Là nguồn năng lượng tái tạo phản ứng nhanh, thủy điện thường đóng vai trò điều chỉnh đỉnh và điều chỉnh tần số trong lưới điện, điều này có nghĩa là các tổ máy thủy điện thường phải hoạt động trong các điều kiện lệch so với các điều kiện thiết kế. Qua phân tích một số lượng lớn dữ liệu thử nghiệm, có thể thấy rằng khi tuabin hoạt động trong các điều kiện không theo thiết kế, đặc biệt là trong điều kiện tải một phần, sẽ xuất hiện xung áp suất mạnh trong ống hút của tuabin. Tần suất xung áp suất thấp này sẽ ảnh hưởng xấu đến hoạt động ổn định của tuabin và sự an toàn của tổ máy và xưởng. Do đó, xung áp suất của ống hút đã được ngành công nghiệp và học viện quan tâm rộng rãi.
Kể từ khi vấn đề dao động áp suất trong ống hút của tuabin được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1940, nguyên nhân đã được nhiều học giả quan tâm và thảo luận. Hiện nay, các học giả thường tin rằng dao động áp suất của ống hút trong điều kiện tải trọng cục bộ là do chuyển động xoáy xoắn ốc trong ống hút; sự tồn tại của xoáy làm cho phân bố áp suất trên mặt cắt ngang của ống hút không đồng đều và với sự quay của vành đai xoáy, trường áp suất không đối xứng cũng đang quay, khiến áp suất thay đổi theo chu kỳ theo thời gian, hình thành xung áp suất. Xoáy xoắn ốc là do dòng chảy xoáy tại đầu vào ống hút trong điều kiện tải trọng cục bộ (tức là có thành phần tiếp tuyến của vận tốc). Cục Cải tạo Hoa Kỳ đã tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm về xoáy trong ống hút và phân tích hình dạng và hành vi của xoáy ở các mức độ xoáy khác nhau. Kết quả cho thấy chỉ khi mức độ xoáy đạt đến một mức nhất định, dải xoáy xoắn ốc mới xuất hiện trong ống hút. Xoáy xoắn ốc xuất hiện trong điều kiện tải một phần, vì vậy chỉ khi lưu lượng tương đối (Q/Qd, Qd là lưu lượng điểm thiết kế) của hoạt động tuabin nằm trong khoảng từ 0,5 đến 0,85, xung áp suất nghiêm trọng sẽ xuất hiện trong ống hút. Tần số của thành phần chính của xung áp suất do vành đai xoáy gây ra tương đối thấp, tương đương với 0,2 đến 0,4 lần tần số quay của bánh xe và Q/Qd càng nhỏ thì tần số xung áp suất càng cao. Ngoài ra, khi xảy ra hiện tượng xâm thực, các bong bóng khí sinh ra trong xoáy sẽ làm tăng kích thước của xoáy và làm cho xung áp suất mạnh hơn và tần số của xung áp suất cũng sẽ thay đổi.
Trong điều kiện tải trọng cục bộ, dao động áp suất trong ống hút có thể gây ra mối đe dọa lớn đến hoạt động ổn định và an toàn của tổ máy thủy điện. Để ngăn chặn dao động áp suất này, nhiều ý tưởng và phương pháp đã được đề xuất, chẳng hạn như lắp đặt các cánh tản nhiệt trên thành ống hút và thông hơi vào ống hút là hai biện pháp hiệu quả. Nishi và cộng sự đã sử dụng các phương pháp thực nghiệm và số để nghiên cứu tác động của các cánh tản nhiệt đến dao động áp suất của ống hút, bao gồm tác động của các loại cánh tản nhiệt khác nhau, tác động của số lượng cánh tản nhiệt và vị trí lắp đặt của chúng. Kết quả cho thấy việc lắp đặt các cánh tản nhiệt có thể làm giảm đáng kể độ lệch tâm của dòng xoáy và giảm dao động áp suất. Dmitry và cộng sự cũng phát hiện ra rằng việc lắp đặt các cánh tản nhiệt có thể làm giảm biên độ dao động áp suất từ 30% đến 40%. Thông gió từ lỗ trung tâm của trục chính đến ống hút cũng là một phương pháp hiệu quả để ngăn chặn dao động áp suất. Mức độ lệch tâm của dòng xoáy. Ngoài ra, Nishi và cộng sự cũng đã thử thông gió cho ống gió thông qua các lỗ nhỏ trên bề mặt cánh tản nhiệt và thấy rằng phương pháp này có thể ngăn chặn xung áp suất và lượng không khí cần thiết rất nhỏ khi cánh tản nhiệt không thể hoạt động.
Thời gian đăng: 09-08-2022
