JP2007291882A - 水力機械及び水力機械運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】稼働率を低下させることなく、土砂摩耗による水車効率が低下してしまうことを防止すること。
【解決手段】本発明の水力機械は、上池から水が上流側端部1aを経て流入するとともに、下流側端部1bに巻き止まり部25を有する渦巻きケーシング1と、渦巻きケーシング1内に回転自在に配置された主軸3と、渦巻きケーシング1内に配置され、上流側端部1aから渦巻きケーシング1内に流入する水を案内するガイドベーン7と、渦巻きケーシング1内であって、ガイドベーン7の上流側に配置されたステーベーン2と、主軸3の先端に連結され、ガイドベーン7からの水を受けて回転するランナ4とを備えている。渦巻きケーシング1の下流側には、ランナ4を回転させた水を受けて下池10へ排出する吸出し管8が連結されている。渦巻きケーシング1の半径方向外方には、入口窓12aを介して、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂を受けて蓄える外周土砂溜り部11が連結されている。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の水力機械は、上池から水が上流側端部1aを経て流入するとともに、下流側端部1bに巻き止まり部25を有する渦巻きケーシング1と、渦巻きケーシング1内に回転自在に配置された主軸3と、渦巻きケーシング1内に配置され、上流側端部1aから渦巻きケーシング1内に流入する水を案内するガイドベーン7と、渦巻きケーシング1内であって、ガイドベーン7の上流側に配置されたステーベーン2と、主軸3の先端に連結され、ガイドベーン7からの水を受けて回転するランナ4とを備えている。渦巻きケーシング1の下流側には、ランナ4を回転させた水を受けて下池10へ排出する吸出し管8が連結されている。渦巻きケーシング1の半径方向外方には、入口窓12aを介して、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂を受けて蓄える外周土砂溜り部11が連結されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、稼働率の低下及び水車効率の低下を防止する水力機械及び水力機械運転方法に関する。
従来の水力機械の一例として、フランシス水車を用いて以下説明する。
図16に示すように、従来のフランシス水車は、上池(図示せず)から水が流入する渦巻きケーシング1と、渦巻きケーシング1内に回転自在に配置された主軸3と、渦巻きケーシング1内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング1内に流入する水を案内するガイドベーン7と、渦巻きケーシング1内であって、ガイドベーン7の上流側に配置されたステーベーン2と、主軸3の先端に連結され、ガイドベーン7からの水を受けて回転するランナ4とを備えている。なお、ランナ4は、上カバー5と下カバー6からなるランナ室27内に配置されている。
また図16に示すように、渦巻きケーシング1の上流側には、上池から渦巻きケーシング1に水を導く鉄管9が連結され、渦巻きケーシング1の下流側には、ランナ4を回転させた水を受けて下池10へ排出する吸出し管8が連結されている。なお、主軸3には、電気を生成する発電機(図示せず)が連結されている。
ところで、土砂を多く含む水を用いて発電する場合には、土砂がフランシス水車を構成するランナ4やガイドベーン7等の流路内に流入してしまう。このため、水流速度が早く土砂の運動エネルギーが大きくなるランナ4やガイドベーン7では、この土砂によって土砂摩耗が発生してしまい、ランナ4やガイドベーン7の形状が変形してしまうことがある。そして、このようにランナ4やガイドベーン7の形状が変形してしまうと、水車効率が低下してしまう。
このようなランナ4やガイドベーン7等の流路における土砂摩耗を防止するため、摩耗を受ける部分に耐土砂磨耗材をコーディングする方法(例えば、特許文献1、特許文献2)や、脱着可能なライナを貼り付けて一定期間毎に取り替える方法が提案されている。
特開平11−22617
特開2005−89742
しかしながら、これらの方法では、耐土砂磨耗材を補修したり、ライナを取り替えたり必要があるため、一定期間毎に水力機械の稼動を止める必要があり、水力機械の稼働率が低下してしまっている。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、土砂を多く含んだ水を用いて発電する場合でも、稼働率を低下させることなく、土砂摩耗による水車効率が低下してしまうことを防止することができる水力機械、及び当該水力機械を用いた水力機械運転方法を提供することを目的とする。
本発明は、上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管と、渦巻きケーシングの半径方向外方に、入口窓を介して連結され、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄える外周土砂溜り部と、を備えたことを特徴とする水力機械である。
