JP2007120461A - Vertical shaft valve type hydraulic power generation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水車軸と発電機軸とが鉛直方向に配置された立軸バルブ水車を備えた立軸バルブ水車発電設備に関する。 The present invention relates to an upright valve water turbine power generation facility including an upright valve water turbine in which a water wheel shaft and a generator shaft are arranged in a vertical direction.
立軸バルブ水車は、立方向流水に沿う方向に水車軸が配置され発電機が流水中に配置される水力発電設備である。図22は低落差に適用される立軸バルブ水車発電設備の平面図、図23は立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。 A vertical shaft water turbine is a hydroelectric power generation facility in which a water wheel shaft is disposed in a direction along vertical water flow, and a generator is disposed in flowing water. FIG. 22 is a plan view of the vertical valve turbine power generation equipment applied to a low head, and FIG. 23 is a longitudinal sectional view of the vertical valve turbine power generation equipment.
図23に示すように、立軸バルブ水車はたまご型をしたバルブ1の内部に発電機を収納し、端部にランナ5を有して構成される。ランナ5は複数のランナベーン5aとランナボス5bによって構成されており、ランナボス5bはランナベーン5aを保持する。立軸バルブ水車は立方向流路10に配置される。たまご型をしたバルブ1の内部には発電機固定子2および発電機回転子3を主要構成部材とした発電機が内蔵され、発電機回転子3には主軸4が結合されており、その主軸4の先端部にはランナ5が取り付けられている。
As shown in FIG. 23, the vertical valve water turbine is configured such that a generator is housed in an egg-
ランナ5の上流には流量を調節するガイドベーン6が複数枚円周状に配置されており、これらの外周部に位置するゲートリング7とリンク機構により連動する。さらに、その上流にはバルブ1を支えるためのステー8と呼ばれる支持部材がバルブ1の本体から立方向流路10の外壁に向かって放射状に設置されている。さらに、発電機内部を点検するための点検口9がバルブ1の上部と下部(図示せず)にそれぞれ設置されており、これもバルブ1を支える重要の構造物のひとつとなっている。
A plurality of guide vanes 6 for adjusting the flow rate are arranged on the upstream side of the
水車の運転中の水の流れ方向を図22および図23中の矢印にて示す。水平流路13の上部の自由水面16から立方向流路10の入口である導水口10aに水は流れる。立方向流路10の内部に導かれた水は、立方向流路10の中央部のバルブ1を取り囲むように下方に向かって流れ、ガイドベーン6によって整流されてランナ5へと導かれる。ランナ5内で仕事をした水はその下流に位置する吸出し管11へと流出し下池へと導かれる。
The direction of water flow during operation of the water turbine is indicated by arrows in FIGS. 22 and 23. Water flows from the
ここで、立軸バルブ水車発電設備は比較的落差の低い地点に適用されることから、水平流路13の上部の自由水面16から立方向流路10の入口である導水口10aに至るまでの距離Lがフランシス水車等に比べて短い。また、フランシス水車等に比べて水車内を流れる水量が相対的に多いことから、水車を運転した際に流路水面から水車に向かっては吸込み渦といわれる強い旋回を持ったロープ状の空気吸込み渦流12が局所的に発生する。
Here, since the vertical axis valve turbine power generation equipment is applied to a point having a relatively low head, the distance from the
渦流の発生を抑制するようにした立軸バルブ型水車発電設備として、発電機を内部に収納するバルブの上面部に整流棒の一端を固定支持し、整流棒の他端を流水路に突出して発電所天井にまで延長し天井で固定支持し、水車に向かって発生し得る渦流の影響を抑制するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかし、この渦流12は水車の運転によって水が急激に水平流路から水車流路である立方向流路10へと吸引されることがきっかけとなって発生するものであり、一度生じた渦流は水面から水車へと途切れることなく連続的に発生する。このため、水車にはこの渦流により多大な損失が発生したり、水平流路水面16の不安定現象が生じ、水車運転状態に変動が生じ水車主機をはじめとする機器の運転にも振動、騒音といった深刻な問題を引き起こす。
However, this
また、この渦流は水が流れる流路の形状に密接に関係するとされ、立軸バルブ水車の場合は、水平流路13から立方向流路10に移行する付近の流れに乱れた流れがある場合に、旋回方向の流れを増幅し渦流となって成長するものである。また、水面の著しい動揺現象が生じた際も水の流れを乱す原因となり渦流が発達することになる。
