JP2005054593A - 立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立軸バルブ水車発電機のオーバーホール期間を短縮する。
【解決手段】水路内に垂直に設置され発電機主軸５の下部軸端に水車６のランナ７が取り付けられた立軸バルブ水車発電機において、ランナ７を載せるランナ受け台２８をピット２５内で吊り上げてランナ７を下から支え、次いでランナ７を主軸５から切り離してランナ受け台２８に載せ、次いでランナ受け台２８を床面に吊り下ろした後、ランナ受け台２８を横方向に走行させてランナ７をピット２５から搬出する。バルブや発電機等の主機を据え付けままでランナ７を下抜き分解するので、主機分解をせずにランナ７を搬出することが可能であり、修理時間の長いランナ７をオーバーホール工程の最初に分解搬出し、かつ最終工程で再組み込みすることにより、オーバーホール期間がランナの修理時間に左右されることなく大幅に短縮される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立軸バルブ水車発電機の保守点検に際し、ランナを主機から取り外し、またその後に再組み立てするためのランナ分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バルブ水車発電機は、球根状の容器（バルブ）内に発電機が収容され、この発電機の主軸の軸端にプロペラ形状のランナが取り付けられた発電機である。このバルブ水車発電機は、水車と発電機とを水平に配置した横軸タイプのものが従来から用いられているが、最近、水車と発電機とを垂直に配置した立軸タイプのものが建設され、すでに運転が開始されている。この立軸バルブ水車発電機については、特許文献１に記載されているが、図５によりその全体構造について改めて説明すると以下の通りである。
【０００３】
すなわち、図５において、コンクリート構造物１により構成された水路２内にバルブ３が垂直に設置され、バルブ３内に収容された立軸発電機４の主軸５の下部軸端に、水車６のランナ７が取り付けられている。バルブ３は、下から順に水案内リング８、内側ガイドベーンリング９、内側ケーシング１０、固定子枠１１、トップカバー１２等からなり、内側ケーシング１０に十字状に固着された４本のブラケット１３を介してコンクリート構造物１に支持され、ボルト１４により固定されている。ブラケット１３は、バルブ３に作業員が出入りする点検通路を兼ねている。また、トップカバー１２にも、バルブ３に作業員が出入りするための上部点検ブラケット１５が取り付けられている。
【０００４】
内側ガイドベーンリング９及び内側ケーシング１０の外側に、水路２を挟んで外側ガイドベーンリング１６及び外側ケーシング１７が設置され、外側ガイドベーンリング１６の下端部には、ランナ７を囲むようにディスチャージリング１８が接続されている。ディスチャージリング１８の下端部は、吸出し管１９の上端部に接続されている。主軸５は軸受２０を介してブラケット１３上に回転可能に支持され、その上部軸端に発電機４の回転子２１がボルトにより連結されている。発電機４の固定子２２は、固定子枠１１に取り付けられている。
【０００５】
水車６のランナ７は、羽根角度が可変な４枚のランナベーン２３を備え、その上流には、内側ガイドベーンリング９と外側ガイドベーンリング１６との間に羽根角度が可変なガイドベーン２４が取り付けられている。水路２を図に矢印で示すように水が上から下に流れると、ランナベーン２３と水との間の反力によりランナ７が回転し、バルブ３内に密閉された発電機４の回転子２１に回転を伝えて電力を発生する。ブラケット１３は水からの推力をコンクリート構造物１に伝え、バルブ３を保持・固定する役目をする。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３０５４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した立軸バルブ水車発電機の組立は、例えば概略下記の順番で下部から上部に向って行われる。まず、主軸５、ランナ７、軸受１６、ブラケット１３、内側ガイドベーンリング９、外側ガイドベーンリング１６、ガイドベーン２４等を一体に仮組立し、これらを一括してクレーンで吊り上げてコンクリート構造物１上に据え付け固定する。その後、固定子１７を取り付けた固定子枠１１を組み上げ、次に回転子１７を固定子枠１１内に吊り込んで主軸５に連結し、最後にトップカバー１２を装着する。このように組み立てた立軸バルブ水車発電機をオーバーホールする際には、通常は組立時と逆の順番で上部から下部に向って分解し、最下部のランナ７は最後に分解・搬出している。また、再組立時には、ランナ７は最初に組み込んでいる。
【０００８】