本発明は、上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管と、渦巻きケーシングの巻き止まり部に入口窓を介して連結され、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄える巻き止まり土砂溜り部と、を備えたことを特徴とする水力機械である。
本発明は、上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管とを備え、ステーベーンの圧力面であって、水が流入する入口端近傍に、入口窓を介して、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄えるステーベーン土砂溜り部を設けたことを特徴とする水力機械である。
本発明は、上述の水力機械を用いた水力機械運転方法において、土砂溜り量検出装置からの検出信号を受ける受信工程と、前記検出信号から、外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部に溜まった土砂の量が、予め定めた上限量以上になっていると判断されると、当該土砂溜り部に設けられた制御弁を開口する開口工程と、前記検出信号から、外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部に溜まった土砂の量が、予め定めた下限量以下になっていると判断されると、当該土砂溜り部に設けられた制御弁を閉鎖する閉鎖工程と、を備えたことを特徴とする水力機械運転方法である。
本発明は、上述の水力機械を用いた水力機械運転方法において、時間を測定する時間測定工程と、時間測定工程で測定された水力機械の運転時間が、予め定めた所定時間を超えると、外周土砂溜り部に設けられた制御弁、巻き止まり土砂溜り部に設けられた制御弁及び/又はステーベーン土砂溜り部に設けられた制御弁を開口する開口工程と、時間測定工程で測定された制御弁を開口した時間が、予め定めた所定時間が超えると、外周土砂溜り部に設けられた制御弁、巻き止まり土砂溜り部に設けられた制御弁及び/又はステーベーン土砂溜り部に設けられた制御弁を閉鎖する閉鎖工程と、を備えたことを特徴とする水力機械運転方法である。
本発明によれば、水に含まれる土砂を効率よく回収することができるため、稼働率を低下させることなく、土砂摩耗によって水車効率が低下してしまうことを防止することができる。
第1の実施の形態
以下、本発明に係る水力機械の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態を示す図である。本願では、水力機械としてフランシス水車を用いて、以下説明する。
以下、本発明に係る水力機械の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態を示す図である。本願では、水力機械としてフランシス水車を用いて、以下説明する。
図1及び図2に示すように、フランシス水車は、上池(図示せず)から水が上流側端部1aを経て流入するとともに、下流側端部1bに巻き止まり部25を有する渦巻きケーシング1と、渦巻きケーシング1内に回転自在に配置された主軸3と、渦巻きケーシング1内に配置され、上流側端部1aから渦巻きケーシング1内に流入する水を案内するガイドベーン7と、渦巻きケーシング1内であって、ガイドベーン7の上流側に配置されたステーベーン2と、主軸3の先端に連結され、ガイドベーン7からの水を受けて回転するランナ4とを備えている。なお、図2は、本実施の形態によるフランシス水車の水平断面図であるが、ガイドベーン7より上流側に位置する部位のみを示している。
また図1に示すように、渦巻きケーシング1の上流側には、上池から渦巻きケーシング1に水を導く鉄管9が連結されている。また、渦巻きケーシング1の下流側には、ランナ4を回転させた水を受けて下池10へ排出する吸出し管8が連結されている。なお図2に示すように、渦巻きケーシング1内には、水が流れる流路29が形成されている。
図1に示すように、ランナ4は、上カバー5と下カバー6からなるランナ室27内に配置されている。なお、このランナ室27は、渦巻きケーシング1内に配置されている。また、主軸3には、電気を生成する発電機(図示せず)が連結されている。
また、図2に示すように、渦巻きケーシング1の半径方向外方には、入口窓12aを介して、複数の外周土砂溜り部11が連結されている。
この外周土砂溜り部11は、図3に示すように、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂が流入する入口窓12a及びこの入口窓12aを介して流入された土砂を受ける土砂当て板13を有する土砂受け部31と、土砂受け部31の下方に連結された土砂貯蔵部14とを有している。なお、外周土砂溜り部11は閉鎖されたボックスになっており、外周土砂溜り部11の外部に水が流れ出ることはない。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
最初に、フランシス水車内における水の流れについて説明する。
