JP2015071948A - Francis turbine, francis turbine system, and operation method of francis turbine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態は、フランシス形水車、フランシス形水車システムおよびフランシス形水車システムの運転方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a Francis turbine, a Francis turbine system, and a method for operating a Francis turbine system.
従来より、水力発電に用いられる水車の中で最も一般的な水車である図11に示すようなフランシス形水車100が知られている。このようなフランシス形水車100の運転時においては、上池から入口管を通って渦巻き状のケーシング101に水が流入し、ケーシング101に流入した水は、ケーシング101からステーベーン102およびガイドベーン103を通ってランナ104に流入する。このランナ104へ流入する水によってランナ104が回転駆動され、ランナ104に主軸105を介して連結された発電機が駆動されて発電が行われる。ランナ104を回転駆動させた水は、ランナ104から吸出し管106を通って下池へ放出される。
Conventionally, a Francis-
この間、ガイドベーン103の開度を調整することにより、ランナ104に流入する水の流量を調整し、発電量を変化させている。ガイドベーン103は、リンク機構を介して油圧駆動部または電動サーボモータなどの電動駆動部により回動駆動されて、これによりガイドベーン103の開度が調整されるようになっている。
During this time, by adjusting the opening degree of the
中型または大型のフランシス形水車の場合、使用条件に合わせて高効率な運転が求められる。このことにより、上述のようにガイドベーンの開度を調整してランナに流入される水の流量を調整し、効率の良い運転点での運転を行っている。また、ガイドベーンの開度調整は、電力系統の運用状況に応じて出力を調整するためにも行われる。 In the case of medium- or large-sized Francis turbines, high-efficiency operation is required in accordance with usage conditions. As a result, the opening of the guide vane is adjusted as described above to adjust the flow rate of water flowing into the runner, and the operation is performed at an efficient operating point. Further, the opening degree of the guide vane is also adjusted in order to adjust the output according to the operation status of the power system.
一方、小型のフランシス形水車の場合、中型または大型のフランシス形水車よりも構成の簡素化が求められることが多い。そこで、小型のフランシス形水車においては、上述のようなガイドベーンが省略される場合がある。この場合、ガイドベーンを回動駆動させるための駆動部、さらにはリンク機構をも省略することができる。このことにより、水車全体を大幅に簡素化することができ、初期費用(水車自体の費用や据付費用など)を大きく低減することができる。またこの場合、可動部としてメンテナンスの手間がかかるガイドベーンが省略されるため、メンテナンス費用の低減にも大きく貢献することができる。 On the other hand, in the case of a small Francis turbine, a simpler configuration is often required than a medium or large Francis turbine. Therefore, the guide vanes as described above may be omitted in a small Francis turbine. In this case, it is possible to omit the drive unit for rotating the guide vanes and the link mechanism. As a result, the entire turbine can be greatly simplified, and the initial cost (such as the cost of the turbine itself and the installation cost) can be greatly reduced. Further, in this case, guide vanes that require troublesome maintenance as the movable part are omitted, which can greatly contribute to a reduction in maintenance costs.
なお、上述したようなガイドベーンを有していないフランシス形水車と同様な機能を有する機器として、汎用ポンプを水車用に転用したポンプ逆転水車が知られている。しかしながら、ガイドベーンを省略したフランシス形水車は水車として設計されているため、効率などの性能の点において、ポンプ逆転水車はフランシス形水車よりも性能が劣る傾向にある。また、ポンプ逆転水車には遠心型のポンプが用いられることが多いが、このようなポンプは外形が大きくなる傾向にある。このため、ポンプ逆転水車よりもフランシス形水車を用いた方が性能向上および小形化などの利点が得られる。 In addition, the pump reverse rotation water turbine which diverted the general purpose pump for water turbines is known as an apparatus which has a function similar to the Francis type water turbine which does not have a guide vane as mentioned above. However, since the Francis turbine without the guide vanes is designed as a turbine, the pump reverse turbine tends to be inferior to the Francis turbine in terms of performance such as efficiency. In addition, centrifugal pumps are often used for pump reverse turbines, but such pumps tend to be larger in outer shape. For this reason, advantages such as performance improvement and downsizing can be obtained by using a Francis type turbine rather than a pump reverse turbine.
上述したようなガイドベーンを有していないフランシス形水車は、流量調整機能を有していない。このため、ランナに流入される水の流量や有効落差が変動して運転点が予め想定されている想定運転範囲から外れた場合、適切な運転が困難になり得るという問題がある。この場合、例えば、水車効率が大きく低下するという問題や、ランナ出口にホワールと呼ばれる渦が形成されるという問題がある。 A Francis turbine that does not have guide vanes as described above does not have a flow rate adjusting function. For this reason, there is a problem that proper operation may be difficult when the flow rate of water flowing into the runner and the effective head fluctuate and the operating point deviates from the assumed operating range. In this case, for example, there is a problem that the turbine efficiency is greatly reduced and a vortex called a whirl is formed at the runner outlet.
すなわち、流量や有効落差の変動の程度によっては、運転点が図13に示すような想定運転範囲から外れて、フランシス形水車の効率が大きく低下し得る。また、運転点が想定運転範囲から外れた場合、図14に示すように、ランナ104の出口にホワール107が形成され得る。このようなホワール107は、ランナ104から流出された水の旋回流により形成される。ホワール107は、図13に示すような無旋回領域では形成されないが、流量や有効落差が変動して運転点が無旋回領域から離れるに従って大きく発達し得る。運転点が想定運転範囲から外れると、ホワール107は大きくなり得る。ホワール107が形成された場合、水圧脈動が引き起こされて吸出し管106において振動および騒音が生じる。これらの振動および騒音は、ホワール107が大きくなるに従って大きくなる。
That is, depending on the degree of fluctuation of the flow rate and the effective head, the operating point may deviate from the assumed operating range as shown in FIG. 13, and the efficiency of the Francis turbine may be greatly reduced. Further, when the operating point is out of the assumed operating range, a
ところで、運転点が想定運転範囲から外れた場合であっても適切な運転を可能とするために、可変速型の発電機により水車の回転数を調整する水車が知られている。 By the way, in order to enable an appropriate operation even when the operating point is out of the assumed operating range, a water turbine is known that adjusts the rotational speed of a water turbine using a variable speed generator.
