Пристрої і заходи щодо зменшення низькочастотних джгутових пульсацій тиску у відсмоктуючих трубах жорстколопатевих гідротурбін
Вантажиться...
Дата
2021
Автори
DOI
doi.org/10.20998/2411-3441.2021.1.09
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Рівень нестаціонарності в жорстколопатевих гідротурбінах в значній мірі залежить від рівня пульсацій тисків, які обумовлені рухом вихрових джгутів за робочим колесом у відсмоктуючий трубі. Силова взаємодія вихорів з елементами проточного тракту може призвести до серйозних аварій. Зменшення низькочастотних джгутових пульсацій тиску є актуальним завданням, так як сприяє підвищенню надійності і збільшення потужності гідроагрегатів. Експериментально виявлено, що на режимах недовантаження і форсування потужності в гідротурбінах має місце наявність одного або декількох вихрових джгутів. Метою роботи було розглянути різні заходи, що сприяють зниженню рівня амплітуд джгутових пульсацій тиску в проточній частині. Це досягається за допомогою впуску повітря під робоче колесо або застосуванням різних спеціальних конструктивних пристроїв. Були досліджені такі пристрої: поворотні елементи лопаті робочого колеса в РО гідротурбіні, поворотні лопаті подовженого обтічника робочого колеса пропелерної гідротурбіни; хрестовини, циліндричні вставки у відсмоктуючий трубі, обтічники робочого колеса різної довжини, профільовані бички на стінці відсмоктуючої труби. Був досліджений вплив впуску повітря на рівень низькочастотних джгутових пульсацій тиску у проточному тракті в широкому діапазоні режимів роботи при випробуваннях модельної гідротурбіни. Зазначено на перевагу запропонованих пристроїв по зниженню джгутових пульсацій тисків в відсмоктуючий трубі в порівнянні з вже існуючими способами. Наведені результати експериментальних досліджень на
модельних стендах та натурній гідротурбіні, які підтверджують ефективність використання запропонованих розробок.
The level of unsteadiness in liquid-bladed hydraulic turbines largely depends on the level of pressure pulsations, which are caused by the movement of vortex bundles behind the impeller in the draft tube. Forceful interaction of vortices with elements of the flow path can lead to serious accidents. Reducing low-frequency rope pulsations of pressure is an urgent task, as it helps to increase the reliability and increase the power of hydraulic units. It has been experimentally established that in the modes of underloading and power forcing in hydraulic turbines, there is one or more vortex bundles. The aim of the work was to consider various measures and devices that help reduce the levels of amplitudes of rope pulsations of pressure in the flow path. It is achieved by introducing air under the impeller or using various special design devices. The following special devices were investigated: rotary blade elements of the impeller in the hydraulic turbine of the Francis, rotary blades of the elongated fairing of the impeller in the propeller hydraulic turbine; crosses, cylindrical inserts in the suction pipe, impeller fairings of different lengths, gobies on the wall of the suction pipe. In addition to various design measures, the effect of air inlet under the impeller on the level of low-frequency rope pulsations of pressure in the flow path in a wide range of robot modes was investigated during testing of a model hydraulic turbine. The advantage of the proposed devices for reducing rope pressure pulsations in the suction pipe is indicated in comparison with existing methods. The presented results of experimental studies on model stands and a full-scale hydraulic turbine, confirming the effectiveness of application the proposed developments for these types of turbines.
The level of unsteadiness in liquid-bladed hydraulic turbines largely depends on the level of pressure pulsations, which are caused by the movement of vortex bundles behind the impeller in the draft tube. Forceful interaction of vortices with elements of the flow path can lead to serious accidents. Reducing low-frequency rope pulsations of pressure is an urgent task, as it helps to increase the reliability and increase the power of hydraulic units. It has been experimentally established that in the modes of underloading and power forcing in hydraulic turbines, there is one or more vortex bundles. The aim of the work was to consider various measures and devices that help reduce the levels of amplitudes of rope pulsations of pressure in the flow path. It is achieved by introducing air under the impeller or using various special design devices. The following special devices were investigated: rotary blade elements of the impeller in the hydraulic turbine of the Francis, rotary blades of the elongated fairing of the impeller in the propeller hydraulic turbine; crosses, cylindrical inserts in the suction pipe, impeller fairings of different lengths, gobies on the wall of the suction pipe. In addition to various design measures, the effect of air inlet under the impeller on the level of low-frequency rope pulsations of pressure in the flow path in a wide range of robot modes was investigated during testing of a model hydraulic turbine. The advantage of the proposed devices for reducing rope pressure pulsations in the suction pipe is indicated in comparison with existing methods. The presented results of experimental studies on model stands and a full-scale hydraulic turbine, confirming the effectiveness of application the proposed developments for these types of turbines.
Опис
Ключові слова
обтічник робочого колеса, впуск повітря, поворотні елементи лопаті, impeller fairing, air inlet, rotary blade elements
Бібліографічний опис
Кухтенков Ю. М. Пристрої і заходи щодо зменшення низькочастотних джгутових пульсацій тиску у відсмоктуючих трубах жорстколопатевих гідротурбін / Ю. М. Кухтенков // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Гідравлічні машини та гідроагрегати = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : Hydraulic machines and hydraulic units : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2021. – № 1. – С. 74-79.