まず、上池から鉄管9内に水が導かれる(図1参照)。
次に、鉄管9を通過した水は、上流側端部1aを経て渦巻きケーシング1内に流入される(図1及び図2参照)。
次に、渦巻きケーシング1内に流入した水は、ステーベーン2を経て、ガイドベーン7に達し、このガイドベーン7によってランナ4へと案内される(図1及び図2参照)。
そして、ランナ4へ案内された水は、ランナ4を主軸3周りで回転させた後、吸出し管8を介して下池10へ排出される。このとき、主軸3に連結された発電機が駆動され、電気を生成する(図1参照)。
次に図4及び図5を用いて、上述した工程のうち、上流側端部1aを経て渦巻きケーシング1内に流入した水の流れと、この水に含まれる土砂の流れについて説明する。
図4に示すように、渦巻きケーシング1内に流入された水と、水に含まれる土砂は、遠心力を受けながら渦巻きケーシング1の流路29に沿って流れる。
ここで、一般的に、土砂の密度は水の密度と比べて大きいので、土砂に加わる遠心力は、水に加わる遠心力よりも大きくなる。このため、土砂と水は各々、渦巻きケーシング1内で異なる軌道で流れる。すなわち、土砂は、水と比較して、渦巻きケーシング1の半径方向外方側に向かって流れる。このため、多くの土砂が、渦巻きケーシング1の半径方向外方側に連結された外周土砂溜り部11に流入する。(図4参照)。
ところで、外周土砂溜り部11は、図5に示すように、閉鎖されたボックスからなっており、水が渦巻きケーシング1から外周土砂溜り部11の外部へ流れることはない。このため、外周土砂溜り部11内は死水領域となっており、新たな水が流入することはない。これに対して、上述のように土砂の密度は水の密度と比べ大きいので、土砂には水よりも大きな慣性力が働く。このため、渦巻きケーシング1内の流路29を曲がりきれない土砂のみが、入口窓12aを介して外周土砂溜り部11に流入するので、土砂を効率よく回収することができる。
なお、入口窓12aを介して外周土砂溜り部11に流入した土砂は、図5に示すように、土砂受け部31の土砂当て板13に当って、その速度が減速された後、土砂貯蔵部14に落下する。
これらのことより、図2に示すように、渦巻きケーシング1の半径方向外方に複数の外周土砂溜り部11を連結することによって、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂のみを、効率よく外周土砂溜り部11内に導き、回収することができる。このため、フランシス水車の稼働率を低下させることなく、土砂摩耗による水車効率が低下してしまうことを防止することができる。
第2の実施の形態
次に図6により本発明の第2の実施の形態について説明する。図6に示す第2の実施の形態は、渦巻きケーシング1の巻き止まり部25に、入口窓12bを介して巻き止まり土砂溜り部16を連結したものであり、他は図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。
次に図6により本発明の第2の実施の形態について説明する。図6に示す第2の実施の形態は、渦巻きケーシング1の巻き止まり部25に、入口窓12bを介して巻き止まり土砂溜り部16を連結したものであり、他は図1乃至図5に示す第1の実施の形態と略同一である。
図6に示す第2の実施の形態において、図1乃至図5に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図6は、本実施の形態によるフランシス水車の水平断面図であるが、ガイドベーン7より上流側に位置する部位のみを示している。
小さな土砂粒子に働く遠心力は小さいため、このような小さな土砂粒子は、渦巻きケーシング1の半径方向外方に向かって流れず、上述のような渦巻きケーシング1の半径方向外方に連結された外周土砂溜り部11によっても回収できないことが考えられる。
そしてこのような小さな土砂粒子のほとんどは、渦巻きケーシング1の巻き止まり部25を経由してステーベーン2に流入する。このため、渦巻きケーシング1の巻き止まり部25に、巻き止まり土砂溜り部16を連結することによって、このような小さな土砂粒子を確実に回収することができる。
よって、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂をより確実に回収することができ、土砂摩耗による水車効率の低下を確実に防止することができる。なお、巻き止まり土砂溜り部16は、図3及び図5に示した外周土砂溜り部11と略同一な構造になっている。
第3の実施の形態
次に図7及び図8により本発明の第3の実施の形態について説明する。図7及び図8に示す本発明の第3の実施の形態は、ステーベーン2の圧力面2aであって、水が流入する入口端2e近傍に、入口窓12cを介して、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂を受けて蓄えるステーベーン土砂溜り部17を設けたものであり、他は図6に示す第2の実施の形態と略同一である。