しかしながら、可変速型の発電機における回転数の調整幅は小さく、10%程度である。このため、流量や有効落差が大きく変動した場合、フランシス形水車の適切な運転を行うことが困難になっている。 However, the adjustment range of the rotation speed in the variable speed generator is small and is about 10%. For this reason, when the flow rate and the effective head fluctuate greatly, it is difficult to appropriately operate the Francis turbine.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ガイドベーンを有していないフランシス形水車であって、流量や落差の変動幅が大きくなった場合においても適切な運転を可能にするフランシス形水車、フランシス形水車システムおよびフランシス形水車システムの運転方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these points, and is a Francis type water turbine that does not have guide vanes, and is capable of proper operation even when the fluctuation range of the flow rate or the head becomes large. An object of the present invention is to provide a Francis turbine, a Francis turbine system, and a method of operating the Francis turbine system.
実施の形態によるガイドベーンを有していないフランシス形水車は、流入する水によって回転駆動されるランナと、ランナの下流側に設けられた吸出し管と、を備えている。吸出し管内には、ランナから流出した水が旋回することを防止するための旋回防止板が設けられている。 The Francis type turbine having no guide vane according to the embodiment includes a runner that is rotationally driven by inflowing water, and a suction pipe provided on the downstream side of the runner. A swirl prevention plate is provided in the suction pipe to prevent the water flowing out from the runner from swirling.
また、実施の形態によるフランシス形水車システムは、ガイドベーンを有していないフランシス形水車と、フランシス形水車に水を導く入口管と、入口管に取り外し可能に取り付けられ、フランシス形水車に流入される水の最小流路面積部分を画定する第1開口部を有する第1流量調整フランジと、を備えている。第1流量調整フランジが取り外された場合、フランシス形水車に流入される水の最小流路面積部分を画定する第2開口部を有する第2流量調整フランジが、入口管に取り外し可能に取り付けられる。第1流量調整フランジの第1開口部の流路面積と、第2流量調整フランジの第2開口部の流路面積は、互いに異なっている。 In addition, the Francis turbine system according to the embodiment includes a Francis turbine without a guide vane, an inlet pipe that guides water to the Francis turbine, and a removably attached inlet pipe, and flows into the Francis turbine. And a first flow rate adjusting flange having a first opening that defines a minimum flow path area portion of the water. When the first flow adjustment flange is removed, a second flow adjustment flange having a second opening that defines a minimum flow path area portion of water flowing into the Francis turbine is removably attached to the inlet pipe. The channel area of the first opening of the first flow rate adjusting flange and the channel area of the second opening of the second flow rate adjusting flange are different from each other.
また、実施の形態によるフランシス形水車システムは、ガイドベーンをそれぞれ有していない第1フランシス形水車および第2フランシス形水車と、第1フランシス形水車に水を導く第1入口管と、第1入口管内の水を第2フランシス形水車に導く第2入口管と、を備えている。第2入口管には、開閉弁が設けられている。 The Francis turbine system according to the embodiment includes a first Francis turbine and a second Francis turbine that do not have guide vanes, a first inlet pipe that guides water to the first Francis turbine, and a first A second inlet pipe for guiding water in the inlet pipe to the second Francis turbine. An opening / closing valve is provided in the second inlet pipe.
また、実施の形態によるフランシス形水車システムは、ガイドベーンを有していないフランシス形水車と、フランシス形水車に水を導く入口管と、入口管内の水を下池に放出するバイパス管と、を備えている。バイパス管には、開閉弁が設けられている。 The Francis turbine system according to the embodiment includes a Francis turbine without a guide vane, an inlet pipe that guides water to the Francis turbine, and a bypass pipe that discharges water in the inlet pipe to the lower pond. ing. The bypass pipe is provided with an open / close valve.
また、実施の形態によるフランシス形水車システムは、ガイドベーンを有していないフランシス形水車と、フランシス形水車に水を導く入口管と、入口管に設けられた入口弁と、を備えている。入口弁は、開度を調整可能になっている。 The Francis turbine system according to the embodiment includes a Francis turbine that does not have a guide vane, an inlet pipe that guides water to the Francis turbine, and an inlet valve provided in the inlet pipe. The opening degree of the inlet valve can be adjusted.
さらに、実施の形態によるフランシス形水車システムの運転方法は、ガイドベーンを有していないフランシス形水車と、フランシス形水車に水を導く入口管と、入口管に設けられ、開度を調整可能な入口弁と、を備えたフランシス形水車システムを運転する方法である。このフランシス形水車システムにおいては、まず、発電機における発電出力が、予め想定されたフランシス形水車の想定運転範囲においてフランシス形水車の運転を行った場合に得られる想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定する。その後、判定する工程において得られた判定結果に基づいて、入口弁の開度を調整する。 Furthermore, the operation method of the Francis type turbine system according to the embodiment includes a Francis type turbine not having a guide vane, an inlet pipe for guiding water to the Francis type turbine, and an inlet pipe, the opening degree of which can be adjusted. A method for operating a Francis turbine system comprising an inlet valve. In this Francis turbine system, first, whether or not the power generation output of the generator is included in the assumed power generation output range obtained when the Francis turbine is operated in the assumed operation range of the Francis turbine. Determine whether. Thereafter, the opening degree of the inlet valve is adjusted based on the determination result obtained in the determining step.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における、ガイドベーンを有していないフランシス形水車およびフランシス形水車システムについて説明する。 Hereinafter, a Francis type turbine and a Francis type turbine system which do not have a guide vane in an embodiment of the invention are explained with reference to drawings.
