JPH0326875A - 水車の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水車流路部の土砂による摩耗を防止するのに好
適な運転方法に関する。

〔従来の技術〕

一般的な水車の断面を第４図に示す。本図は主にケーシ
ング７，ステーベーン８，ガイドベーン９、及び、ラン
ナベーン１１を備えたランナ１０より構威されている．
本構成における実物の水車の運転点は．第３図に示すよ
うに、効率の良いＡ点が一般的で、このときの流量はガ
イドベーン開度Ｇｌで示す曲線上となる。効率が最大と
なるガイドベーン開度Ｇｌは、普通、最大出力時の開度
の約８０％であり、このガイドベーン開度では流体の速
度もかなり速い。このような構或において、流体中に土
砂や固形物等が混入すると、流路部は全面にわたって摩
耗し、特に、土砂流が、直接、衝突すると考えられる第
３図に示すステーベーン８、及び、ガイドベーン９の入
口部の摩耗は激しい。また，ランナベーン１１の入口部
やランナ１０の外周シール部にも局部的な摩耗が生じる
。

河川の土砂や固形物等は降雨時等に，特に、多く、通常
の数倍になるとされている。土砂等による摩耗量は土砂
濃度に比例し、また、流速の四〜五乗に比例する。よっ
て、運転点が変らないとすれば、降雨時には濃度増加に
比例した摩耗量となり、通常運転時の数倍の摩耗量とな
る。

この種の摩耗防止対策は、材質面から考慮した例が主で
、特開昭６１−１９２８６０号，実開昭６３−１１９８
７２号公報等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、例えば、降雨により多量の土砂が混
入した場合でも、土砂が少ない通常の場合の運転状態と
同一の運転を行っており、土砂混入に対する運転面から
の考慮はなされておらず、流路部の摩耗は余儀ないこと
とされていた。従来は二〜三年という非常に短期間での
補修，交換が行なわれており，その費用は莫大なもので
あった．また、この種の摩耗は機器の効率の低下や振動
の原因になる。

本発明の目的は、高土砂時に適した運転状態とすること
により、摩耗量を大幅に軽減することにある． 〔課題を解決するための手段〕 土砂が混入するとその流体の密度が大きくなるので、そ
れに伴って水車の出力が大となる．そこで、上記目的を
達威するために、水車の出力を一定時間毎に検知するこ
とにより、高十坏濃度となったときに，一時的に、ガイ
ドベーン開度を小として流速を小とし，また，その復帰
も上述の方法と同様にしてガイドベーン開度を大にする
ような運転方法としたものである． 〔作用〕 上記手段によると、土砂の濃度が高くなると密度が高く
なり，その結果、出力が上がる。この出力値の前後を比
較し、後の値が大となったときに、ガイドベーン開度を
小とし、流量を少なくして流体の速度を下げるので、一
時的に土砂の濃度が高くなった場合の集中的なＲ！耗を
防ぐことができる。

また、ガイドベーン開度小から大とする場合は、土砂の
濃度が徐々に減少してくると出力も低下してくるので、
その差がある条件となったときにガイドベーン開度を大
となるように動作する。なお、ガイドベーン開度を大と
する動作は、本発明が動作中のみの場合とする回路を設
けたため、通常の運転状態から急激にガイドベーンが開
となるような誤動作はない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図で説明する．本図は、
水車の出力Ｐを検知する検知器１，検知した出力値を一
定時間取込み、それらを平均化するデータ取込器２，平
均化された出力値と別途入力される基性値Ｐｏとを比較
する比較器３，データ取込器２で取込んだ前後の平均値
（Ｐｌ，　Ｐｇ）を比較する比較器４，比較器４からの
信号でガイドベーン開度の開，閉を指示する指示器５、
及び、指示器５からの信号でガイドベーンを開，閉する
調速機６より構戊されている。ここで、調速機６は既設
の機器を応用する． 水車の出力ＰはＰ＝９．８・ρ・Ｑ−Ｈ・η（ここに，
ρ：液体の密度，Ｑ：流量，Ｈ：落差，η：水車効率）
で表わされる．密度ρは土砂の濃度によって相違し、濃
度が増加してくるとρは大きくなり、Ｑ，Ｈ及びηがほ
とんど変化しないとするとＰはρの増加分だけ大きくな
る． 第１図の詳細について第２図で説明する。検知器１で検
知したデータはデータ取込器２で一定時間取込み、その
最初の平均化された出力値ＰＯは基準値と・して設定器
３ｂに入力され、しかる後に、比較器３に入力される。