次に図7及び図8により本発明の第3の実施の形態について説明する。図7及び図8に示す本発明の第3の実施の形態は、ステーベーン2の圧力面2aであって、水が流入する入口端2e近傍に、入口窓12cを介して、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂を受けて蓄えるステーベーン土砂溜り部17を設けたものであり、他は図6に示す第2の実施の形態と略同一である。
図7及び図8に示す第3の実施の形態において、図6に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお図7は、本実施の形態によるフランシス水車の水平断面図であるが、ガイドベーン7より上流側に位置する部位のみを示している。
図7及び図8に示すように、ステーベーン土砂溜り部17は、ステーベーン2の圧力面2aに形成された凹部からなり、凹部の開口端が入口窓12cを構成している。
上述した第2の実施の形態における外周土砂溜り部11及び巻き止まり土砂溜り部16によっても、完全に土砂を回収することは困難であり、僅かながら回収できない土砂が生じることも考えられる。
一般的に土砂の密度は水の密度より大きいため、土砂に働く慣性力は、水に働く慣性力よりも大きくなる。このため、回収できない土砂が各ステーベーン2間に流入する場合には、このような土砂は、ステーベーン2の圧力面2aであって、水が流入する入口端2e近傍に導かれる(図8参照)。
このため、図8に示すように、ステーベーン2の圧力面2aの入口端2e近傍にステーベーン土砂溜り部17を設けることによって、土砂を効率よく回収することができる。この結果、渦巻きケーシング1内の水に含まれる土砂をさらに確実に回収することができ、土砂摩耗による水車効率の低下をさらに確実に防止することができる。
第4の実施の形態
次に図9及び図10により本発明の第4の実施の形態について説明する。図9及び図10に示す本発明の第4の実施の形態は、外周土砂溜り部11の入口窓12aに網板18aを設け、巻き止まり土砂溜り部16の入口窓12bに網板18bを設け、ステーベーン土砂溜り部17の入口窓12cに網板18cを設けたものであり、他は図7及び図8に示す第3の実施の形態と略同一である。
次に図9及び図10により本発明の第4の実施の形態について説明する。図9及び図10に示す本発明の第4の実施の形態は、外周土砂溜り部11の入口窓12aに網板18aを設け、巻き止まり土砂溜り部16の入口窓12bに網板18bを設け、ステーベーン土砂溜り部17の入口窓12cに網板18cを設けたものであり、他は図7及び図8に示す第3の実施の形態と略同一である。
図9及び図10に示す第4の実施の形態において、図7及び図8に示す第3の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
渦巻きケーシング1内には、水に含まれたビニール等のゴミや木片が混入することがある。これらのゴミや木片によって、フランシス水車内の流路(ガイドベーン7やランナ4等)が傷つられることはないが、これらのゴミや木片が、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17内で詰まってしまうことが考えられる。
このため、図9及び図10に示すように、外周土砂溜り部11の入口窓12aに網板18aを設け、巻き止まり土砂溜り部16の入口窓12bに網板18bを設け、ステーベーン土砂溜り部17の入口窓12cに網板18cを設けることによって、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17内にゴミや木片などが入り込み、詰まることを防止することができる。この結果、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17における土砂の回収効率を維持することができる。
なお、網板18a,18b,18cに引っ掛かったゴミや木片は、フランシス水車内を流れる水によって随時流されていくので、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17における土砂の回収効率が下がることはない。
第5の実施の形態
次に図11乃至図13により本発明の第5の実施の形態について説明する。図11乃至図13に示す本発明の第5の実施の形態において、外周土砂溜り部11の下方端部11bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられている。また、巻き止まり土砂溜り部16の下方端部16bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられ、ステーベーン土砂溜り部17の下方端部17bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられている。また図13に示すように、各制御弁19には、制御弁19の開閉を制御する制御部35が接続されており、この制御部35は、時間を測定する時間測定部39を有している。その他の構成は、図9及び図10に示す第4の実施の形態と略同一である。