(第1の実施の形態)
図1および図2を用いて、本発明の第1の実施の形態におけるフランシス形水車およびフランシス形水車システムについて説明する。ここで、フランシス形水車10は、図1に示すように、上池1と下池2(図6参照)との間に設けられ、上池1から下池2に流れる水のエネルギを回転エネルギに変換して回転動力を得るためのものである。
(First embodiment)
A Francis turbine and a Francis turbine system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, as shown in FIG. 1, the
まず、フランシス形水車システム30について説明する。
First, the Francis
フランシス形水車システム30は、図1に示すように、フランシス形水車10と、水車運転時にフランシス形水車10に上池1からの水を導く入口管(水圧鉄管)31と、フランシス形水車10に連結された発電機32と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
このうち発電機32は、水車運転時にフランシス形水車10の回転動力によって発電を行うように構成されている。なお、発電機32は、電動機としての機能をも有し、電力を供給することにより後述するランナ13を回転駆動するように構成されていてもよい。この場合、後述する吸出し管18を介して下池2の水を吸い上げて上池1に放出させることができ、フランシス形水車10をポンプ運転(揚水運転)することが可能になる。
Among these, the
次に、フランシス形水車10について説明する。
Next, the
図1に示すように、フランシス形水車10は、入口管31から水が流入する渦巻き状のケーシング11と、複数のステーベーン12と、ランナ13と、を備えている。このうちステーベーン12は、ケーシング11に流入した水をランナ13に導くためのものであり、周方向に所定の間隔をあけて配置され、ステーベーン12の間に水が流れる流路が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ランナ13は、ケーシング11に対して回転軸線Xを中心に回転自在に設けられ、水車運転時にケーシング11から流入する水によって回転駆動される。ランナ13は、クラウン14と、クラウン14に離間して設けられたバンド15と、クラウン14とバンド15との間に設けられた複数のランナ羽根16と、を有している。ランナ羽根16は、周方向に所定の間隔をあけて配置されており、ランナ羽根16の間に水が流れる流路が形成されている。ランナ羽根16が流入した水の圧力を受けることにより、ランナ13が回転して、回転動力が得られるようになっている。
The
ランナ13のクラウン14には主軸17が連結されている。この主軸17には、上述した発電機32が連結される。
A
ランナ13の下流側には、ランナ13から流出した水を下池2へ導く吸出し管18が設けられている。ランナ13を流出した水は、この吸出し管18によって圧力を回復し、下池2に放出されるようになっている。
On the downstream side of the
上述したように、フランシス形水車10は、ランナ13より上流側に設けられ得るガイドベーン(図12の符号103参照)であって、ランナ13に流入される水の流量を調整するためのガイドベーンを有していない。このため、構造を簡素化することができるとともに、初期費用やメンテナンス費用を低減することが可能となっている。
As described above, the
ところで、吸出し管18内には、ランナ13から流出した水が旋回することを防止するための旋回防止板19が設けられている。旋回防止板19は、ランナ13に流入される水の流量や有効落差が大きく変動した場合であっても、ランナ13から流出される水が旋回することを防止して、ランナ13の出口にホワール(図14の符号107参照)が形成されることを防止するようになっている。
By the way, a
旋回防止板19は、吸出し管18のランナ13の側の部分(上流側部分)に配置されていることが好適である。このことにより、旋回防止板19をランナ13に近接させることができ、ランナ13から流出した水が旋回することを効果的に防止することができる。
The
旋回防止板19の板面19aは、ランナ13の回転軸線Xに沿った方向(回転軸線方向)に延びている。ここで、板面19aとは、旋回防止板19を全体的に見たときに旋回防止板19の平面方向と一致する面であって、ランナ13から流出した水が旋回して旋回流が形成される場合に、旋回流を衝突させる面である。このような旋回防止板19の板面19aが、回転軸線方向に沿って延びていることから、形成され得る旋回流を衝突させて旋回速度成分を効果的に低減させることができる。
The plate surface 19 a of the
旋回防止板19は、図2に示すように、ランナ13の回転軸線方向から見たときに、ランナ13の半径方向に延びるように形成されている。このことにより、回転軸線方向から見たときに、形成され得る旋回流に対して旋回防止板19の板面19aを略垂直に形成することができ、旋回速度成分をより一層低減させることができる。
As shown in FIG. 2, the
また、旋回防止板19は、回転軸線方向から見たときに、吸出し管18の内面の一部分から、回転軸線Xを通って、吸出し管18の内面の他の部分に直線状に延びるように形成されている。言い換えると、旋回防止板19は、吸出し管18の直径を規定する線に沿って形成されている。このことにより、旋回防止板19によって、回転軸線方向から見たときの吸出し管18内の流路を周方向に分断して、ランナ13から流出した水が旋回することをより一層防止し、ランナ13の出口においてホワールが形成されることを防止できる。
Further, the
旋回防止板19の半径方向外側の両縁部は、吸出し管18の内面に溶接等によって接合されている。このようにして、旋回防止板19は吸出し管18に支持されている。
Both edges on the radially outer side of the
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説明する。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
本実施の形態によるフランシス形水車10において水車運転を行う場合、上池1から入口管31を通ってケーシング11に水が流入する。ケーシング11に流入した水は、ケーシング11からステーベーン12を通ってランナ13に流入する。このランナ13へ流入した水によってランナ13が回転駆動される。このことにより、ランナ13に連結された発電機32が駆動されて発電が行われる。ランナ13に流入した水は、ランナ13から吸出し管18を通って下池2へ放出される。
When the water turbine operation is performed in the
水車運転の間、ランナ13に流入される水の流量や有効落差の変動が小さく、運転点が図13に示すような予め想定された想定運転範囲内にある場合には、支障なく運転を行うことができる。とりわけ、運転点が図13に示す無旋回領域内にある場合には、ランナ13から流出した水が旋回してランナ13の出口にホワールが形成されることを防止できる。なお、運転点が無旋回領域から外れても想定運転範囲内にある場合には、形成されるホワールは小さく、運転に支障をきたすことは回避でき、運転を行うことができる。
During the water turbine operation, when the flow rate of the water flowing into the
一方、ランナ13に流入される流量や有効落差が大きく変動して運転点が想定運転範囲から外れた場合、ランナ13から流出した水が旋回し、ランナ13の出口に比較的大きなホワールが形成され得る。
On the other hand, when the flow rate or effective head flowing into the
しかしながら本実施の形態においては、吸出し管18に図1および図2に示すような旋回防止板19が設けられている。このことにより、ランナ13から流出した水を旋回防止板19に衝突させて旋回速度成分を低減させることができる。このため、ランナ13から流出した水が旋回してランナ13の出口にホワールが形成されることを防止できる。
However, in the present embodiment, the
より具体的には、旋回防止板19のうち半径方向外側部分において、ランナ13から流出した水が旋回することを効果的に防止することができる。すなわち、旋回流は、遠心力によって半径方向外側(吸出し管18の内面の側)に偏って形成され得るが、旋回防止板19の半径方向外側部分が、旋回流が形成され得る位置に配置されるため、当該半径方向外側部分において旋回流の形成を効果的に防止することができる。また、旋回防止板19のうち半径方向内側部分(吸出し管18を回転軸線方向から見たときの中央部分)において、ランナ13の出口にホワールが形成されることを直接的に防止できる。すなわち、ホワールは旋回流の内側に形成され得るが、旋回防止板19の半径方向内側部分が、ホワールが形成され得る位置に配置されるため、当該半径方向内側部分においてホワールの形成を直接的に防止することができる。
More specifically, the water flowing out of the
