JP2002147328A

JP2002147328A - 水力機械およびその運転方法

Info

Publication number: JP2002147328A
Application number: JP2000342594A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komiya; 浩小宮; Toshifumi Kurokawa; 敏史黒川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ガイドベーンに形成された空気を含む水膜を取
り除いてケーシングに設けたケーシング用排水弁に良好
に案内し、次の運転に支障なく安定した状態で移行させ
る水力機械およびその運転方法を提供する。【解決手段】本発明に係る水力機械は、ガイドベーン３
１の回転摺動部側に隙間調整装置４７を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調相運転時、ラン
ナベーンを安定した状態で空転運転できるように図った
水力機械およびその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水車またはポンプ水車等の水力
機械では、調相運転の際、ランナ室の水面を圧縮空気で
吸出し管まで押下げ、ランナベーンを空気中で回転させ
てランナベーン駆動力の動力を少なくさせる、いわゆる
水面押下げ運転を行っている。

【０００３】この水面押下げ運転を行う水力機械は、図
１０に示すように、渦巻状のケーシング１の渦巻巻き終
り端に出口ＥＸを設け、この出口ＥＸと中心部に配置し
た主軸（回転軸）２との間に流路３を形成している。

【０００４】また、水力機械は、流路３に沿って順に、
ケーシング１の出口ＥＸ側にステーベーン４を備えたス
ピードリング５と、弁開度駆動部６を備えたガイドベー
ン７と、上カバー８と下カバー９とで区画されたランナ
室１０に収容され、クラウン１１とバンド１２とで支持
されたランナベーン１３と、このランナベーン１３から
出た水を下ダム（図示せず）に案内する吸出し管１４と
を配置した構成になっている。

【０００５】また、水力機械は、主軸２に第１シール給
水管１５を、上カバー８に第２シール給水管１６を、下
カバー９に第３シール給水管１７をそれぞれ設け、主軸
２やランナ室１０からの水の漏水防止を図っている。

【０００６】また、水力機械は、ケーシング１と吸出し
管１４との間にケーシング用排水弁１８ａを介装させた
ケーシング用排水管１８と、下カバー９と吸出し管１４
との間に下カバー用排水弁１９ａを介装させた下カバー
用排水管１９とをそれぞれ備え、水面押下げ運転中に、
ケーシング用排水弁１８ａ、下カバー用排水弁１９ａを
開弁させ、水の溜水を吸出し管１４に流出させている。

【０００７】このような構成を備えた水力機械におい
て、調相運転時、ガイドベーン７を全閉にし、空気管２
０から圧縮空気が供給されると、水面２１は、吸出し管
１４の下流側に押圧されてランナ室１０が空間になり、
この空間内をランナベーン１３が回転する、いわゆるラ
ンナ空転運転が行われる。

【０００８】ランナベーン１３のランナ空転運転中、第
１シール給水管１５から主軸２に、第２シール給水管１
６から上カバー８に、第３シール給水管１７から下カバ
ー９のそれぞれにシール用として給水が供給されるが、
これら給水の一部は、ランナベーン１３の回転による遠
心力の影響を受けて全閉状態のガイドベーン７の内径側
（主軸側）に、図１１に示すように、水膜２２が形成さ
れる。

【０００９】また、ランナベーン１３のランナ空転運転
中、ケーシング１内の動力水は、ガイドベーン７の回転
摺動部の隙間から漏出しており、この場合も、図１１で
示したのと同様に、水膜２２として形成される。

【００１０】ガイドベーン７の内径側（主軸側）に水膜
２２を形成させたままランナ空転運転を継続すると、水
膜２２はランナベーン１３の回転摩擦力によって温度上
昇する。水膜２２が温度上昇すると、上カバー８や下カ
バー９等の構造部材に熱伸び等が出、シール部（図示せ
ず）と静止構造部材との間にカジリ現象等の問題が発生
する。

