【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数のノズルを備え、デフレクタが内掛け式であるペルトン水車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペルトン水車は、外周にバケットを備えたランナと、このランナに対向してバケットに衝突する水量を調節するニードルが出入するノズルと、ノズルから噴出するジェット流を偏向させるヘッド及びこのヘッドに接続するアームからなるデフレクタとを備え、ニードルの出入によりノズルからのジェット流の水量を調節して負荷運転を行なっている。なお、負荷遮断時には、デフレクタの操作により、ノズルから噴出するジェット流を直ちにランナから偏向させ、次にニードルを徐々に閉じて水圧鉄管の水圧上昇が過大にならぬようにしている。
【０００３】
なお、デフレクタにはノズルからのジェット流をランナ側の面から作動させる内掛け式と、その反対面から作動させる外掛け式とがあり、内掛け式のデフレクタを備えた複数のノズルを有する多ノズル型ペルトン水車として図２，図２のＡ部詳細図である図３に示すものが知られている。
図２において、ペルトン水車は、立軸に取付けられ外周にバケットを備えたランナ１と、ランナ１に対向して分岐管２に設けられ、ノズルチップ，ニードル，デフレクタ等を備える６箇のノズル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆとから構成されている。
【０００４】
ここで、図３によりさらに説明する。図３において、ランナ１は外周に多数のバケット５を備えている。ノズル３ａはノズル口を備えるノズルチップ６と、これに接続するノズルパイプ７と、ノズルチップ６のノズル口に出入するニードル８と、ノズルチップ６に取付けられ、ノズル３ａから噴出するジェット流を受水するヘッド１０及びこのヘッド１０に接続されるアーム１１とからなるデフレクタ１２とを備えている。ここで、デフレクタ１２はアーム１１に取付けられた回動軸１３の回動により回動自在に設けられ、ランナ１側の面から回動する内掛け式になっている。なお、ノズル３ｂないし３ｆについてもノズル３ａと同じ構成からなっている。
【０００５】
このような構成により、ペルトン水車の負荷運転時、デフレクタ１２はノズル３ａないし３ｆの各ノズルからのジェット流を妨げない位置におかれ、ニードル８の出入により負荷に対応する水量のジェット流がノズルチップ６のノズル口から噴出される。そしてこのジェット流はバケット５に衝突してランナ１を回転し、水車は負荷に対応する仕事をし、ランナ１に直結する発電機から負荷に対応する電力を発生する。
【０００６】
ところで、負荷遮断時には、負荷遮断の指令によりデフレクタ１２は急速に作動し、デフレクタ１２のヘッド１０はノズルチップ６のノズル口から噴出するジェット流を偏向させ、ニードル８を徐々に閉じて水圧鉄管の過度の圧力上昇を防いでいる。
ところで、負荷遮断後、再負荷運転に移行する場合、通常の制御ではニードル８の開度を小開度に調整してノズル３ａないし３ｆからのジェット流の水量を調節してランナ１のバケット５に衝突させてランナ１を回転させ、ランナ１の回転速度を同期速度に調整する方式が採用されている。なお、デフレクタ１２自体は速度調整に対する機能は持たせていない。
【０００７】
ところで、ペルトン水車発電所の運用条件によっては、負荷遮断時においても負荷遮断前のペルトン水車を通過する水量を維持しておきたい場合がある。この場合は、デフレクタ１２の操作によりジェット流を偏向させた後もニードル８は負荷遮断前の開度を維持することにより、ペルトン水車を通過する水量を一定に保つ。このため、再負荷運転に移行する場合には、デフレクタ１２の開度を微調整してランナの回転速度を同期速度に揃速する方式を採用することになる。以下この方式を「デフレクタ揃速方式」という。
【０００８】
次に、このデフレクタ揃速方式によるランナの回転速度の制御時におけるジェット流の流れについて図２を用いて説明する。
図２において負荷遮断後、再負荷運転に移行するときには、デフレクタ１２の位置は中間開度にし、この開度によりノズル３ａから噴出したジェット流１５が偏向された偏向ジェット流１６の一部はランナ１のバケット５に衝突してランナ１を回転させ、ランナ１の回転速度を同期速度に揃速する。一方、残りの大部分の偏向ジェット流１６はノズル３ｂの先端部に向い、デフレクタ１２の後端の空間からノズル３ｂからのジェット流１５を直撃する。なお、このような現象は隣接するすべてのノズル間で見られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のデフレクタ揃速制御方式においては、デフレクタ１２により偏向させた偏向ジェット流１６の一部がランナ１のバケット５に衝突してランナ１の回転速度を同期速度に揃速しているが、残りの大部分の偏向ジェット流は隣接するノズルからのジェット流を直撃することになる。この直撃により隣接するノズルからのジェット流は擾乱を受けるので、ランナ１のバケット５に衝突するジェット流のエネルギーが変動し、揃速時の制御が不安定となり、同期投入に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