In addition, this vortex is considered to be closely related to the shape of the flow path through which water flows, and in the case of a vertical valve turbine, when there is a turbulent flow in the vicinity of the transition from the
この渦流を回避する手段としては、立軸バルブ水車へと水を導くための立方向流路の導水口10aと水平流路13の水面との間の距離Lを大きくするようにバルブ水車を設置することが最も効果的であるが、これらの条件は発電所建設コストの増大につながる。汎用のポンプではこのような吸い込み渦を回避する手段としては、吸込み配管形状の適正化や旋回流防止の吸込み装置が考察されているが立軸バルブ水車にいたってはそのようなものが提案化されていない。
As a means for avoiding this eddy current, a valve turbine is installed so as to increase the distance L between the
このように、立軸バルブ水車発電設備においては水車の流水路を形成する水面には水車運転による空気吸込み渦流が水車に向かって発生する。この渦により水車性能が悪化するとともに、渦流の発生によって水車運転状態が不安定となり振動・騒音といった問題が発生し運転に支障をきたす。立軸バルブ水車は低落差領域に適用する水車であることから比較的小さな損失であっても有効落差に対する比率としてあらわされる水車損失の観点からは、無視できない大きなものになる。 As described above, in the vertical shaft water turbine power generation facility, the air suction vortex generated by the water turbine operation is generated toward the water turbine on the water surface forming the water channel of the water turbine. The vortex deteriorates the turbine performance, and the generation of the vortex causes the turbine operation state to become unstable, causing problems such as vibration and noise. Since the vertical valve turbine is a turbine applied to the low head region, even a relatively small loss is a large one that cannot be ignored from the viewpoint of the turbine loss expressed as a ratio to the effective head.
本発明の目的は、渦流の発生を抑制することにより水車の効率を向上させるとともに、振動や騒音の発生を防止できる立軸バルブ水車発電設備を提供することである。 An object of the present invention is to provide an upright valve water turbine power generation facility capable of improving the efficiency of a water turbine by suppressing the generation of eddy currents and preventing the generation of vibration and noise.
本発明の立軸バルブ水車発電設備は、水車軸と発電機軸とが鉛直方向に配置された立軸バルブ水車と、前記立軸バルブ水車が配置され立方向に水を流す立方向流路と、前記立方向流路の上部に位置し前記立方向流路の導水口付近まで水平方向に水を流す水平流路部と、前記水平流路の水平流れが鉛直方向流れに移行する立方向流路の導水口付近の水面付近に水面にほぼ水平となるように配置された水平整流板とを備えたことを特徴とする。 The vertical valve water turbine power generation facility according to the present invention includes a vertical valve water turbine in which a water wheel shaft and a generator shaft are arranged in a vertical direction, a vertical flow path in which the vertical valve water turbine is arranged to flow water in a vertical direction, and the vertical direction A horizontal flow path portion that is located above the flow path and flows water in the horizontal direction to the vicinity of the water flow inlet of the vertical flow path, and a water flow inlet of the vertical flow path where the horizontal flow of the horizontal flow path changes to a vertical flow A horizontal rectifying plate is provided in the vicinity of the nearby water surface so as to be substantially horizontal to the water surface.
