JP2012172556A - Axial-flow hydraulic turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ランナボスに固定されたランナベーンを備えるプロペラ水車などの軸流水車に関する。 Embodiments of the present invention relate to an axial-flow turbine such as a propeller turbine including a runner vane fixed to a runner boss.
軸流水車には、プロペラ水車、カプラン水車、バルブ水車などがある。プロペラ水車においては、上池より鉄管を通ってケーシングへ流入した圧力水は、ステーベーン、流量を調整するための開閉機能を有するガイドベーンを通過して、発電機と主軸で連結された回転可能なランナへ流入する。ランナへ流入した圧力水は、ランナを回転させることで発電機を回転させ、吸出し管を通過して、下流もしくは下池へと放出される。 Axial water turbines include propeller turbines, Kaplan turbines, and valve turbines. In the propeller turbine, the pressure water flowing into the casing through the iron pipe from the upper pond passes through the stay vane and the guide vane having an opening / closing function for adjusting the flow rate, and is rotatable and connected to the generator by the main shaft. It flows into the runner. The pressure water flowing into the runner rotates the runner to rotate the generator, passes through the suction pipe, and is discharged downstream or into the lower pond.
ここで、ランナは、ランナベーンとこのランナベーンを支持するランナボスとを備える。カプラン水車では、このランナベーン全体を可動することができる。一方、プロペラ水車におけるランナベーンは、ランナボスに溶接接合やボルト締結により固定されている。 Here, the runner includes a runner vane and a runner boss that supports the runner vane. The Kaplan turbine can move the entire runner vane. On the other hand, a runner vane in a propeller turbine is fixed to a runner boss by welding or bolt fastening.
軸流水車としては、必要とされる負荷、運転落差に応じて、ランナベーンの角度とガイドベーンの開度をそれぞれ最適な状態に制御することが可能なカプラン水車などの適用が多い。しかしながら、年間を通して上池、下池の水位があまり変化せず、落差変化が無いような場合や、負荷変動の要求が無いような場合には、構造が簡単なプロペラ水車が用いられる。 As an axial flow turbine, there are many applications such as a Kaplan turbine that can control the runner vane angle and the guide vane opening degree in an optimum state in accordance with the required load and operating head. However, when the water levels in the upper and lower ponds do not change much throughout the year and there is no change in the head or when there is no demand for load fluctuation, a propeller water turbine with a simple structure is used.
プロペラ水車は、上記したように、ランナベーンの角度を運転状態に応じて変更する必要が無いことから、ランナボスの外形を球面形状とする必要がなく、円筒形状で構成することができる。また、ランナボスの内部にランナベーン全体を動作させるための操作機構を備えないため、構造を単純化することができ、ランナボスの小型化を図ることもできる。 As described above, the propeller turbine does not need to change the angle of the runner vanes according to the operating state, so that the outer shape of the runner boss need not be a spherical shape, and can be configured in a cylindrical shape. Further, since the operation mechanism for operating the entire runner vane is not provided inside the runner boss, the structure can be simplified and the runner boss can be downsized.
一方、プロペラ水車は、水力学的にはランナベーンが固定されていることから、フランシス水車と同様の特性を示す。例えば、設計条件(設計点)を境界として、部分負荷条件や過負荷条件において、効率の低下が顕著となるとともに、ランナベーンの出口の流れが不均一になる。このランナベーンの出口の流れの不均一により、ランナの下流側の中心部にホワールと呼ばれる旋回流が発生することが知られている。 On the other hand, the propeller turbine shows the same characteristics as the Francis turbine because the runner vanes are fixed hydraulically. For example, with the design condition (design point) as a boundary, the reduction in efficiency becomes remarkable under partial load conditions and overload conditions, and the runner vane outlet flow becomes uneven. It is known that a swirl flow called a whirl is generated in the central portion on the downstream side of the runner due to the non-uniform flow at the outlet of the runner vane.