次に図11乃至図13により本発明の第5の実施の形態について説明する。図11乃至図13に示す本発明の第5の実施の形態において、外周土砂溜り部11の下方端部11bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられている。また、巻き止まり土砂溜り部16の下方端部16bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられ、ステーベーン土砂溜り部17の下方端部17bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20が設けられている。また図13に示すように、各制御弁19には、制御弁19の開閉を制御する制御部35が接続されており、この制御部35は、時間を測定する時間測定部39を有している。その他の構成は、図9及び図10に示す第4の実施の形態と略同一である。
図11乃至図13に示す第5の実施の形態において、図9及び図10に示す第4の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17に蓄えられる土砂の量は、上限があり、土砂の量が所定量以上になると新たな土砂を回収することができなくなる。
このため、図11及び図13に示すように、外周土砂溜り部11の下方端部11bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20を設け、巻き止まり土砂溜り部16の下方端部16bに、制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20を設けるとともに、ステーベーン土砂溜り部17の下方端部17bにも、同様に制御弁19を介して吸出し管8に連結された土砂排出管20を設けることによって、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17に溜まった土砂を適宜、外部へ排出することができる。
この結果、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17における土砂の回収効率を、半永久的に維持することができる。
また、制御弁19を設けることによって、最適な時期にのみ土砂を外部へ排出することができる。このため、土砂とともに水が排出されることによって発生する漏れ損失を低く抑えることができ、高い水車効率を維持することができる。
次に、本実施の形態のフランシス水車の運転方法の一例を、図12及び13を用いて説明する。なお、外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を制御する方法と、巻き止まり土砂溜り部16に設けられた制御弁19を制御する方法と、ステーベーン土砂溜り部17に設けられた制御弁19を制御する方法とは、略同様となっている。このため、外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を制御する方法についてのみ、以下詳細に説明する。
フランシス水車を運転している間、制御部35の時間測定部39は、時間を測定し続ける(時間測定工程41)(図12及び図13参照)。
そして、時間測定部39で、測定されたフランシス水車の運転時間が予め定めた所定時間を超えた判断されると、制御部35が外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を開口する(開口工程42a)(図12及び図13参照)。
次に、時間測定部39で、制御弁19を開口した時間が予め定めた所定時間が超えたと判断されると、制御部35が外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を閉鎖する(閉鎖工程43a)(図12及び図13参照)。
この後は、上述した工程を繰り返して行う。
第6の実施の形態
次に図14及び図15により本発明の第6の実施の形態について説明する。図14及び図15に示す本発明の第6の実施の形態は、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17の各々に設けられた制御弁19の制御方法を変えたものであり、他は、図11乃至図13に示す第5の実施の形態と略同一である。
次に図14及び図15により本発明の第6の実施の形態について説明する。図14及び図15に示す本発明の第6の実施の形態は、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17の各々に設けられた制御弁19の制御方法を変えたものであり、他は、図11乃至図13に示す第5の実施の形態と略同一である。
すなわち、図14に示すように、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17の各々に、溜まった土砂の量を検出する土砂溜り量検出装置36が接続されている。また、各土砂溜り量検出装置36には、制御部35が接続され、この制御部35には、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17の各々に対応する制御弁19が接続されている。なお、土砂溜り量検出装置36としては、電子重量計、光センサー又はロードセルを用いることが好ましい。
