JP6670736B2 - Hydraulic machine and its operation method - Google Patents

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Description

本発明の実施の形態は、水力機械及びその運転方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a hydraulic machine and a method of operating the same.

水力機械の一例として、フランシス形ポンプ水車が知られている。フランシス形ポンプ水車では、水車運転時に、ケーシングからの水がステーベーン及びガイドベーンを通ってランナへと流れ込む。ランナは、ガイドベーンからの水流によって回転駆動され、これにより、主軸を介して発電電動機が駆動される。そしてランナを回転させた水は、吸出し管を経て放水路或いは下池へと導かれる。一方で、ポンプ運転時(揚水運転時)には、発電電動機がランナを水車運転時とは逆方向に回転させる。これにより、吸出し管からの水が、ランナ、ガイドベーン、ステーベーン及びケーシングを経て、上池へと揚水される。   As an example of a hydraulic machine, a Francis type pump turbine is known. In the Francis type pump-turbine, water from the casing flows into the runner through the stay vanes and the guide vanes during operation of the turbine. The runner is rotationally driven by the water flow from the guide vanes, and thereby the generator motor is driven via the main shaft. And the water which rotated the runner is guided to a drainage channel or a lower pond via a suction pipe. On the other hand, during the pump operation (during the pumping operation), the generator motor rotates the runner in a direction opposite to that during the operation of the water wheel. Thereby, the water from the suction pipe is pumped to the upper pond via the runner, the guide vanes, the stay vanes, and the casing.

このようなフランシス形ポンプ水車の揚水運転時においては、遠心型ポンプと同様に、高揚程側で逆流現象が生じる場合がある。そして逆流現象が生じ得る流量範囲で運転を行う場合、同一揚程上で複数の運転点が存在するために、ハンプ現象、すなわち流量が上下する現象が生じることがあり、異常水撃や異常振動が生じ易くなる。そこで、このようなハンプ現象を回避するために、ガイドベーンの開度を絞る手法が一般に利用されている。   During the pumping operation of such a Francis type pump-turbine, a backflow phenomenon may occur on the high head side as in the case of the centrifugal pump. When operating in the flow rate range where the backflow phenomenon can occur, the hump phenomenon, that is, the phenomenon that the flow rate fluctuates, may occur due to the presence of a plurality of operating points on the same head, and abnormal water hammer and abnormal vibration may occur. It is easy to occur. Therefore, in order to avoid such a hump phenomenon, a method of narrowing the opening degree of the guide vane is generally used.

図15は、一般的なフランシス形ポンプ水車の揚水運転時の流量と揚程との関係を示す性能線図を示している。図15において、符号Xは、ガイドベーンをオンカム点に維持して運転した際の、ある一般的なフランシス形ポンプ水車の性能曲線を示している。この性能曲線Xでは、一点鎖線で囲んだ符号A1で示す高揚程側の範囲内に、逆流現象が生じ得る逆流発生点が存在する。図中の符号Auで示す実線の矩形の範囲は、運転範囲を示している。この運転範囲Auは、逆流発生点に対して所定量の運転マージンをもって規定される範囲であって、適正な揚水運転を実行可能な範囲を規定するものである。運転範囲Auで許容される揚程の上限は最高揚程、下限は最低揚程と呼ばれ、運転範囲Auで許容される流量の上限は最大流量、下限は最低流量と呼ばれる。   FIG. 15 is a performance diagram showing the relationship between the flow rate and the head during the pumping operation of a general Francis pump-turbine. In FIG. 15, reference numeral X indicates a performance curve of a general Francis type pump-turbine when the guide vane is operated at the on-cam point and operated. In the performance curve X, a backflow occurrence point where a backflow phenomenon can occur exists in a range on the high-lift side indicated by reference numeral A1 surrounded by a dashed line. A solid-line rectangular range indicated by reference numeral Au in the drawing indicates an operation range. This operation range Au is a range defined with a predetermined amount of operation margin with respect to the backflow occurrence point, and defines a range in which a proper pumping operation can be performed. The upper limit of the head permitted in the operation range Au is called a maximum head, and the lower limit is called a minimum head. The upper limit of the flow rate allowed in the operation range Au is called a maximum flow, and the lower limit is called the minimum flow.

ハンプ現象を回避すべく、上述のガイドベーンの開度を絞る手法を用いた場合には、性能曲線Xを、これよりも低流量側且つ高揚程側に位置する性能曲線Xcへ変化させることができる。これにより、図中の矢印に示すように逆流発生点を高揚程側にシフトさせることができる。その結果、ガイドベーンの開度を絞った後の状態では、性能線図X上における逆流発生点又はその近傍での運転点で運転した場合であっても、ハンプ現象の発生を抑制することが可能となる。   In order to avoid the hump phenomenon, when the above-described method of reducing the guide vane opening is used, the performance curve X may be changed to a performance curve Xc located on the lower flow rate side and higher head side. it can. Thereby, as shown by the arrow in the figure, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side. As a result, in the state after the opening degree of the guide vane is reduced, even when the operation is performed at the backflow generation point on the performance diagram X or at the operation point in the vicinity thereof, it is possible to suppress the occurrence of the hump phenomenon. It becomes possible.

しかしながら、上述のようにガイドベーンの開度を絞る手法では、ガイドベーンがオンカム点から外れる運転となることで、揚水運転時の運転効率及び揚水量が低下するという問題が生じる。   However, in the technique of reducing the opening degree of the guide vane as described above, the operation of the guide vane deviating from the on-cam point causes a problem that the operation efficiency and the pumping amount during the pumping operation are reduced.

特開2013−092156号公報JP 2013-092156 A

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、揚水運転において、ガイドベーンをオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる水力機械及びそ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 the above-described circumstances, and in pumping operation, while maintaining the guide vanes at the on-cam point, only the backflow occurrence point is partially moved away from the high head side or the backflow occurrence point is eliminated. An object of the present invention is to provide a hydraulic machine and a method for operating the hydraulic machine, which can improve the problem of the backflow point while suppressing a decrease in operation efficiency.

実施の形態に係る水力機械は、ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械であって、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整機構を備えている。   In the hydraulic machine according to the embodiment, a guide vane and a stay vane are arranged between a runner and a casing, and by rotating the runner, water flows from the runner side to the casing side via the guide vane and the stay vane. And a flow rate adjusting mechanism for selectively increasing the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side wing surface of the guide vane.

また実施の形態に係る水力機械の運転方法は、ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械の運転方法である。この運転方法は、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整工程を備えている。   Further, in the operation method of the hydraulic machine according to the embodiment, a guide vane and a stay vane are arranged between a runner and a casing, and by rotating the runner, the guide vane and the stay vane pass through the guide vane and the stay vane from the runner side. This is a method of operating a hydraulic machine that pumps water to the casing side. This operation method includes a flow rate adjusting step for selectively increasing the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface of the guide vane.

本発明によれば、揚水運転において、ガイドベーンをオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in pumping operation, while maintaining a guide vane at an on-cam point, only a backflow generation point can be partially moved away to the high head side, or a backflow generation point can be eliminated, thereby reducing operating efficiency. And the problem of the backflow point can be improved while suppressing the occurrence of the backflow.