設計点を外れた、部分負荷条件や過負荷条件では、ランナの回転速度とランナ内における圧力水の速度のバランスが崩れ、ランナの出口における旋回速度成分が支配的となる。そのために、ランナの下流側の中心部に大気圧より低い圧力を有する渦状の空洞が発生する。これがホワールである。このホワールは、吸出し管内の中心軸を渦芯として竜巻のように激しく揺れ動き、吸出し管の水圧脈動を増大させる。また、このホワールが管内壁に衝突し崩壊するときに発生する異常音、振動などは、水力機械の安定な運転を阻害する要因となる。 Under partial load conditions and overload conditions that deviate from the design point, the balance between the rotational speed of the runner and the speed of the pressure water in the runner is lost, and the swirling speed component at the outlet of the runner becomes dominant. Therefore, a spiral cavity having a pressure lower than the atmospheric pressure is generated in the central portion on the downstream side of the runner. This is a whirl. This whirl swings violently like a tornado with the central axis in the suction pipe as the vortex core, increasing the water pressure pulsation of the suction pipe. In addition, abnormal noise and vibration generated when this whirl collides with the inner wall of the pipe and collapses become a factor that hinders stable operation of the hydraulic machine.
上記したように、ランナベーンが固定されたプロペラ水車などの軸流水車では、部分負荷条件や過負荷条件において、ホワールが発生して効率を低下させるとともに、水圧脈動を増大させるなどの問題を有している。 As described above, an axial water turbine such as a propeller turbine with a fixed runner vane has problems such as occurrence of a whirl in a partial load condition or an overload condition to reduce efficiency and increase water pressure pulsation. ing.
本発明が解決しようとする課題は、ランナベーンにおける圧力水の流れを適正化し、効率の低下を抑制することができる軸流水車を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an axial-flow water turbine capable of optimizing the flow of pressure water in the runner vane and suppressing a decrease in efficiency.
実施形態の軸流水車は、開度を変更可能に設けられたガイドベーンと、回転主軸の一端に連結された筒状のランナボス、および前記ランナボスの外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて設けられた複数のランナベーンを有し、前記ガイドベーンを通過した流水によって回動駆動されるランナと、前記ランナの下流に設けられた吸出し管とを具備している。そして、各前記ランナベーンは、上下に2分割され、上方側ランナベーンが前記ランナボスの外周に可動でないように固定され、下方側ランナベーンが回動可能に設けられている。 The axial water turbine according to the embodiment includes a guide vane provided with a variable opening degree, a cylindrical runner boss connected to one end of the rotating main shaft, and a predetermined interval in the circumferential direction on the outer periphery of the runner boss. And a runner that is rotationally driven by running water that has passed through the guide vane, and a suction pipe that is provided downstream of the runner. And each said runner vane is divided into 2 parts up and down, the upper side runner vane is fixed so that it may not move to the outer periphery of the said runner boss | hub, and the lower side runner vane is provided rotatably.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10の一部を子午断面で示した図である。なお、ここでは、軸流水車10としてプロペラ水車を例示して説明する。また、以下に示す実施の形態において、同一の構成部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a part of an axial-
図1に示すように、軸流水車10は、直立する発電機(図示しない)に直結された鉛直下方に延びる回転主軸として機能する水車軸20を備えている。水車軸20の先端には、ランナ30が取り付けられ、ランナ30は、ランナボス40とランナベーン50を備えている。
As shown in FIG. 1, the axial-