図14及び図15に示す第6の実施の形態において、図11乃至図13に示す第5の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施の形態では、各土砂溜り量検出装置36を用いて、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17に溜まった土砂の量を、各々検出することができる。このため、外周土砂溜り部11、巻き止まり土砂溜り部16及びステーベーン土砂溜り部17に溜まった土砂の量を、より正確に検出することができる。
このため、より最適な時期にのみ土砂を外部へ排出することができるので、土砂排出管20から土砂とともに排出される水の量を抑えることができる。この結果、水を排出することによる漏れ損失を最小限に抑えることができ、水車効率をより高い値で維持することができる。
次に、本実施の形態のフランシス水車の運転方法の一例を、図14及び図15を用いて説明する。外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を制御する方法と、巻き止まり土砂溜り部16に設けられた制御弁19を制御する方法と、ステーベーン土砂溜り部17に設けられた制御弁19を制御する方法は、略同様となっている。このため、外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を制御する方法についてのみ、以下詳細に説明する。
フランシス水車を運転している間、制御部35は、外周土砂溜り部11に接続された土砂溜り量検出装置36からの検出信号を断続的に受ける(受信工程51)。
そして、制御部35において、土砂溜り量検出装置36から受ける検出信号から、外周土砂溜り部11に溜まった土砂の量が予め定めた上限量以上になっていると判断されると、制御部35が、外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を開口する(開口工程42b)。
次に、制御部35において、土砂溜り量検出装置36から受ける検出信号から、外周土砂溜り部11に溜まった土砂の量が予め定めた下限量以下になっていると判断されると、制御部35が、外周土砂溜り部11に設けられた制御弁19を閉鎖する(閉鎖工程43b)。
この後は、上述した工程を繰り返して行う。
1 渦巻きケーシング
1a 上流側端部
1b 下流側端部
2 ステーベーン
3 主軸
4 ランナ
7 ガイドベーン
8 吸出し管
10 下池
11 外周土砂溜り部
11b 外周土砂溜り部の下方端部
12a,12b,12c 入口窓
16 巻き止まり土砂溜り部
16b 巻き止まり土砂溜り部の下方端部
17 ステーベーン土砂溜り部
17b ステーベーン土砂溜り部の下方端部
18a,18b,18c 網板
19 制御弁
20 土砂排出管
25 巻き止まり部
35 制御部
36 土砂溜り量検出装置
41 時間測定工程
42a,42b 開口工程
43a,43b 閉鎖工程
51 受信工程
1a 上流側端部
1b 下流側端部
2 ステーベーン
3 主軸
4 ランナ
7 ガイドベーン
8 吸出し管
10 下池
11 外周土砂溜り部
11b 外周土砂溜り部の下方端部
12a,12b,12c 入口窓
16 巻き止まり土砂溜り部
16b 巻き止まり土砂溜り部の下方端部
17 ステーベーン土砂溜り部
17b ステーベーン土砂溜り部の下方端部
18a,18b,18c 網板
19 制御弁
20 土砂排出管
25 巻き止まり部
35 制御部
36 土砂溜り量検出装置
41 時間測定工程
42a,42b 開口工程
43a,43b 閉鎖工程
51 受信工程
Claims (11)
- 上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、
渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、
渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、
渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、
主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、
渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管と、
渦巻きケーシングの半径方向外方に、入口窓を介して連結され、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄える外周土砂溜り部と、
を備えたことを特徴とする水力機械。 - 上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、
渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、
渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、
渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、