第1の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of the Francis type pump turbine according to the first embodiment. 図1に示すフランシス形ポンプ水車の流量調整機構を説明する図であって、(A)は、流量調整機構による流量調整前の状態を示す図であり、(B)は、流量調整後の状態を示す図である。It is a figure explaining the flow control mechanism of the Francis type pump turbine shown in Drawing 1, (A) is a figure showing the state before flow control by the flow control mechanism, and (B) is the state after flow control. FIG. 図1に示すフランシス形ポンプ水車の揚水運転時の流量と揚程との関係を示す性能線図を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a performance diagram showing a relationship between a flow rate and a head during a pumping operation of the Francis pump-turbine shown in FIG. 1. 第2の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of the Francis type pump turbine according to the second embodiment. 図4に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第2の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。It is the figure which looked at the guide vane and lower cover of the Francis type pump turbine shown in Drawing 4 along the runner axis of rotation, and is a figure explaining the flow control mechanism concerning a 2nd embodiment. 第3の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of the Francis type pump-turbine according to the third embodiment. 図6に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第3の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。It is the figure which looked at the guide vane and lower cover of the Francis type pump turbine shown in Drawing 6 along the runner rotation axis downward, and is a figure explaining the flow control mechanism concerning a 3rd embodiment. 第4の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to a fourth embodiment. 図8に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第4の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。It is the figure which looked at the guide vane and lower cover of the Francis type pump-turbine shown in FIG. 8 below along the runner rotation axis, and is a figure explaining the flow control mechanism which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of the Francis type pump turbine according to the fifth embodiment. 図10に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第5の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。It is the figure which looked at the guide vane and lower cover of the Francis type pump-turbine shown in FIG. 10 below along the runner rotation axis, and is a figure explaining the flow control mechanism which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び流量調整機構を示す図であって、(A)は、流量調整機構による流量調整前の状態を示す図であり、(B)は、流量調整後の状態を示す図である。It is a figure which shows the guide vane and flow control mechanism of the Francis type pump-turbine which concerns on 6th Embodiment, (A) is a figure which shows the state before the flow control by a flow control mechanism, (B) is a figure. FIG. 7 is a diagram showing a state after flow rate adjustment. (A)は、第7の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、(B)は、(A)に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図である。(A) is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to a seventh embodiment, and (B) is a diagram showing a guide vane and a lower cover of the Francis type pump turbine shown in (A) along a runner rotation axis. FIG. 第8の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。It is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to an eighth embodiment. 一般的なフランシス形ポンプ水車の揚水運転時の流量と揚程との関係を示す性能線図を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a performance diagram illustrating a relationship between a flow rate and a head during a pumping operation of a general Francis type pump-turbine.

以下に、添付の図面を参照して、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、図15で説明した事項と同様の事項について説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, description of the same items as those described with reference to FIG. 15 may be omitted.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る水力機械の一例としてのフランシス形ポンプ水車1を示している。以下の説明においては、フランシス形ポンプ水車1のことを単に水車1と称する。この水車1は、水車運転時に図示しない上池から鉄管を通って水が流入するケーシング10と、複数のガイドベーン12及びステーベーン13と、ランナ14と、を備えている。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a Francis-type pump-turbine 1 as an example of a hydraulic machine according to a first embodiment of the present invention. In the following description, the Francis pump-turbine 1 will be simply referred to as the turbine 1. The water turbine 1 includes a casing 10 into which water flows from an upper pond (not shown) through an iron pipe during operation of the water turbine, a plurality of guide vanes 12 and stay vanes 13, and a runner 14.

水車1においては、水車運転時に、ケーシング10からの水が、ガイドベーン12及びステーベーン13によって構成される静止翼列流路を通ってランナ14へ流入する。これにより、ランナ14が、ランナ回転軸C1を中心に回転する。なお、以下の説明において、単に軸方向と言う場合には、その方向は、ランナ回転軸C1上の方向又はランナ回転軸C1に沿う方向を意味するものとする。本例においては、軸方向が、上下方向に沿って延びている。また、周方向という用語は、ランナ14がランナ回転軸C1を中心に回転する方向に沿う方向を意味するものとし、径方向という用語は、ランナ回転軸C1に直交する方向を意味するものとする。   In the water turbine 1, water from the casing 10 flows into the runner 14 through the stationary cascade flow path constituted by the guide vanes 12 and the stay vanes 13 during operation of the water turbine. Thus, the runner 14 rotates around the runner rotation axis C1. In the following description, when simply referred to as an axial direction, the direction means a direction on the runner rotation axis C1 or a direction along the runner rotation axis C1. In this example, the axial direction extends along the up-down direction. Further, the term circumferential direction means a direction along the direction in which the runner 14 rotates about the runner rotation axis C1, and the term radial direction means a direction orthogonal to the runner rotation axis C1. .

ケーシング10は、渦巻き状に形成され、水車運転時に、上池から流入した水を通過させてステーベーン13及びガイドベーン12を介してランナ14に供給する。複数のステーベーン13は、ケーシング10から供給された水をガイドベーン12に流入させる部材であり、ケーシング10の径方向内側において周方向に所定の間隔をあけて配置されている。複数のガイドベーン12は、ステーベーン13から流入した水をランナ14に流入させる部材であり、ステーベーン13の径方向内側において周方向に所定の間隔をあけて配置され、且つランナ14の径方向外側に配置されている。すなわち、ガイドベーン12及びステーベーン13は、径方向でランナ14とケーシング10との間に配置されている。   The casing 10 is formed in a spiral shape, and supplies water supplied from the upper pond to the runner 14 through the stay vanes 13 and the guide vanes 12 during operation of the water turbine. The plurality of stay vanes 13 are members that allow the water supplied from the casing 10 to flow into the guide vanes 12, and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction inside the casing 10 in the radial direction. The plurality of guide vanes 12 are members that allow the water flowing from the stay vanes 13 to flow into the runners 14, are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction inside the stay vanes 13 in the radial direction, and are disposed radially outside the runners 14. Are located. That is, the guide vane 12 and the stay vane 13 are arranged between the runner 14 and the casing 10 in the radial direction.

図1における符号18Uは、ガイドベーン12の上方に配置された上カバ18Uを示し、符号18Dは、ガイドベーン12の下方に配置された下カバ18Dを示している。本実施の形態では、上カバ18Uが、ガイドベーン12の上部を覆う外径側カバ部18U1と、ランナ14の上部(クラウン)を覆う内径側カバ部18U2と、を有している。下カバ18Dは、ガイドベーン12の下部を覆う外径側カバ部18D1と、ランナ14の下部(バンド)を覆う内径側カバ部18D2と、有している。このうち、外径側カバ部18U1及び外径側カバ部18D1がそれぞれ、ステーベーン13の上下に位置するリング体に連なることで、ランナ14とケーシング10との間の流路が形成され、当該流路内に、ガイドベーン12及びステーベーン13が位置することになる。   Reference numeral 18U in FIG. 1 indicates an upper cover 18U disposed above the guide vane 12, and reference numeral 18D indicates a lower cover 18D disposed below the guide vane 12. In the present embodiment, the upper cover 18U has an outer diameter side cover 18U1 that covers the upper part of the guide vane 12, and an inner diameter side cover 18U2 that covers the upper part (crown) of the runner 14. The lower cover 18D has an outer diameter side cover 18D1 that covers the lower part of the guide vane 12, and an inner diameter side cover 18D2 that covers the lower part (band) of the runner 14. Of these, the outer diameter side cover portion 18U1 and the outer diameter side cover portion 18D1 are respectively connected to ring bodies located above and below the stay vane 13, so that a flow path between the runner 14 and the casing 10 is formed. The guide vane 12 and the stay vane 13 are located in the road.

ランナ14は、ケーシング10に対してランナ回転軸C1を中心に回転するように構成され、ランナ回転軸C1がその中心を通る主軸15を介して図示しない発電電動機に連結されている。水車運転においては、発電電動機が、ランナ14によって回転されることで発電を行う。ここで、ガイドベーン12には、ガイドベーンスピンドル22が結合され、図示の例では、ガイドベーンスピンドル22が、上カバ18Uの外径側カバ部18U1を貫通している。ガイドベーン12は、ガイドベーンスピンドル22の中心軸上に延びるガイドベーン回転軸L1を中心に回転可能であり、回転によりその角度を変えることで、隣り合うガイドベーン12の間に形成される流路の流路面積を変化させることができる。これにより、ランナ14への水量を変えることで発電出力を調整することが可能となる。   The runner 14 is configured to rotate about the runner rotation axis C1 with respect to the casing 10, and the runner rotation axis C1 is connected to a generator motor (not shown) via a main shaft 15 passing through the center. In the water wheel operation, the generator motor generates electric power by being rotated by the runner 14. Here, a guide vane spindle 22 is connected to the guide vane 12, and in the illustrated example, the guide vane spindle 22 penetrates the outer diameter side cover portion 18U1 of the upper cover 18U. The guide vane 12 is rotatable around a guide vane rotation axis L1 extending on the central axis of the guide vane spindle 22, and by changing its angle by rotation, a flow path formed between the adjacent guide vanes 12 Can be changed. This makes it possible to adjust the power generation output by changing the amount of water to the runner 14.

一方で、揚水運転(ポンプ運転)は、発電電動機がランナ14を回転させることにより行われる。揚水運転では、発電電動機がランナ14を水車運転時とは逆方向に回転させる。これにより、ランナ14の下方に設けられる図示省略する吸出し管からの水が、ランナ14側からガイドベーン12及びステーベーン13を介してケーシング10側へ揚水されることになる。   On the other hand, the pumping operation (pump operation) is performed by rotating the runner 14 by the generator motor. In the pumping operation, the generator motor rotates the runner 14 in a direction opposite to that in the operation of the turbine. As a result, water from a suction pipe (not shown) provided below the runner 14 is pumped from the runner 14 to the casing 10 via the guide vanes 12 and the stay vanes 13.