ランナ30の外周には、ケーシング22が配設されており、このケーシング22の内周部には、複数のステーベーン23が周方向に設けられている。また、これらのステーベーン23とランナ30との間には、周方向に亘って複数のガイドベーン24が配列されている。このガイドベーン24は、開度を変更可能に設けられ、ランナ30に導く圧力水の流量を調整する。
A
ランナ30の外周には、ガイドベーン24を通過した圧力水をランナ30に導く流路配管25が構成されている。流路配管25の下端部であり、ランナ30の下流側でもある部分には、吸出し管26が設けられている。
On the outer periphery of the
このような構成を備える軸流水車10において、上池より鉄管を通って導入される圧力水は、ケーシング22とステーベーン23を通過し、流量調整が行われるガイドベーン24を通過してランナ30へ導かれる。ランナ30では、導入された圧力水の圧力エネルギが回転エネルギへと変換され、ランナ30は、水車軸20を回転軸として回転し、水車軸20に連結された、図示しない発電機を回転させて発電する。そして、ランナ30を通過した圧力水は、吸出し管26を通って下流の下池へと排出される。
In the
次に、ランナ30の構造について詳しく説明する。
Next, the structure of the
図2は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10のランナ30をランナベーン50の腹側から見たときの平面図である。なお、図2では、ランナボス40内の構造を説明するために、一部を断面で示している。また、ランナベーン50は複数備えられているが、便宜上、図2ではランナベーン50を一枚示した図としている。図3は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10のランナ30を示した図2のA−A断面を示す図である。
FIG. 2 is a plan view when the
図2に示すように、ランナボス40は、水車軸20に連結される円柱状のランナボス本体41と、このランナボス本体41の下端部に連結される円錐状のランナコーン42を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ランナベーン50は、ランナボス40の外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて複数設けられている。また、ランナベーン50は、上下に2分割され、上方側の上方側ランナベーン51と、下方側の下方側ランナベーン52とから構成されている。なお、ここでは、複数設けられているランナベーン50のうちの1つについて説明するが、他のランナベーン50も同じ構成を備えている。
A plurality of
上方側ランナベーン51は、溶接やボルト締結によって、ランナボス本体41の外周に可動でないように固定されている。一方、下方側ランナベーン52は、角度を変更できるように回動可能に設けられている。
The
ここで、下方側ランナベーン52を回動する構成について説明する。
Here, the structure which rotates the lower
図2に示すように、ランナボス本体41の外壁に設けられた開口43に貫通して回動伝達部材44が配置されている。この回動伝達部材44の一端側は、下方側ランナベーン52のランナボス本体41側の側面の上部に接続されている。回動伝達部材44の他端側は、ランナボス40の内部に設けられた回動装置45に接続されている。下方側ランナベーン52は、回動伝達部材44の中心軸を回転軸Mとして回動する。
As shown in FIG. 2, a
上方側ランナベーン51と下方側ランナベーン52との間には、図2および図3に示すように、下方側ランナベーン52が回動できるように、若干の間隙が設けられている。下方側ランナベーン52を回動した際における、この隙間の増加や、下方側ランナベーン52の上部の翼面側への突出を抑制するために、回転軸Mは、上方側ランナベーン51と下方側ランナベーン52との間の中心におけるランナベーン幅方向(図2においてランナベーン50の、内周側から外周側への方向)の中心線Lに近い位置に構成されることが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, a slight gap is provided between the
例えば、図2に示すように、回動伝達部材44の一端側を、下方側ランナベーン52の側面の上部に接続して、回転軸Mを中心線Lに近い位置に構成することができる。また、例えば、下方側ランナベーン52の上端面(分割面)上のランナベーン幅方向に回転軸Mを備えるように構成してもよい。回動伝達部材44は、例えば、ステンレス鋳鋼などの金属材料からなる円柱状部材などで構成される。
For example, as shown in FIG. 2, one end side of the
下方側ランナベーン52とランナボス本体41との間は、下方側ランナベーン52が回動できるように、若干の間隙が設けられている。なお、ランナ30は、流路配管25内において回転するため、ランナベーン50と流路配管25との間にも、若干の間隙が設けられている。
A slight gap is provided between the
ランナベーン50を上下に2分割する位置は、ランナ30から流出する圧力水の流れ角度を制御しやすいなどの理由から、図3に示すように、ランナベーン50における前縁53から後縁54へのキャンバーラインNの長さ方向の中心よりも後縁54側に位置することが好ましい。また、下方側ランナベーン52の前縁53は、流れ込む圧力水の流れ角度に対してランナベーン50の入口の幾何学的な角度に多少のずれが生じても大きな影響が出ないようにするなどの理由から、図3に示す断面において前縁における内接円の半径を大きく構成した鈍頭とすることが好ましい。
The position where the
ここで、下方側ランナベーン52の動作について説明する。
Here, the operation of the
図4は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10のランナ30における下方側ランナベーン52の動作を説明するための、図2のA−A断面に相当する断面を示す図である。図4において、下方側ランナベーン52を回転駆動していない状態を下方側ランナベーン52a、下方側ランナベーン52を回転駆動した状態を下方側ランナベーン52b、52cで示している。また、下方側ランナベーン52を回転駆動していない状態のキャンバーラインをNa、下方側ランナベーン52を回転駆動した状態のキャンバーラインをNb、Ncで示している。さらに、下方側ランナベーン52の後縁における各キャンバーラインNa、Nb、Ncの延長線と鉛直方向の直線とのなす角をθa、θb、θcで示している。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section corresponding to the AA cross section of FIG. 2 for explaining the operation of the