このように本実施の形態によれば、吸出し管18内に旋回防止板19が設けられていることにより、ランナ13に流入される水の流量や有効落差が大きく変動して運転点が想定運転範囲から外れた場合であっても、ガイドベーンを有していないフランシス形水車10の適切な運転を行うことができる。すなわち、運転点が図13に示す想定運転範囲から外れた場合にはランナ13から流出した水が旋回してホワールが形成され得るが、旋回防止板19によって水の旋回とホワールの形成とを防止できる。このため、吸出し管18において水圧脈動が引き起こされて振動および騒音が生じることを抑制でき、支障なく水車の運転が可能になる。この結果、流量や有効落差の変動幅が大きくなって運転点が想定運転範囲から外された場合においてもガイドベーンを有していないフランシス形水車10の適切な運転を行うことができ、予め想定していた想定運転範囲よりも運転範囲を拡大させる効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、旋回防止板19は、回転軸線方向から見たときにランナ13の半径方向に延びている。このことにより、回転軸線方向から見たときに、形成され得る旋回流に対して旋回防止板19の板面19aを略垂直に形成することができ、板面19aに衝突される旋回流の旋回速度成分をより一層低減させることができる。このため、ランナ13から流出した水の旋回をより一層防止することができ、ランナ13の出口においてホワールが形成されることをより一層防止できる。
Further, according to the present embodiment, the turning
また、本実施の形態によれば、旋回防止板19は、ランナ13の回転軸線方向から見たときに、吸出し管18の内面の一部分から、回転軸線Xを通って、吸出し管18の内面の他の部分に延びている。このことにより、旋回防止板19によって、回転軸線方向から見たときの吸出し管18内の流路を周方向に分断することができる。このため、ランナ13から流出した水が旋回することをより一層防止することができ、ランナ13の出口においてホワールが形成されることをより一層防止できる。
Further, according to the present embodiment, the
なお、上述した本実施の形態において、例えば、図3に示すように、2つの第2の旋回防止板20が更に設けられていてもよい。すなわち、吸出し管18内に、ランナ13から流出した水が旋回することを防止するための2つの第2の旋回防止板20が設けられており、ランナ13の回転軸線方向から見たときに、一方の第2の旋回防止板20は、旋回防止板19(第1の旋回防止板)の一方の板面19aから半径方向外側に当該一方の板面19aに垂直に延び、他方の第2の旋回防止板20は、第1の旋回防止板19の他方の板面19aから半径方向外側に当該他方の板面19aに垂直に延びている。このことにより、回転軸線方向から見たときに、第1の旋回防止板19と2つの第2の旋回防止板20を十字状に配置することができ、吸出し管18内の流路を周方向により細かくかつ均等に分断することができる。このため、ランナ13から流出した水を第1の旋回防止板19および第2の旋回防止板20に衝突させて旋回速度成分をより一層低減することができる。この結果、ランナ13から流出した水が旋回することをより一層防止し、ランナ13の出口においてホワールが形成されることをより一層防止できる。なお、第2の旋回防止板20は、溶接等によって吸出し管18および第1の旋回防止板19に接合されることが好適である。
In the present embodiment described above, for example, as shown in FIG. 3, two
また、上述した本実施の形態においては、旋回防止板19が、ランナ13の回転軸線方向から見たときに、吸出し管18の内面の一部分から、当該回転軸線Xを通って、吸出し管18の内面の他の部分に延びるように形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、旋回防止板19は、ランナ13から流出した水が旋回することを防止するとともに、吸出し管18に支持可能であれば、回転軸線方向から見たときに半径方向において部分的に延びるように形成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, when the
(第2の実施の形態)
次に、図4および図5を用いて、本発明の第2の実施の形態におけるフランシス形水車システムについて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a Francis turbine system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
図4および図5に示す第2の実施の形態においては、入口管に第1流量調整フランジおよび第2流量調整フランジが交換可能に取り付けられる点が主に異なり、他の構成は、図1および図2に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図4および図5において、図1および図2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。 The second embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is mainly different in that the first flow rate adjustment flange and the second flow rate adjustment flange are interchangeably attached to the inlet pipe. This is substantially the same as the first embodiment shown in FIG. 4 and 5, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態におけるフランシス形水車システム30においては、図4に示すように、入口管31に、第1流量調整フランジ42が取り外し可能に取り付けられている。第1流量調整フランジ42が入口管31から取り外された場合に、入口管31に、第2流量調整フランジ44が取り外し可能に取り付けられるようになっている。すなわち、第1流量調整フランジ42と第2流量調整フランジ44とは、交換して使用される。なお、本実施の形態におけるフランシス形水車10には、旋回防止板19は設けられていない。
In the
第1流量調整フランジ42は、ケーシング11に流入される水の最小流路面積部分を画定する第1開口部43を有している。すなわち、第1流量調整フランジ42が入口管31に取り付けられた場合、ケーシング11に流入される水の流量は、第1流量調整フランジ42の第1開口部43によって画定されるようになっている。同様に、第2流量調整フランジ44は、ケーシング11に流入される水の最小流路面積部分を画定する第2開口部45を有しており、第2流量調整フランジ44が入口管31に取り付けられた場合、ケーシング11に流入される水の流量は、第2流量調整フランジ44の第2開口部45によって画定されるようになっている。
The first flow
図5に示すように、第1流量調整フランジ42の第1開口部43の流路面積と、第2流量調整フランジ44の第2開口部45の流路面積は、互いに異なっている。ここでは、図5(a)に示す第1開口部43の流路面積が、図5(b)に示す第2開口部45の流路面積より小さくなっている。このため、第1流量調整フランジ42は、上池1から比較的大きい流量で水が送られる場合に使用することが好適である。このことにより、ランナ13に流入される水の流量を低減することができるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を増大させて有効落差を低減することができる。一方、第2流量調整フランジ44は、上池1から比較的小さい流量で水が送られる場合に使用するのが好適である。このことにより、ランナ13に流入される水の流量を増大させることができるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を低減させて有効落差を増大させることができる。第1流量調整フランジ42と第2流量調整フランジ44の交換は、例えば、雨季や乾季のように季節によって上池1から送られる水の流量が異なる場合には、季節が変わるときに行えばよい。このように頻繁な交換作業を行わなくても、十分な効果を得ることができる。
As shown in FIG. 5, the flow area of the
第1流量調整フランジ42および第2流量調整フランジ44は、図4に示すように、入口管31とケーシング11との間に配置することができる。しかしながら、このことに限られることはなく、第1流量調整フランジ42および第2流量調整フランジ44は、入口管31の途中位置に配置することもでき、入口管31に取り外し可能に取り付けできれば、任意の位置に配置することができる。
As shown in FIG. 4, the first flow
入口管31は、図4に示すように、入口管本体40と、入口管本体40のケーシング11の側の端部に設けられた伸縮継手41と、を有していることが好適である。各流量調整フランジ42、44と伸縮継手41は、ボルト等によって締結することができ。また、流量調整フランジ42、44とケーシング11も同様にボルト等によって締結することができる。このようにして、第1流量調整フランジ42および第2流量調整フランジ44が入口管31に取り外し可能となっており、容易に交換可能になっている。
As shown in FIG. 4, the
次に、流量調整フランジの交換方法について説明する。 Next, a method for replacing the flow rate adjusting flange will be described.