図2は、本実施の形態にかかる水車1が備える流量調整機構30を説明する図を示している。流量調整機構30は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。図2(A)は、流量調整機構30による流量調整前の状態を示す図であり、図2(B)は、流量調整後の状態を示す図である。なお、ガイドベーン12の外径側翼面12Aとは、ガイドベーン12の前縁及び後縁に至る一対の翼面のうちの径方向外側を向く翼面を意味する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a flow rate adjusting mechanism 30 provided in the water turbine 1 according to the present embodiment. The flow rate adjustment mechanism 30 can selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12. FIG. 2A is a diagram illustrating a state before the flow rate adjustment by the flow rate adjusting mechanism 30, and FIG. 2B is a diagram illustrating a state after the flow rate adjustment. Note that the outer diameter side wing surface 12 </ b> A of the guide vane 12 means a wing surface facing a radially outer side of a pair of wing surfaces reaching a leading edge and a trailing edge of the guide vane 12.

本実施の形態では、上カバ18Uにおける外径側カバ部18U1がガイドベーン回転軸L1の軸方向に沿って移動可能に保持されており、下カバ18Dにおける外径側カバ部18D1がガイドベーン回転軸L1の軸方向に沿って移動可能に保持されている。流量調整機構30は、ガイドベーン回転軸L1の軸方向で、これら外径側カバ部18U1及び外径側カバ部18D1を選択的にガイドベーン12に対して接近及び離間させることが可能となっている。これにより、流量調整機構30は、揚水運転時に、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。   In the present embodiment, the outer diameter side cover 18U1 of the upper cover 18U is held so as to be movable along the axial direction of the guide vane rotation axis L1, and the outer diameter side cover 18D1 of the lower cover 18D is rotated by the guide vane. It is held movably along the axial direction of the axis L1. The flow rate adjusting mechanism 30 can selectively move the outer diameter side cover portion 18U1 and the outer diameter side cover portion 18D1 toward and away from the guide vane 12 in the axial direction of the guide vane rotation axis L1. I have. Thereby, the flow rate adjusting mechanism 30 can selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 during the pumping operation.

より詳しくは、図2(A)においては、上カバ18Uとガイドベーン12との間の隙間及び下カバ18Dとガイドベーン12との間の隙間のそれぞれが、通常の揚水運転に適した距離G1,G1’となっている。この図2(A)に示す状態から、流量調整機構30によって外径側カバ部18U1及び外径側カバ部18D1をガイドベーン12に対して離間させることで、図2(B)に示すように、上カバ18Uとガイドベーン12との間の隙間を距離G1よりも大きい距離G2へ広げ、下カバ18Dとガイドベーン12との間の隙間を距離G1’よりも大きい距離G2’へ広げることができる。これにより、ガイドベーン12の距離G2及びG2’の隙間を通して径方向内側から外側へ流れる水の流量を、調整前よりも増加させることが可能となる。   More specifically, in FIG. 2A, each of the gap between the upper cover 18U and the guide vane 12 and the gap between the lower cover 18D and the guide vane 12 is a distance G1 suitable for normal pumping operation. , G1 '. From the state shown in FIG. 2 (A), the outer diameter side cover 18U1 and the outer diameter side cover 18D1 are separated from the guide vane 12 by the flow rate adjusting mechanism 30, as shown in FIG. 2 (B). The gap between the upper cover 18U and the guide vane 12 can be increased to a distance G2 greater than the distance G1, and the gap between the lower cover 18D and the guide vane 12 can be increased to a distance G2 'greater than the distance G1'. it can. This makes it possible to increase the flow rate of water flowing from the inside to the outside in the radial direction through the gap between the guide vanes 12 at the distances G2 and G2 'than before adjustment.

本実施の形態における流量調整機構30は、揚水運転時の流量が所定の流量以上となった場合、又は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力が所定の圧力以下となった場合に、上カバ18U及び下カバ18Dをガイドベーン12に対して離間させるように構成されている。上カバ18U及び下カバ18Dをガイドベーン12に対して離間させる際の基準とする水の圧力は、詳しくは、ガイドベーン12の翼列内における外径側翼面12Aの径方向外側の位置を流れる水の圧力である。この基準とする水の圧力は、特に、外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水のうちのランナ14寄りを流れる水の圧力であることが好ましい。   The flow rate adjusting mechanism 30 in the present embodiment is configured such that, when the flow rate during the pumping operation is equal to or more than a predetermined flow rate, or when the pressure of water flowing radially outside the outer wing surface 12A of the guide vane 12 is equal to the predetermined pressure. In the following cases, the upper cover 18U and the lower cover 18D are configured to be separated from the guide vane 12. Specifically, the water pressure as a reference when the upper cover 18U and the lower cover 18D are separated from the guide vane 12 flows at a position radially outside the outer diameter side blade surface 12A in the cascade of the guide vanes 12. Water pressure. The reference water pressure is preferably the pressure of the water flowing near the runner 14 among the water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A.

また本実施の形態における流量調整機構30は、上カバ18Uを移動させるためのアクチュエータ31と、下カバ18Dを移動させるためのアクチュエータ31と、を有している。これらアクチュエータ31は、空圧装置で構成されてもよいし、油圧装置で構成されてもよいし、ボールねじ及び電動モータ等で構成されてもよい。   Further, the flow rate adjusting mechanism 30 in the present embodiment has an actuator 31 for moving the upper cover 18U and an actuator 31 for moving the lower cover 18D. These actuators 31 may be constituted by a pneumatic device, may be constituted by a hydraulic device, may be constituted by a ball screw, an electric motor, or the like.

次に本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment will be described.

揚水運転を行う場合、発電電動機がランナ14を回転させることにより、ランナ14の下方に設けられる吸出し管からの水が、ランナ14側からガイドベーン12及びステーベーン13を介してケーシング10側へ揚水される。その後、ケーシング10に流入した水は、図示しない鉄管を通って上池へと導かれる。   When the pumping operation is performed, the generator motor rotates the runner 14, so that water from a suction pipe provided below the runner 14 is pumped from the runner 14 side to the casing 10 side via the guide vane 12 and the stay vane 13. You. Thereafter, the water flowing into the casing 10 is led to the upper pond through an iron pipe (not shown).

図3は、水車1の揚水運転時の流量と揚程との関係を示す性能線図を示している。図3において、符号Yは、ガイドベーン12をオンカム点に維持し且つ流量調整機構30を作動させずに揚水運転した際の水車1の性能曲線を示している。この性能曲線Yでは、一点鎖線で囲んだ符号B1で示す高揚程側の範囲内に、逆流発生点が存在する。また図中の符号Buで示す実線の矩形の範囲は、運転範囲を示している。この運転範囲Buは、逆流発生点に対して所定量の運転マージンをもって規定されている。   FIG. 3 is a performance diagram showing the relationship between the flow rate and the head during the pumping operation of the water turbine 1. In FIG. 3, symbol Y indicates a performance curve of the water turbine 1 when the pump vane operation is performed while the guide vane 12 is maintained at the on-cam point and the flow rate adjusting mechanism 30 is not operated. In the performance curve Y, a backflow occurrence point exists in a range on the high-lift side indicated by reference numeral B1 surrounded by a dashed line. Further, the range of the solid-line rectangle indicated by the symbol Bu in the drawing indicates the operation range. The operation range Bu is defined with a predetermined amount of operation margin with respect to the backflow occurrence point.

本実施の形態では、水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30によって外径側カバ部18U1及び外径側カバ部18D1をガイドベーン12に対して離間させることで、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。これにより、図3の矢印に示すように、逆流発生点を、高揚程側の二点鎖線の曲線上の位置にシフトさせることができ、運転範囲Buからより大きく離すことができる。   In the present embodiment, when the operation state of the water turbine 1 becomes the backflow generation point or the operation point in the vicinity thereof, the flow rate adjusting mechanism 30 causes the outer diameter side cover portion 18U1 and the outer diameter side cover portion 18D1 to guide the vane. By separating the guide vanes 12 from each other, it is possible to increase the flow rate of water flowing radially outside the outer-side blade surface 12A of the guide vane 12. As a result, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to a position on the curve of the two-dot chain line on the high head side, and can be further separated from the operation range Bu.

