Là nguồn năng lượng tái tạo phản ứng nhanh, thủy điện thường đóng vai trò điều tiết đỉnh tải và điều tiết tần số trong lưới điện, điều này có nghĩa là các tổ máy thủy điện thường cần hoạt động trong điều kiện khác với điều kiện thiết kế. Bằng cách phân tích một lượng lớn dữ liệu thử nghiệm, người ta chỉ ra rằng khi tuabin hoạt động trong điều kiện không thiết kế, đặc biệt là trong điều kiện tải một phần, sẽ xuất hiện hiện tượng dao động áp suất mạnh trong ống dẫn nước thải của tuabin. Tần số thấp của dao động áp suất này sẽ ảnh hưởng xấu đến hoạt động ổn định của tuabin cũng như sự an toàn của tổ máy và nhà xưởng. Do đó, hiện tượng dao động áp suất trong ống dẫn nước thải đã được ngành công nghiệp và giới học thuật quan tâm rộng rãi.
Kể từ khi vấn đề dao động áp suất trong ống dẫn dòng của tuabin được đề xuất lần đầu tiên vào năm 1940, nguyên nhân của nó đã được nhiều học giả quan tâm và thảo luận. Hiện nay, các học giả nhìn chung tin rằng dao động áp suất của ống dẫn dòng trong điều kiện tải một phần là do chuyển động xoáy hình xoắn ốc trong ống dẫn dòng; sự tồn tại của xoáy làm cho sự phân bố áp suất trên mặt cắt ngang của ống dẫn dòng không đồng đều, và cùng với sự quay của vành xoáy, trường áp suất bất đối xứng cũng quay, khiến áp suất thay đổi định kỳ theo thời gian, tạo thành dao động áp suất. Xoáy hình xoắn ốc được gây ra bởi dòng chảy xoáy ở cửa vào ống dẫn dòng trong điều kiện tải một phần (tức là có thành phần vận tốc tiếp tuyến). Cục Khai hoang Hoa Kỳ đã tiến hành một nghiên cứu thực nghiệm về dòng xoáy trong ống dẫn dòng và phân tích hình dạng và hành vi của xoáy dưới các mức độ xoáy khác nhau. Kết quả cho thấy chỉ khi mức độ xoáy đạt đến một mức nhất định, dải xoáy hình xoắn ốc mới xuất hiện trong ống dẫn dòng. Vòng xoáy hình xoắn ốc xuất hiện trong điều kiện tải một phần, do đó 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, hiện tượng dao động áp suất mạnh sẽ xuất hiện trong ống dẫn hướng. Tần số của thành phần chính của dao động áp suất do vòng xoáy gây ra tương đối thấp, tương đương với 0,2 đến 0,4 lần tần số quay của cánh quạt, và Q/Qd càng nhỏ thì tần số dao động áp suất càng cao. Ngoài ra, khi xảy ra hiện tượng xâm thực, các bọt khí sinh ra trong vòng xoáy sẽ làm tăng kích thước của vòng xoáy và làm cho dao động áp suất mạnh hơn, đồng thời tần số dao động áp suất cũng sẽ thay đổi.
Trong điều kiện tải một phần, sự dao động áp suất trong ống dẫn nước thải có thể gây ra mối đe dọa lớn đến hoạt động ổn định và an toàn của tổ máy thủy điện. Để triệt tiêu sự 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 dẫn nước thải và thông gió vào ống dẫn nước thải là hai biện pháp hiệu quả. Nishi và cộng sự đã sử dụng phương pháp thực nghiệm và số để nghiên cứu ảnh hưởng của các cánh tản nhiệt đến sự dao động áp suất của ống dẫn nước thải, bao gồm ảnh hưởng của các loại cánh tản nhiệt khác nhau, ảnh hưởng 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 xoáy và giảm sự dao động áp suất. Dmitry và cộng sự cũng phát hiện ra rằng việc lắp đặt các cánh tản nhiệt có thể giảm biên độ dao động áp suất từ 30% đến 40%. Thông gió từ lỗ trung tâm của trục chính vào ống dẫn nước thải cũng là một phương pháp hiệu quả để triệt tiêu sự dao động áp suất. Mức độ lệch tâm của xoáy. Ngoài ra, Nishi và cộng sự... Tôi cũng đã thử thông gió ống dẫn gió qua các lỗ nhỏ trên bề mặt cánh tản nhiệt và nhận thấy rằng phương pháp này có thể ngăn chặn sự dao động áp suất và lượng không khí cần thiết rất nhỏ khi cánh tản nhiệt không hoạt động.
Thời gian đăng bài: 09/08/2022