本発明によれば、整流板により立方向流路の導水口と水平流路の自由水面との距離を長くすることができるとともに、導水口上面の水面が変動することを防止することができる。従って、水平流路13内の流れに乱れた流れが存在したとしても、この整流板を装備することで渦流を発達させることがない。これにより、水車の効率を向上させるとともに振動や騒音の発生を防止できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to lengthen the distance of the water flow inlet of a vertical flow path and the free water surface of a horizontal flow path with a baffle plate, it can prevent that the water surface of a water flow inlet upper surface fluctuates. Therefore, even if a turbulent flow exists in the flow in the
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図2は本発明の第1の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第1の実施の形態は、図22および図23に示した従来例に対し、水平流路の水平流れが鉛直方向流れに移行する立方向流路の導水口付近の水面付近に水面にほぼ水平となるように水平整流板15を設けたものである。図22および図23に示した従来例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a vertical valve turbine power generation facility according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the vertical valve turbine power generation facility according to the first embodiment of the present invention. This first embodiment is substantially the same as the water surface near the water inlet near the water inlet of the vertical flow path where the horizontal flow of the horizontal flow path shifts to the vertical flow, compared to the conventional example shown in FIGS. A horizontal rectifying
第1の実施の形態では、発電機を内部に収納するバルブ1と呼ばれる内筒を取り巻くように構成される立軸バルブ水車の立方向流路10に、この立軸バルブ水車の上池である水平流路13から水を取り入れるための導水口10aの水面16付近に、水面にほぼ水平となるような水平整流板15を設置する。
In the first embodiment, a vertical flow that is an upper pond of the vertical valve turbine is provided in the
この水平方向の水平整流板15は導水口10aから水平流路13の上面の自由水面16までの距離を長くするためのものであるとともに、水面の動揺を抑えるものである。導水口10aと水平流路水面16との垂直距離が極端に短い立軸バルブ水車においては、空気吸込み渦流が発生しやすいが、乱れた流れが流路内に存在する場合に加速され、水面の動揺が加わった場合にさらに渦流の発生が加速されると考えられる。
立軸バルブ水車の流路である立方向流路10の上部に発生するロープ状の渦流は、水が立軸バルブ水車の吸出し管11から下流の放水路へ大量に急激に流れ出すことがきっかけとなるが、立方向流路10の導水口10a上部の水面には上流流路からの水の流入条件、風等の気象条件による水面波打ち現象と水車の運転により水面動揺現象が発生しやすい。この現象は水面の高い状態と低い状態が繰り返し生じることになるため水流に乱れた流れが発生し渦流が発達することにもなる。
The horizontal rectifying
The rope-like vortex generated in the upper part of the
第1の実施の形態では、この水平整流板15により、導水口10aと水平流路13の自由水面16との距離を長くするので、導水口10a上面の水面が変動することを防止することができる。また、仮に水平流路内の流れに乱れた流れが存在した場合でも、この水平整流板15を装備することで渦流を発達させることがない。この水平整流板15の大きさについては、立軸バルブ水車の立方向流路10の最大幅をDsとするとき、水平整流板15を形成する各辺の長さ寸法を、最低でも、その最大幅Dsの1.5倍以上の長さを有することでより大きい効果を発揮できる。
In the first embodiment, the horizontal
この水平整流板15は水面16に浮かべることでその機能を十分に発揮することができるために、特に強度を必要とせず耐水性を満足できるものであればよい。また、図1および図2には示さないが、この水平整流板15に浮きを備えることで水面付近に設置することが可能であり、さらに、発電所建屋からくさり等により停留することも可能である。
Since the horizontal
本発明の第1の実施の形態によれば、水平整流板15を設置するだけで渦の発生を防止することができるので、低コストで容易に水車の効率を向上させるとともに振動や騒音の発生を防止できる。また、この水平整流板15は低落差水車で特に傾注される短時間内での水位変動現象によって引き起こされる水車出力動揺現象の防止にも貢献できることから安定した水車運転を提供することができる。
According to the first embodiment of the present invention, it is possible to prevent the generation of vortices only by installing the horizontal rectifying