一方、オーバーホール工程において、一番多くの修理時間を費やすのはランナ７である。ランナ７の修理は部品の機械加工を伴い、ランナ７を工場内に搬入し、分解・点検・機械加工・修理・組立・試験等の作業を行う必要がある。そのため、オーバーホール期間の短縮及び現地経費の削減は、ランナの７の工場修理をいかに早く終わらせるかにかかっている。ところが、ランナ７を最後に分解・搬出し、また再組立時には最初に組み込む方法は、ランナ７よりも上部に位置するバルブ３や発電機４などの主体部分（以下、「主機」という。）の分解が済むまでランナ７の修理に着手できず、またランナ７の修理が終了するまで主機の組立を進めることができない。そのため、ランナ７の修理期間がネックとなり、水車発電機全体のオーバーホール期間が長くなっている。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、修理に時間を要するランナの分解・搬出に早期に着手し、また修理が終了したランナを最後の工程で組み込めるようにして、立軸バルブ水車発電機のオーバーホール期間を短縮することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、水路内に垂直に設置されたバルブ内に立軸発電機が収容され、この発電機の主軸の下部軸端に水車のランナが取り付けられた立軸バルブ水車発電機の前記ランナ分解方法において、
前記ランナを載せるランナ受け台を設け、このランナ受け台をピット内で吊り上げて前記ランナを下から支え、次に前記ランナを前記主軸から切り離して前記ランナ受け台に載せ、次に前記ランナ受け台を前記ランナと一緒に吊り下ろし、その後、前記ランナ受け台を横方向に走行させて前記ランナを搬出するようにするものとする（請求項１）。
【００１１】
請求項１の発明は、主機を据え付け状態に残したままでランナを下抜き分解するもので、主機分解をせずにランナを主軸から切り離すことが可能である。従って、修理時間の長いランナをオーバーホール工程の最初に分解搬出し、かつ最終工程で再組み込みすることにより、オーバーホール工程がランナの修理時間に左右されることがなくなる。また、ランナを吊り下ろしたランナ受け台をそのまま走行させてランナを搬出するため、ランナの吊り下ろし治具と搬出治具が一体化され、ランナ分解時の段取り替えが不要となって作業能率が向上する。
【００１２】
請求項１の発明において、前記ランナ受け台に走行用の車輪を設けるのがよい（請求項２）。ランナ受け台を走行させるには、走行面にローラコンベアなどの転がり手段を敷設したり、車輪付きの走行台を別途に設けて、その上にランナ受け台を載せたりすることも可能であるが、ランナ受け台自体に車輪を設けるのが最も簡単である。
【００１３】
請求項１の発明において、吊り下ろした前記ランナ受け台上で前記ランナのランナベーンの一部を取り外してから、前記ランナ受け台を走行させるとよい（請求項３）。ランナベーンの一部を取り外すことにより、ランナの外径寸法が縮小し、ピット内での取扱いが容易になる。例えば、４枚羽根のランナであれば、向かい合う２枚のランナベーンを取り外し、残りの２枚のランナベーンを結ぶ線に沿ってランナ受け台を走行させれば、走行幅をランナベーンの幅に収めることができる。
【００１４】
請求項１の発明において、前記ランナを前記ランナ受け台上で回転テーブルに載せ、水平面内で旋回させるようにするとよい（請求項４）。これにより、ランナ受け台上での段取りが容易になり、特に請求項３の発明でのランナベーンの取り外し作業やランナの向きの変更が容易になる。
【００１５】
請求項１の発明において、ガイドロッドをピット内に垂直に吊り下げ、このガイドロッドをガイドにして前記ランナ受け台を垂直に上げ下げするようにするとよい（請求項５）。ランナ受け台は水平を保ちながら垂直に上げ下げする必要があり、自重で吊り下げたガイドロッドを基準に上げ下げすればランナ受け台の軸心と姿勢の保持が容易になる。
【００１６】
請求項１の発明において、前記ランナを囲むディスチャージリングを横にずらした後、このディスチャージリングの下端部に接続されていた前記吸出し管の上端部に補助レールを着脱可能に装着し、この補助レール上に前記ランナ受け台を吊り下ろすようにするとよい（請求項６）。吸出し管の上端部には、補助レールの端部を嵌め込む切欠溝を予め設けておくことができる。また、その場合、前記補助レールに連続させて前記ランナ受け台の走行レールを敷設し、この走行レール上を走行させて前記ランナを搬出するとよい（請求項７）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態を示すランナ分解方法の手順図である。以下、▲１▼〜▲５▼の作業手順に従って、図５参照しながらランナ分解方法を説明する。
【００１８】
手順▲１▼