【００１１】また、水膜２２の温度上昇は、その分だ
け、ランナベーン１３の回転に無駄な動力を消費するこ
とになり、効率的な運転を考えると、好ましくない。

【００１２】従来の水力機械では、このような不具合、
不都合な点を取り除くために、下カバー９と吸出し管１
４とを連絡する下カバー用排水管１９の下カバー用排水
弁１９ａを開弁させ、ガイドベーン７の内径側に形成さ
れた水膜２２を強制的に取り除き、上カバー８や下カバ
ー９等の構造部材の熱伸び等による変形を防止してい
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図１０で示した水力機
械では、ガイドベーン７の内径側に形成された空気を包
む水膜２２を、下カバー用排水管１９を利用して取り除
いたり、あるいはケーシング用排水管１８のケーシング
用排水弁１８ａを開弁させ、ガイドベーン７の回転摺動
部の隙間を利用してケーシング用排水管１８に案内させ
ていたが、それでも水膜２２を充分に取り除くことがで
きない問題点があった。

【００１４】すなわち、ガイドベーン７の回転摺動部、
具体的にはガイドベーン７の上下端と静止部との接触面
は、本来、例えば水車運転前に隙間が大きくケーシング
１からの動力水の漏れが多いと、その漏れ量でランナベ
ーン１３が回転し、エネルギロスにつながることを避け
るために隙間をより少なくさせた構造になっている。

【００１５】このため、従来の水力機械では、調相運転
の際、ガイドベーン７に形成された空気を含む水膜２２
が一部をケーシング用排水管１８に案内して良好に取り
除くことが難しくなっていた。

【００１６】このように、従来の水力機械では、ケーシ
ング１からの動力水がガイドベーン７の回転摺動部を介
してランナ室１０への漏水が避けられないことを考える
と、一面的にはケーシング１からガイドベーン７の回転
摺動部を介してランナベーン１３への漏水をより一層少
くさせ、別の面では、ガイドベーン１３の内径側に形成
された水膜２２を回転摺動部を介してケーシング排水管
１８に良好に案内する相反する機能を満たすことが必要
とされる。

【００１７】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、水面押下げ運転時までケーシングからガイ
ドベーンの回転摺動部への動力水の漏れをより一層少な
くさせるとともに、水面押下げ運転終了後、充水運転移
行の際、ガイドベーンの内径側に形成された水膜をケー
シングのケーシング用排水管へ良好に流して、次の運転
に支障なく安定した状態で移行させることができるよう
にした水力機械およびその運転方法を提供することを目
的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水力機械
は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載した
ように、ケーシングと吸出し管とを連通させる流路およ
びランナ室に順次、ステーベーン、ガイドベーンおよび
ランナベーンを収容するとともに、前記ランナ室の水を
前記吸出し管に圧縮空気で押下げ、前記ランナベーンを
空転運転させ、前記ガイドベーンに形成された水膜を前
記ケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内する水
力機械において、前記ガイドベーンの回転摺動部側に隙
間調整装置を備えたものである。

【００１９】本発明に係る水力機械は、上述の目的を達
成するために、請求項２に記載したように、隙間調整装
置は、軸状の駆動部に横断する大径片と小径片とを備え
たものである。

【００２０】本発明に係る水力機械は、上述の目的を達
成するために、請求項３に記載したように、隙間調整装
置は、ガイドベーンの回転摺動部側に設けた絞り部を備
えた開口に進退自在に収容させたものである。

【００２１】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気を外部
に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転および
発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程中、前記
ランナ室の室内圧力が予め定められた圧力を超えたと
き、前記ケーシング用排水弁を閉弁させる方法である。

【００２２】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気を外部
に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転および
発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程中、発電
電動機に与えられる電動機入力が予め定められた値を超
えたとき、前記ケーシング用排水弁を閉弁させる方法で
ある。

【００２３】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気を外部
に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転および
発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程中、制御
演算部から前記ケーシング用排水弁に与えられている開
弁信号が予め定められた時間経過後、前記開弁信号をカ
ットし、前記ケーシング用排水弁を閉弁させる方法であ
る。

【００２４】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気を外部
に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転および
発電運転のうち、いずれか一方に移行させる過程中、吸
出し管からの前記ランナ室への前記水の充水が予め定め
られた位置を超えたとき、前記ケーシング用排水弁を閉
弁させる方法である。

【００２５】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気を外部
に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転および
発電運転のうち、いずれか一方に移行させる過程中、前
記ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げると同時
に前記ケーシング用排水弁を開弁させる一方、前記押下
げ終了後、前記ランナベーンを回転させて定格に至らし
め、併入運転中、前記ランナ室の室内圧力と前記ケーシ
ングの器内圧力との圧力差が予め定められた圧力よりも
小さくなったとき、前記ガイドベーンの回転摺動部に設
けた隙間調整装置を駆動して前記ガイドベーンに隙間を
形成し、前記ガイドベーンに形成された前記水膜を前記
ケーシング用排水弁に案内する方法である。