(第2の実施の形態)
図3は本発明の第2の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図4は本発明の第2の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第2の実施の形態は、図1および図2に示した第1の実施の形態に対し、水平整流板に上下面を貫通する連通口15aを設けたものである。図1および図2に示した第1の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a plan view of the vertical valve turbine power generation facility according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the vertical valve turbine power generation facility according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, in contrast to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the horizontal rectifying plate is provided with a
発電機を内部に収納するバルブ1と呼ばれる内筒を取り巻くように構成される立軸バルブ水車の立方向流路10に、この立軸バルブ水車の上池に相当する水平流路13から水を取り入れるための導水口10aの水面16付近に水平整流板15を設置する。この水平整流板15には板厚方向に貫通する連通口15aが設けられている。
In order to take water from the
この水平整流板15は導水口10a付近の水面の波打ち現象を防止し、水平流路部13の流れを整流して均一化させる役割を有するものである。また、この水平整流板15の上下面間を貫通する連通口15aは、水平整流板15の直下の水圧力と外気圧(大気圧)と同一とし水車運転時に水平整流板15全体が水車方向に吸引されようとする力の発生を防止するものである。連通口15aの大きさについては特に限定する必要はないが、水平整流板の大きさLsに対して0.1×Ls程度の大きさとすることが望ましい。
The
以上の説明では、水平整流板15に連通孔15aを設けた場合について説明したが、図5および図6に示すように、水平整流板15を整流片15bの組み合わせ構造として構成し、水平整流板15の直下の水圧力と外気圧(大気圧)と同一するようにしてもよい。
In the above description, the case where the
図5に示すように、整流板を形成する整流板枠15cを骨格形状として、その内側には長尺の複数枚の整流片15bが整流枠15cの対角する2辺に対して平行となるように設けられている。隣り合う整流片15bの取付け間隔については特に限定する必要はないが、水平整流板15の大きさLsに対して0.1×Ls程度の間隔が望ましい。なお、図5では、流水に対して平行となるように長尺の整流片15bを構成しているが、流水を横切る方向での構成としても本来の水平整流板15の機能を損なうものではない。このように、図5および図6に示す骨格形状とした水平整流板15であっても水平整流板15の直下の水圧力と外気圧とを同じにすることが可能である。
As shown in FIG. 5, a rectifying
第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加え、水車運転中に水平整流板15が水車側に吸引されようとする力の発生を防止することができ、安定した水位条件を提供することができる。また、水平整流板15の軽量化を達成することができるので保守性にも優れ信頼性を向上することができる。
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to prevent the generation of a force that the
(第3の実施の形態)
図7は本発明の第3の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図8は本発明の第3の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第3の実施の形態は、図5および図6に示した第2の実施の形態に対し、水平整流板を発電所建屋20に支持する支持装置14を設けたものである。図5および図6に示した第2の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a plan view of an upright valve turbine power generation facility according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the upright valve turbine power generation facility according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a
発電機を内部に収納するバルブ1と呼ばれる内筒を取り巻くように構成される立軸バルブ水車の立方向流路10に、この立軸バルブ水車の上池に相当する水平流路13から水を取り入れるための導水口10aの水面に水平方向に水平整流板15を配置する。そして、水平整流板15の上部に位置する発電所建屋20の天井付近から支持装置14によって水平整流板15を支持固定する。
In order to take water from the
水平整流板15の役割は、導水口10aから自由水面16までの距離を長くすることと、導水口10aに流入する前の水平流路13の流れを安定させるためのものである。特に、外乱によって引き起こされる水面16の波打ち現象を防止することで水の流れを安定化し、かつ水の流れの不均一により発生する渦流を防止する。
The role of the
このため、水平整流板15を常に立軸バルブ水車の導水口10aの上部の水面16付近位置に保持することが必要である。このために水の流れによって設置位置が変動しないように発電所建屋から支持するものである。
For this reason, it is necessary to always hold the