また、前記ジェット流のエネルギーの変動により、水圧鉄管の水圧にも異常な脈動が発生する場合が生じるという問題がある。
本発明の目的は、内掛け式のデフレクタによるデフレクタ揃速方式において、負荷遮断後の再負荷運転に移行するときに行なわれるランナの回転速度を同期速度に揃速する際、揃速時の制御の不安定現象と水圧鉄管の水圧の異常な脈動を回避できるペルトン水車を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば外周にバケットを備えるランナと、このランナに対向して設けられ、バケットに衝突するジェット流を噴出し、ニードルによりその水量を調節する複数のノズルと、ヘッド及びこのヘッドに接続するアームからなり、回動によりランナ側の面からヘッドによりノズルから噴出するジェット流を偏向させる内掛け式のデフレクタとを備え、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、デフレクタの開度調整により偏向した偏向ジェット流がバケットに衝突してランナの回転速度を調整するペルトン水車において、デフレクタのヘッドの後縁端部に、この端部から突出し、隣接するノズルからのデフレクタによる偏向ジェット流が当る飛出し体を設けるものとする。
【００１２】
【作用】
外周にバケットを備えるランナと、ジェット流を噴出する複数のノズルと、各ノズルにヘッドとアームとからなり、ランナ側の面から操作される内掛け式のデフレクタとを備えるペルトン水車において、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、ランナの回転速度を同期速度にデフレクタ揃速方式により揃速する場合、ニードルは負荷遮断前の水量を維持する開度に保ち、一方、デフレクタは、その開度を調整してジェット流を偏向させ、この偏向ジェット流の一部をランナのバケットに衝突させて揃速を行なう。この際残りの大部分の偏向ジェット流は隣接するノズルから噴出するジェット流を直撃する方向に流れるが、デフレクタのヘッドの後縁端部に、この端部から突出する飛出し体を設けたので、残りの大部分の偏向ジェット流はこの飛出し体に当り、このため隣接するノズルから噴出するジェット流に衝突せず、ジェット流の流れを擾乱させない。したがって、ノズルから噴出するジェット流のエネルギーは変動しないので、ランナの揃速時の制御は安定するとともに水圧鉄管に水圧の異常な脈動の発生を防止する。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。図１は本発明の実施例によるペルトン水車のノズル部の部分断面図である。なお、図１において図２，図３の従来例と同一部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１において従来例と異なるのは、ノズル３ａのデフレクタ１２のヘッド１０の後縁端部に、この端部から突出し、隣接する図示しないノズルからのデフレクタにより偏向された偏向ジェット流１６が当る飛出し体２０を設けたことである。なお、飛出し体２０はヘッド１０と一体にして製造される。なお、ノズル３ｂないし３ｆの各デフレクタ１２のヘッド１０にもノズル３ａのデフレクタ１２のヘッド１０に設けた飛出し体２０と同じ飛出し体２０を設けている。
【００１４】
このような構成により、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際、ランナ１の回転速度を、デフレクタ揃速方式により同期速度に揃速する場合、ノズル３ａに隣接する図示しないノズルからデフレクタにより偏向され、バケット５に衝突しない残りの偏向ジェット流１６は、ノズル３ａに設けたデフレクタ１２のヘッド１０の飛出し体２０に当るので、ノズル３ａからのジェット流１５には隣接するノズルからの偏向ジェット流１６が衝突せず、ジェット流１５は擾乱されない。
【００１５】
なお、上記においてはノズル３ａについて説明したが、他のノズル３ｂないし３ｆにおいても各デフレクタ１２のヘッド１０に飛出し体２０が設けられているので、前述と同じ作用が得られる。
したがって、ノズルからの噴出するジェット流のエネルギーの変動がなくなり、前述のようにランナ１の揃速時の安定した制御が得られ、また水圧鉄管の水圧の異常な脈動の発生を防止する。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば前述の構成により、内掛け式のデフレクタのヘッドの後縁端部に飛出し体を設けたので、負荷遮断後、再負荷運転に移行する際のランナの回転速度をデフレクタ揃速方式で揃速する場合、ノズルからの噴出するジェット流をデフレクタにより偏向させた揃速に寄与しない偏向ジェット流は、隣接するノズルのデフレクタのヘッドの飛出し体に当り、このノズルから噴出するジェット流に衝突しないので、ジェット流は擾乱されない。したがって、ジェット流のエネルギーの変動がなくなり、ランナの揃速時の制御は安定するとともに水圧鉄管の水圧の異常な脈動の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるペルトン水車のノズル部の部分断面図
【図２】複数のノズルを備えた立軸型のペルトン水車の平面図
【図３】図２のＡ部の拡大図
【符号の説明】
１ ランナ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ ノズル