これは、揚水運転時における逆流現象は、ガイドベーン12の入口角度が水の流入角度と不一致となることで生じる、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側での剥離に起因しているため、剥離の発生要因となる低圧領域の水を増加させることで、剥離を抑制して逆流現象の発生を遅らせるか又は解消できるからである。なお、流量調整機構30を動作させる際の基準である逆流発生点又はその近傍での運転点の基準は、流量でもよい。具体的には、性能曲線Yの下方への変曲点と運転範囲Buにおける最低流量との間に、流量調整機構30を動作させる際の基準とする所定の流量が設定されてもよい。   This is because the backflow phenomenon at the time of the pumping operation is caused by the separation of the outer wing surface 12A of the guide vane 12 on the radially outer side, which occurs when the inlet angle of the guide vane 12 does not coincide with the inflow angle of water. Therefore, by increasing the amount of water in the low-pressure region, which is a cause of the separation, the separation can be suppressed and the occurrence of the backflow phenomenon can be delayed or eliminated. Note that the flow point may be used as a reference for operating the flow rate adjusting mechanism 30 at the backflow generation point or in the vicinity thereof, which is a reference for operating the flow adjustment mechanism 30. Specifically, a predetermined flow rate as a reference when operating the flow rate adjusting mechanism 30 may be set between the inflection point downward of the performance curve Y and the minimum flow rate in the operation range Bu.

また本実施の形態では、上述のように水の流量を増加させる際に、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Further, in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態にかかる水車1によれば、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。なお、本実施の形態では、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることで、図3に示すように、逆流発生点が高揚程側にシフトされるが、条件によっては、逆流発生点が解消される場合がある。逆流発生点が解消されるとは、性能曲線上において下方に傾きが変化する変曲点及び上方に傾きが変化する変曲点がなくなることを意味する。   Therefore, according to the water turbine 1 according to the present embodiment, in the pumping operation, while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, only the backflow occurrence point is partially moved away to the high head side or the backflow occurrence point is eliminated. Thus, the problem of the backflow point can be improved while suppressing a decrease in the operating efficiency. In the present embodiment, by increasing the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12, the backflow generation point is shifted to the high head side as shown in FIG. However, depending on the conditions, the backflow point may be eliminated. Eliminating the backflow occurrence point means that there is no inflection point where the slope changes downward and no inflection point where the inclination changes upward on the performance curve.

また本実施の形態では、上カバ18Uの外径側カバ部18U1及び下カバ18Dの外径側カバ部18D1をガイドベーン12に対して接近及び離間させるようになっているが、上カバ18Uの全体及び下カバ18Dの全体が移動されてもよい。また、本実施の形態では、上カバ18Uの外径側カバ部18U1及び下カバ18Dの外径側カバ部18D1の両方が移動可能となっているが、いずれか一方が移動可能となっていてもよい。   Further, in the present embodiment, the outer diameter side cover portion 18U1 of the upper cover 18U and the outer diameter side cover portion 18D1 of the lower cover 18D are moved toward and away from the guide vane 12. The entirety and the entirety of the lower cover 18D may be moved. In the present embodiment, both the outer diameter side cover portion 18U1 of the upper cover 18U and the outer diameter side cover portion 18D1 of the lower cover 18D are movable, but one of them is movable. Is also good.

(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。図4は、第2の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、図5は、図4に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第2の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。本実施の形態における上述の第1の実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a meridional sectional view of the Francis pump turbine according to the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating the guide vanes and the lower cover of the Francis pump turbine shown in FIG. It is the figure which saw, and is a figure explaining the flow control mechanism concerning a 2nd embodiment. The same components as those of the above-described first embodiment in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施の形態では、流量調整機構30が、ガイドベーン12の外径側翼面12Aで開口する給水孔41を有し、給水孔41から外部へ水を選択的に供給することにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させるように構成されている。   In the present embodiment, the flow rate adjusting mechanism 30 has a water supply hole 41 opened on the outer diameter side wing surface 12A of the guide vane 12, and selectively supplies water from the water supply hole 41 to the outside. Is configured to selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side wing surface 12A.

詳しくは、図4に示すように、給水孔41は、ガイドベーンスピンドル22及びガイドベーン12に跨がってガイドベーン回転軸L1に沿って延びる上流側流路部41Aと、上流側流路部41Aにおけるガイドベーン12の内部の部分から分岐する複数の下流側流路部41Bと、を有している。上流側流路部41Aは、図示省略する水の供給源に接続されている。水の供給源は、ケーシング10や鉄管であってもよい。また図示の例において、下流側流路部41Bのそれぞれは、外径側翼面12Aにおけるランナ14寄りの部分で開口しており、上下方向に並んでいる。下流側流路部41Bの開口縁の形状は、円形であるが、スリット状等であってもよい。   Specifically, as shown in FIG. 4, the water supply hole 41 includes an upstream channel portion 41 </ b> A that extends along the guide vane rotation axis L <b> 1 over the guide vane spindle 22 and the guide vane 12, and an upstream channel portion. 41A, a plurality of downstream flow passage portions 41B branched from a portion inside the guide vane 12 in 41A. The upstream flow path portion 41A is connected to a water supply source (not shown). The water supply source may be the casing 10 or an iron pipe. In the illustrated example, each of the downstream flow passage portions 41B is open at a portion of the outer diameter side wing surface 12A near the runner 14, and is arranged vertically. The shape of the opening edge of the downstream flow path portion 41B is circular, but may be a slit shape or the like.

給水孔41は、周方向に並んで配置される複数のガイドベーン12のうちの半数又は全部に設けられることが好ましい。本実施の形態では、複数のガイドベーン12の全てに給水孔41が設けられている。なお、複数のガイドベーン12のうちの半数に給水孔41が設けられる場合、複数のガイドベーン12では、給水孔41を有するものと、有さないものとが交互に並ぶことが好ましい。   The water supply holes 41 are preferably provided in half or all of the plurality of guide vanes 12 arranged in the circumferential direction. In the present embodiment, water supply holes 41 are provided in all of the plurality of guide vanes 12. When the water supply holes 41 are provided in half of the plurality of guide vanes 12, it is preferable that the plurality of guide vanes 12 having the water supply holes 41 and those not having the water supply holes 41 be alternately arranged.

また図5に示すように、本実施の形態では、下流側流路部41Bの開口縁の近傍に開閉弁42が設けられている。これにより、本実施の形態における流量調整機構30では、開閉弁42を開くことで、給水孔41からガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側へ水を選択的に供給することができ、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。ここで、開閉弁42は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力低下によって開くようになっていてもよいし、外部からの入力によって開くようになっていてもよい。また開閉弁42は、通過させる水の流量を調整可能に構成されていてもよい。   Further, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, an on-off valve 42 is provided near the opening edge of the downstream flow path portion 41B. Thereby, in the flow rate adjusting mechanism 30 in the present embodiment, by opening the on-off valve 42, water can be selectively supplied from the water supply hole 41 to the radially outer side of the outer blade side 12A of the guide vane 12 in the radial direction. The flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 can be selectively increased. Here, the on-off valve 42 may be opened by a pressure drop of water flowing radially outside the outer blade surface 12A of the guide vane 12, or may be opened by an external input. Good. Further, the on-off valve 42 may be configured to be capable of adjusting the flow rate of the water to be passed.

以上のような本実施の形態では、揚水運転時における水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30の開閉弁42を開いて給水孔41から外径側翼面12Aの径方向外側に水を供給することで、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。これにより、図3の矢印に示すように、逆流発生点を高揚程側にシフトさせるか又は解消することができる。なお、図3に示す運転範囲Buの範囲での運転のような通常の運転状態の際には、開閉弁42を閉じておくことで、給水による不所望な効率低下を回避できる。   In the present embodiment as described above, when the operating state of the water turbine 1 at the time of pumping operation becomes the operating point at or near the backflow generation point, the on-off valve 42 of the flow rate adjusting mechanism 30 is opened to open the water supply hole. By supplying water from the outside 41 to the radially outer side of the outer diameter side wing surface 12A, it is possible to increase the flow rate of water flowing on the outer side of the outer diameter side wing surface 12A of the guide vane 12 in the radial direction. Thereby, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side or eliminated. In a normal operation state such as an operation in the operation range Bu shown in FIG. 3, by closing the on-off valve 42, it is possible to avoid an undesirable decrease in efficiency due to water supply.