以上の説明では、支持装置14により水平整流板15を発電所建家20に支持固定したが、水平流路13の水面16の高さに連動して水平整流板15の位置を調整するようにしてもよい。図9および図10に示すように、水平流路13の水面16の高さを検出する水面計17、水平整流板15の上げ下げをする引き揚げ装置18、水平流路13の水面16の高さに連動して引き揚げ装置18を駆動し水平整流板15の位置を調整する制御装置21からなる水平整流板位置調整装置を設ける。そして、発電所に供えた水面計17によって水平流路12の水面16の高さを測定し、制御装置21は、その水面16の高さに応じた最適位置に引揚げ装置18によって水平整流板15を上下に可動する。
In the above description, the
このように、水車の運転状態あるいは河川水量によって変動する水平流路の水面高さと連動させて、水平整流板15を上下に可動することによって常に安定した水平流路13の水の流れが確立できる。
In this way, a stable water flow in the
なお、水面付近にこの水平整流板15を設置することで水面の波打ち現象を防止できるので、この水平整流板15の設置保持位置精度は必要とせず、短時間周期に頻繁に可動させる必要はないので複雑な制御も不要である。また、水平整流板15自体は重量物であるが、水中に存在することで水の浮力が助力となるので引き揚げ装置18も大容量のものは不要であるという利点がある。
Since the
第3の実施の形態によれば、水平整流板15を常に立軸バルブ水車の導水口10aの上部の水面16付近位置に保持するので、水面16の波打ち現象を防止でき水の流れを安定化し、水の流れの不均一により発生する渦流を防止できる。また、水平流路の水面高さと連動させて水平整流板15を上下に可動するので、常に安定した水平流路13の水の流れが確立できる。
According to the third embodiment, the
(第4の実施の形態)
図11は本発明の第4の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図、図12は水車出力と水車流量(流路水面高さ)との相関関係の一例を示す特性図、図13は本発明の第4の実施の形態における水平整流板位置調整装置の処理内容を示すフローチャートである。図11に示すように、水平整流板15の上げ下げをする引き揚げ装置18、引き揚げ装置18を駆動し水平整流板15の位置を調整する制御装置21からなる水平整流板位置調整装置を設け、水平流路の水面高さが渦を発生させる高さになったときに水平整流板を前記水平流路の水面に下ろすようにしたものである。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a vertical shaft valve turbine power generation facility according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a characteristic diagram showing an example of the correlation between the turbine output and the turbine flow rate (flow channel surface height). FIG. 13 is a flowchart showing the processing contents of the horizontal rectifying plate position adjusting device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, there is provided a horizontal rectifying plate position adjusting device comprising a
水平方向の水平整流板15は、立軸バルブ水車の上池に相当する水平流路13から水を取り入れるための立方向流水路10の導水口10aの水面付近に設けられている。水平整流板位置調整装置の制御装置21は、図12に示す水車出力と水車流量(流路水面高さ)との相関特性曲線を記憶しており、立軸バルブ水車の運転条件から求めた水車流量と水平流路水面高さの関係に応じて、引き揚げ装置18を駆動し水平整流板15を上下に可動させる。
The
前述したように、立軸バルブ水車は、立方向流路10の導水口10aと水平流路13の水面16まで距離Lが渦流の発生の有無に関係する。水平流路13の水面16の高さは、水平流路13に流れ込む河川水量と立軸バルブ水車の運転条件とによって決定される。
As described above, in the vertical valve water turbine, the distance L from the
図12は、立軸バルブ水車による水車運転時の水車出力と水車流量(水平流路13の水面16の高さ)との相間関係の一例を示す特性図である。図12では、水車の出力が増加するとともに水車流量も増加し、水平流路12の水面16の高さも低下する特性が示されている。この一例では、水平流路13の水面16の高さが定常時の80%まで低下したときに、水平流路13の水面16から渦流が発生することを示している。この渦流発生予測点は、予め簡易モデルでの模擬実験などにより得られた情報をもとに作成している。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing an example of the interrelationship between the turbine output and the turbine flow rate (the height of the
図13は、水平整流板位置調整装置の制御装置21での水平整流板15の位置設定制御の処理内容を示すフローチャートである。すなわち、立軸バルブ水車の運転指令があると(S1)、立軸バルブ水車のガイドベーン開度が調整されて、立軸バルブ水車の出力が要求水車出力になるように水車流量が調整される(S2)。そして、調整された水車流量が渦を発生させる水平流路13の水面16の高さになったか否かを判定し(S3)、渦を発生させる水平流路13の水面16の高さになったときは、水平整流板15を水平流路13の水面16に下ろす(S4)。一方、渦を発生させる水平流路13の水面16の高さでなないときは、水平整流板15を下ろさずにそのままの運転とする(S5)。