５ バケット
８ ニードル
１０ ヘッド
１１ アーム
１２ デフレクタ
２０ 飛出し体[0001]
[Industrial applications]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Pelton turbine having a plurality of nozzles and a deflector being hung inside.
[0002]
[Prior art]
The Pelton turbine is connected to a runner having a bucket on the outer periphery, a nozzle into and out of which a needle for adjusting the amount of water that collides with the bucket against the runner enters and exits, a head that deflects a jet flow ejected from the nozzle, and is connected to the head. A deflector comprising an arm is provided, and a load operation is performed by adjusting the amount of jet stream water from the nozzle by moving a needle in and out. When the load is cut off, the jet flow ejected from the nozzle is immediately deflected from the runner by operating the deflector, and then the needle is gradually closed to prevent the hydraulic pressure of the penstock from rising excessively.
[0003]
There are two types of deflectors: an inner type that operates the jet stream from the nozzle from the surface on the runner side, and an outer type that operates from the opposite surface. A nozzle type Pelton turbine shown in FIG. 3 which is a detailed view of a portion A in FIGS. 2 and 2 is known.
In FIG. 2, a Pelton turbine is provided with a runner 1 attached to a vertical shaft and having a bucket on an outer periphery, and six nozzles 3a provided on a branch pipe 2 facing the runner 1 and provided with a nozzle tip, a needle, a deflector and the like. 3b, 3c, 3d, 3e, and 3f.
[0004]
Here, further description will be made with reference to FIG. In FIG. 3, the runner 1 has a number of buckets 5 on the outer periphery. The nozzle 3a has a nozzle tip 6 having a nozzle port, a nozzle pipe 7 connected to the nozzle tip, a needle 8 entering and exiting the nozzle port of the nozzle tip 6, and a jet flow attached to the nozzle tip 6 and ejecting from the nozzle 3a. A deflector 12 comprising a head 10 for watering and an arm 11 connected to the head 10 is provided. Here, the deflector 12 is provided rotatably by the rotation of a rotation shaft 13 attached to the arm 11, and is an inner hook type that rotates from the surface on the runner 1 side. The nozzles 3b to 3f have the same configuration as the nozzle 3a.
