2513 KB18 KB201320252020Ješe, UrošSkoták, Alešletnik:13številka:iss. 2str. 37-44ISSN:1855-5748COBISSID_HOST:32161795URN:URN:NBN:SI:doc-51T7ONC2enFakulteta za energetikoJET on-lineJournal of energy technologycavitationčrpalkehidroelektrarnePumping mode instabilitiespump-turbinereverzibilne turbinerotating stallReversible pump-turbines - a study of pumping mode off-design conditions| Reverzibilne turbine-črpalke - analiza nestacionarnih pojavov v črpalnem režimu obratovanja|The role of pumped storage power plants (PSP) in electrical grid systems has been changing in recent years. Demands for switching from pumping to generating mode are becoming increasingly frequent. Moreover, the operating ranges of the reversible pump-turbines used in PSP systems are becoming wider in order to use the PSP as a regulator and a stabilizer of the electrical grid. The primary challenges in the development of pump-turbines are the hydraulic instabilities that occur in pumping and generating modes. The present paper focuses on partial load pumping mode instabilities, such as cavitation and rotating stall. Modern tools, such as CFD, are used for the analysis of the phenomena along with conventional experimental approaches. Rotating stall has been investigated in hydraulic laboratory experimentally and reproduced numerically using commercial CFD code. Three rotating stall cells with a rotational frequency of 2.5% of nominal pump-turbine frequency have been identified. Cavitating vortices related to rotating stall were found in the guide vanes region. Both phenomena indicate highly unstable and potentially dangerous operating conditions that need to be investigated in detail. Understanding the causes for the instabilities will lead to an improved pump-turbine design that will enable safer, more flexible and more reliable operating with fewer unwanted instabilitiesVloga črpalnih hidroelektrarn v električnih omrežjih se v zadnjih letih spreminja. Zahteve po prehodu s črpalnega v turbinski režim in nazaj postajajo vse pogostejše. Območja obratovanja reverzibilnih črpalk-turbin se ob tem širijo, saj se črpalne hidroelektrarne uporabljajo kot regulator in stabilizator električnega omrežja. Glavni izzivi pri razvoju reverzibilnih črpalk-turbin so hidravlične nestabilnosti, ki se pojavijo v črpalnem in turbinskem režimu. Članek se osredotoča na nestabilnosti v črpanem režimu pri delnih obremenitvah, kot sta kavitacija in vrteče zastojne celice. Sodobna orodja, kot računska dinamika tekočin (CFD), se uporabljajo za analizo pojavov kot dodatek klasičnim eksperimentalnim pristopom. Vrteče zastojne celice so bile eksperimentalno raziskane v hidravličnem laboratoriju ter numerično reproducirane s komercialnim CFD programom. Odkrite so bile tri zastojne celice s frekvenco vrtenja 2.5 % nazivne frekvence črpalke-turbine. V območju vodilnih lopat so bili opaženi kavitacijski vrtinci povezani z zastojnimi celicami. Oba pojava kažeta na zelo nestabilno in potencialno nevarno obratovanje, ki ga je potrebno podrobno raziskati. Razumevanje vzrokov za nestabilnosti bo pripeljalo do izboljšane zasnove črpalke-turbine, ki bo omogočila varnejše, prožnejše in zanesljivejše obratovanje z manj neželenimi nestabilnostmiTEXTznanstveno časopisjejournalsSlovenian National E-content AggregatorNational and University Library of SloveniaUniverza v Mariboru, Fakulteta za energetiko