JPH021985B2 - - Google Patents

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JPH021985B2
JPH021985B2 JP59175453A JP17545384A JPH021985B2 JP H021985 B2 JPH021985 B2 JP H021985B2 JP 59175453 A JP59175453 A JP 59175453A JP 17545384 A JP17545384 A JP 17545384A JP H021985 B2 JPH021985 B2 JP H021985B2
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JP
Japan
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runner
vane
tip
signal
water turbine
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59175453A
Other languages
English (en)
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JPS6153464A (ja
Inventor
Akira Oshitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd filed Critical Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Priority to JP59175453A priority Critical patent/JPS6153464A/ja
Publication of JPS6153464A publication Critical patent/JPS6153464A/ja
Publication of JPH021985B2 publication Critical patent/JPH021985B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/04Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は可動形のランナベーンをもつたカプラ
ン水車、斜流水車、円筒水車などの前記ランナベ
ーンと水車ケーシングとの間の間隙を水車運転中
に連続して検出する装置、特に前記間隔を非接触
方式で直接的に検出する構成に関する。
〔従来技術とその問題点〕
上述のような水車では、ランナベーンと水車ケ
ーシングとの間の間隙が増大するとランナベーン
に対して仕事をしないで水車を通過する水の量が
増加して水車効率が低下するため、前記間隙をで
きるだけ短くする努力が行われているが、このよ
うにすると一方では以下に説明する理由でランナ
ベーン(以下単にベーンということもある)が水
車ケーシングに接触する事故が発生する恐れを生
じる。
(1) ランナボス内に設けられているベーン駆動機
構が水車運転中に頻繁に行われるベーン駆動動
作の結果損傷してベーンが外方に突出する。
(2) 遠心力や水流による外力でベーンが変形し該
ベーンの先端が外方に突出する。
(3) 水車を緊急停止させた時過渡的にランナが該
ランナの軸芯に垂直な方向も振動する。
(4) 水車の軸に結合された発電機と前記軸とを一
体的にバルブケーシングを被い、この一体化し
たものを水車ステーベーンで支持するようにし
た円筒形水車では、水流による外力や浮力でラ
ンナ軸芯が該軸芯に垂直な方向に変位する。
したがつて上述のような水車においてはベーン
先端と水車ケーシングとの間の間隙を常時検出し
て監視する必要があり、このため従来は水車の軸
が軸受の振動を観測してベーン先端と水車ケーシ
ングとの間の接触現象の有無を監視するようにし
ているが、このような監視装置には、接触現象と
いう事故状態が発生して始めて前記間隙状態の検
知を行うもので該間隙の大きさを検出することが
できず、したがつてこの間隙の大きさを知ること
によつて水車の効率的な運転を行うことができな
いという問題がある。
〔発明の目的〕 本発明は、上述したような、水車ベーンの先端
と水車ケーシングとの間の間隙を監視する従来の
監視装置における問題を解消して、前記間隙の大
きさを直接非接触的にかつ連続的に検出すること
のできる水車のランナ間隙監視装置を提供するこ
とを目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は、上述の目的を達成するために、可動
形ランナベーンを有する水車の該ランナベーン先
端に対向するようにして、この先端との間の間隙
の大きさに応じた信号を出力する複数個の変位セ
ンサを水車ケーシングに固定し、さらにこれら変
位センサの各出力信号が入力される演算回路を設
けてこの演算回路からランナベーン先端の最大変
位に応じた信号を出力させるようにしてこの出力
信号によつて前記間隙を監視するようにし、もつ
て前記間隙の大きさを直接かつ連続的に検出する
ことのできる水車のランナ間隙監視装置が得られ
るようにしたものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例の概略構成図で、図