図4に示すように、回動装置45を駆動することで、下方側ランナベーン52aの状態から、例えば、下方側ランナベーン52bの状態にすることができる。この場合、角度θbは、角度θaよりも大きくなり、圧力水の周方向の速度成分が増加する。
As shown in FIG. 4, by driving the
また、回動装置45を駆動することで、下方側ランナベーン52aの状態から、例えば、下方側ランナベーン52cの状態にすることができる。この場合、角度θcは、角度θaよりも小さくなり、圧力水の軸方向(鉛直下方方向)の速度成分が増加する。
Further, by driving the
例えば、ランナ30に導かれる圧力水の流量、換言すれば、ガイドベーン24の開度に基づいて、上記したように、下方側ランナベーンを最適な角度に変更することができる。
For example, based on the flow rate of the pressure water guided to the
次に、回動装置45を制御する制御装置(図示しない)を備え、この制御装置が、ガイドベーン24の開度に基づいて回動装置45を制御する一例を示す。なお、制御装置は、ガイドベーン24を制御するガイドベーン制御装置やガイドベーン24と電気的に通信可能(交信可能)に接続され、少なくともガイドベーン24の開度に係る情報を入力可能に設定されている。また、制御装置は、回動装置45と電気的に通信可能(交信可能)に接続され、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、少なくとも回動装置45の駆動を制御可能に設定されている。なお、この制御装置は、ガイドベーン制御装置と一体的に構成されてもよい。
Next, an example in which a control device (not shown) for controlling the
図5は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10における、ガイドベーン24の開度と、下方側ランナベーン52の後縁におけるキャンバーラインNの延長線と鉛直方向の直線とのなす角θとの関係を示した図である。図6は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流水車10における下方側ランナベーン52を動作するための制御工程を説明するための流れ図である。
FIG. 5 shows the opening of the
制御装置には、データベースとして図5に示すような、ガイドベーン24の開度と、下方側ランナベーン52の後縁におけるキャンバーラインNの延長線と鉛直方向の直線とのなす角θとの関係に係る情報を、例えば記憶手段に記憶している。さらに、所定の角θとするための回動装置45への出力信号などに係る情報も例えば記憶手段に記憶している。
As shown in FIG. 5 as a database, the control device has a relationship between the opening of the
制御装置は、ガイドベーン24の開度に係る情報を入力する(ステップS60)。 The control device inputs information related to the opening degree of the guide vane 24 (step S60).
続いて、制御装置は、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、下方側ランナベーン52の対応する角度を決定する(ステップS61)。
Subsequently, the control device determines a corresponding angle of the
ここで、例えば、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン24の開度が設計点であると判定した場合には、対応する角度をθaに決定する(図4および図5参照)。例えば、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン24の開度が設計点よりも大きいと判定した場合には、対応する角度を例えばθcに決定する(図4および図5参照)。例えば、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、ガイドベーン24の開度が設計点よりも小さいと判定した場合には、対応する角度を例えばθbに決定する(図4および図5参照)。
Here, for example, when it is determined that the opening degree of the
続いて、制御装置は、回動装置45を駆動して、決定した角度に下方側ランナベーン52を設定する(ステップS62)。
Subsequently, the control device drives the
ここで、図7は、ランナベーンの出口における角度を一定としたときの、ランナベーンの出口における各方向の速度成分(速度三角形)を示した図である。 Here, FIG. 7 is a diagram showing velocity components (velocity triangles) in each direction at the runner vane outlet when the angle at the runner vane outlet is constant.
ランナベーンの出口における、周方向からの角度である相対流れ角度αは、流れがランナベーン沿って流れ出ることから一定となる。なお、この方向の相対速度成分をWと示す。すなわち、周方向速度成分Uと相対速度成分Wとのなす角がαとなる。 The relative flow angle α that is an angle from the circumferential direction at the outlet of the runner vane is constant because the flow flows out along the runner vane. The relative velocity component in this direction is indicated by W. That is, the angle formed by the circumferential speed component U and the relative speed component W is α.