【００２６】また、本発明に係る水力機械の運転方法
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げ、
ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形成され
た水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械の運転方法において、発電運転および揚水
運転のうち、いずれか一方の運転から前記ランナベーン
の空転運転に移行させるとき、前記ガイドベーンと前記
ケーシングに設けた入口弁とを閉弁させ、前記ガイドベ
ーン閉弁後、給気弁を開弁させて圧縮空気を前記ランナ
室に供給して水の水面を吸出し管側に押下げ、前記ケー
シングに設けたケーシング用排水弁を閉弁させると同時
に前記ガイドベーンの回転摺動部に設けた隙間調整装置
を駆動して前記ガイドベーンに隙間を形成し、前記ガイ
ドベーンに形成された水膜を前記ケーシング用排水弁に
案内する方法である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水力機械およ
びその運転方法の実施形態を図面および図面に付した符
号を引用して説明する。

【００２８】図１は、本発明に適用される、例えばフラ
ンシス形の水車またはポンプ水車の実施形態を説明する
ために用いた縦半分断面概略図である。

【００２９】本発明に適用される、例えば、フランシス
形の水力機械は、渦巻状のケーシング２５の渦巻巻き終
り端に出口ＥＸを設け、この出口ＥＸと中心部分に配置
した主軸（回転軸）２６との間に流路２７を形成してい
る。

【００３０】また、この水力機械は、流路２７に沿って
順に、ケーシング２５の出口側にステーベーン２８を備
えたスピードリング２９と、弁開度駆動部３０を備えた
ガイドベーン３１と、上カバー３２と下カバー３３とで
区画されたランナ室３４に収容され、クラウン３５とバ
ンド３６とで支持されたランナベーン３７と、このラン
ナベーン３７から出た水を下ダム（図示せず）に案内す
る吸出し管３８とを配置した構成になっている。

【００３１】また、水力機械は、主軸２６に第１シール
給水管３９を、上カバー３２に第２シール給水管４０
を、下カバー３３に第３シール給水管４１をそれぞれ設
け、主軸２６やランナ室３４からの水の漏水防止を図っ
ている。

【００３２】また、水力機械は、ケーシング２５と吸出
し管３８との間にケーシング用排水弁４２ａを介装させ
たケーシング用排水管４２と、下カバー３３と吸出し管
３８との間に下カバー用排水弁４３ａを介装させた下カ
バー用排水管４３とをそれぞれ備え、水面押下げ運転中
に、ケーシング用排水弁４２ａ、下カバー用排水弁４３
ａを開弁させ、水の溜留水を吸出し管３８に流出させて
いる。

【００３３】また、水力機械は、ケーシング２５から入
口弁４４を介装して上ダム（図示せず）に接続する水圧
鉄管４５と、押下げ運転時、圧縮空気をランナ室３４に
供給する給気弁４６ａを介装した給気管４６とを備えて
いる。

【００３４】一方、ガイドベーン３１は、図２に示すよ
うに、ランナ室３４に収容されたランナベーン３７に対
して環状列に配置され、開閉自在に支持された構成にな
っている。なお、図は、水面押下げ運転中であり、ガイ
ドベーン３１は閉じており、その内径側に水膜２２が形
成されている。

【００３５】また、ガイドベーン３１は、隣りのガイド
ベーン３１との間の回転摺動部に隙間調整装置４７を備
えている。この隙間調整装置４７は、図３に示すよう
に、軸状の駆動部４７ａに横断して小径片４７ｂと大径
片４７ｃとで構成されており、上カバー３２の絞り部４
８ａを備えた開口４８に収容され、進退自在に移動でき
るようになっている。

【００３６】このように、本実施形態は、上カバー３２
の開口４８の絞り部４８ａに、駆動部４７ａに小径片４
７ｂと大径片４７ｃとを備えた隙間調整装置４７を収容
し、駆動部４７ａを進退移動させ、上カバー３２とガイ
ドベーン３１の頂部との間に微小のギャップＳを形成で
きるので、ガイドベーン３１の内径側に形成された水膜
２２を流水として引き抜くことができ、ケーシング用排
水管４２に良好に案内することができる。

