Dự đoán đặc tính thủy lực bơm vận hành ngược trong chế độ tuabin từ dữ liệu thực nghiệm của bơm

Nghiên cứu này đề xuất một quy trình dự báo 10 bước nhằm xây dựng nhanh các đường đặc tính H(Q) và P(Q) của bơm khi vận hành ở chế độ tuabin (Pump as Turbine – PAT), dựa trên dữ liệu thực nghiệm của bơm. Phương pháp sử dụng hệ số chuyển đổi cột nước (CH), lưu lượng (CQ) và các đồ thị đã được chuẩn hóa từ bộ dữ liệu thực nghiệm của 80 bơm ly tâm. Mẫu bơm KL-ISO 80×65–160 được lựa chọn để kiểm chứng độ tin cậy. Kết quả cho thấy, tại điểm thiết kế (QT,BEP), mô hình dự báo hiệu suất đạt 75%, thấp hơn 2,8% so với giá trị thực nghiệm (77,8%). Trong dải (0,8÷1,2)QT,BEP, sai số cột nước chỉ 1,8÷3,3% và sai số công suất trong khoảng 6,1÷9,7%. Tuy vậy, mô hình còn hạn chế trong việc mô tả đường cong hiệu suất 𝜂(𝑄) trên toàn dải và độ chính xác suy giảm tại các biên lưu lượng. Do đó, bài báo khuyến nghị nên kết hợp thêm mô phỏng số CFD và thử nghiệm nhằm nâng cao độ tin cậy và mở rộng phạm vi ứng dụng.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3. KẾT QUẢ ÁP DỤNG

4. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] J.-M. Chapallaz, Manual on Pumps Used as Turbines, Germany : Lengericher Handelsdruckerei, Lengerich, ISBN 3-528-02069-5, 1992.

[2] M. A. Ismail, A. K. Othman, S. Islam and H. Zen, "End Suction Centrifugal Pump Operating in Turbine Mode for Microhydro Applications," Advances in Mechanical Engineering, pp. 1-7, 2014.

[3] N. Abdulbasit, E. Dribssa and M. Girma, "The pump as a turbine: A review on performance prediction, performance improvement, and economic analysis," Heliyon, vol.10, pp. 1-14, 2025.

[4] A. Williams, "Pumps as turbines for low cost micro hydro power," Renewable Energy, vol.9, no. 1-4, pp. 1227-1234, 1996.

[5] T. Agarwal, "Review of Pump as Turbine (PAT) for Micro-Hydropower," 2012.

[6] M. Amelio, S. Barbarelli and D. Schinello, "Review of Methods Used for Selecting Pumps as Turbines (PATs) and Predicting Their Characteristic Curves," Energies, vol. 13, no. 6341, pp. 1-20, 2020.

[7] B. B. Jasmina, M. R. Dragica and S. M. Dragan, "Pumps used as turbines power recovery, energy efficiency, CFD analysis," Thermal science, vol. 18, no. 3, pp. 1030-1038, 2014.

[8] J. Graciano-Uribe, J. Sierra and E. Torres-López, "Instabilities and Influence of Geometric Parameters on the Efficiency of a Pump Operated as a Turbine for Micro Hydro Power Generation: A Review," Journal of Sustainable Development of Energy, vol. 9, no. 4, pp.1-23, 2021.

[9] A. A. Williams, "The turbine performance of centrifugal pumps: a comparison of prediction methods," vol. 208, 2015.

[10] N. T. Nhớ and T. V. Anh, "Theoretical approach to the performance analysis of a low-specific speed Pump as Turbine (PaT) based on hydraulic losses," Journal of Science & Technology, vol. 143, pp. 44-50, 2020.

[11] F. J. Gülich, "Turbine operation, general characteristics," in Centrifugal Pumps, Second edition, Springer Heidelberg Dordrecht London New York, ISBN 978-3-642-12823-3, 2010, pp. 717-734.

[12] S. S. Heng, "The design of a 5 kw microhydro generating set," A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of master of engineering (mechanical) , University of Canterbury, 1992.

[13] Y. Xiao, W. Zhu, Z. Wang and J. Zhang, "Analysis of the internal flow behavior on S-shaped region of a Francis pump turbine on turbine mode," International Journal for Computer - Aided Engineering and Software, vol. 33, no. No, pp. 543-561, 2016.

[14] L. S. Xia, Y. G. C. Cheng, X. Zhang and J. D. Yang, "Numerical analysis of rotating stall instabilities of a pumpturbine in pump mode," in 27th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems, 2014.

[15] V. Hasatuchi, Artist, Hydrodynamics of a Pump-Turbine operating at off-design. [Art]. University of Applied Sciences of Western Switzerland, 2012.

[16] W.-G. Li, "Effects of viscosity on turbine mode performance and flow of a low specific speed centrifugal pump," Applied Mathematical Modelling, vol. 1, no. 23, pp. 5-20, 2015.

[17] Y. SunSheng, C. Wang, K. Chen and X. Yu, "Research on blade thickness influencing Pump as Turbine," Advances in Mechanical Engineering, pp. 1-8, 2014.

[18] S. Thomas, S. Florian and S. Manfred, "Instability of pump-turbines during start-up in the,"in Proceedings of Hydro 2008, Ljubljana, 2008.

[19] G. Olimstad, T. Nielsen and B. Børresen, "Dependency on Runner Geometry for Reversible-Pump Turbine Characteristics in Turbine Mode of Operation," Journal of Fluids Engineering, vol. 134, no. 12, pp. 1-7, 2007.

[20] L. Andrej and M. Duško , "Numerical Prediction of Inlet Recirculation in Pumps," International Journal of Fluid Machinery and Systems, vol. 9, no. No 3, pp. 1-10, 2016

______________________________________________________________________

Chi tiết bài báo xem tại đây: Dự đoán đặc tính thủy lực bơm vận hành ngược trong chế độ tuabin từ dữ liệu thực nghiệm của bơm

Nguyễn Thị Nhớ
Trường Đại học Thuỷ lợi

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI