JP2007092364A - 止水装置及びこの止水装置を用いた発電機ユニットの点検方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水力発電所の発電機ユニットを点検、整備する際に、水圧鉄管に取り付けられて発電機ユニットへ流入する水を止水し、点検対象外の発電機ユニットの稼働を可能にする止水装置を提供する。
【解決手段】止水装置５は、発電機ユニット３又は４へ水を送水する水圧鉄管２に脱着可能に取り付けられ、水の流れを停止するための閉鎖部材７と、発電機ユニット３又は４に脱着可能に取り付けられる支持部材８と、閉鎖部材７と支持部材８とを連結する連結部材９とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水力発電所の発電機ユニットに設けられた水圧鉄管に取り付けられる止水装置に関し、特に、点検、整備時に用いられる止水装置に関するものである。

水力発電所においては、発電機ユニットの機能維持と予防保全を目的として、発電機ユニット単位で部位を分解して、消耗部品・不具合部品を故障が生じる前に予め交換するための細密点検を１２〜１５年に１回の周期で、２ヶ月程度の時間をかけて実施している。また、発電機ユニットの細密点検時は発電機ユニットの上流側に設置されている入口弁も点検対象であり、この入口弁の点検には、脱着作業及び点検に２ヶ月程度を要している。

例えば、１本の水圧鉄管から分岐された２本の水圧鉄管の下流側にそれぞれ発電機ユニットが接続されている場合においては、一方の発電機ユニットの細密点検期間中の入口弁は止水機能を果たさないために、他方の発電機ユニットを稼働させようと鉄管水路に水を流すと、一方の発電機ユニットから大量の水が漏水してしまう。これでは水資源を消失させるとともに、漏水により周囲の環境を悪化させてしまう。そこで、漏水を防ぐためには鉄管水路内を断水しなければならず、他方の発電機ユニットに水を供給することができないために、他方の発電機ユニットも停止させ、一方の発電機ユニットの点検が終了するのを待って他方の発電機ユニットを稼働させていた。

上述した水力発電所における発電機ユニットの細密点検時に、発電可能な点検対象外の発電機ユニットも停止させる方法では、発電機ユニットの稼働率が低下するという問題点があった。
また、１つの河川水系内で複数の発電機ユニットを同時に停止させると、発電機ユニットの停止にともなうダム貯水量の変化及び送電線潮流の変化等の影響が大きく、ダム貯水量の調整及び送電線潮流の調整が困難であり、多大な労力を要するという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、水力発電所の発電機ユニットを点検、整備する際に、水圧鉄管に取り付けられて発電機ユニットへ流入する水を止水し、点検対象外の発電機ユニットの稼働を可能にする止水装置を提供することを目的としている。

上記問題を解決する本発明の止水装置は、複数の発電機ユニットを備え、各発電機ユニットの取水部に入口弁が設けられた水力発電所における発電機ユニットを点検する際に用いられ、発電機ユニットへ流入する水を止水するための止水装置であって、前記発電機ユニットへ水を送水する水圧鉄管に脱着可能に取り付けられ、水の流れを停止するための閉鎖部材と、前記発電機ユニットに脱着可能に取り付けられる支持部材と、前記閉鎖部材と前記支持部材とを連結する連結部材とを備えることを特徴とする（第１の発明）。

本発明によれば、発電機ユニットへ水を送水するための水圧鉄管に脱着可能に取り付けられ、水の流れを停止する閉鎖部材と、発電機ユニットに脱着可能に取り付けられる支持部材と、閉鎖部材と支持部材とを連結する連結部材とを備えることにより水圧鉄管から発電機ユニットへ流入する水を確実に止水することが可能である。したがって、１本の水圧鉄管の下流側に複数の発電機ユニットが設置されている場合において、点検対象の発電機ユニットのみを停止させ、点検対象外の発電機ユニットを稼働させることが可能となり、発電機ユニットの稼働率が向上する。

また、支持部材は発電機ユニットに接続されているために、水圧鉄管内に水を流したときに閉鎖部材に作用し、連結部材を介して支持部材に伝達される水圧に対して反力材として作用する。したがって、点検対象外の発電機ユニットを稼働させるために、水圧鉄管内に水を大量に流しても、閉鎖部材のみで止水した場合と比べて脱落する可能性が低くなり、確実に、かつ安全に止水装置を水圧鉄管に取り付けることが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記閉鎖部材は、前記水圧鉄管と同心で、かつ径の異なる複数の円周上にボルト穴を有することを特徴とする。
本発明によれば、閉鎖部材は、径の異なる複数の円周上にボルト穴を有するために、径の異なる水圧鉄管に取り付けることが可能である。したがって、多くの発電機ユニットに適用することが可能である。

第３の発明は、第１の発明において、前記支持部材は、前記発電機ユニットの前記取水部と同心で、かつ径の異なる複数の円周上にボルト穴を有することを特徴とする。
本発明によれば、支持部材は、径の異なる複数の円周上にボルト穴を有するために、径の異なる発電機ユニットの取水部に取り付けることが可能である。したがって、多くの発電機ユニットに適用することが可能である。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記連結部材は、円筒形状を有し、一端が前記支持部材に接続される外筒と、円筒形状を有し、一端は前記閉鎖部材に接続され、他端は前記外筒内に摺動可能に挿通される内筒と、前記内筒を前記外筒に対して摺動させるための摺動機構と、該摺動機構の摺動を制止するためのロック機構とを備え、前記連結部材の軸方向の長さは前記摺動機構を調整することにより可変であることを特徴とする。

本発明によれば、連結部材は、支持部材に接続される外筒と、一端は閉鎖部材に接続され、他端は閉塞されて外筒内に摺動可能に挿通される内筒と、内筒を外筒に対して摺動させるための摺動機構と、該摺動機構の摺動を制止するためのロック機構とを備え、この摺動機構を調整することにより、内筒が外筒に対して摺動し、連結部材の長さを変更することができるために、多くの発電機ユニットに適用することが可能である。
また、止水装置の長さをロック機構にて固定するために、閉鎖部材と支持部材との距離を長期間正確に保持することが可能である。

第５の発明の発電機ユニットの点検方法は、複数の発電機ユニットを備え、各発電機ユニットの取水部に入口弁が設けられた水力発電所における発電機ユニットの点検を行う方法において、点検対象の発電機ユニットへ水を送水する水圧鉄管に止水装置を取り付けて、該発電機ユニットへの水の流れを停止し、点検対象外の発電機ユニットへは送水を継続し、前記点検対象の発電機ユニットを点検するとともに、点検対象外の発電機ユニットは発電を継続することを特徴とする。
本発明によれば、点検対象の発電機ユニットへ水を送水するための水圧鉄管と発電機ユニットの取水部との間に止水装置を取り付け、この発電機ユニットへの水の流れを停止し、点検対象外の発電機ユニットへは送水を継続し、点検対象の発電機ユニットを点検するとともに、点検対象外の発電機ユニットは発電を継続するために、発電機ユニットの稼働率を向上させることが可能である。

本発明による止水装置は、水力発電所の発電機ユニットを点検、整備する際に水圧鉄管に取り付けられて発電機ユニットへ流入する水を止水し、点検、整備対象外の発電機ユニットの稼働を可能にする。

また、止水装置は、閉鎖部材、支持部材はそれぞれ径の異なる水圧鉄管、発電機ユニットに取り付け可能で、長さも可変であることから、多くの発電機ユニットに適用することが可能である。したがって、止水装置を発電機ユニット毎に製作する必要が無くなり、コストを削減することが可能となる。

以下、本発明に係る好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る止水装置を発電機ユニットに取り付けた状態を示す平面図である。図１に示すように、説明の便宜上、本実施形態においては、例えば、１本の水圧鉄管１から分岐された２本の水圧鉄管２の下流側にそれぞれ入口弁６を介して接続されている発電機ユニット３、４のうち、発電機ユニット３に止水装置５を取り付けて発電機ユニット３のみを点検、整備する方法について説明する。ここで、２本の水圧鉄管２の径は互いに異なるものとする。

図２は、本実施形態に係る止水装置５を発電機ユニット３と水圧鉄管２との間に取り付けた状態の止水装置５の中心線１１より上部のみを示す断面図である。図２に示すように、止水装置５は、水圧鉄管２に脱着可能に取り付けられ、水の流れを停止するための閉鎖部材７と、発電機ユニット３の取水部に脱着可能に取り付けられる支持部材８と、閉鎖部材７と支持部材８とを連結する連結部材９とを備える。

閉鎖部材７は、水圧鉄管２から発電機ユニット３への流水を止水し、かつ水圧鉄管２端部のフランジ１０に接続されるように円板形状を有する。そして、閉鎖部材７には、ボルト穴１３ａ、１３ｂが水圧鉄管２の中心線１１と同心で、かつ異なる径の２つの円周上にそれぞれ設けられている。また、これらの円周上の周囲には止水性を向上させるためのシール材１４がそれぞれ環状に設けられている。

支持部材８は、発電機ユニット３の取水部のフランジ１５に接続されるようにドーナツ型の形状を有する。そして、支持部材８には、止水装置取付ボルト２９を挿通するための発電機ユニット取付用挿通孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃが発電機ユニット３の取水部の中心線１１と同心で、かつ異なる径の３つの円周上にそれぞれ設けられている。また、支持部材８には、摺動用ボルト２５を挿通するための内筒調整用挿通孔２２が連結部材９の中心線１１の同心円上に設けられている。

なお、本実施形態においては、閉鎖部材７には径の異なる２つの円周上にそれぞれボルト穴１３ａ、１３ｂを、支持部材８には径の異なる３つの円周上にそれぞれ発電機ユニット取付用挿通孔１８ａ、１８ｂ、１８ｃを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、径の異なる４つ以上の円周上にそれぞれボルト穴１３、発電機ユニット取付用挿通孔１８を設けてもよい。

連結部材９は、一端（図中右端）が支持部材８に溶接された円筒状の外筒１９と、一端（図中左端）が閉鎖部材７に接続され、外筒１９内に摺動可能に挿通された円筒状の内筒２０と、内筒２０を外筒１９に対して摺動させるための摺動機構２１と、この摺動機構２１の摺動を制止するためのロック機構３４とを備える。

内筒２０は、内筒２０の両端に、内周面から内方に向かって鍔状に張り出したフランジ２３ａ、２３ｂと、これらのフランジ２３ａ、２３ｂにボルトを挿通するための挿通孔２４ａ、２４ｂとを有する。内筒２０の一端側のフランジ２３ａに設けられた挿通孔２４ａを介してボルト１２を閉鎖部材７に螺合させることにより、内筒２０が閉鎖部材７に圧接固定されている。

摺動機構２１は、内筒２０のフランジ２３ｂに設けられた挿通孔２４ｂと支持部材８の内筒調整用挿通孔２２とに挿通される摺動用ボルト２５と、内筒２０のフランジ２３ｂを挟持するように摺動用ボルト２５に螺合される内筒固定用ナット２６ａ、２６ｂとからなり、摺動用ボルト２５を回転させることにより、内筒２０は外筒１９内を摺動する。

ロック機構３４は、摺動用ボルト２５に螺合される支持部材固定用ナット２７からなり、この支持部材固定用ナット２７を締め付けることにより、摺動用ボルト２５の回転が阻止され、摺動機構２１が摺動することを防止する。摺動機構２１が固定されることにより、連結部材９の端部がそれぞれ接続されている閉鎖部材７と支持部材８との距離も一定となり、止水装置５の長さが固定される。

なお、本実施形態において、摺動機構２１はねじにより摺動する方法について説明し、ロック機構３４は、このねじの回転を阻止するナットについて説明したが、これに限定されるものではなく、摺動機構２１は内筒２０を外筒１９に対して摺動させるための機構であれば他の方法を用いてもよく、さらに、ロック機構３４は内筒２０が摺動する動作を制止するための方法であれば他の方法を用いてもよい。

支持部材固定用ナット２７を緩め、摺動用ボルト２５を回転させることにより、内筒２０は外筒１９内を摺動する。内筒２０が外筒１９内を摺動することにより、連結部材９の長さが変化すると同時に、連結部材９の端部がそれぞれ接続されている閉鎖部材７と支持部材８との距離も変化し、止水装置５の長さが変化する。

本実施形態において、例えば、水圧鉄管２、発電機ユニット３の取水部、外筒１９、内筒２０の軸方向の中心はすべて同心とするが、これに限定されるものではなく、例えば、水圧鉄管２と外筒１９との軸方向の中心が異なってもよい。

次に、発電機ユニット３を点検、整備する際の止水装置５の取付方法を取付手順にしたがって説明する。本実施形態においては、水圧鉄管２及び発電機ユニット３の取水部の内径は、例えば、１３００ｍｍとする。

まず、水圧鉄管２の取付面と発電機ユニット３の取水部の取付面との距離を計測し、この距離と同じになるように止水装置５の長さを調整する。本実施形態においては、水圧鉄管２の取付面と発電機ユニット３の取水部の取付面との距離は、例えば、６８０ｍｍとする。止水装置５の長さは、連結部材９の長さを変更することにより調整が可能であり、上述したように、内筒２０側の支持部材固定用ナット２７を緩め、摺動用ボルト２５を回転させることにより調整する。ここで、止水装置５を長くする場合は、摺動用ボルト２５を反時計方向に回転させ、止水装置５を短くする場合は、摺動用ボルト２５を時計方向に回転させる。止水装置５を所望の長さに調整した後に支持部材固定用ナット２７を締め付け、止水装置５の長さを固定する。

次に、閉鎖部材７の外周部に設けられた吊りボルト２８を利用して止水装置５をクレーン等にて吊り上げるとともに、水圧鉄管２と発電機ユニット３との間に移動させる。止水装置取付ボルト２９を水圧鉄管２のフランジ１０に設けられた貫通孔３０に挿通し、内径１３００ｍｍの水圧鉄管２を取り付けるために閉鎖部材７に設けられたボルト穴１３ａに螺合させて、水圧鉄管２と閉鎖部材７とを圧接固定する。

最後に、止水装置取付ボルト２９を内径１３００ｍｍの発電機ユニット３の取水部を取り付けるために支持部材８に設けられた発電機ユニット取付用挿通孔１８ａと発電機ユニット３の取水部のフランジ１５に設けられた貫通孔３１とに挿通し、ナット３２に螺合させて、発電機ユニット３の取水部のフランジ１５と支持部材８とを圧接固定する。

水圧鉄管２と発電機ユニット３との間に取り付けられた止水装置５は、水力発電所の発電機ユニット３を点検、整備する際に発電機ユニット３へ流入する水を止水する。
発電機ユニット３を点検、整備する際は、水圧鉄管２と発電機ユニット３との間に止水装置５を取り付けて発電機ユニット３へ流入する水を止水するとともに、発電機ユニット４へは送水し、発電機ユニット４を稼働させる。

次に、上述した発電機ユニット３の点検、整備が終了し、他の発電機ユニット４に止水装置５を用いる場合について説明する。

図３は、本実施形態に係る止水装置５を発電機ユニット４に取り付けた状態を示す平面図である。図３に示すように、発電機ユニット３を点検した後に、発電機ユニット４を点検する場合には、発電機ユニット３に取り付けられている止水装置５を取り外し、発電機ユニット４に取り付けて、発電機ユニット４へ流入する水を止水するとともに、発電機ユニット３へは送水し、発電機ユニット３を稼働させる。

図４は、本実施形態に係る止水装置５を発電機ユニット４の水圧鉄管２と発電機ユニット４との間に取り付けた状態の止水装置５の中心線１１より上部のみを示す断面図である。図４に示すように、発電機ユニット４は、水圧鉄管２の取付面と発電機ユニット４の取水部の取付面との距離、水圧鉄管２の径、発電機ユニット４の取水部の径が上述した発電機ユニット３と異なっており、本実施形態においては、例えば、水圧鉄管２の取付面と発電機ユニット４の取水部の取付面との距離は５００ｍｍ、水圧鉄管２及び発電機ユニット４の取水部の内径は１０００ｍｍとする。

発電機ユニット３から取り外した状態では止水装置５の長さは６８０ｍｍであるために、まず、摺動用ボルト２５を時計方向に回転させて止水装置５の長さを短くして５００ｍｍとし、支持部材固定用ナット２７を締め付け、止水装置５の長さを固定する。

次に、止水装置５を水圧鉄管２と発電機ユニット４との間に移動させ、止水装置取付ボルト２９を水圧鉄管２のフランジ１０に設けられた貫通孔３０に挿通し、内径１０００ｍｍの水圧鉄管２を取り付けるために閉鎖部材７に設けられたボルト穴１３ｂに螺合させて、水圧鉄管２と閉鎖部材７とを圧接固定する。

最後に、止水装置取付ボルト２９を内径１０００ｍｍの発電機ユニット４の取水部を取り付けるために支持部材８に設けられた発電機ユニット取付用挿通孔１８ｂと発電機ユニット４の取水部のフランジ１５に設けられた貫通孔３１とに挿通し、ナット３２に螺合させて、発電機ユニット４の取水部のフランジ１５と支持部材８とを圧接固定する。
水圧鉄管２と発電機ユニット４との間に取り付けられた止水装置５は、水力発電所の他の発電機ユニットを点検、整備する際に発電機ユニットへ流入する水を止水する。

上述した止水装置５を用いることにより、水力発電所の発電機ユニット３又は４を点検、整備する際に発電機ユニット３又は４へ流入する水を止水し、点検、整備対象外の発電機ユニット３又は、４の稼働を可能にする。したがって、発電機ユニット３、４の稼働率が向上する。

また、本発明による止水装置５は、閉鎖部材７、支持部材８はそれぞれ径の異なる水圧鉄管２、発電機ユニット３又は４に取り付け可能で、長さも可変であることから、多種の発電機ユニットに適用することが可能である。したがって、止水装置５を発電機ユニット毎に製作する必要が無くなり、コストを削減することが可能となる。

なお、本実施形態においては、１本の水圧鉄管１から分岐された２本の水圧鉄管２の下流側にそれぞれ発電機ユニット３、４が接続されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、１本の水圧鉄管１から３本以上分岐した場合や、導水路が１つで水槽部分から複数の水圧鉄管に分岐して、それぞれに発電機ユニットが接続されている場合でも適用可能である。

本発明の第一実施形態に係る止水装置を発電機ユニットに取り付けた状態を示す平面図である。 本実施形態に係る止水装置を発電機ユニットの水圧鉄管と発電機ユニットとの間に取り付けた状態の止水装置の中心線より上部のみを示す断面図である。 本実施形態に係る止水装置を他方の発電機ユニットに取り付けた状態を示す平面図である。 本実施形態に係る止水装置を他方の発電機ユニットの水圧鉄管と発電機ユニットとの間に取り付けた状態の止水装置の中心線より上部のみを示す断面図である。

符号の説明

１、２ 水圧鉄管 ３、４ 発電機ユニット
５ 止水装置 ６ 入口弁
７ 閉鎖部材 ８ 支持部材
９ 連結部材 １０ フランジ
１１ 中心線 １２ ボルト
１３ａ、１３ｂ ボルト穴 １４ シール材
１５ フランジ １８ａ、１８ｂ、１８ｃ 入口弁取付用挿通孔
１９ 外筒 ２０ 内筒
２１ 摺動機構 ２２ 内筒調整用挿通孔
２３ａ、２３ｂ フランジ ２４ａ、２４ｂ 挿通孔
２５ 摺動用ボルト ２６ａ、２６ｂ 内筒固定用ナット
２７ 支持部材固定用ナット ２８ 吊りボルト
２９ 止水装置取付ボルト ３０、３１ 貫通孔
３２ ナット ３４ ロック機構

Claims (5)

1. 複数の発電機ユニットを備え、各発電機ユニットの取水部に入口弁が設けられた水力発電所における発電機ユニットを点検する際に用いられ、発電機ユニットへ流入する水を止水するための止水装置であって、
   前記発電機ユニットへ水を送水する水圧鉄管に脱着可能に取り付けられ、水の流れを停止するための閉鎖部材と、
   前記発電機ユニットに脱着可能に取り付けられる支持部材と、
   前記閉鎖部材と前記支持部材とを連結する連結部材とを備えることを特徴とする止水装置。
2. 前記閉鎖部材は、前記水圧鉄管と同心で、かつ径の異なる複数の円周上にボルト穴を有することを特徴とする請求項１に記載の止水装置。
3. 前記支持部材は、前記発電機ユニットの前記取水部と同心で、かつ径の異なる複数の円周上にボルト穴を有することを特徴とする請求項１に記載の止水装置。
4. 前記連結部材は、
   円筒形状を有し、一端が前記支持部材に接続される外筒と、
   円筒形状を有し、一端は前記閉鎖部材に接続され、他端は前記外筒内に摺動可能に挿通される内筒と、
   前記内筒を前記外筒に対して摺動させるための摺動機構と、
   該摺動機構の摺動を制止するためのロック機構とを備え、前記連結部材の軸方向の長さは前記摺動機構を調整することにより可変であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の止水装置。
5. 複数の発電機ユニットを備え、各発電機ユニットの取水部に入口弁が設けられた水力発電所における発電機ユニットの点検を行う方法において、
   点検対象の発電機ユニットへ水を送水する水圧鉄管に止水装置を取り付けて、該発電機ユニットへの水の流れを停止し、
   点検対象外の発電機ユニットへは送水を継続し、
   前記点検対象の発電機ユニットを点検するとともに、点検対象外の発電機ユニットは発電を継続することを特徴とする発電ユニットの点検方法。
   
   

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