まず、既に取り付けられている一方の流量調整フランジ(例えば、第1流量調整フランジ42)が入口管31から取り外される。この場合、まず、第1流量調整フランジ42と入口管31の伸縮継手41とを締結しているボルトが取り外される。続いて、伸縮継手41が縮められ、第1流量調整フランジ42と伸縮継手41との間に隙間が形成される。その後、第1流量調整フランジ42とケーシング11とを締結しているボルトが取り外され、伸縮継手41とケーシング11との間から第1流量調整フランジ42が取り出される。このことにより、第1流量調整フランジ42を入口管31から取り外すことができる。
First, one flow rate adjusting flange (for example, the first flow rate adjusting flange 42) that has already been attached is removed from the
次に、他方の第2流量調整フランジ44が入口管31に取り付けられる。この場合、まず、入口管31の伸縮継手41を縮めた状態で伸縮継手41とケーシング11との間に第2流量調整フランジ44が挿入され、伸縮継手41とケーシング11とがボルトによって締結される。続いて、伸縮継手41が伸ばされる。その後、第2流量調整フランジ44と伸縮継手41とがボルトによって締結される。このことにより、第2流量調整フランジ44を入口管31に取り付けることができる。
Next, the other second flow
このようにして、入口管31に取り付けられていた第1流量調整フランジ42を、第2流量調整フランジ44に交換することができる。同様の方法で、第2流量調整フランジ44を第1流量調整フランジ42に交換することができる。
In this way, the first flow
このように本実施の形態によれば、ケーシング11に流入される水の最小流路面積部分を画定する第1開口部43を有する第1流量調整フランジ42が入口管31から取り外されて、この入口管31に、ケーシング11に流入される水の最小流路面積部分を画定する第2開口部45を有する第2流量調整フランジ44が取り外し可能に取り付けられる。このことにより、上池1から送られる水の流量に応じて、第1流量調整フランジ42および第2流量調整フランジ44のうち適切な流路面積を有する流量調整フランジを選択して入口管31に取り付けることができる。第1流量調整フランジ42の第1開口部43の流路面積と、第2流量調整フランジ44の第2開口部45の流路面積が、互いに異なっているため、ランナ13に流入される水の流量を変えるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を変えて有効落差を変えることができる。この結果、流量や有効落差の変動幅が大きくなって運転点が想定運転範囲から外された場合においてもガイドベーンを有していないフランシス形水車10の適切な運転を行うことができ、予め想定していた想定運転範囲よりも運転範囲を拡大する効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the first flow
なお、上述した本実施の形態においては、入口管31の伸縮継手41が、入口管本体40のケーシング11の側の端部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、伸縮継手41は、入口管31の途中位置に設けられていてもよい。この場合においても、第1流量調整フランジ42および第2流量調整フランジ44を入口管31に取り外し可能として、容易に交換可能とすることができる。また、第1流量調整フランジ42と第2流量調整フランジ44とを交換可能であれば、入口管31は伸縮継手41を有していなくてもよい。
In addition, in this Embodiment mentioned above, the
また、上述した本実施の形態においては、入口管31に交換可能に取り付けられる流量調整フランジの個数が2つである例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、入口管31に交換可能に取り付けられる流量調整フランジの個数は3つ以上であってもよい。このことにより、流量や有効落差をきめ細かく調整することができ、運転効率を向上させることができる。
Moreover, in this Embodiment mentioned above, the example in which the number of the flow volume adjustment flanges exchangeably attached to the
(第3の実施の形態)
次に、図6および図7を用いて、本発明の第3の実施の形態におけるフランシス形水車システムについて説明する。
(Third embodiment)
Next, a Francis turbine system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6および図7に示す第3の実施の形態においては、第1フランシス形水車に上池からの水を導く第1入口管に、第1入口管内の水を第2フランシス形水車に導く第2入口管が連結されている点が主に異なり、他の構成は、図1および図2に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図6および図7において、図1および図2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。 In the third embodiment shown in FIG. 6 and FIG. 7, the first inlet pipe that guides water from the upper pond to the first Francis turbine, and the water in the first inlet pipe that leads to the second Francis turbine. The main difference is that the two inlet pipes are connected, and other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2. 6 and 7, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態においては、フランシス形水車システム30は、図6に示すように、ガイドベーンをそれぞれ有していない第1フランシス形水車10Aおよび第2フランシス形水車10Bを備えている。第1フランシス形水車10Aおよび第2フランシス形水車10Bは、図1に示すフランシス形水車10と同様に、水が流入されるケーシング11と、ケーシング11から流入される水によって回転駆動されるランナ13と、をそれぞれ有している。そして、ランナ13より上流側に、ランナ13に流入される水の流量を調整するためのガイドベーンは設けられていない。なお、本実施の形態におけるフランシス形水車10A、10Bには、旋回防止板19は設けられていない。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
図6および図7に示すように、第1フランシス形水車10Aのケーシング11には、上池1からの水が第1入口管31Aによって導かれるようになっている。第2フランシス形水車10Bのケーシング11には、第1入口管31A内の水が第2入口管31Bによって導かれるようになっている。すなわち、第1入口管31Aとケーシング11との間に分岐部50が設けられており、この分岐部50に第2入口管31Bの上流側端部(上池1の側の端部)が連結されている。このようにして、第1フランシス形水車10Aと第2フランシス形水車10Bに、上池1からの水が分流して送られ、第1フランシス形水車10Aと第2フランシス形水車10Bは、並列運転可能に構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, water from the
第2入口管31Bには、開閉弁51が設けられている。このことにより、第1入口管31A内の水の一部は、開閉弁51が開いた場合に第2フランシス形水車10Bのケーシング11に導かれるようになっている。ところで、図6においては、第2フランシス形水車10Bのランナ13から流出した水は、第1フランシス形水車10Aのランナ13から流出した水と合流して下池2に放出される例が示されているが、第2フランシス形水車10Bのランナ13から流出した水は、ランナ13から流出した水と合流することなく下池2に直接的に放出されるようにしてもよい。
An opening / closing
上池1から送られる水の流量が予め想定した第1フランシス形水車10Aの想定運転範囲内に収まっている場合、第2入口管31Bに設けられた開閉弁51は閉じられる。このことにより、上池1からの水は、第1入口管31Aを介して第1フランシス形水車10Aのケーシング11に流入され、第2入口管31Bに導かれることはない。
When the flow rate of the water sent from the
