити пульсації тиску, а кількість необхідного повітря дуже мала, коли ребро не може функціонувати.
Час публікації: 09 серпня 2022 р.