また本実施の形態においても、上述のように水の流量を増加させる際に、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Also in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態によっても、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   Therefore, also in the present embodiment, in the pumping operation, it is possible to partially move only the backflow generation point to the high head side or eliminate the backflow generation point while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, and thereby, The problem of the backflow generation point can be improved while suppressing a decrease in the operation efficiency.

(第3の実施の形態)
次に第3の実施の形態について説明する。図6は、第3の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、図7は、図6に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第3の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. FIG. 6 is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to the third embodiment. FIG. 7 is a diagram showing a guide vane and a lower cover of the Francis type pump turbine shown in FIG. FIG. 14 is a view illustrating a flow rate adjusting mechanism according to a third embodiment. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施の形態では、流量調整機構30が、上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれで開口する給水孔41を有し、給水孔41から外部へ水を選択的に供給することにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させるように構成されている。   In the present embodiment, the flow rate adjusting mechanism 30 has the water supply holes 41 opened in the upper cover 18U and the lower cover 18D, and selectively supplies water from the water supply holes 41 to the outside. Is configured to selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side wing surface 12A.

詳しくは、図6に示すように、上カバ18Uに設けられた給水孔41は、上カバ18Uをガイドベーン回転軸L1に沿って貫通しており、下カバ18Dに設けられた給水孔41は、下カバ18Dをガイドベーン回転軸L1に沿って貫通している。上下の給水孔41はそれぞれ、図示省略する水の供給源に接続されている。水の供給源は、ケーシング10や鉄管であってもよい。   Specifically, as shown in FIG. 6, the water supply hole 41 provided in the upper cover 18U penetrates the upper cover 18U along the guide vane rotation axis L1, and the water supply hole 41 provided in the lower cover 18D , The lower cover 18D penetrates along the guide vane rotation axis L1. Each of the upper and lower water supply holes 41 is connected to a water supply source (not shown). The water supply source may be the casing 10 or an iron pipe.

また図7においては、ガイドベーン12がオンカム点にある状態が示されている。詳しくは、このオンカム点は、図3における性能曲線Yに従った運転における運転範囲Buの最高揚程となる運転点に対応するオンカム点である。ここで、図7に示すように、下側の給水孔41は、ガイドベーン12が上記オンカム点にある際に、下カバ18D側のガイドベーン12の端面と対向するようになっている。給水孔41の開口縁の形状は、円形であるが、スリット状等であってもよい。なお図示省略するが、上側の給水孔41は、ガイドベーン12が上記オンカム点にある際に、上カバ18U側のガイドベーン12の端面と対向するようになっている。   FIG. 7 shows a state where the guide vane 12 is at the on-cam point. More specifically, this on-cam point is an on-cam point corresponding to the operating point at which the operation range Bu has the highest head in the operation according to the performance curve Y in FIG. Here, as shown in FIG. 7, when the guide vane 12 is at the above-described on-cam point, the lower water supply hole 41 faces the end face of the guide vane 12 on the side of the lower cover 18D. The shape of the opening edge of the water supply hole 41 is circular, but may be a slit shape or the like. Although not shown, the upper water supply hole 41 faces the end surface of the guide vane 12 on the side of the upper cover 18U when the guide vane 12 is at the above-described on-cam point.

また給水孔41は、周方向に並んで配置される複数のガイドベーン12のうちの半数又は全部に対応して設けられることが好ましい。本実施の形態では、複数のガイドベーン12の全てに対応して、給水孔41が設けられている。また本実施の形態では、図7に示すように、一つのガイドベーン12に対して、上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに給水孔41が二つ設けられるが、このような数は特に限られるものでない。なお、図6においては、説明の便宜上、一つのガイドベーン12に対応して上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに設けられる二つの給水孔41のうちの一方の図示が省略されている。   Further, it is preferable that the water supply holes 41 are provided corresponding to half or all of the plurality of guide vanes 12 arranged side by side in the circumferential direction. In the present embodiment, water supply holes 41 are provided corresponding to all of the plurality of guide vanes 12. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, two water supply holes 41 are provided in each of the upper cover 18U and the lower cover 18D for one guide vane 12, but such a number is particularly limited. It is not something that can be done. 6, one of the two water supply holes 41 provided in each of the upper cover 18U and the lower cover 18D corresponding to one guide vane 12 is omitted for convenience of description.

そして図6及び図7に示すように、本実施の形態では、給水孔41の開口縁の近傍に開閉弁42が設けられている。これにより、本実施の形態における流量調整機構30では、開閉弁42を開くことで、給水孔41からガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側へ水を選択的に供給することができ、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。ここで、開閉弁42は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力低下によって開くようになっていてもよいし、外部からの入力によって開くようになっていてもよい。また開閉弁42は、通過させる水の流量を調整可能に構成されていてもよい。   As shown in FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, an on-off valve 42 is provided near the opening edge of the water supply hole 41. Thereby, in the flow rate adjusting mechanism 30 in the present embodiment, by opening the on-off valve 42, water can be selectively supplied from the water supply hole 41 to the radially outer side of the outer blade side 12A of the guide vane 12 in the radial direction. The flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 can be selectively increased. Here, the on-off valve 42 may be opened by a pressure drop of water flowing radially outside the outer blade surface 12A of the guide vane 12, or may be opened by an external input. Good. Further, the on-off valve 42 may be configured to be capable of adjusting the flow rate of the water to be passed.

以上のような本実施の形態では、揚水運転時における水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30の開閉弁42を開いて給水孔41から外径側翼面12Aの径方向外側に水を供給することで、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。これにより、図3の矢印に示すように、逆流発生点を高揚程側にシフトさせるか又は解消することができる。なお、図3に示す運転範囲Buの範囲での運転のような通常の運転状態の際には、開閉弁42を閉じておくことで、給水による不所望な効率低下を回避できる。   In the present embodiment as described above, when the operating state of the water turbine 1 at the time of pumping operation becomes the operating point at or near the backflow generation point, the on-off valve 42 of the flow rate adjusting mechanism 30 is opened to open the water supply hole. By supplying water from the outside 41 to the radially outer side of the outer diameter side wing surface 12A, it is possible to increase the flow rate of water flowing on the outer side of the outer diameter side wing surface 12A of the guide vane 12 in the radial direction. Thereby, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side or eliminated. In a normal operation state such as an operation in the operation range Bu shown in FIG. 3, by closing the on-off valve 42, it is possible to avoid an undesirable decrease in efficiency due to water supply.

また本実施の形態においても、上述のように水の流量を増加させる際に、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Also in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態によっても、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   Therefore, also in the present embodiment, in the pumping operation, it is possible to partially move only the backflow generation point to the high head side or eliminate the backflow generation point while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, and thereby, The problem of the backflow generation point can be improved while suppressing a decrease in the operation efficiency.

なお、本実施の形態では、給水孔41が、ガイドベーン12がオンカム点にある際に、上カバ18U側又は下カバ18D側のガイドベーン12の端面と対向するようになっているが、給水孔41は、ガイドベーン12がオンカム点にある際に、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側となる位置で開口していてもよい。また本実施の形態では、上カバ18U及び下カバ18Dの両方に給水孔41が設けられているが、上カバ18U及び下カバ18Dのうちの一方に給水孔41が設けられる構成が採用されもよい。   In the present embodiment, the water supply hole 41 faces the end surface of the guide vane 12 on the upper cover 18U side or the lower cover 18D side when the guide vane 12 is at the on-cam point. The hole 41 may be opened at a position radially outside the outer blade surface 12A of the guide vane 12 when the guide vane 12 is at the on-cam point. Further, in the present embodiment, the water supply holes 41 are provided in both the upper cover 18U and the lower cover 18D, but a configuration in which the water supply holes 41 are provided in one of the upper cover 18U and the lower cover 18D may be employed. Good.