上記したことから、ガイドベーン24の開度の変化、すなわち圧力水の流量の変化によって、相対速度成分Wの大きさ(図7では相対速度成分Wの矢印の長さ)は変化するが、相対流れ角度αは一定となる。
From the above, the magnitude of the relative velocity component W (the length of the arrow of the relative velocity component W in FIG. 7) changes with the change in the opening degree of the
ここで、ガイドベーン24の開度が設計点であるときの、相対速度成分をWa、周方向速度成分Uと相対速度成分Waのベクトルを閉じるべく絶対速度成分をVaと示す。この設定点では、絶対速度成分Vaと周方向速度成分Uとのなす角は90度となっている。
Here, when the opening degree of the
水車における出力の増減は、圧力水の流量に伴う。例えば、過負荷時には、圧力水の流量が増加し、そのため相対速度成分がWcとなり、絶対速度成分Vcとなる。例えば、低負荷時には、圧力水の流量が減少し、そのため相対速度成分がWbとなり、絶対速度成分Vbとなる。このように、ガイドベーン24の開度が設計点である定格条件から外れると、絶対速度成分と周方向速度成分とのなす角が90度から外れ、絶対速度成分の向きが傾く。これにより、旋回方向の速度成分が増大し、旋回損失が増加して効率が低下する。
The increase / decrease in the output of the water turbine is accompanied by the flow rate of the pressure water. For example, at the time of overload, the flow rate of the pressure water increases, so that the relative speed component becomes Wc and becomes the absolute speed component Vc. For example, when the load is low, the flow rate of the pressure water decreases, so the relative speed component becomes Wb and the absolute speed component Vb. Thus, when the opening degree of the
このように、ランナベーンの出口における角度を一定とした場合、設計点から外れることにより、ランナベーンの出口における流れが不均一となり損失が増加し、効率が低下する。さらに、旋回方向の速度成分が増加することにより水圧脈動が増加する。 Thus, when the angle at the runner vane outlet is constant, the flow at the runner vane outlet becomes non-uniform due to deviation from the design point, resulting in increased loss and reduced efficiency. Furthermore, water pressure pulsation increases as the velocity component in the turning direction increases.
しかしながら、第1の実施の形態の軸流水車10におけるランナベーン50では、前述したように、下方側ランナベーン52を最適な角度に変更することができるため、絶対速度成分と周方向速度成分とのなす角を、例えば90度などの最適な角度に設定することができる。これにより、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
However, in the
上記したように、第1の実施の形態の軸流水車10によれば、ランナベーン50を上下に2分割し、下方側ランナベーン52を最適な角度に変更することができるため、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
As described above, according to the
(第2の実施の形態)
本発明に係る第2の実施の形態の軸流水車10は、第1の実施の形態の軸流水車10の構成と、下方側ランナベーン52を回転駆動させる構成のみが異なるため、ここでは、この異なる構成について主に説明する。
(Second Embodiment)
Since the
図8は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流水車10のランナ31をランナベーン50の腹側から見たときの平面図である。なお、図8では、ランナボス40内の構造を説明するために、一部を断面で示している。また、ランナベーン50は複数備えられているが、便宜上、図8ではランナベーン50を一枚示した図としている。図9は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流水車10のランナ31を示した図8のB−B断面を示す図である。図10は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流水車10のランナボス40の側面を示す図である。
FIG. 8 is a plan view when the
ランナベーン50は、ランナボス40の外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて複数設けられている。また、図8に示すように、ランナベーン50は、上下に2分割され、上方側の上方側ランナベーン51と、下方側の下方側ランナベーン52とから構成されている。なお、ここでは、複数設けられているランナベーン50のうちの1つについて説明するが、他のランナベーン50も同じ構成を備えている。
A plurality of
上方側ランナベーン51は、溶接やボルト締結によって、ランナボス本体41の外周に可動でないように固定されている。一方、下方側ランナベーン52は、角度を変更できるように回動可能に設けられている。
The