上池1から送られる水の流量が増大した場合、第2入口管31Bに設けられた開閉弁51が開く。このことにより、上池1からの水は、第1フランシス形水車10Aのケーシング11と、第2フランシス形水車10Bのケーシング11とに流入される。すなわち、上池1からの水は分流されて、第1フランシス形水車10Aと第2フランシス形水車10Bとに流入される。このことにより、第1フランシス形水車10Aのランナ13に流入される水の流量を低減することができる。
When the flow rate of the water sent from the
このように本実施の形態によれば、第1フランシス形水車10Aのケーシング11に上池1からの水を導く第1入口管31Aに、第2フランシス形水車10Bのケーシング11に第1入口管31A内の水を導く第2入口管31Bが連結され、第2入口管31Bに開閉弁51が設けられている。このことにより、上池1から送られる水の流量が増大した場合、第2入口管31Bに設けられた開閉弁51を開き、上池1からの水を第1フランシス形水車10Aと第2フランシス形水車10Bとに流入させることができる。このため、第1フランシス形水車10Aのランナ13に流入される水の流量を低減することができる。この結果、流量や有効落差の変動幅が大きくなって運転点が想定運転範囲から外された場合においてもガイドベーンを有していない第1フランシス形水車10Aの適切な運転を行うことができ、予め想定していた想定運転範囲よりも運転範囲を拡大させる効果を得ることができる。また、この場合、第2フランシス形水車10Bにおいても運転を行うことができ、第2フランシス形水車10Bのランナ13に連結された発電機においても発電を行うことができる。このため、上池1からの増大した流量の水を有効に利用して、フランシス形水車システム30としての発電出力を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the first inlet pipe is connected to the
なお、上述した本実施の形態においては、第1フランシス形水車10Aのケーシング11に上池1からの水を導く第1入口管31Aに、第2フランシス形水車10Bのケーシング11に第1入口管31A内の水を導く第2入口管31Bが連結されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、3つ以上のフランシス形水車が並列運転可能に設けられて、第1入口管31Aには、第2入口管31Bを含む複数の他の入口管が連結されるようにしてもよい。このことにより、流量や有効落差の変動幅がより一層大きくなった場合においても、ガイドベーンを有していない第1フランシス形水車10Aの運転を行うことができる。
In the above-described embodiment, the first inlet pipe is connected to the
また、上述した本実施の形態においては、第1フランシス形水車10Aのケーシング11に上池1からの水を導く第1入口管31Aに、第2フランシス形水車10Bのケーシング11に第1入口管31A内の水を導く第2入口管31Bが連結されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図8に示すように、第1入口管31Aに、第1入口管31A内の水を下池2に放出するバイパス管52が連結され、バイパス管52に開閉弁53が設けられていてもよい。このことにより、上池1から送られる水の流量が増大した場合、バイパス管52に設けられた開閉弁53を開き、上池1からの水の一部を第1フランシス形水車10Aのランナ13に流入させることなく下池2に放出することができる。このため、第1フランシス形水車10Aのランナ13に流入される水の流量を低減することができる。
Further, in the present embodiment described above, the first inlet pipe is connected to the
(第4の実施の形態)
次に、図9および図10を用いて、本発明の第4の実施の形態におけるフランシス形水車システムおよびフランシス形水車システムの運転方法について説明する。
(Fourth embodiment)
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, a Francis turbine system and a Francis turbine system operating method according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
図9および図10に示す第4の実施の形態においては、フランシス形水車のケーシングに上池からの水を導く入口管に入口弁が設けられ、入口弁が開度を調整可能である点が主に異なり、他の構成は、図1および図2に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図9よび図10において、図1および図2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。 In the fourth embodiment shown in FIGS. 9 and 10, an inlet valve is provided in an inlet pipe for guiding water from the upper pond to the casing of the Francis turbine, and the opening degree of the inlet valve can be adjusted. The main difference is that other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態におけるフランシス形水車システム30においては、入口管31に入口弁60が設けられている。また、発電機32には制御装置61が接続されており、制御装置61は、発電機32の発電出力を示す表示部(図示せず)を有している。具体的には、発電機32は、発電出力を示す発電出力信号を作成して制御装置61に送信し、制御装置61の表示部に、送信された発電出力信号が示す発電出力が表示される。
In the
入口弁60は、開度を調整可能になっている。このような入口弁60としては、例えば、図10(a)に示すような仕切板式の弁、あるいは図10(b)に示すような蝶形弁(バタフライバルブ)を採用することができる。このうち図10(a)に示す仕切板式の弁においては、入口弁60の弁体62aが弁体駆動部63aによって入口管31の長手方向(流れの方向)に直交する方向に移動可能に構成されている。入口弁60の開度は弁体62aの位置に応じて定められる。図10(b)に示す蝶形弁においては、入口弁60の弁体62bが弁体駆動部63bによって、流れの方向に直交する方向に延びる軸線を中心に回動可能に構成されている。入口弁60の開度は弁体62bの角度に応じて定められる。上述した弁体駆動部63a、63bは制御装置61によって制御される。
The opening degree of the
入口弁60の開度の調整は、発電機32における発電出力に基づいて行われることが好適である。この場合、例えば、制御装置61の表示部に表示された発電出力をオペレータが確認し、表示された発電出力が想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定して、この判定結果に基づいて入口弁60の開度を調整することができる。より具体的には、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲より大きい場合には入口弁60の開度を小さくし、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲より小さい場合には入口弁60の開度を大きくする。なお、入口弁60の開度の調整は、制御装置61から入口弁60の弁体駆動部63a、63bに駆動指示を送ることにより行うことができる。
The adjustment of the opening degree of the
ここで、想定発電出力範囲は、図13に示す予め想定された想定運転範囲においてフランシス形水車10の運転を行った場合に得られる発電機32の発電出力の範囲である。発電機32において得られる発電出力が想定発電出力範囲から外れた場合、ランナ13に流入される水の流量や有効落差が変動して運転点が想定運転範囲から外れていると考えることができる。このため、発電機32の発電出力が想定発電出力範囲から外れた場合、入口弁60の開度を調整することにより、流量や有効落差を調整して運転点を想定運転範囲内に戻すことができる。
Here, the assumed power generation output range is a range of power generation output of the
このような構成からなる本実施の形態におけるフランシス形水車システムの運転方法について、図11を用いて以下に説明する。 An operation method of the Francis turbine system according to the present embodiment having such a configuration will be described below with reference to FIG.