(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態について説明する。図8は、第4の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、図9は、図8に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第4の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating a guide vane and a lower cover of the Francis type pump turbine shown in FIG. It is the figure which saw and is a figure explaining the flow control mechanism concerning a 4th embodiment. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施の形態では、流量調整機構30が、ガイドベーン12の内径側翼面12Bから外径側翼面12Aへ貫通する給水孔41と、給水孔41内に設けられた開閉弁42と、を有し、開閉弁42を開いて、給水孔41から径方向外側へ水を選択的に供給することにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させるように構成されている。   In the present embodiment, the flow rate adjusting mechanism 30 has a water supply hole 41 penetrating from the inner diameter side wing surface 12B of the guide vane 12 to the outer diameter side wing surface 12A, and an on-off valve 42 provided in the water supply hole 41. By opening the on-off valve 42 and selectively supplying water radially outward from the water supply hole 41, the flow rate of water flowing radially outward of the outer-side blade surface 12A of the guide vane 12 is selectively increased. It is configured as follows.

詳しくは、図9に示すように、給水孔41は、内径側翼面12Bにおけるランナ14寄りの部分から外径側翼面12Aにおけるランナ14寄りの部分へ貫通している。また図8に示すように、給水孔41は、上下方向に並んでいる。給水孔41の断面形状は円形であるが、スリット状等(矩形状)であってもよい。   Specifically, as shown in FIG. 9, the water supply hole 41 penetrates from a portion of the inner diameter side blade surface 12B closer to the runner 14 to a portion of the outer diameter side blade surface 12A closer to the runner 14. Further, as shown in FIG. 8, the water supply holes 41 are arranged in a vertical direction. The cross-sectional shape of the water supply hole 41 is circular, but may be a slit shape or the like (rectangular shape).

また給水孔41は、周方向に並んで配置される複数のガイドベーン12のうちの半数又は全部に設けられることが好ましい。本実施の形態では、複数のガイドベーン12の全てに、給水孔41が設けられている。また本実施の形態では、図8に示すように、一つのガイドベーン12に対して、給水孔41が四つ設けられるが、このような数は特に限られるものでない。   Further, it is preferable that the water supply holes 41 are provided in half or all of the plurality of guide vanes 12 arranged in the circumferential direction. In the present embodiment, water supply holes 41 are provided in all of the plurality of guide vanes 12. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, four water supply holes 41 are provided for one guide vane 12, but such a number is not particularly limited.

本実施の形態における流量調整機構30では、開閉弁42を開くことで、ガイドベーン12の内径側翼面12Bの径方向内側を流れる水を、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側へ選択的に供給することができ、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。ここで、開閉弁42は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力低下によって開くようになっていてもよいし、外部からの入力によって開くようになっていてもよい。また開閉弁42は、通過させる水の流量を調整可能に構成されていてもよい。   In the flow rate adjusting mechanism 30 according to the present embodiment, by opening the on-off valve 42, the water flowing inside the radially inner wing surface 12 </ b> B of the guide vane 12 to the radially outer side of the outer blade side 12 </ b> A of the guide vane 12. It can be selectively supplied, and the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 can be selectively increased. Here, the on-off valve 42 may be opened by a pressure drop of water flowing radially outside the outer blade surface 12A of the guide vane 12, or may be opened by an external input. Good. Further, the on-off valve 42 may be configured to be capable of adjusting the flow rate of the water to be passed.

以上のような本実施の形態では、揚水運転時における水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30の開閉弁42を開いて給水孔41から外径側翼面12Aの径方向外側に水を供給することで、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。これにより、図3の矢印に示すように、逆流発生点を高揚程側にシフトさせるか又は解消することができる。なお、図3に示す運転範囲Buの範囲での運転のような通常の運転状態の際には、開閉弁42を閉じておくことで、給水による不所望な効率低下を回避できる。   In the present embodiment as described above, when the operating state of the water turbine 1 at the time of pumping operation becomes the operating point at or near the backflow generation point, the on-off valve 42 of the flow rate adjusting mechanism 30 is opened to open the water supply hole. By supplying water from the outside 41 to the radially outer side of the outer diameter side wing surface 12A, it is possible to increase the flow rate of water flowing on the outer side of the outer diameter side wing surface 12A of the guide vane 12 in the radial direction. Thereby, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side or eliminated. In a normal operation state such as an operation in the operation range Bu shown in FIG. 3, by closing the on-off valve 42, it is possible to avoid an undesirable decrease in efficiency due to water supply.

また本実施の形態においても、上述のように水の流量を増加させる際には、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Also in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態によっても、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   Therefore, also in the present embodiment, in the pumping operation, it is possible to partially move only the backflow generation point to the high head side or eliminate the backflow generation point while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, and thereby, The problem of the backflow generation point can be improved while suppressing a decrease in the operation efficiency.

(第5の実施の形態)
次に第5の実施の形態について説明する。図10は、第5の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、図11は、図10に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図であって、第5の実施の形態に係る流量調整機構を説明する図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 10 is a meridional sectional view of a Francis pump turbine according to a fifth embodiment, and FIG. 11 is a diagram illustrating a guide vane and a lower cover of the Francis pump turbine shown in FIG. FIG. 14 is a view illustrating a flow rate adjusting mechanism according to a fifth embodiment. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図10及び図11に示すように、本実施の形態では、流量調整機構30が、上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに設けられた給水孔41と、給水孔41内に設けられた開閉弁42と、を有している。各給水孔41は、ガイドベーン12がオンカム点にある際に、ガイドベーン12の内径側翼面12Bの径方向内側となる位置で一端を開口させ、且つガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側となる位置で他端を開口させる。そして流量調整機構30は、開閉弁42を開いて、ガイドベーン12の内径側翼面12Bの径方向内側を流れる水を外径側翼面12Aの径方向外側に選択的に供給することにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させるように構成されている。   As shown in FIGS. 10 and 11, in the present embodiment, the flow rate adjusting mechanism 30 includes a water supply hole 41 provided in each of the upper cover 18 </ b> U and the lower cover 18 </ b> D, and an on-off valve provided in the water supply hole 41. 42. When the guide vane 12 is at the on-cam point, one end of each water supply hole 41 is opened at a position radially inward of the inner-side blade surface 12B of the guide vane 12 and the diameter of the outer-side blade surface 12A of the guide vane 12 is increased. The other end is opened at a position outside the direction. Then, the flow rate adjusting mechanism 30 opens the on-off valve 42 and selectively supplies water flowing radially inside the inner diameter side wing surface 12B of the guide vane 12 to the radially outer side of the outer diameter side wing surface 12A. It is configured to selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side wing surface 12A of the wing 12.

上述のオンカム点は、図3における性能曲線Yに従った運転における運転範囲Buの最高揚程となる運転点に対応するオンカム点である。図11に示すように、下カバ18Dに設けられた給水孔41は、ガイドベーン12におけるランナ14寄りの部分で、ガイドベーン12を跨ぐように設けられている。なお、図示省略するが、上カバ18Uに設けられた給水孔41も、ガイドベーン12におけるランナ14寄りの部分で、ガイドベーン12を跨ぐように設けられている。給水孔41は、周方向に並んで配置される複数のガイドベーン12のうちの半数又は全部に対応して設けられることが好ましい。本実施の形態では、複数のガイドベーン12の全てに対応して、給水孔41が設けられている。また本実施の形態では、図11に示すように、一つのガイドベーン12に対して、上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに給水孔41が二つ設けられるが、このような数は特に限られるものでない。なお、図10においては、説明の便宜上、一つのガイドベーン12に対応して上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに設けられる二つの給水孔41のうちの一方の図示が省略されている。   The above-mentioned on-cam point is an on-cam point corresponding to the operating point at which the operation range Bu has the highest head in the operation according to the performance curve Y in FIG. As shown in FIG. 11, a water supply hole 41 provided in the lower cover 18 </ b> D is provided so as to straddle the guide vane 12 at a portion of the guide vane 12 near the runner 14. Although not shown, a water supply hole 41 provided in the upper cover 18U is also provided so as to straddle the guide vane 12 at a portion of the guide vane 12 near the runner 14. The water supply holes 41 are preferably provided corresponding to half or all of the plurality of guide vanes 12 arranged in the circumferential direction. In the present embodiment, water supply holes 41 are provided corresponding to all of the plurality of guide vanes 12. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, two water supply holes 41 are provided in each of the upper cover 18U and the lower cover 18D for one guide vane 12, but such a number is particularly limited. It is not something that can be done. In FIG. 10, one of two water supply holes 41 provided in each of the upper cover 18U and the lower cover 18D corresponding to one guide vane 12 is omitted for convenience of description.