[0005]
With such a configuration, during the load operation of the Pelton turbine, the deflector 12 is located at a position where the jet flow from each of the nozzles 3a to 3f is not obstructed. It is ejected from the nozzle opening of the chip 6. Then, the jet stream collides with the bucket 5 to rotate the runner 1, and the water turbine performs a work corresponding to the load, and generates electric power corresponding to the load from a generator directly connected to the runner 1.
[0006]
By the way, at the time of load shedding, the deflector 12 operates rapidly according to the load shedding command, the head 10 of the deflector 12 deflects the jet flow ejected from the nozzle orifice of the nozzle tip 6, and gradually closes the needle 8 to close the penstock. Prevents excessive pressure rise.
By the way, in the case of shifting to the reload operation after the load is cut off, in the normal control, the opening of the needle 8 is adjusted to a small opening to adjust the amount of water of the jet flow from the nozzles 3a to 3f, and the bucket 5 of the runner 1 is adjusted. A method is employed in which the runner 1 is rotated by colliding with the runner and the rotational speed of the runner 1 is adjusted to a synchronous speed. Note that the deflector 12 itself does not have a function for speed adjustment.
[0007]
By the way, depending on the operating conditions of the Pelton turbine power plant, there is a case where it is desired to maintain the amount of water passing through the Pelton turbine before the load shedding even during the load shedding. In this case, even after the jet flow is deflected by the operation of the deflector 12, the needle 8 maintains the opening before the load is cut off, thereby keeping the amount of water passing through the Pelton turbine constant. Therefore, when shifting to the reload operation, a method of finely adjusting the opening degree of the deflector 12 and adjusting the rotation speed of the runner to the synchronous speed is adopted. Hereinafter, this method is referred to as a “deflector uniform speed method”.
[0008]
Next, a description will be given of the flow of the jet flow at the time of controlling the rotation speed of the runner by the deflector uniform speed method with reference to FIG.
In FIG. 2, when shifting to the reloading operation after the load is cut off, the position of the deflector 12 is set at the intermediate opening, and a part of the deflected jet stream 16 in which the jet stream 15 ejected from the nozzle 3a is deflected by this opening degree is runner. The runner 1 is rotated by colliding with the first bucket 5, and the rotation speed of the runner 1 is made uniform to the synchronous speed. On the other hand, most of the remaining deflected jet stream 16 is directed toward the tip of the nozzle 3b and directly hits the jet stream 15 from the nozzle 3b from the space at the rear end of the deflector 12. Such a phenomenon is observed between all adjacent nozzles.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above deflector uniform speed control method, a part of the deflecting jet flow 16 deflected by the deflector 12 collides with the bucket 5 of the runner 1 to uniform the rotational speed of the runner 1 to the synchronous speed. Most of the deflected jet stream will hit the jet stream from the adjacent nozzle directly. Since the jet flow from the adjacent nozzle is disturbed by this direct hit, the energy of the jet flow colliding with the bucket 5 of the runner 1 fluctuates, the control at the time of uniform speed becomes unstable, and it takes a long time for synchronous injection. There is.
[0010]
In addition, there is a problem that abnormal pulsation may occur in the water pressure of the penstock due to fluctuations in the energy of the jet flow.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a deflector uniform speed system using an inner hook type deflector to control the runner rotation speed to be synchronized with the synchronous speed at the time of shifting to reload operation after load interruption. An object of the present invention is to provide a Pelton turbine capable of avoiding unstable phenomena and abnormal pulsation of water pressure of penstock.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a runner having a bucket on the outer periphery, and a plurality of nozzles provided opposite to the runner, ejecting a jet stream colliding with the bucket, and adjusting the amount of water with a needle And a head and an arm connected to the head, and an inner hanging deflector for deflecting the jet flow ejected from the nozzle by the head from the surface on the runner side by rotation. In the case of a Pelton turbine in which a deflecting jet flow deflected by adjusting the opening degree of the deflector collides with a bucket to adjust the rotation speed of the runner, the deflector head protrudes from the rear edge of the head, and an adjacent nozzle And a projecting body to which a deflector from which a deflector jet flows is applied.