【００３７】図４は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第１実施形態を説明するために用いた縦半分断面概略
図である。なお、図１で示した構成要素と同一構成要素
には同一符号を付す。

【００３８】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
例えば、水面４９の押下げ運転から充水運転を経て揚水
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程に
おいて、上カバー３２および下カバー３３のうち、例え
ば上カバー３２に圧力センサ５０を設けておき、この圧
力センサ５０の検出した圧力が、予め定められた圧力
（経験値）を超えたとき、ガイドベーン３１の内径側
（主軸２６側）に形成された空気を含む水膜２２がガイ
ドベーン３１の回転摺動部およびケーシング２５のケー
シング用排水管４２を介して吸出し管３８に引き抜かれ
たと判断してケーシング用排水弁４２ａを閉弁させるも
のである。

【００３９】このように、本実施形態は、水面４９の押
下げ運転から充水運転に移行したとき、ランナ室３４お
よび流路２７の圧力を検出し、検出圧力が予め定められ
た圧力を超えたとき、ケーシング用排水弁４２ａを閉弁
させるので、ガイドベーン３１の締切圧力を確実に確保
することができ、何ら支障のない安定した状態で揚水運
転（ポンプ運転）等に移行することができる。

【００４０】図５は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第２実施形態を説明するために用いた縦半分断面概略
図である。なお、図１で示した構成要素と同一構成要素
には同一符号を付す。

【００４１】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
たとえば、水面４９の押下げ運転から充水運転を経て揚
水および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程
において、発電電動機５１に電動機入力計５２を設けて
おき、この電動機入力計５２の検出した入力値が予め定
められた値（経験値）を超えたとき、ガイドベーン３１
の内径側に形成された空気を含む水膜２２がガイドベー
ン３１の回転摺動部およびケーシング２５のケーシング
用排水管４２を介して吸出し管３８に引き抜かれたと判
断してケーシング用排水弁４２ａを閉弁させるものであ
る。

【００４２】このように、本実施形態は、水面４９の押
下げ運転から充水運転に移行したとき、電動機入力計５
２で発電電動機５１の電動機入力を検出し、検出した入
力値が予め定められた値を超えたとき、ケーシング用排
水弁４２ａを閉弁させるので、ガイドベーン３１の締切
圧力を確実に確保することができ、何ら支障のない安定
した状態で揚水運転等に移行することができる。

【００４３】図６は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第３実施形態を説明するために用いた縦半分断面概略
図である。なお、図１で示した構成要素と同一構成要素
には同一符号を付す。

【００４４】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
例えば、水面４９の押下げ運転から充水運転を経て揚水
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程に
おいて、上カバー３２に設けた排気管５３の排気弁５３
ａに弁開閉信号を与える制御演算部５４にタイマ回路５
５を備え、制御演算部５４からケーシング排水管４２の
ケーシング用排水弁４２ａに与えられている開弁信号が
予め定められた時間（経験値）を超えたとき、ガイドベ
ーン３１の内径側に形成された空気を含む水膜２２がガ
イドベーン３１の回転摺動部およびケーシング２５のケ
ーシング用排水管４２を介して吸出し管３８に引き抜か
れたと判断してタイマ回路５５で開弁信号をカットと
し、ケーシング用排水弁４２ａを閉弁させるものであ
る。

【００４５】このように、本実施形態は、水面４９の押
下げ運転から充水運転に移行したとき、制御演算部５４
からケーシング用排水弁４２に与えられている開弁信号
が予め定められた時間を超えたとき、タイマ回路５５で
開弁信号をカットとし、ケーシング用排水弁４２ａを閉
弁させるので、ガイドベーン３１の締切圧力を確実に確
保することができ、何ら支障ない安定した状態で揚水運
転等に移行することができる。

【００４６】図７は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第４実施形態を説明するために用いた縦半分断面概略
図である。なお、図１で示した構成要素と同一構成要素
には同一符号を付す。

