Journals / Mühendis ve Makina / 2018 / Cilt: 59 - Sayı: 691
Determination of Draft Tube Swirl Type Cavitation due to Vibration Monitoring on Francis Turbines
- Journal
- Mühendis ve Makina
- Pages
- 71–84
- DOI
- —
Abstract
The dynamic behavior at part load has been a major problem for low head and medium head Francis turbines. Vortex rope (draft tube swirl), caused due to the flow instabilities in the draft tube under off-design part load operating conditions, create low frequency pressure pulsations at a frequency of 0.2 to 0.4 times the rotational frequency of the runner. High amplitude vibrations due to resonance can occur in case these pulsations coincide with the natural frequency of a hydraulic, mechanical, or structural component. This study presents the results of the vibration analysis done using the online vibration monitoring & diagnosis system installed on Francis turbines in a hydroelectric power plant which involve high overall vibrations exceeding the alarm limits at partial loads. Orbit and FFT spectrum plots are obtained from relative shaft vibration measurements performed using eddy-current displacement sensors wired to a realtime multichannel vibration analyzer. Measurement results at the turbine guide bearing revealed the drft tube swirl that rotates at 27% of the rotational speed at certain partial loads.
Özet
Alçak ve orta düşülü Francis türbinlerininin kısmi yüklerdeki dinamik davranışları önde gelen sorunlarındandır. Optimal tasarım bölgesi dışındaki kısmî yüklerde çalışma sırasında emme borusundaki akış düzensizlikleri nedeniyle meydana gelen döner girdap halatı (vortex rope - draft tube swirl) olgusu, çark devir hızının 0.2 – 0.4 katı aralığında düşük frekanslı basınç dalgalanmalarına neden olur. Bu dalgalanmaların hidrolik, mekanik veya yapısal bir bileşenin doğal frekansı ile çakışması durumunda rezonans nedeniyle yüksek titreşimler oluşmaktadır. Bu çalışma kapsamında, Francis türbinlerinde kısmî yüklerde meydana gelen yüksek titreşimlerin, sürekli (online) titreşim izleme sisteminin analizi yoluyla döner girdap halatı olgusunun belirlenmesi incelenmektedir. Türbin kılavuz yatağına monteli eddy-current tip yer değişimi sensörlerinden elde edilen izafi şaft titreşimlerine ait trend, FFT ve orbit grafiklerinin analizi, belirli kısmî yüklerde devir hızının yaklaşık %27’si hızla dönen girdap halatını açıkça ortaya koymaktadır.