FIG. 13 is a flowchart showing the processing contents of the position setting control of the
このように、図12で示したような水車流量と水平流路の水面16の高さとの関係をあらかじめ求めておくことにより渦流の発生を予測し、渦流の発生があると判断されるときには、水平整流板15を下ろす。つまり、水平整流板15の位置設定制御に立軸バルブ水車の予定運転工程を組み入れたものである。
In this way, when the occurrence of vortex is predicted by determining the relationship between the water turbine flow rate as shown in FIG. 12 and the height of the
第4の実施の形態によれば、立軸バルブ水車を運転する条件をあらかじめ水平整流板15の制御条件とすることで、水車運転による水平流路13の水面16の高さの変化に的確に追従させることができる。このため、仮に空気吸込み渦流が発達すると予測された領域であってもこの発生を回避することができる。
According to the fourth embodiment, the condition for operating the vertical valve water turbine is set as the control condition for the
(第5の実施の形態)
図14は本発明の第5の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図15は本発明の第5の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第5の実施の形態は、図1および図2に示した第1の実施の形態に対し、水平整流板15に代えて、水平流路13の水平流れが鉛直方向流れに移行する立方向流路10の導水口10a付近の水面付近に立方向流路10を取り囲むように鉛直方向に鉛直整流板19を配置するようにしたものである。図1および図2に示した第1の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a plan view of an upright valve turbine power generation facility according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the upright valve turbine power generation facility according to the fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is a vertical direction in which the horizontal flow of the
図14および図15に示すように、立軸バルブ水車の立方向流路の導水口10a付近の水平流路13に、立方向流路10の導水口10aを取り囲むように鉛直方向の鉛直整流板19が設けられている。この鉛直整流板19は立軸バルブ水車の導水口10aを取り囲むように、流れの上流側の一箇所を開放し、他の三方を閉塞するように設けられている。そして、立軸バルブ水車の立方向流路10の流れ方向の中心線を境界に水平方向の流れに対して左右方向に対称となるような形状に形成されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the vertical
水が水平流路13の外壁13aに衝突した際のはね返り水が水車に影響を及ぼすことがないように立軸バルブ水車の専用流路を形成したものである。このため、鉛直整流板19の上面位置も水平流路水面16よりも高く構成してある。
A dedicated flow path of the vertical valve water turbine is formed so that the rebound water when the water collides with the
ここで、立軸バルブ水車の周辺の流れを均一化する手段として、水平流路13を形成する外壁13aの形状を立軸バルブ水車の中心に対して対称形とすると、乱れた流れを抑制することができ、渦流の発生を防止する手段として有効であるが、現実にはこれらは全て土木構造物であり、周辺の立地条件や環境条件等から決定されることになる。このため、一般に、立軸バルブ水車の据付とは別観点から設計製造されることになり、渦流発生防止の観点に配慮した要求を十分満足することはできない。その点、第5の実施の形態では、この鉛直整流板19は立軸バルブ水車周りのある特定領域に限定することで対応できるために、水車設計製造の範疇として扱うことができるという利点がある。
Here, if the shape of the
第5の実施の形態によれば、鉛直整流板19を設けて立軸バルブ水車の専用流路を形成するので、流路形状の不均一等の不具合によって発生する渦流を防止できる。
According to the fifth embodiment, since the vertical
(第6の実施の形態)
図16は本発明の第6の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図17は本発明の第6の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第6の実施の形態は、図14および図15に示した第5の実施の形態に対し、鉛直整流板19の上部に水平流路13の水面高さに応じて上下可動する整流可動板19aを設けたものである。図14および図15に示した第5の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 is a plan view of a vertical valve turbine power generation facility according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view of the vertical valve turbine power generation facility according to the sixth embodiment of the present invention. This sixth embodiment is a rectifying movable plate that is movable up and down according to the water surface height of the