図9に示すように、上方側ランナベーン51の下方側の端部、および下方側ランナベーン52の上方側の端部には、腹側および背側にそれぞれのランナベーンの幅方向に凹状の段部70a、70bが形成されている。そのため、上方側ランナベーン51の下方側の端部、および下方側ランナベーン52の上方側の端部は、それぞれのランナベーンの厚さ方向の中央に、それぞれのランナベーンの幅方向に沿って凸条部71a、71bを備える構成となる。
As shown in FIG. 9, at the lower end portion of the
上方側ランナベーン51と下方側ランナベーン52の、腹側の段部70a、70bおよび背側の段部70a、70bには、図9に示すように、下方側ランナベーン52を回動可能に上方側ランナベーン51に支持する支持部材として機能する、板状の弾性部材80が備えられている。この弾性部材80は、ランナベーン50の幅方向に段部70a、70bを埋めるように設けられている。そして、腹側の弾性部材80は、腹側から、例えば、ボルト締結などによって凸条部71a、71bの腹側の側面に固定される。背側の弾性部材80は、背側から、例えば、ボルト締結などによって凸条部71a、71bの背側の側面に固定される。
As shown in FIG. 9, the upper
下方側ランナベーン52は、図9に示すように、回動できるように、若干の間隙を設けて、上方側ランナベーン51に支持されている。また、下方側ランナベーン52とランナボス本体41との間にも、下方側ランナベーン52が回動できるように、若干の間隙が設けられている。
As shown in FIG. 9, the
弾性部材80の厚さは、弾性部材80の外側の外側面が、ランナベーン50の腹側および背側の翼面から突出したり、窪んだりしないように設定されている。ここで、弾性部材80は、下方側ランナベーン52を回動する際、下方側ランナベーン52を上方側ランナベーン51に支持した状態で、下方側ランナベーン52の回動に追従して変形可能な材料で構成される。弾性部材80として、例えば、硬質ゴムなどを使用することができる。
The thickness of the
ここで、下方側ランナベーン52を回動する構成について説明する。
Here, the structure which rotates the lower
図8および図10に示すように、ランナボス本体41の外壁に設けられた円弧状の開口46に貫通して回動伝達部材47が配置されている。この回動伝達部材47の一端側は、下方側ランナベーン52のランナボス本体41側の側面に接続されている。回動伝達部材47の他端側は、ランナボス40の内部に設けられ、回動伝達部材47を回転駆動する回動装置48に接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 10, a
回動伝達部材47は、例えば、ステンレス鋳鋼などの金属材料からなる円柱状部材などで構成される。回動装置48は、回動伝達部材47をランナボス本体41の外壁に設けられた開口46に沿って移動させる装置である。
The
例えば、回動装置48によって回動伝達部材47を開口46に沿って移動する際、下方側ランナベーン52は、弾性部材80によって支持された、ランナベーン幅方向の支持部を回転軸として回動する。
For example, when the
図11は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流水車10のランナ31における下方側ランナベーン52の動作を説明するための、図8のB−B断面に相当する断面を示す図である。図11において、下方側ランナベーン52を回転駆動していない状態を下方側ランナベーン52a、下方側ランナベーン52を回転駆動した状態を下方側ランナベーン52b、52cで示している。
FIG. 11 is a diagram showing a cross-section corresponding to the BB cross section of FIG. 8 for explaining the operation of the
例えば、回動伝達部材47を開口46に沿って上方側(図10の開口46の上方側)に移動した場合には、図11に示す下方側ランナベーン52bの状態となる。一方、回動伝達部材47を開口46に沿って下方側(図10の開口46の下方側)に移動した場合には、図11に示す下方側ランナベーン52cの状態となる。なお、下方側ランナベーン52が、図11に示した各状態となる際の作用効果は、第1の実施の形態において図4を参照して説明した作用効果と同じである。
For example, when the
下方側ランナベーンは、例えば、ランナ30に導かれる圧力水の流量、換言すれば、ガイドベーン24の開度に基づいて、上記したように、最適な角度に変更することができる。
The lower runner vane can be changed to an optimum angle as described above based on, for example, the flow rate of the pressure water guided to the
また、回動装置48を制御する制御装置を備え、この制御装置が、ガイドベーン24の開度に基づいて回動装置48を制御することもできる。なお、制御装置は、ガイドベーン24を制御するガイドベーン制御装置やガイドベーン24と電気的に通信可能(交信可能)に接続され、少なくともガイドベーン24の開度に係る情報を入力可能に設定されている。また、制御装置は、回動装置48と電気的に通信可能(交信可能)に接続され、ガイドベーン24の開度に係る情報に基づいて、少なくとも回動装置48の駆動を制御可能に設定されている。なお、この制御装置は、ガイドベーン制御装置と一体的に構成されてもよい。
Moreover, the control apparatus which controls the
なお、制御装置の動作は、第1の実施の形態において説明した制御装置の動作と同様であり、また、第1の実施の形態における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。 The operation of the control device is the same as the operation of the control device described in the first embodiment, and the same operational effects as the operational effects in the first embodiment can be obtained.