[0012]
[Action]
Load shedding in a Pelton turbine equipped with a runner having a bucket on the outer periphery, a plurality of nozzles for jetting a jet stream, and a head and arm for each nozzle, and an inner hanging deflector operated from the runner side surface Later, when shifting to reload operation, if the runner rotation speed is synchronized to the synchronous speed by the deflector uniform speed method, the needle is kept at the opening to maintain the water amount before load interruption, while the deflector is opened. The jet stream is deflected by adjusting the degree, and a part of the deflected jet stream is caused to collide with a bucket of the runner to achieve uniform speed. At this time, most of the remaining deflected jet flow flows in a direction that directly hits the jet flow ejected from the adjacent nozzle, but since a projecting body projecting from this end is provided at the trailing edge of the deflector head. Most of the remaining deflected jet stream hits the projectile and therefore does not collide with the jet stream ejected from the adjacent nozzle and does not disturb the jet stream. Therefore, since the energy of the jet flow ejected from the nozzle does not fluctuate, the control at the time of uniform running speed of the runner is stabilized, and the occurrence of abnormal hydraulic pressure pulsation in the penstock is prevented.
[0013]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial sectional view of a nozzle portion of a Pelton turbine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in the conventional example of FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. 1 differs from the conventional example in that a deflecting jet stream 16 projecting from this end and deflecting by a deflector from an adjacent nozzle (not shown) hits the trailing edge of the head 10 of the deflector 12 of the nozzle 3a. That is, the delivery body 20 is provided. The projecting body 20 is manufactured integrally with the head 10. In addition, the projecting body 20 which is the same as the projecting body 20 provided in the head 10 of the deflector 12 of the nozzle 3a is provided also in the head 10 of each deflector 12 of the nozzles 3b to 3f.
[0014]
With such a configuration, when the rotational speed of the runner 1 is synchronized with the synchronous speed by the deflector uniform speed system when shifting to the reload operation after the load is cut off, the deflector deflects from the nozzle (not shown) adjacent to the nozzle 3a. The remaining deflected jet flow 16 that does not collide with the bucket 5 hits the projecting body 20 of the head 10 of the deflector 12 provided in the nozzle 3a, so that the jet flow 15 from the nozzle 3a is deflected by a deflected jet from an adjacent nozzle. Stream 16 does not impinge and jet stream 15 is not disturbed.
[0015]
Although the nozzle 3a has been described above, the other nozzles 3b to 3f have the same effect as described above since the projecting body 20 is provided on the head 10 of each deflector 12.
Therefore, the energy of the jet stream ejected from the nozzle does not fluctuate, stable control can be obtained when the runner 1 is in uniform speed as described above, and abnormal pulsation of the water pressure of the penstock is prevented.
[0016]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, according to the above-described configuration, the projecting body is provided at the trailing edge of the head of the inner type deflector. When the runner rotation speed is uniformed by the deflector uniform speed method, the deflector deflects the jet flow ejected from the nozzle and the deflector deflected jet flow that does not contribute to the uniformity speed is ejected from the deflector head of the adjacent nozzle The jet stream is not disturbed because it does not hit the body and does not impinge on the jet stream ejected from this nozzle. Therefore, the energy of the jet flow does not fluctuate, the control when the runners are aligned at a constant speed is stabilized, and the occurrence of abnormal pulsation in the hydraulic pressure of the penstock can be prevented.
[Brief description of the drawings]
1 is a partial sectional view of a nozzle portion of a Pelton turbine according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a plan view of a vertical shaft type Pelton turbine provided with a plurality of nozzles; FIG. 3 is an enlarged view of a part A in FIG. Explanation of code]
1 Runners 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f Nozzle 5 Bucket 8 Needle 10 Head 11 Arm 12 Deflector 20 Projecting body