図9および図10に示すように、立軸バルブ水車の立方向流路の導水口10a付近の水平流路13に、立方向流路10の導水口10aを取り囲むように鉛直方向の鉛直整流板19が設けられ、この鉛直整流板19の上部には整流可動板19aが設けられている。そして、この整流可動板19aに加え、水平流路13の水面16の高さを検出する水面計17、整流可動板19aの上げ下げをする引き揚げ装置18、引き揚げ装置18を駆動し整流可動板19aの位置を調整する制御装置21からなる水平整流板位置調整装置が設けられている。整流可動板19aは、水面計17で検出された水面位置になるように、制御装置21により引き揚げ装置18で駆動されて、水平流路13の水面16の高さに応じて上下する。
As shown in FIGS. 9 and 10, the vertical
すなわち、立軸バルブ水車の導水口10aを覆い取り囲むように設けた3辺からなる鉛直整流板19の上部には整流可動板19aが設けられ、この整流可動板19aは、発電所建屋20の天井部に設置された専用の引き揚げ装置18により水面の変化に応じて上下に可動する。水面の高さ測定は発電所内に設けた水面計17により検出され制御装置21により引き揚げ装置18は駆動される。
That is, a rectifying
元来、この鉛直整流板19は水位より高い位置まで設けることで機能を発揮することになるが、河川の水量が季節に応じて大きく変化し、これにより水面高さの変動が激しい場合には、鉛直整流板19の位置が水位より低い位置となることがある。そこで、第6の実施の形態では、そのような場合でも適用できるようにした。すなわち、鉛直整流板19を最も河川の水量が少なく水面高さが低い状態に相当する程度の高さとし、河川水量が増えて水面の高さが大幅に上昇した場合は、鉛直整流板19の上部に設けた整流可動板19aを上下するようにする。以上の説明では、専用の引き揚げ装置18により上下方向に可動するようにしたが、特別な引き揚げ装置18を装備せずとも発電所設置のクレーンによって代用することも可能である。
Originally, the
第6の実施の形態によれば、鉛直整流板19の上部に設けた整流可動板19aを上下できるので、河川の水量が多くなり水面高さが高くなっても、整流可動板19aを上げることで渦流の発生を防止できる。従って、渦流により発生する水車の効率の低下だけでなく、振動や騒音も防止できる。
According to the sixth embodiment, since the rectifying
(第7の実施の形態)
図18は本発明の第7の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の平面図、図19は本発明の第7の実施の形態に係わる立軸バルブ水車発電設備の縦断面図である。この第7の実施の形態は、図14および図15に示した第5の実施の形態に対し、鉛直整流板19の立方向流路10に対向する表面に突起部19bを設けたものである。
(Seventh embodiment)
FIG. 18 is a plan view of an upright valve turbine power generation facility according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a longitudinal sectional view of the upright valve turbine power generation facility according to the seventh embodiment of the present invention. This seventh embodiment is different from the fifth embodiment shown in FIGS. 14 and 15 in that a
図18および図19に示すように、立軸バルブ水車の立方向流路10の導水口10a付近の水平流路13に立方向流路10の導水口10aを取り囲むように鉛直整流板19が設けられている。この鉛直整流板19の立方向流路10に対向する表面には突起部19bが設けられ、水平流路13の水流の鉛直整流板19の壁面への衝突前後の波紋同士の干渉を抑制する。突起部19bの形状は、例えば円錐状とすることで水流の壁面への衝突前後の波紋同士の干渉をより効果的に抑制するものである。
As shown in FIGS. 18 and 19, a vertical
以上の説明では、突起部19bは鉛直整流板19の壁面の全領域に設けるようにしたが、図20および図21に示すように、干渉波紋が発生する水面側付近の限定した領域にこの突起部19bを設けるようにしてもよい。
In the above description, the
第7の実施の形態によれば、鉛直整流板19の突起部19bは水流が鉛直整流板19の壁面に到達した際に衝突による動揺を抑制するので乱流を防止できる。また、円錐型の突起部19bとした場合には、干渉波紋を打ち消すのに効果的な形状であるので水平流路13内に残存した旋回方向流れを抑制できる。
According to the seventh embodiment, the
1…バルブ、2…発電機固定子、3…発電機回転子、4…主軸、5…ランナ、5a…ランナベーン、5b…ランナボス、6…ガイドベーン、7…ゲートリング、8…ステー、9…点検口、10…立方向流路、10a…導水口、11…吸出し管、12…空気吸込み渦流、13…水平流路、13a…水平流路外壁、14…支持装置、15…水平整流板、15a…連通口、15b…整流片、15c…整流板枠、16…水平流路の水面、17…水面計、18…引揚げ装置、19…鉛直整流板、19a…整流可動板、19b…突起部、20…発電所建屋、21…制御装置
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2005
- 2005-10-31 JP JP2005316502A patent/JP2007120461A/en active Pending
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