また図10及び図11に示すように、本実施の形態では、給水孔41の外径側翼面12Aの側の開口縁の近傍に開閉弁42が設けられている。これにより、本実施の形態における流量調整機構30では、開閉弁42を開くことで、ガイドベーン12の内径側翼面12Bの径方向内側を流れる水を、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側へ選択的に供給することができ、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることができる。ここで、開閉弁42は、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力低下によって開くようになっていてもよいし、外部からの入力によって開くようになっていてもよい。また開閉弁42は、通過させる水の流量を調整可能に構成されていてもよい。   As shown in FIGS. 10 and 11, in the present embodiment, an on-off valve 42 is provided near the opening edge of the water supply hole 41 on the outer diameter side wing surface 12A side. Thus, in the flow rate adjusting mechanism 30 according to the present embodiment, by opening the on-off valve 42, the water flowing radially inside the inner diameter side blade surface 12B of the guide vane 12 is reduced in diameter by the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12. It can be selectively supplied to the outside in the direction, and the flow rate of water flowing radially outside the outer-side blade surface 12A of the guide vane 12 can be selectively increased. Here, the on-off valve 42 may be opened by a pressure drop of water flowing radially outside the outer blade surface 12A of the guide vane 12, or may be opened by an external input. Good. Further, the on-off valve 42 may be configured to be capable of adjusting the flow rate of the water to be passed.

以上のような本実施の形態では、揚水運転時における水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30の開閉弁42を開いて給水孔41から外径側翼面12Aの径方向外側に水を供給することで、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。これにより、図3の矢印に示すように、逆流発生点を高揚程側にシフトさせるか又は解消することができる。なお、図3に示す運転範囲Buの範囲での運転のような通常の運転状態の際には、開閉弁42を閉じておくことで、給水による不所望な効率低下を回避できる。   In the present embodiment as described above, when the operating state of the water turbine 1 at the time of pumping operation becomes the operating point at or near the backflow generation point, the on-off valve 42 of the flow rate adjusting mechanism 30 is opened to open the water supply hole. By supplying water from the outside 41 to the radially outer side of the outer diameter side wing surface 12A, it is possible to increase the flow rate of water flowing on the outer side of the outer diameter side wing surface 12A of the guide vane 12 in the radial direction. Thereby, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side or eliminated. In a normal operation state such as an operation in the operation range Bu shown in FIG. 3, by closing the on-off valve 42, it is possible to avoid an undesirable decrease in efficiency due to water supply.

また本実施の形態においても、上述のように水の流量を増加させる際に、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Also in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態によっても、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   Therefore, also in the present embodiment, in the pumping operation, it is possible to partially move only the backflow generation point to the high head side or eliminate the backflow generation point while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, and thereby, The problem of the backflow generation point can be improved while suppressing a decrease in the operation efficiency.

なお、本実施の形態では、上カバ18U及び下カバ18Dの両方に給水孔41が設けられているが、上カバ18U及び下カバ18Dのうちの一方に給水孔41が設けられる構成が採用されもよい。   In the present embodiment, the water supply holes 41 are provided in both the upper cover 18U and the lower cover 18D, but a configuration in which the water supply holes 41 are provided in one of the upper cover 18U and the lower cover 18D is adopted. Is also good.

(第6の実施の形態)
次に第6の実施の形態について説明する。図12は、第6の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び流量調整機構を示す図であって、(A)は、流量調整機構による流量調整前の状態を示す図であり、(B)は、流量調整後の状態を示す図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 12 is a view showing a guide vane and a flow rate adjusting mechanism of the Francis type pump-turbine according to the sixth embodiment, and FIG. (B) is a figure which shows the state after flow volume adjustment. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図12に示すように、本実施の形態では、流量調整機構30が、上カバ18U側のガイドベーン12の端面及び下カバ18D側のガイドベーン12の端面のうちの少なくともいずれかに対して、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの外側及び内径側翼面12Bの外側のうちの少なくともいずれかに向けて張り出すフィレット部44を有している。図12(A)及び(B)に示すように、フィレット部44は、ガイドベーン12の端面に対して張り出した張出位置(図12(A))と、張出位置よりもガイドベーン12の端面に近い収納位置(図12(B))との間で移動可能となっている。そして流量調整機構30は、張出位置と収納位置とを選択的に切り換えることにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させることが可能となっている。   As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the flow rate adjusting mechanism 30 is configured such that at least one of the end face of the guide vane 12 on the upper cover 18U side and the end face of the guide vane 12 on the lower cover 18D side The guide vane 12 has a fillet portion 44 that protrudes toward at least one of the outside of the outer diameter side blade surface 12A and the outside of the inner diameter side blade surface 12B. As shown in FIGS. 12A and 12B, the fillet portion 44 has an extended position (FIG. 12A) projecting with respect to the end surface of the guide vane 12, and the guide vane 12 has a larger position than the extended position. It can be moved between a storage position (FIG. 12B) near the end face. Then, the flow rate adjusting mechanism 30 can selectively increase the flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 by selectively switching between the overhang position and the storage position. Has become.

本実施の形態では、揚水運転時における水車1の運転状態が、逆流発生点又はその近傍での運転点となった際に、流量調整機構30がフィレット部44を張出位置から収納位置に移動させることで、ガイドベーン12の端面とカバとの間の隙間を通過する水に対する圧損が低下する。これにより、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を増加させることができる。その結果、図3の矢印に示すように、逆流発生点を高揚程側にシフトさせるか又は解消することができる。   In the present embodiment, when the operating state of the water turbine 1 at the time of pumping operation becomes a backflow occurrence point or an operating point in the vicinity thereof, the flow rate adjusting mechanism 30 moves the fillet portion 44 from the overhang position to the storage position. By doing so, the pressure loss with respect to the water passing through the gap between the end face of the guide vane 12 and the cover is reduced. Thereby, the flow rate of the water flowing radially outside the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane 12 can be increased. As a result, as shown by the arrow in FIG. 3, the backflow occurrence point can be shifted to the high head side or eliminated.

また、図3に示す運転範囲Buの範囲での運転のような通常の運転状態の際には、フィレット部44を張出位置に保持することで、隙間における圧損が増加することによるシール効果によって、隙間からの漏水による効率の低下を抑制することができる。   Further, in a normal operation state such as an operation in the operation range Bu shown in FIG. 3, by holding the fillet portion 44 at the extended position, the pressure loss in the gap is increased, thereby increasing the sealing effect. In addition, a reduction in efficiency due to water leakage from the gap can be suppressed.

また本実施の形態においても、上述のように水の流量を増加させる際に、ガイドベーン12の角度を調整する必要がなく、ガイドベーン12をオンカム点に維持することができる。そのため、ガイドベーン12の開度に起因した揚水運転時の運転効率及び揚水量の低下が抑制される。   Also in the present embodiment, when increasing the flow rate of water as described above, it is not necessary to adjust the angle of the guide vane 12, and the guide vane 12 can be maintained at the on-cam point. Therefore, a decrease in the operating efficiency and the amount of pumped water during the pumping operation due to the opening degree of the guide vane 12 is suppressed.

したがって、本実施の形態によっても、揚水運転において、ガイドベーン12をオンカム点に維持しながら逆流発生点のみを部分的に高揚程側に遠ざけるか又は逆流発生点を解消することができ、これにより運転効率の低下を抑制しつつ逆流発生点の問題を改善することができる。   Therefore, also in the present embodiment, in the pumping operation, it is possible to partially move only the backflow generation point to the high head side or eliminate the backflow generation point while maintaining the guide vane 12 at the on-cam point, and thereby, The problem of the backflow generation point can be improved while suppressing a decrease in the operation efficiency.