【００４７】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
例えば、水面４９の押下げ運転から充水運転を経て揚水
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程に
おいて、吸出し管３８のランナベーン３７側に水位検出
器５６を設けておき、充水運転時、水位検出器５６が充
水の水面４９を検出したことを条件に（具体的には充水
の水面４９がランナベーン３７の下流端に到達した位
置）、ガイドベーン３１の内径側に形成された空気を含
む水膜２２がガイドベーン３１の回転摺動部およびケー
シング２５のケーシング用排水管４２を介して吸出し管
３８に引き抜かれたと判断してケーシング用排水弁４２
ａを閉弁させるものである。

【００４８】このように、本実施形態は、水面４９の押
下げ運転から充水運転に移行した後、水位検出器５６で
充水の水面４９を検出したことを条件に、ケーシング用
排水弁４２ａを閉弁させるので、ガイドベーン３１の締
切圧力を確実に確保することができ、何ら支障のない安
定した状態で揚水運転等に移行することができる。

【００４９】図８は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第５実施形態を説明するために用いたタイムチャート
図である。

【００５０】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
運転停止状態から水面押下げ運転を経て充水運転になっ
たときのランナ空転運転を例に採ったもので、先ず、図
１で示した入口弁４４を「閉」、ガイドベーン３１を
「閉」、給気弁４６ａを「開」、ケーシング用排水弁４
２ａを「開」にする。

【００５１】給気弁４６ａが「開」になると、給気管４
６は、圧縮空気をランナ室３４に供給し、水面４９を吸
出し管３８の下流側に押圧し、水面４９を押下げ、ラン
ナベーン３７が水面４９から充分に離れた位置で水面押
下げ運転が終了し、給気弁４６ａを「閉」にする。

【００５２】水面押下げ運転が終了すると、主軸２６は
駆動され、ランナベーン３７を回転させる。このとき、
ケーシング２５から、ガイドベーン３１の回転摺動部を
介して漏れ、かつ回転中のランナベーン３７の遠心力に
より吹き飛ばされてガイドベーン３１の内径側に集めら
れた空気を含む水膜２２は、その一部がガイドベーン３
１の回転摺動部を介してケーシング排水弁４２ａに案内
される。しかし、その量は極くわずかである。

【００５３】ランナベーン３７の回転数が定格に達し、
併入運転に入った後、流路２７およびランナ室３４の室
内圧力とケーシング２５の内圧力との圧力差が予め定め
られた設定圧力値α（経験値）よりも小さくなったと
き、図３で示した隙間調整装置４７を駆動し、隙間Ｓを
確保し、ガイドベーン３１の内径側に形成された空気を
含む水膜２２を流水としてケーシング用排水弁４２ａに
案内し、空気とともに水膜２２をケーシング用排水管４
２を介して吸出し管３８に放出させる。

【００５４】このように、本実施形態は、ランナ空転運
転時、ランナ室３４等の室内圧力とケーシング２５の内
圧力との圧力差が予め定められた設定圧力値αよりも小
さくなったとき、隙間調整装置４７を駆動し、開口した
隙間Ｓから空気を含む水膜２２を流水としてケーシング
用排水弁４２ａおよびケーシング用排水管４２を介して
吸出し管３８に放出されてケーシング２５から空気を取
り除くので、例えば揚水運転に移行する際、空気を含ん
だ動力水が入口弁４４、水圧鉄管４５を介して上ダム
（図示せず）に流れることがなく、水圧鉄管４５の取水
口に設けたスクリーン（ストレーナ）を空気の膨張力で
吹き飛ばすことがなく、何ら支障のない安定な運転を行
うことができる。

【００５５】図９は、本発明に係る水力機械の運転方法
の第６実施形態を説明するために用いたタイムチャート
図である。

【００５６】本実施形態に係る水力機械の運転方法は、
発電運転からランナ空転運転になったときのランナ空転
運転を例に採ったもので、発電、運転時、図１で示した
入口弁４４を「開」、ガイドベーン３１を「開」、ケー
シング用排水弁４２ａを「閉」、給気弁４６ａを
「閉」、隙間調整装置４７を「閉」にしている。

【００５７】ランナ空転運転が開始されると、入口弁４
４は「閉」、ガイドベーン３１は「閉」になる。ガイド
ベーン３１が「開」になると、給気弁４６ａは「開」に
なり、給気管４６から圧縮空気がランナ室３４に供給さ
れ、水面４９が吸出し管３８の下流側に押圧される水面
押下げ運転が行われる。