まず、図13に示すような想定運転範囲においてフランシス形水車10の運転を行った場合に発電機32において得られる想定発電出力範囲が算出される(ステップS1)。この想定発電出力範囲の算出は、オペレータが行ってもよく、あるいは制御装置61が行うようにしてもよい。
First, an assumed power generation output range obtained in the
続いて、フランシス形水車10の運転が開始される(ステップS2)。これにより発電機32において発電が行われる。この間、発電機32は、発電出力を示す発電出力信号を作成し、制御装置61に送信する。
Subsequently, the operation of the
制御装置61に送信された発電出力信号が示す発電出力が想定発電出力範囲に含まれるか否かが判定される(ステップS3)。この場合、発電出力が制御装置61の表示部に表示され、オペレータは、表示された発電出力を確認して判定を行う。
It is determined whether or not the power generation output indicated by the power generation output signal transmitted to the
ステップS3において得られた判定結果に基づいて、すなわち発電出力が想定発電出力範囲より大きいまたは小さい場合、入口弁60の開度が調整される(ステップS4)。この場合、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲より大きい場合には入口弁60の開度を小さくする。このことにより、想定運転範囲より増大していた流量を低減させることができるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を増大させて有効落差を低減することができ、発電機32の発電出力を低減させることができる。一方、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲より小さい場合には入口弁60の開度を大きくする。このことにより、想定運転範囲より低減していた流量を増大させることができるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を低減させることができ、発電機32の発電出力を増大させることができる。なお、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲内にある場合には、入口弁60の開度は調整されない(ステップS5)。また、入口弁60の開度は、例えば、上述した判定結果に基づいて、オペレータが制御装置61を操作して、制御装置61から入口弁60の弁体駆動部63a、63bに駆動指示を行うことにより調整することができる。
Based on the determination result obtained in step S3, that is, when the power generation output is larger or smaller than the assumed power generation output range, the opening degree of the
このように本実施の形態によれば、上池1からの水を導く入口管31に、開度調整可能な入口弁60が設けられている。このことにより、ランナ13に流入される水の流量を調整することができるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を調整して有効落差を調整することができる。このため、流量や有効落差の変動幅が大きくなって運転点が想定運転範囲から外れた場合においてもガイドベーンを有していないフランシス形水車10の適切な運転を行うことができ、予め想定していた想定運転範囲よりも運転範囲を拡大する効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定した判定結果に基づいて、入口弁60の開度が調整される。より具体的には、発電出力が想定発電出力範囲より大きい場合、入口弁60の開度が小さくされる。このことにより、ランナ13に流入される水の流量を低減させるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を増大させて有効落差を低減して、発電出力を低減させることができる。一方、発電出力が想定発電出力範囲より小さい場合に入口弁60の開度が大きくされる。このことにより、ランナ13に流入される水の流量を増大させるとともに、上池1から送られる水に付与される抵抗を低減させて有効落差を増大させて、発電出力を増大させることができる。このため、想定発電出力範囲から外れた発電機32における発電出力を、想定発電出力範囲内に戻すことができる。
Moreover, according to this Embodiment, the opening degree of the
なお、上述した本実施の形態において、オペレータによって、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲に含まれるか否かが判定されて、この判定結果に基づいて、オペレータが制御装置61を操作して入口弁60の開度が調整される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、オペレータではなく、制御装置61が、発電機32における発電出力が想定発電出力範囲に含まれるか否かの判定を行ようにしてもよい。
In the present embodiment described above, the operator determines whether or not the power generation output of the
すなわち、発電機32が、発電出力を示す発電出力信号を送信し、制御装置61が、送信された発電出力信号に基づいて、発電機32における発電出力が、予め記憶された想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定する。そして、制御装置61は、この判定結果に基づいて、入口弁60の開度を調整するように入口弁60の弁体駆動部(63aまたは63b)を制御する。この場合、制御装置61は、発電機32から送信された発電出力信号に示される発電出力が想定発電出力範囲より大きい場合に入口弁60の開度を小さくし、当該発電出力が想定発電出力範囲より小さい場合に入口弁60の開度を大きくするように、入口弁60を制御することが好適である。
That is, the
このことにより、オペレータを介在させることなく、入口弁60の開度を自動的に調整することができ、流量や有効落差の変動に対して迅速にかつきめ細かくランナ13に流入される水の流量を調整することが可能となる。
Thus, the opening degree of the
また、上述した本実施の形態においては、発電機32が発電出力を示す発電出力信号を作成して制御装置61に送信する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、発電機32において発電された電力を計測する計測器(図示せず)が発電機32とは別体に設けられて、当該計測器が発電出力を示す発電出力信号を作成して制御装置61に送信するようにしてもよい。
Moreover, in this Embodiment mentioned above, the
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるフランシス形水車、フランシス形水車システムおよびフランシス形水車システムの運転方法は、上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the Francis turbine, the Francis turbine system, and the operation method of the Francis turbine system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Moreover, as a matter of course, these embodiments can be partially combined as appropriate within the scope of the present invention.