まず、コンクリート構造物１により構成されるピット２５内において、左右２つ割り構造のディスチャージリング１８（図１）を外側ガイドベーンリング１６及び吸出し管１９から切り離し、左右２つに割って横方向にずらすことにより、ランナ７を露出させる。また、水案内リング８（図５）及びランナ先端の下部ランナコーン２９を取り外す。図２は図１の後述する手順▲４▼部分のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図であるが、この図２に、上記したように横方向にずらしたディスチャージリング１８を示す。次に、図１に示すように、開放した吸出し管１９の上端部に、左右一対の補助レール２６を水平に装着する。補助レール２６はＩ型鋼からなり、両端が吸出し管１９の上端部に予め形成された切欠溝２７に嵌め込まれることにより位置決め保持される。そして、この補助レール２６の上に、ランナ受け台２８をセットする。
【００１９】
図３及び図４はランナ受け台を示す詳細図で、図３は平面図、図４は側面図である。図３及び図４において、鋼材からなるランナ受け台２８は、本体２９とその前後（図３の左右）に各２本ずつ取り付けられた脚部３１とからなっている。
本体２９は、長方形の水平な台板３２の中央に、後述するようにランナ７を保持する円筒体３３が垂直に溶接され、台板３２の前後に端板３４が溶接されるとともに、端板３４，３４間及び円筒体３３・端板３４間に補強リブ３５が溶接されて構成されている。円筒体３３内の底部にはスラスト軸受３６（図４）に支持された回転テーブル３７が設けられている。また、円筒体３３の周壁４箇所には、ランナ７を位置決め・固定するジャッキボルト３８が取り付けられている。
【００２０】
脚部３１はＩ型鋼からなり、端部に溶接された端板３９を介して、本体２９にボルト結合されている。脚部３１の各々の先端には吊り耳４０がそれぞれ取り付けられ、また下面には走行用の車輪４１がそれぞれ取り付けられている。車輪４１は重量物運搬用として、多数の円筒体コロが無限軌道内を循環するローラ構造のものが用いられている。車輪４１と補助レール２６の左右間隔は同一に定められている。更に、各脚部３１には、後述するガイドロッド４７を垂直に挿通させるガイド穴４３がそれぞれ設けられている。
【００２１】
手順▲２▼
次に、図１において、ランナ受け台２８をピット２５内で吊り上げてランナを下から支える。そのために、まず、コンクリート構造物１の内壁に予め取り付けられた吊り金具４４とランナ受け台２８の吊り耳４０とを用いて、コンクリート構造物１とランナ受け台２８との間に、４本のチェンブロック４５を掛ける。また、外側ガイドベーンリング１６のねじ穴を利用して取り付けたアイボルト４６を用いて、鋼棒からなるガイドロッド４７を４本吊り下げ、その先端をランナ受け台２８のガイド穴４３に臨ませる。なお、ガイドロッド４７の吊り下げ位置とガイド穴４３の軸心とは予め合わせてある。
【００２２】
そこで、チェンブロック４５を操作し、回転テーブル３７がランナ７の上部ランナコーン４８に当るまでランナ受け台２８を吊り上げ、円筒体３３を上部ランナコーン４８に被せる。そして、円筒体３３のジャッキボルト３８（図４）を回し、ランナ７をランナ受け台２８に固定する。ランナ受け台２８の吊り上げを開始すると、ガイドロッド４７はガイド穴４３に進入するので、チェンブロック４５を慎重に操作してランナ受け台２８の水平姿勢を維持しながら、ガイドロッド４７に沿わせてランナ受け台２８を垂直に持ち上げる。次に、ランナ７を主軸５に締め付けているナットを分解し、ランナ７を主軸５から切り離してランナ受け台２８に載せる。
【００２３】
手順▲３▼
次に、ランナ受け台２８をランナ７と一緒に補助レール２６上に吊り下ろす。
その場合も吊り上げる場合と同様、ガイドロッド４７に沿わせてランナ受け台２８を慎重に下降させる。その後、ガイドロッド４７を取り外す。
【００２４】
手順▲４▼
ピット２５の搬出入口２５ａは幅が建築構造上ランナ径より狭いので、ランナ７をピット２５から搬出するには、ランナベーン２３の一部を分解する必要がある。そこで、４枚のランナベーン２３の内、相対する２枚を取り外してランナ受け台２８上に置く。そのために、ガイドロッド４７を取り外した後のアイボルト４６にチェンブロック４９を取り付け、そのフックをコ字形の吊り金具５０を介してランナベーン２３の先端に掛ける。また、ランナベーン２３をランナボス５１に固定しているボルトの一部を分解し、ランナベーン２３の図示しない取付フランジの穴を利用して、この穴にブッシング５２を差し込む一方、内側ガイドベーンリング９のねじ穴を利用して取り付けたアイボルト５３にチェンブロック５４を掛け、そのフックをブッシング５２に掛ける。そして、ランナベーン２３をランナボス５１に固定しているボルトを全部分解し、ランナベーン２３をチェンブロック４９及び５４を操作してランナ受け台２８上に下ろす。
【００２５】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図で、相対する２枚のランナベーン２３を分解したら、ランナ７を回転テーブル３７を用いて旋回させ、図２に示すように残りの２枚の相対するランナベーン２３の一方を搬出入口２５ａに向ける。これにより、ランナ７の最大幅はランナベーン２３の幅に収まる。
【００２６】