(第7の実施の形態)
次に第7の実施の形態について説明する。図13(A)は、第7の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図であり、図13(B)は、(A)に示すフランシス形ポンプ水車のガイドベーン及び下カバをランナ回転軸に沿って下方に見た図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. FIG. 13A is a meridional sectional view of a Francis type pump turbine according to the seventh embodiment, and FIG. 13B is a diagram showing a guide vane and a lower cover of a Francis type pump turbine shown in FIG. FIG. 4 is a diagram viewed downward along a rotation axis. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施の形態の流量調整機構30は、第1の実施の形態と同様の構成を有し、且つ圧力計46をさらに有している。圧力計46は、上カバ18U及び下カバ18Dのそれぞれに設けられている。より詳しくは、図13(B)においては、ガイドベーン12が、図3における性能曲線Yに従った運転における運転範囲Buの最高揚程となる運転点に対応するオンカム点にある状態が示されている。同図に示すように、下側の圧力計46は、ガイドベーン12が上記オンカム点にある際に、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側に位置するようになっている。より詳しくは、下側の圧力計46は、外径側翼面12Aにおけるランナ14寄りの部分の外側近傍に位置している。なお、上側の圧力計46も、下側の圧力計46と同様に構成されている。   The flow rate adjusting mechanism 30 according to the present embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, and further includes a pressure gauge 46. The pressure gauge 46 is provided on each of the upper cover 18U and the lower cover 18D. More specifically, FIG. 13B shows a state in which the guide vane 12 is at the on-cam point corresponding to the operating point at which the operating range Bu has the highest head in the operation according to the performance curve Y in FIG. I have. As shown in the figure, when the guide vane 12 is at the above-mentioned on-cam point, the lower pressure gauge 46 is located radially outside the outer-side blade surface 12A of the guide vane 12. More specifically, the lower pressure gauge 46 is located near the outside of a portion near the runner 14 on the outer diameter side blade surface 12A. The upper pressure gauge 46 is configured similarly to the lower pressure gauge 46.

そして流量調整機構30は、圧力計46によって検出するガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の圧力に応じて、ガイドベーン12の外径側翼面12Aの径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させるようになっている。具体的には、圧力計46は、流量調整機構30の動作を制御する制御装置48に接続されている。そして本実施の形態では、圧力計46によって、揚水運転で逆流現象が生じ得ると評価される所定の圧力以下の圧力が検出された場合に、制御装置48が、流量調整機構30を制御して、上カバ18U及び下カバ18Dをガイドベーン12に対して離間されるようになっている。   Then, the flow rate adjusting mechanism 30 flows outside the radially outer wing surface 12A of the guide vane 12 in accordance with the pressure of the water flowing outside the radially outer wing surface 12A of the guide vane 12 detected by the pressure gauge 46. The flow rate of water is selectively increased. Specifically, the pressure gauge 46 is connected to a control device 48 that controls the operation of the flow adjustment mechanism 30. In the present embodiment, when the pressure gauge 46 detects a pressure that is equal to or lower than a predetermined pressure that is estimated to cause a backflow phenomenon in the pumping operation, the control device 48 controls the flow rate adjusting mechanism 30 The upper cover 18U and the lower cover 18D are separated from the guide vane 12.

本実施の形態によれば、系統の乱れ等の外乱によって、予期せずに逆流発生点での運転状態になった場合であっても、剥離の兆候を圧力計46で検出することで、剥離の発生を抑制できる。これにより、不安定な状態での運転を回避できる。なお、本実施の形態にかかる圧力計46及び制御装置48は、第2乃至第6の実施の形態において適用されもよい。   According to the present embodiment, even if the operation state is unexpectedly changed to the backflow generation point due to disturbance such as system disturbance, the sign of separation is detected by the pressure gauge 46, so that separation is performed. Can be suppressed. As a result, operation in an unstable state can be avoided. Note that the pressure gauge 46 and the control device 48 according to the present embodiment may be applied to the second to sixth embodiments.

(第8の実施の形態)
次に第8の実施の形態について説明する。図14は、第8の実施の形態に係るフランシス形ポンプ水車の子午断面図である。本実施の形態における上述の各実施の形態の構成部分と同様の構成部分については、同一の符号を示し、説明を省略する。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described. FIG. 14 is a meridional sectional view of a Francis type pump-turbine according to the eighth embodiment. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図14に示すように、本実施の形態では、圧力計46がガイドベーンの外径側翼面12Aに設けられている。本実施の形態にかかる圧力計46は、第2乃至第6の実施の形態において適用されもよい。   As shown in FIG. 14, in the present embodiment, a pressure gauge 46 is provided on the outer diameter side blade surface 12A of the guide vane. The pressure gauge 46 according to the present embodiment may be applied in the second to sixth embodiments.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、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。この新規な実施の形態は、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。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. This new embodiment can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…フランシス形ポンプ水車、10…ケーシング、12…ガイドベーン、12A…外径側翼面、12B…内径側翼面、13…ステーベーン、14…ランナ、18U…上カバ、18U1…外径側カバ部、18U2…内径側カバ部、18D…下カバ、18D1…外径側カバ部、18D2…内径側カバ部、22…ガイドベーンスピンドル、30…流量調整機構、31…アクチュエータ、41…給水孔、41A…上流側流路部、41B…下流側流路部、42…開閉弁、44…フィレット部、46…圧力計、48…制御装置、C1…ランナ回転軸
L1…ガイドベーン回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Francis type pump-turbine, 10 ... Casing, 12 ... Guide vane, 12A ... Outer diameter side wing surface, 12B ... Inner diameter side wing surface, 13 ... Stay vane, 14 ... Runner, 18U ... Upper cover, 18U1 ... Outer diameter side cover part, 18U2 ... inner diameter side cover part, 18D ... lower cover, 18D1 ... outer diameter side cover part, 18D2 ... inner diameter side cover part, 22 ... guide vane spindle, 30 ... flow rate adjustment mechanism, 31 ... actuator, 41 ... water supply hole, 41A ... Upstream flow path, 41B Downstream flow path, 42 On-off valve, 44 Fillet, 46 Pressure gauge, 48 Control device, C1 Runner rotation axis L1 Guide vane rotation axis

Claims (4)

ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械であって、
前記ガイドベーンの外径側翼面で開口する給水孔を有し、前記給水孔から水を選択的に供給することにより、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整機構を備え、水力機械。
A guide vane and a stay vane are arranged between the runner and the casing, and by rotating the runner, a hydraulic machine that pumps water from the runner side to the casing side via the guide vane and the stay vane,
It has a water supply hole opened on the outer diameter side wing surface of the guide vane, and by selectively supplying water from the water supply hole, selects a flow rate of water flowing radially outside the outer diameter side wing surface of the guide vane. Ru with a flow rate adjusting mechanism for incrementally, hydraulic machine.
ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械であって、
前記ガイドベーンの内径側翼面から外径側翼面へ貫通する給水孔と、前記給水孔内に設けられた開閉弁と、を有し、前記開閉弁を開くことにより、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整機構を備え水力機械。
A guide vane and a stay vane are arranged between the runner and the casing, and by rotating the runner, a hydraulic machine that pumps water from the runner side to the casing side via the guide vane and the stay vane,
A water supply hole penetrating from the inner diameter side wing surface to the outer diameter side wing surface of the guide vane, and an on-off valve provided in the water supply hole, and by opening the on-off valve, the outer diameter side wing of the guide vane Ru with a flow rate adjusting mechanism for selectively increasing the flow rate of the water flowing through the radially outer surface, the hydraulic machine.
ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械の運転方法であって、
前記ガイドベーンの外径側翼面で開口する給水孔を有する流量調整機構が用いられ、前記給水孔から水を選択的に供給することにより、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整工程を備える、水力機械の運転方法。
A guide vane and a stay vane are disposed between the runner and the casing, and by rotating the runner, a hydraulic machine operating method for pumping water from the runner side to the casing side via the guide vane and the stay vane is provided. So,
A flow rate adjusting mechanism having a water supply hole that opens at the outer diameter side wing surface of the guide vane is used. It comprises a flow rate adjusting step of Ru selectively increasing the flow rate of the water, the hydraulic machine operating method.
ランナとケーシングとの間にガイドベーン及びステーベーンが配置され、前記ランナを回転させることで、前記ランナ側から前記ガイドベーン及び前記ステーベーンを介して前記ケーシング側へ水を揚水する水力機械の運転方法であって、A guide vane and a stay vane are disposed between the runner and the casing, and by rotating the runner, a hydraulic machine operating method that pumps water from the runner side to the casing side via the guide vane and the stay vane. So,
前記ガイドベーンの内径側翼面から外径側翼面へ貫通する給水孔と、前記給水孔内に設けられた開閉弁と、を有する流量調整機構が用いられ、前記開閉弁を開くことにより、前記ガイドベーンの外径側翼面の径方向外側を流れる水の流量を選択的に増加させる流量調整工程を備える、水力機械の運転方法。A flow control mechanism having a water supply hole penetrating from the inner diameter side wing surface to the outer diameter side wing surface of the guide vane, and an on-off valve provided in the water supply hole is used. A method for operating a hydraulic machine, comprising: a flow rate adjusting step of selectively increasing a flow rate of water flowing radially outside a vane outer wing surface.
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