【００５８】水面押下げ運転中、入口弁４４を「閉」に
すると、ケーシング用排水弁４２ａを「開」にし、図３
で示した隙間調整装置４７は駆動され、開口した隙間Ｓ
が確保される。

【００５９】隙間調整装置４７の駆動力によりガイドベ
ーン３１の回転摺動部に隙間Ｓが確保されると、ガイド
ベーン３１の内径側に形成された空気を含む水膜２２
は、隙間Ｓを介してケーシング２５のケーシング用排水
弁４２ａに案内され、ここからケーシング用排水管４２
を介して吸出し管３８に放出される。なお、水面押下げ
運転が終了すると、給気弁４６ａは「閉」になる。

【００６０】このように、本実施形態は、ランナ空転運
転時、入口弁４４が「閉」、ケーシング用排水弁４２ａ
が「開」のとき、隙間調整装置４７を駆動させてガイド
ベーン３１の回転摺動部に隙間Ｓを形成させ、ガイドベ
ーン３１の内径側に形成された空気を含む水膜２２を流
水としてケーシング用排水弁４２ａおよびケーシング排
水管４２を介して吸出し管３８に放出させてケーシング
２５から空気を取り除くので、例えば揚水運転に移行す
る際、空気を含んだ動力水が入口弁４４、水圧鉄管４５
を介して上ダム（図示せず）に流れることがなく、上ダ
ムの取水口に設けたスクリーン（ストレーナ）を空気の
膨張力で吹き飛ばすことがなく、何ら支障のない安定な
運転を行うことができる。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る水力
機械およびその運転方法は、ランナ空転運転時、ガイド
ベーンの回転摺動部を開口させ、ガイドベーンの内径側
に形成された空気を含む水膜をその開口を介してケーシ
ングのケーシング用排水弁に案内するので、ケーシング
に空気が残ることがなく、何ら支障なく次の運転に安定
した状態で移行させることができる。

【００６２】また、本発明に係る水力機械およびその運
転方法は、ランナ空転運転時、流路の内圧、電動機入
力、吸出し管の水面等のうち、いずれかの信号を用いて
ケーシング用排水弁を閉弁させるので、ガイドベーンの
締切圧力を確実に確保することができ、次の運転に安定
した状態で移行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用されるフランシス形の水力機械の
実施形態を説明するために用いた縦半分断面概略図。

【図２】本発明に係る隙間調整装置の設置位置を説明す
るために用いたガイドベーンの一部切欠き平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視方向から切断した断面図。