10 フランシス形水車
10A 第1フランシス形水車
10B 第2フランシス形水車
13 ランナ
18 吸出し管
19 旋回防止板
19a 板面
20 第2の旋回防止板
30 フランシス形水車システム
31 入口管
31A 第1入口管
31B 第2入口管
32 発電機
41 伸縮継手
42 第1流量調整フランジ
43 第1開口部
44 第2流量調整フランジ
45 第2開口部
51 開閉弁
52 バイパス管
53 開閉弁
60 入口弁
61 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
流入する水によって回転駆動されるランナと、
前記ランナの下流側に設けられた吸出し管と、
前記吸出し管内に設けられ、前記ランナから流出した水が旋回することを防止するための旋回防止板と、を備えたことを特徴とするフランシス形水車。 A Francis turbine without a guide vane,
A runner that is rotationally driven by incoming water;
A suction pipe provided downstream of the runner;
A Francis type turbine provided with a turning prevention plate provided in the suction pipe for preventing the water flowing out of the runner from turning.
前記ランナの回転軸線に沿った方向から見たときに、一方の前記第2の旋回防止板は、前記旋回防止板の一方の板面から半径方向外側に当該板面に垂直に延び、他方の前記第2の旋回防止板は、前記旋回防止板の他方の板面から半径方向外側に当該板面に垂直に延びていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のフランシス形水車。 Two second anti-rotation plates provided in the suction pipe for preventing the water flowing out of the runner from rotating;
When viewed from the direction along the rotation axis of the runner, one of the second anti-rotation plates extends radially outward from one plate surface of the anti-rotation plate perpendicularly to the plate surface, and the other 4. The Francis shape according to claim 1, wherein the second anti-rotation plate extends radially outward from the other plate surface of the anti-rotation plate perpendicularly to the plate surface. 5. Water wheel.
前記フランシス形水車に水を導く入口管と、
前記入口管に取り外し可能に取り付けられ、前記フランシス形水車に流入される水の最小流路面積部分を画定する第1開口部を有する第1流量調整フランジと、
前記第1流量調整フランジが取り外された場合に前記入口管に取り外し可能に取り付けられて前記フランシス形水車に流入される水の最小流路面積部分を画定する第2開口部を有する第2流量調整フランジと、を備え、
前記第1流量調整フランジの前記第1開口部の流路面積と、前記第2流量調整フランジの前記第2開口部の流路面積は、互いに異なっていることを特徴とするフランシス形水車システム。 Francis turbine without guide vanes,
An inlet pipe for leading water to the Francis turbine,
A first flow adjustment flange removably attached to the inlet pipe and having a first opening defining a minimum flow area area of water flowing into the Francis turbine;
A second flow rate adjustment having a second opening that removably attaches to the inlet pipe when the first flow rate adjustment flange is removed and defines a minimum flow area of water flowing into the Francis turbine A flange, and
The Francis turbine system, wherein a flow path area of the first opening of the first flow rate adjusting flange and a flow path area of the second opening of the second flow rate adjusting flange are different from each other.
前記第1フランシス形水車に水を導く第1入口管と、
前記第1入口管内の水を前記第2フランシス形水車に導く第2入口管と、
前記第2入口管に設けられた開閉弁と、を備えたことを特徴とするフランシス形水車システム。 A first Francis turbine and a second Francis turbine that do not have guide vanes respectively;
A first inlet pipe for directing water to the first Francis turbine,
A second inlet pipe for guiding water in the first inlet pipe to the second Francis turbine,
A Francis-type water turbine system comprising: an on-off valve provided in the second inlet pipe.
前記フランシス形水車に水を導く入口管と、
前記入口管内の水を下池に放出するバイパス管と、
前記バイパス管に設けられた開閉弁と、を備えたことを特徴とするフランシス形水車システム。 Francis turbine without guide vanes,
An inlet pipe for leading water to the Francis turbine,
A bypass pipe for discharging water in the inlet pipe to a lower pond;
A Francis-type water turbine system comprising: an on-off valve provided in the bypass pipe.
前記フランシス形水車に水を導く入口管と、
前記入口管に設けられた入口弁と、を備え、
前記入口弁は、開度を調整可能であることを特徴とするフランシス形水車システム。 Francis turbine without guide vanes,
An inlet pipe for leading water to the Francis turbine,
An inlet valve provided in the inlet pipe,
The Francis-type water turbine system characterized in that the opening of the inlet valve can be adjusted.
制御装置と、を更に備え、
前記制御装置は、前記発電機における発電出力が、予め想定された前記フランシス形水車の想定運転範囲において前記フランシス形水車の運転を行った場合に得られる想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記入口弁の開度を調整するように前記入口弁を制御することを特徴とする請求項9に記載のフランシス形水車システム。 A generator coupled to the Francis turbine,
And a control device,
The control device determines whether or not the power generation output of the generator is included in an assumed power generation output range obtained when the Francis turbine is operated in a presumed operation range of the Francis turbine. 10. The Francis turbine system according to claim 9, wherein the Francis-type water turbine system is controlled so as to adjust the opening of the inlet valve based on the determination result.
前記発電機における発電出力が、予め想定された前記フランシス形水車の想定運転範囲において前記フランシス形水車の運転を行った場合に得られる想定発電出力範囲に含まれるか否かを判定する工程と、
前記判定する工程において得られた判定結果に基づいて、前記入口弁の開度を調整する工程と、を備えたことを特徴とするフランシス形水車システムの運転方法。 The Francis turbine system according to claim 9, wherein the Francis turbine system is configured to operate the Francis turbine system further including a generator coupled to the Francis turbine.
Determining whether the power generation output in the generator is included in an assumed power generation output range obtained when the Francis turbine is operated in a presumed operation range of the Francis turbine,
And a step of adjusting the opening degree of the inlet valve based on a determination result obtained in the determination step.
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