手順▲５▼
次に、ランナ受け台２８の吊り耳４０とコンクリート構造物１の図示しないアイボルトとの間に図示通りチェンブロック５５を掛け、このチェンブロック５５を操作してランナ受け台２８を矢印方向に走行させ、ランナ７を搬出入口２５ａを通して横方向に移動させる。ピット２５の床面には補助レール２６に連続するように走行レール５６が敷設されており、ランナ受け台２８は走行レール上を走行する。また、ランナ７の最大幅はランナベーン２３の幅に抑えられ、ランナ７は搬出入口２５ａに容易に進入する。搬出入口２５ａを通過させたランナ７は、図示しないクレーンで吊り上げてピット外に搬出し、工場に搬入して点検・修理する。主機の分解はランナ７の分解・搬出後に着手する。点検・修理が完了したランナ７は上記した手順と逆の順序▲５▼→▲１▼で、据付が完了している主機に組み込む。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）水車発電機のオーバーホール時に、主機の分解を待たずにランナを分解・搬出できるので、修理時間の最も長いランナの点検・修理に早期に着手することができ、またランナの再組込みをオーバーホール工程の最後に行うことができるので、ランナの修理と平行して主機の分解修理・再組立を進めることができる結果、オーバーホール期間を従来の１／３程度に短縮することが可能になる。
（２）主機を分解することなくランナを分解・搬出できるので、使用条件の最も過酷なランナを随時に主機から単独で切り離し、ランナベーン個々の修理を容易に行うことができる。
（３）ランナの吊り下ろし・吊り上げと搬出・搬入とを段取り替えをすることなく一体化された治具（ランナ受け台）で連続して行うことができるので、高い作業能率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すランナ分解方法の手順図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。
【図３】図１におけるランナ受け台の平面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】立軸バルブ水車発電機の縦断面図である。
【符号の説明】
２ 水路
３ バルブ
４ 発電機
５ 主軸
６ 水車
７ ランナ
２３ ランナベーン
２５ ピット
２６ 補助レール
２８ ランナ受け台
４１ 車輪
５６ 走行レール

Claims (7)

1. 水路内に垂直に設置されたバルブ内に立軸発電機が収容され、この発電機の主軸の下部軸端に水車のランナが取り付けられた立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法において、
   前記ランナを載せるランナ受け台を設け、このランナ受け台をピット内で吊り上げて前記ランナを下から支え、次に前記ランナを前記主軸から切り離して前記ランナ受け台に載せ、次に前記ランナ受け台を前記ランナと一緒に吊り下ろし、その後、前記ランナ受け台を横方向に走行させて前記ランナを搬出することを特徴とする立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
2. 前記ランナ受け台に走行用の車輪を設けたことを特徴とする請求項１記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
3. 吊り下ろした前記ランナ受け台上で前記ランナのランナベーンの一部を取り外してから、前記ランナ受け台を走行させることを特徴とする請求項１記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
4. 前記ランナを前記ランナ受け台上で回転テーブル載せ、水平面内で旋回させることを特徴とする請求項１記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
5. ガイドロッドをピット内に垂直に吊り下げ、このガイドロッドをガイドにして前記ランナ受け台を垂直に上げ下げすることを特徴とする請求項１記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
6. 前記ランナを囲むディスチャージリングを横にずらした後、このディスチャージリングの下端部に接続されていた前記吸出し管の上端部に補助レールを着脱可能に装着し、この補助レール上に前記ランナ受け台を吊り下ろすことを特徴とする請求項１記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。
7. 前記補助レールに連続させて前記ランナ受け台の走行レールを敷設し、この走行レール上を走行させて前記ランナを搬出することを特徴とする請求項６記載の立軸バルブ水車発電機のランナ分解方法。

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