【図４】本発明に係る水力機械の運転方法の第１実施形
態を説明するために用いた縦半分断面概略図。

【図５】本発明に係る水力機械の運転方法の第２実施形
態を説明するために用いた縦半分断面概略図。

【図６】本発明に係る水力機械の運転方法の第３実施形
態を説明するために用いた縦半分断面概略図。

【図７】本発明に係る水力機械の運転方法の第４実施形
態を説明するために用いた縦半分断面概略図。

【図８】本発明に係る水力機械の運転方法の第５実施形
態を説明するために用いたタイムチャート図。

【図９】本発明に係る水力機械の運転方法の第６実施形
態を説明するために用いたタイムチャート図。

【図１０】従来のフランシス形の水力機械を示す縦半分
断面概略図。

【図１１】従来のフランシス形の水力機械においてラン
ナ空転運転中、ガイドベーンの内径側に形成された水膜
を説明するために用いた一部切欠き部分断面図。

【符号の説明】

１ケーシング２主軸３流路４ステーベーン５スピードリング６弁開度駆動部７ガイドベーン８上カバー９下カバー１０ランナ室１１クラウン１２バンド１３ランナベーン１４吸出し管１５第１シール給水管１６第２シール給水管１７第３シール給水管１８ケーシング用排水管１８ａケーシング用排水弁１９下カバー用排水管１９ａ下カバー用排水弁２０空気管２１水面２２水膜２５ケーシング２６主軸２７流路２８ステーベーン２９スピードリング３０弁開度駆動部３１ガイドベーン３２上カバー３３下カバー３４ランナ室３５クラウン３６バンド３７ランナベーン３８吸出し管３９第１シール給水管４０第２シール給水管４１第３シール給水管４２ケーシング用排水管４２ａケーシング用排水弁４３下カバー用排水管４３ａ下カバー用排水弁４４入口弁４５水圧鉄管４６給気管４６ａ給気弁４７隙間調整装置４７ａ駆動部４７ｂ小径片４７ｃ大径片４８開口４８ａ絞り部４９水面５０圧力センサ５１発電電動機５２電動機入力計５３排気管５３ａ排気弁５４制御演算部５５タイマ回路５６水位検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H072 AA07 AA17 AA27 BB11 BB32 BB40 CC23 3H073 AA08 AA12 AA26 BB09 BB21 BB31 BB38 CC05 CC09 CC26 CC30 CE01 CE14 CE15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと吸出し管とを連通させる流
路およびランナ室に順次、ステーベーン、ガイドベーン
およびランナベーンを収容するとともに、前記ランナ室
の水を前記吸出し管に圧縮空気で押下げ、前記ランナベ
ーンを空転運転させ、前記ガイドベーンに形成された水
膜を前記ケーシングに設けたケーシング用排水弁に案内
する水力機械において、前記ガイドベーンの回転摺動部
側に隙間調整装置を備えたことを特徴とする水力機械。
【請求項２】隙間調整装置は、軸状の駆動部に横断す
る大径片と小径片とを備えたことを特徴とする請求項１
に記載の水力機械。
【請求項３】隙間調整装置は、ガイドベーンの回転摺
動部側に設けた絞り部を備えた開口に進退自在に収容さ
せたことを特徴とする請求項１または２記載の水力機
械。
【請求項４】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気
を外部に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程
中、前記ランナ室の室内圧力が予め定められた圧力を超
えたとき、前記ケーシング用排水弁を閉弁させることを
特徴とする水力機械の運転方法。
【請求項５】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気
を外部に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程
中、発電電動機に与えられる電動機入力が予め定められ
た値を超えたとき、前記ケーシング用排水弁を閉弁させ
ることを特徴とする水力機械の運転方法。
【請求項６】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気
を外部に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転
および発電運転のうち、いずれか一方に移行する過程
中、制御演算部から前記ケーシング用排水弁に与えられ
ている開弁信号が予め定められた時間経過後、前記開弁
信号をカットし、前記ケーシング用排水弁を閉弁させる
ことを特徴とする水力機械の運転方法。
【請求項７】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気
を外部に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転
および発電運転のうち、いずれか一方に移行させる過程
中、吸出し管からの前記ランナ室への前記水の充水が予
め定められた位置を超えたとき、前記ケーシング用排水
弁を閉弁させることを特徴とする水力機械の運転方法。
【請求項８】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、前記圧縮空気
を外部に排気し、前記ランナ室を充水した後、揚水運転
および発電運転のうち、いずれか一方に移行させる過程
中、前記ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押下げる
と同時に前記ケーシング用排水弁を開弁させる一方、前
記押下げ終了後、前記ランナベーンを回転させて定格に
至らしめ、併入運転中、前記ランナ室の室内圧力と前記
ケーシングの器内圧力との圧力差が予め定められた圧力
よりも小さくなったとき、前記ガイドベーンの回転摺動
部に設けた隙間調整装置を駆動して前記ガイドベーンに
隙間を形成し、前記ガイドベーンに形成された前記水膜
を前記ケーシング用排水弁に案内することを特徴とする
水力機械の運転方法。
【請求項９】ランナ室の水を吸出し管に圧縮空気で押
下げ、ランナベーンを空転運転させ、ガイドベーンに形
成された水膜をケーシングに設けたケーシング用排水弁
に案内する水力機械の運転方法において、発電運転およ
び揚水運転のうち、いずれか一方の運転から前記ランナ
ベーンの空転運転に移行させるとき、前記ガイドベーン
と前記ケーシングに設けた入口弁とを閉弁させ、前記ガ
イドベーン閉弁後、給気弁を開弁させて圧縮空気を前記
ランナ室に供給して水の水面を吸出し管側に押下げ、前
記ケーシングに設けたケーシング用排水弁を閉弁させる
と同時に前記ガイドベーンの回転摺動部に設けた隙間調
整装置を駆動して前記ガイドベーンに隙間を形成し、前
記ガイドベーンに形成された水膜を前記ケーシング用排
水弁に案内することを特徴とする水力機械の運転方法。