JP2008274871A - 水撃抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 管路に水車を介設した発電システム等において水撃作用を効果的に抑制し、かつ水撃発生を事後に容易に確認できるようにする。
【解決手段】 主管路３にインライン水車４が介設されている。水撃抑制装置１は、主管路３のインライン水車４の前後を接続するバイパス管路６と、バイパス管路６に介設されたラプチャーディスク７を備える。バイパス管路６の圧力がラプチャーディスク７の設定圧力を上回ると、ラプチャーディスク７が破裂してバイパス管路６が開放される。水撃の高圧はバイパス管路６を介して低圧側に逃がされる。
【選択図】図１

Description

本発明は水撃抑制装置に関する。詳細には、本発明は、管路に水車を介設した発電システム等における水撃作用（ウォーターハンマー）の抑制に関する。

従来、管路中に水車を介設した発電システム等において、水車の前後を接続するバイパス管路を設け、かつこのバイパス管路に逆潮流防止、二次圧力制御等のための弁を介設した構成が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。この種の発電システムでは、水車と接続された発電機が事故等で系統から切り離れて単独運転となった際に、回転数上昇に伴って水車への流入量が急激に抑制され、その結果水撃作用が発生するおそれがある。しかし、バイパス管路に弁を介設した構成では、水撃作用を効果的に抑制できない。また、水撃発生を事後に確認することが容易でない。さらに、水撃の発生頻度が極めて低い場合は、水撃抑制のためにサージタンク、エアチャンバ等の比較的大型でコストのかかる設備を設けることは現実的でない。

特開２００７−１６６３７号公報 特開２００６−２９２０１号公報 特開２００６−８３７５８号公報 特開２０００−３５２３６９号公報

本発明は、管路に水車を介設した発電システム等の水力設備において水撃作用を効果的に抑制し、かつ水撃発生を事後に容易に確認できる小型化かつ低コストの水撃抑制装置を提供することを課題とする。

本発明は、水車を介設した主管路を有する水力設備における水撃抑制装置であって、前記主管路の前記水車の前後を接続するバイパス管路と、前記バイパス管路に介設されたラプチャーディスクとを備える水撃抑制装置を提供する。

主管路の水車に入口側の圧力がラプチャーディスクの破裂圧力を上回ると、ラプチャーディスクが直ちに破裂し、主管路を流れる水の大部分はバイパス管路を通り水車を迂回する。その結果、水撃作用を効果的に抑制できる。水撃が発生した場合には、ラプチャーディスクが破裂するので、ラプチャーディスクの破裂の有無を確認するだけで水撃発生を事後に簡単に確認できる。また、本発明の水撃抑制装置は、サージタンク、エアチャンバ等の比較的大型の設備を設ける必要がないので、小型かつ低コストである。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる水撃抑制装置１を備える発電システム（水力設備）２を示す。この発電システム２は、主管路３に介設されたインライン水車４を備える。インライン水車４は図示しない発電機に機械的に接続され、発電機は系統に対して電気的に接続されている。また、主管路３のインライン水車４の入口４ａ側には、流量調整弁５が介設されている。この流量調整弁５はインライン水車４への流入水量を調整する機能がある。また、流量調整弁５は主管路３を遮断することができる。

水撃抑制装置１は、バイパス管路６とラプチャーディスク７を備える。バイパス管路６は、主管路３のインライン水車４の入口４ａ側（流量調整弁５よりもインライン水車４側）と、主管路３のインライン水車４の出口４ｂ側を接続している。ラプチャーディスク７はバイパス管路６に介設されている。さらに、バイパス管路６には、ラプチャーディスク７よりも下流側（バイパス管路６とインライン水車４の出口４ｂ側の主管路３との接続部分側）に、常開の仕切弁８が介設されている。ラプチャーディスク７はＪＩＳ Ｂ８２２６に規定された破裂板式安全装置であり、設定された圧力（設定圧力）で破裂する。

通常時は、主管路３のみを通って水が流れインライン水車４を通過する。バイパス管路６には、主管路３からの分岐位置（バイパス管路６とインライン水車４の入口４ａ側の主管路３との接続位置）からラプチャーディスク７まで水が存在しており、主管路３の高圧側と同様の圧力がラプチャーディスク７に作用している。なお、仕切弁８は開弁状態である。

系統事故時等の発電機の回転数上昇に伴ってインライン水車４への流入量が抑制されると、ラプチャーディスク７に作用する圧力が上昇する。ラプチャーディスク７に作用する圧力が前述の設定圧力に達するとラプチャーディスク７が破裂し、バイパス管路６が開放される。バイパス管路６が開放されると、主管路３を流れる水の大部分はバイパス管路６を通りインライン水車４を迂回する。その結果、水撃作用を抑制できる。換言すれば、ラプチャーディスク７の破裂によるバイパス管路６の開放によって水撃の高圧を低圧側に逃がすことで、水撃作用が抑制される。

ラプチャーディスク７は設定圧力に達すると直ちに破裂する。換言すれば、ラプチャーディスク７は圧力上昇に対する応答性が極めて良好である。また、開放されたバイパス管路６を通る水は、ラプチャーディスク７と開弁状態の仕切弁８を通過するが、これらはいずれも流体抵抗が小さい。従って、いったんバイパス管路６が開放されると、前述のように主管路３の水の大部分はバイパス管路６を通る。これらの点で、本実施形態の水撃抑制装置１は効果的に高圧を逃がして水撃作用を抑制できる。また、ラプチャーディスク７が破裂した際にも、水はバイパス管路６を通ってインライン水車４を迂回するだけであるので、外部に水が漏れることがない。

水撃が発生した場合には、ラプチャーディスク７が破裂するので、ラプチャーディスク７の破裂の有無を確認するだけで水撃発生を事後に簡単に確認できる。破裂したラプチャーディスク７を交換する際には、仕切弁８及び流量調整弁５を閉弁してバイパス管路６を主管路３から遮断すればよい。

本実施形態の水撃抑制装置１はバイパス管路６、ラプチャーディスク７、及び仕切弁８で構成されており、サージタンク、エアチャンバ等を設ける場合と比較して、小型で狭い場所にも設置可能であると共に、設置に要するコストも低い。さらに、既存の発電システムに対して最小限の改造で、本実施形態の水撃抑制装置１を追加できる。一般に水撃発生の頻度は極めて低いので、本実施形態のような小型で低コストの水撃抑制装置１は、発電システム２における水撃抑制の現実的な手段として極めて有効である。

本発明の実施形態にかかる水撃抑制装置を備える発電システムの模式図。

符号の説明

１ 水撃抑制装置
２ 発電システム（水力設備）
３ 主管路
４ インライン水車
４ａ 入口
４ｂ 出口
５ 流量調整弁
６ バイパス管路
７ ラプチャーディスク
８ 仕切弁

Claims (1)

1. 水車を介設した主管路を有する水力設備における水撃抑制装置であって、
   前記主管路の前記水車の前後を接続するバイパス管路と、
   前記バイパス管路に介設されたラプチャーディスクと
   を備える水撃抑制装置。

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