主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、
渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管と、
渦巻きケーシングの巻き止まり部に、入口窓を介して連結され、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄える巻き止まり土砂溜り部と、
を備えたことを特徴とする水力機械。 - 上池から水が上流側端部を経て流入するとともに、下流側端部に巻き止まり部を有する渦巻きケーシングと、
渦巻きケーシング内に回転自在に配置された主軸と、
渦巻きケーシング内に配置され、上流側端部から渦巻きケーシング内に流入する水を案内するガイドベーンと、
渦巻きケーシング内であって、ガイドベーンの上流側に配置されたステーベーンと、
主軸の先端に連結され、ガイドベーンからの水を受けて回転するランナと、
渦巻きケーシングの下流側に連結され、ランナを回転させた水を受けて下池へ排出する吸出し管とを備え、
ステーベーンの圧力面であって、水が流入する入口端近傍に、入口窓を介して、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄えるステーベーン土砂溜り部を設けたことを特徴とする水力機械。 - 渦巻きケーシングの巻き止まり部に入口窓を介して連結され、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄える巻き止まり土砂溜り部をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の水力機械。
- ステーベーンの圧力面であって、水が流入する入口端近傍に、入口窓を介して、渦巻きケーシング内の水に含まれる土砂を受けて蓄えるステーベーン土砂溜り部をさらに備えたことを特徴とする請求項1、2又は4のいずれかに記載の水力機械。
- 外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部の入口窓に、網板が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の水力機械。
- 外周土砂溜り部の下方端部、巻き止まり土砂溜り部の下方端部及び/又はステーベーン土砂溜り部の下方端部に、吸出し管又は下池のいずれかに制御弁を介して連結された土砂排出管が設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の水力機械。
- 外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部に、溜まった土砂の量を検出する土砂溜り量検出装置が接続されていることを特徴とする請求項7記載の水力機械。
- 土砂溜り量検出装置は、電子重量計、光センサー又はロードセルからなることを特徴とする請求項8記載の水力機械。
- 請求項8又は9のいずれかに記載の水力機械を用いた水力機械運転方法において、
土砂溜り量検出装置からの検出信号を受ける受信工程と、
前記検出信号から、外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部に溜まった土砂の量が、予め定めた上限量以上になっていると判断されると、当該土砂溜り部に設けられた制御弁を開口する開口工程と、
前記検出信号から、外周土砂溜り部、巻き止まり土砂溜り部及び/又はステーベーン土砂溜り部に溜まった土砂の量が、予め定めた下限量以下になっていると判断されると、当該土砂溜り部に設けられた制御弁を閉鎖する閉鎖工程と、
を備えたことを特徴とする水力機械運転方法。 - 請求項7記載の水力機械を用いた水力機械運転方法において、
時間を測定する時間測定工程と、
時間測定工程で測定された水力機械の運転時間が、予め定めた所定時間を超えると、外周土砂溜り部に設けられた制御弁、巻き止まり土砂溜り部に設けられた制御弁及び/又はステーベーン土砂溜り部に設けられた制御弁を開口する開口工程と、
時間測定工程で測定された制御弁を開口した時間が、予め定めた所定時間が超えると、外周土砂溜り部に設けられた制御弁、巻き止まり土砂溜り部に設けられた制御弁及び/又はステーベーン土砂溜り部に設けられた制御弁を閉鎖する閉鎖工程と、
を備えたことを特徴とする水力機械運転方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006117941A JP2007291882A (ja) | 2006-04-21 | 2006-04-21 | 水力機械及び水力機械運転方法 |
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-
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- 2006-04-21 JP JP2006117941A patent/JP2007291882A/ja not_active Withdrawn
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