上記したように、第2の実施の形態の軸流水車10によれば、ランナベーン50を上下に2分割し、下方側ランナベーン52を最適な角度に変更することができるため、効率の低下や、水圧脈動の増加を抑制することができる。
As described above, according to the
以上説明した実施形態によれば、ランナベーンにおける圧力水の流れを適正化し、効率の低下を抑制することが可能となる。 According to the embodiment described above, it is possible to optimize the flow of pressure water in the runner vanes and suppress a decrease in efficiency.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
10…軸流水車、20…水車軸、22…ケーシング、23…ステーベーン、24…ガイドベーン、25…流路配管、26…吸出し管、30、31…ランナ、40…ランナボス、41…ランナボス本体、42…ランナコーン、43、46…開口、44、47…回動伝達部材、45、48…回動装置、50…ランナベーン、51…上方側ランナベーン、52、52a、52b、52c…下方側ランナベーン、53…前縁、54…後縁、70a…段部、71a…凸条部、71b…凸条部、80…弾性部材、L…中心線、M…回転軸、N、Na、Nb、Nc…キャンバーライン。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
回転主軸の一端に連結された筒状のランナボス、および前記ランナボスの外周に周方向に亘って所定の間隔をあけて設けられた複数のランナベーンを有し、前記ガイドベーンを通過した流水によって回動駆動されるランナと、
前記ランナの下流に設けられた吸出し管と
を具備し、
各前記ランナベーンが、上下に2分割され、上方側ランナベーンが前記ランナボスの外周に可動でないように固定され、下方側ランナベーンが回動可能に設けられていることを特徴とする軸流水車。 A guide vane provided so that the opening can be changed;
A cylindrical runner boss connected to one end of the rotation main shaft, and a plurality of runner vanes provided on the outer periphery of the runner boss at predetermined intervals in the circumferential direction. A driven runner,
A suction pipe provided downstream of the runner,
Each of the runner vanes is vertically divided into two, the upper runner vanes are fixed so as not to be movable on the outer periphery of the runner boss, and the lower runner vanes are rotatably provided.
前記ランナボスの外壁に設けられた開口に貫通して配置され、一端側が、前記下方側ランナベーンに接続され、他端側が、前記回動装置に接続された回動伝達部材と
を備え、
前記回動装置により前記回動伝達部材を回動して、前記下方側ランナベーンを回動することを特徴とする請求項1記載の軸流水車。 A rotating device provided inside the runner boss;
A rotation transmission member disposed through the opening provided on the outer wall of the runner boss, having one end connected to the lower runner vane and the other end connected to the rotation device;
The axial-flow water turbine according to claim 1, wherein the rotation transmission member is rotated by the rotation device to rotate the lower runner vane.
前記ランナボスの内部に設けられた回動装置と、
前記ランナボスの外壁に設けられた円弧状の開口に貫通して配置され、一端側が、前記下方側ランナベーンに接続され、他端側が、前記回動装置に接続された回動伝達部材と
を備え、
前記回動装置により前記回動伝達部材を前記開口に沿って移動させて、前記下方側ランナベーンを回動することを特徴とする請求項1記載の軸流水車。 A support member that rotatably supports the lower runner vane, and supports an upper end of the lower runner vane on a lower end of the upper runner vane;
A rotating device provided inside the runner boss;
A rotation transmission member disposed through an arc-shaped opening provided on the outer wall of the runner boss, having one end connected to the lower runner vane and the other end connected to the rotation device;
The axial-flow water turbine according to claim 1, wherein the rotation transmission member is moved along the opening by the rotation device to rotate the lower runner vane.
前記制御手段が、前記ガイドベーンの開度に係る情報に基づいて前記回動装置を駆動して、前記下方側ランナベーンの角度を変更することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項記載の軸流水車。 It is possible to input information relating to the opening degree of the guide vane, and includes a control means for controlling the rotating device,
The said control means drives the said rotation apparatus based on the information which concerns on the opening degree of the said guide vane, The angle of the said lower side runner vane is changed, The any one of Claim 2 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. The described axial-flow turbine.
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