ここに、基準値Ｐｏは模型、または、実物の性能曲線よ
り正確に把握できる場合はこの値としても良い。データ
取込器２で取込んだ二番目の平均出力値Ｐｉは比較器３
に送られる。同時に、このｐｔと３番目のＰ２とは比較
器４に送られる。データ取込器２での取込時間は一時間
程度とする。

時間が短いと実物の水車における出力は何らかの条件で
変動すると考えられるのでその時点での真の平均値とな
らない．さて，比較器３ではｐｔとＰＯとの比較を行い
土砂濃度が少し高くなった場合は、Ｐ１＞ＰＧとなり、
このとき信号αを発生し、比較器４に送られる。比較器
４で信号αが入った場合．ｐｔとＰ２とを比較し．Ｐ１
＜Ｐ２のときは，徐々に、土砂濃度が増加したことを意
味し、信号ａを発生し指示器５に入力され，ガイドベー
ンを閉とする信号γを発生して調速＠６を作動させる．
比較器４でαの信号が入力されたとき、Ｐ１≧Ｐ２と後
者の出力値が小さい場合は土砂濃度がそれほど増加して
いないことを意味し、そのときは信号ｂを発生し、ガイ
ドベーンの開，閉の指示は行わない． 次に，ガイドベーン開度を小さくした状態から土砂濃度
が徐々に減少し、運転点を復帰する場合について説明す
る．比較器３に入力される基準値Ｐａは元の値としてお
く．従って、比較器３では、常に．Ｐ１＜ＰＧとなり信
号βを発生し比較器４に入力される。゜比較器４では、
ガイドベーン開度を小としたときのＰＩとＰ２とを比較
し、Ｐｔ＞Ｐｚのときは土砂濃度が減少してきたことを
意味し、信号Ｃを発生させ指示器５でガイドベーンを開
とする信号δに変えて調速機６を作動させて，復帰する
．比較器４でβ信号が入力されたとき，Ｐ１≦Ｐ２の場
合は土砂濃度が、まだ、減少していないことを意味し、
信号ｄを発生し、運転点の復帰は行わない，比較器３で
β信号を発生する状態は通常の運転状態でも成り得るた
め，信号判定器３ａを設け，α信号が発生したときのみ
β信号が有効であることを判定させる．これによって，
通常状態から急激にガイドベーン開度が大となる（第３
図のガイドベーン開度Ｇ３）誤動作はなくなる．通常の
運転状態からガイドベーン開度を小としたときの運転点
は第３図に示すＢ点となり，ガイドベーン開度はＧ２と
なる．ガイドベーン開度Ｇ２の開度は通常のガイドベー
ン開度の約八割が好適である．この間度とすることによ
り、降雨時の濃度が増加した分，流速で低下できるので
通常時の摩耗量と、ほぼ、同程度にすることができる．
なお、比較器４でＰｉとＰ２とを比較する場合、Ｐ２の
みならずＰｇ、つまり、Ｐ１の後の二回分まで比較する
ことによって，一時の出力変動によって誤動作すること
がなく機器の安全面が保たれる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、降雨時等の高土砂含有時に、一時的に
，ガイドベーンを小とすることにより，土砂濃度が増加
した分の摩耗量を流速低下で減少できるので、通常時と
、ほぼ，同程度の摩耗量とすることができる。従って、
摩耗量の大半を占めていた降雨時の影響を解消できるの
で，従来の補修期間を，少なくとも、１．５　〜２倍と
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水車の運転制御方法の説明
図、第２図は第１図の詳細説明図、第３図は従来と本発
明との運転点を説明する水車特性曲線図、第４図は従来
の一般的な水車の断面図である。 １・・・検知器、２・・・データ取込器，３，４・・・
比較器、５・・・指示器，６・・・調速機，７・・・ケ
ーシング、８・・・ステーベーン、９・・・ガイドベー
ン、１０・・・ランナ，第１図 Ｐ ２ｌイ即 第２図 第 ３ 図 弓 ４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水車等の流体機械において、水車運転時の出力値を
   、常時、一定時間毎に検知し、前記出力値を比較し、そ
   の比較値の差の正負によつて、ガイドベーン開度を一定
   量変化させることを特徴とする水車の運転制御方法。 ２、一定時間毎に水車出力の検知とそれらの平均化を行
   うデータ取込器、時間毎の出力検知値どうし、及び、基
   準出力値との比較を行う比較器、前記ガイドベーンの開
   閉指示を行う指示器及び前記ガイドベーンの開閉を行う
   調速機よりなる請求項１に記載の水車の運転制御方法。