Что такое кавитация в гидравлических турбинах?

Причины кавитации

Жидкость поступает в гидравлические турбины под высоким давлением; это давление представляет собой комбинацию статических и динамических компонентов. Динамическое давление жидкости определяется скоростью потока, а другой компонент, статическое давление, представляет собой фактическое давление жидкости, к которому применяется жидкость и которое воздействует на нее. Статическое давление регулирует процесс образования или кипения пузырьков пара. Таким образом, кавитация может происходить вблизи быстро движущихся лопаток турбины, где локальная динамическая головка увеличивается из-за действия лопаток, которое вызывает падение статического давления. Кавитация также происходит на выходе из турбины, поскольку жидкость потеряла большую часть своих напорных головок, и любое увеличение динамического напора приведет к падению статического давления, вызывающего кавитацию.

Вредные эффекты кавитации

Образование паровых пузырьков в кавитации само по себе не является большой проблемой, но их разрушение создает волны давления, которые могут иметь очень высокие частоты, вызывая повреждение оборудования. Пузырьки, разрушающиеся около поверхности машины, являются более разрушительными и вызывают эрозию на поверхностях, называемых кавитационной эрозией. Коллапс мелких пузырьков создает волны более высокой частоты, чем более крупные пузырьки. Таким образом, пузырьки меньшего размера более вредны для гидравлических машин.

Меньшие пузырьки могут быть более вредными для корпуса гидравлической машины, но они не приводят к значительному снижению эффективности машины. При дальнейшем снижении статического давления образуется большее количество пузырьков и их размер также увеличивается. Эти пузырьки сливаются друг с другом, образуя более крупные пузырьки и, в конечном итоге, скопления пара. Это нарушает поток жидкости и вызывает разделение потока, что резко снижает производительность машины. Кавитация является важным фактором, который необходимо учитывать при проектировании гидравлических турбин.

Как избежать кавитации

Во избежание кавитации при работе гидравлических турбин параметры должны быть установлены таким образом, чтобы в любой точке потока статическое давление не могло опускаться ниже давления паров жидкости. Этими параметрами для управления кавитацией являются напор, скорость потока и давление жидкости на выходе. Контрольные параметры для безкавитационной работы гидравлических турбин могут быть получены путем проведения испытаний на модели рассматриваемой турбины. При работе гидравлических турбин следует избегать параметров, за пределами которых начинается кавитация и значительно снижается эффективность турбины.

Разделение потока на выходе турбины в отводной трубе вызывает вибрации, которые могут повредить отводящую трубу. Для гашения вибрации и стабилизации потока воздух впрыскивается в отсасывающую трубу. Чтобы полностью избежать разделения потока и кавитации в отсасывающей трубе, она погружается ниже уровня воды в хвостовой части.

Back to Top