において1は5枚のランナベーン2がランナボス
3に取り付けられた水車のランナで、ランナベー
ン2はランナボス3内に組み込まれた駆動機構に
よつて傾きを変えられるように構成されている。
4はランナ1が収容された水車ケーシング、2a
はランナベーン2の先端、5は先端2aとケーシ
ング4の内面との間の間隙で、δはその大きさで
ある。6,7はそれぞれケーシング4を貫通する
ようにして該ケーシング4に液密に固定され、δ
に応じた電気信号6a,7aを出力する容量式あ
るいは渦電流式の第1および第2変位センサ、8
はランナ1の軸1aの近傍に配置され該軸1aの
回転位置を介してランナベーン2の回転位置検出
を行う位置センサ、8aはその出力信号で、9は
信号6aと7aと8aとが入力されランナベーン
先端2aの最大変位に応じた信号9aを出力する
演算器である。10は上述の変位センサ6,7と
位置センサ8と演算器9とからなる水車のランナ
間隙監視装置で、11は信号9a用の表示器であ
る。第1および第2変位センサ6,7はそれらの
先端がランナ軸1aの軸芯を見込む角度が90度に
なるように配置されている。
第2図は第1図における要部のP矢視図で、図
においてQは水流の方向、12はバルブケーシン
グで、位置センサ8はバルブケーシング12内に
おいてランナ軸1aの近傍に配設され、第1変位
センサ6はその先端がランナベーンの先端2aに
対向するようにしてかつ先端端面が水車ケーシン
グ4の内面に一致するように設けられている。本
図では第1図の第2変位センサ7は示されていな
いが、このセンサ7もセンサ6と同様にして水車
ケーシング4に取り付けられている。
第1図および第2図においてはランナ間隙監視
装置10が上述のように構成されているので、ラ
ンナ1が静止に近い状態では変位センサ6,7の
各出力信号6a,7aはいずれもほぼ第3図に示
したようになるが、ランナ1の回転速度が上昇す
ると両出力信号6a,7aは第4図に示したよう
になる。第4図A,B,Cはそれぞれ水車負荷が
6MW、18MW、32.5MW相当の時に観測した信
号6aの波形図で、第3図および第4図において
tは経過時間を、Hはランナベーンの先端2aの
基準位置からの変位を、( )内の数字はベーン
の番号を示している。ベーン先端2aの基準位置
とはランナ1が静止している時に該ベーン先端2
aの近傍に適宜設定した位置で、各図において変
位Hが負になる方向は第1図および第2図におけ
る間隙の大きさδが小さくなる方向に一致してい
る。第3図および第4図において信号波形が櫛歯
状になるのはランナ1の回転に伴なつてベーン先
端2aが変位センサに近づいたり遠ざかつたりす
るためであり、水車負荷の増加と共に櫛歯が狭く
なるのはベーン2が水車負荷の増加に伴なつてラ
ンナ軸1aの方向に傾けられてきてベーン先端2
aが変位センサ6に対向している相対的な時間が
短くなるためであり、また櫛歯の先端が三角状に
なるのはランナ1の回転にもとづく遠心力と水流
による外力とのためにベーン先端2aが変形する
ためである。
第1図における変位センサ6,7の出力信号6
a,7aは上述したようになるが、第1図におい
ては位置センサ8は軸1aが一回転するごとに一
個のパルス信号を信号8aとして出力するように
構成され、また演算器9は第5図に示したように
構成されている。すなわち第5図において13,
14,15はそれぞれ信号6a,7a,8aが入
力され各入力信号に応じた出力信号13a,14
a,15aを出力する増幅回路、16はパルス信
号15aが入力されると第1図のランナ1が90度
の角度だけ回転するに要する時間T経過後パルス
信号16aを出力する遅延回路、17,18はそ
れぞれ信号13a,14aが入力され、第1図に
示した5枚のベーン2の各々ごとに第4図に示し
た変位Hの最小値Hminを検出してこの最小値に
応じた信号17a,18aをそれぞれ出力するよ
うにしたピーク値検出回路である。第1図におい
ては変位センサ6,7が水車ケーシング4に上述
のように配設されているので、信号17aにあら
われる、5枚のベーン2の中のたとえば一番のベ
ーン2に対応するHmin相当の信号は、ランナ1
が第1図においてR矢印の方向に回転するものと
すると、上記回転時間T経過後信号18a中に現
れることになる。19は信号15aと信号17a
とが入力され、第1図に示したランナ1の一回転
ごとに、上述したベーン2ごとの変位Hminの絶
対値|Hmin|を5枚のベーン2に関して比較し
て最大の|Hmin|を選択し、この選択結果に応
じた信号19aを出力する絶対値比較回路、20
は信号16aと信号18aとが入力され、第1図
に示したランナ1の一回転ごとに、ベーン2ごと
の変位Hminの絶対値|Hmin|を5枚のベーン
2に関して比較して最大の|Hmin|を選択し、
この選択結果に応じた信号20aを出力する絶対
値比較回路、21は両絶対値比較回路19,20
の各出力信号19a,20aが入力され両信号中
の大きい方の値に応じた信号9aを信号16aが
入力された時に出力する最大値選択回路で、演算
器9は、この場合、上述の増幅回路13〜15と
遅延回路16とピーク値検出回路17,18と絶
対値比較回路19,20と最大値選択回路21と
で構成されている。演算器9は上述のように構成
されているので、出力信号9aは、変位センサ
6,7によつて観測されたランナベーン先端2a
の前述の基準位置からの絶対的な変位量の中の最
大値を示しており、第4図においてベーン先端2
aの変位Hが正符号になつた場合、第1図におけ
る軸1aの軸芯に関して対称の位置にあるベーン
先端2aの部分は変位Hが負符号になつていると
考えられるので、結局信号9aによつて第1図に
示した間隙δを連続的に監視できることになる。
第1図においてはランナ間隙監視装置10を上
述のように構成したので演算回路9の出力信号9
aによつて間隙の大きさδを直接かつ連続的に検
出することができるが、本発明は、上述の実施態
様に限られるものではなくて、変位センサの個数
を更に増してたとえばベーン2の枚数と同数にし
てもよいものであり、また変位センサは隣接する
センサ間隔が同一になるように配置されてもよい
ものであり、さらにまた演算器9はランナベーン
先端2aの最大変位に応じた信号を出力すると共
に位置センサの出力信号8aを利用して前記最大
変位を示すランナベーン2の番号を示す信号を出
力するように構成してもよいものである。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明においては、可動形ラ
ンナベーンを有する水車における該ランナベーン
の先端に対向するように水車ケーシングに固定し
た、前記ランナベーンまでの距離を検出する複数
個の変位センサと、これらの変位センサの各出力
信号が入力され所定の演算を行つてランナベーン
先端の最大変位に応じた信号を出力する演算器と
で水車のランナ間隙監視装置を構成し、演算器の
出力信号によつてランナベーン先端と水車ケーシ
ングとの間の間隙の大きさを検出するようにした
ので、このような水車のランナ間隙監視装置によ
れば、前記間隙の大きさを直接かつ連続的に検出
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2
図は第1図の要部側面図、第3図は第1図におけ
る変位センサの出力信号説明図、第4図A、第4
図B、第4図Cは第1図における変位センサのそ
れぞれ異なる出力信号波形図、第5図は第1図に
おける演算器のブロツク図である。 2……ランナベーン、2a……ランナベーンの
先端、4……ケーシング、6……第1変位セン
サ、7……第2変位センサ、9……演算器、10
……水車のランナ間隙監視装置、δ……間隙の大
きさ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 可動形ランナベーンを有する水車における前
    記ランナベーンの先端に対向するように前記水車
    のケーシングに固定した、前記ランナベーンまで
    の距離を検出する複数個の変位センサと、前記変
    位センサの各出力信号が入力され所定の演算を行
    つて前記ランナベーンの先端の最大変位に応じた
    信号を出力する演算器とを備え、前記演算器の出
    力信号により前記ランナベーンの先端と前記ケー
    シングとの間の間隙の大きさを検出することを特
    徴とする水車のランナ間隙監視装置。
JP59175453A 1984-08-23 1984-08-23 水車のランナ間隙監視装置 Granted JPS6153464A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59175453A JPS6153464A (ja) 1984-08-23 1984-08-23 水車のランナ間隙監視装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP59175453A JPS6153464A (ja) 1984-08-23 1984-08-23 水車のランナ間隙監視装置

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Publication Number Publication Date
JPS6153464A JPS6153464A (ja) 1986-03-17
JPH021985B2 true JPH021985B2 (ja) 1990-01-16

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ID=15996334

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JP59175453A Granted JPS6153464A (ja) 1984-08-23 1984-08-23 水車のランナ間隙監視装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10222200B2 (en) * 2017-05-12 2019-03-05 Siemens Energy, Inc. Contactless, blade-tip clearance measurement for turbines

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JPS6153464A (ja) 1986-03-17

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