JPH09209902A - Hydraulic machine and operation method thereof - Google Patents

Hydraulic machine and operation method thereof

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JPH09209902A
JPH09209902A JP8016787A JP1678796A JPH09209902A JP H09209902 A JPH09209902 A JP H09209902A JP 8016787 A JP8016787 A JP 8016787A JP 1678796 A JP1678796 A JP 1678796A JP H09209902 A JPH09209902 A JP H09209902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic machine
runner
seal ring
movable seal
pressure chamber
Prior art date
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Application number
JP8016787A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Shimizu
水 光一郎 清
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the seal gap of a seal part to be adjusted automatically in compliance with an operational state. SOLUTION: A movable seal ring 12 is able to adjust the size of a seal gap G by being placed opposite to the seal surface 5a of a runner 5 and by its movement in an arrow direction. Position detecting sensors 16, 17 attached to an upper cover 13 detect the position of the runner 5 in relation to a stationary part. A controller 15 drives the movable seal ring 12 via a driving device 14 on the basis of the detection signals of the position detecting sensors 16, 17 so as to adjust the size of the seal gap G.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水車やポンプ水車
などの水力機械及びその運転方法に係り、特にランナ背
圧室や側圧室内のシール部のシールギャップの大きさを
調整可能に構成した水力機械及びその運転方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic machine such as a turbine or a pump turbine, and a method of operating the same, and more particularly to a hydraulic machine configured to adjust the size of a seal gap in a seal portion in a runner back pressure chamber or a side pressure chamber. The present invention relates to a machine and its operating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】水力発電所に使用される水車やポンプ水
車は、上池と下池との間の落差エネルギをランナを通し
て回転エネルギに変換する。
2. Description of the Related Art Water turbines and pump turbines used in hydroelectric power stations convert the head energy between an upper pond and a lower pond into rotational energy through a runner.

【0003】図3は従来のフランシス形水車を示したも
ので、ケーシング1からの圧力水はステーベーン2及び
ガイドベーン3を通ってランナ室4に流入し、このラン
ナ室4内のランナ5を回転して吸出し管6から流出す
る。ランナ5は主軸7に連結され、またランナ室4はラ
ンナクラウン側の背圧室8とランナバンド側の側圧室9
とから構成されている。ガイドベーン3からランナ室4
に流入した圧力水は、一部がランナ5に入らず背圧室8
及び側圧室9に漏出する。この背圧室8及び側圧室9に
漏出する水量、すなわちランナ5以外を流れる水量が多
くなると、水車の変換効率が低下する。このため、背圧
室8及び側圧室9には夫々シール部10、11が形成さ
れ、漏水を低減している。各シール部10、11は、ラ
ンナのシール面とこれに僅かな間隙をもって対向する静
止部とから構成され、この間隙をできるだけ小さくする
と共にシール部を多段にして漏水の低減を図っている。
FIG. 3 shows a conventional Francis type turbine. Pressure water from a casing 1 flows into a runner chamber 4 through a stay vane 2 and a guide vane 3, and a runner 5 in the runner chamber 4 is rotated. And flows out from the suction pipe 6. The runner 5 is connected to the main shaft 7, and the runner chamber 4 includes a back pressure chamber 8 on the runner crown side and a side pressure chamber 9 on the runner band side.
It is composed of Guide vane 3 to runner room 4
A part of the pressure water flowing into the runner 5 does not enter the runner 5 and the back pressure chamber 8
And leaks to the side pressure chamber 9. If the amount of water leaking into the back pressure chamber 8 and the side pressure chamber 9, that is, the amount of water flowing other than the runner 5, increases, the conversion efficiency of the water turbine decreases. Therefore, seal portions 10 and 11 are formed in the back pressure chamber 8 and the side pressure chamber 9, respectively, to reduce water leakage. Each of the seal portions 10 and 11 is composed of a seal surface of the runner and a stationary portion opposed to the seal surface with a slight gap. The gap is made as small as possible and the seal portions are arranged in multiple stages to reduce water leakage.

【0004】一般に製作される水車のシール部の間隙、
すなわちシールギャップは、その大きさが水車の製造及
び組立て限界から決定される。このことから、大形の水
車では、ランナの大きさに対するシールギャップの大き
さが相対的に小さくなるため、全体の流量に対する漏れ
の水量も相対的に小さくすることができる。ところが、
比較的に小形の水車では、ランナの大きさに対するシー
ルギャップの大きさが相対的に大きくなるため、全体の
流量に対する漏れの水量も相対的に大きくなってしま
い、水車の効率低下を招来している。
[0006] Generally, the gap of the sealing portion of the water turbine,
That is, the size of the seal gap is determined by the manufacturing and assembly limits of the turbine. Therefore, in a large turbine, since the size of the seal gap is relatively small with respect to the size of the runner, the amount of leaked water can be relatively small with respect to the total flow rate. However,
In a relatively small turbine, the size of the seal gap is relatively large with respect to the size of the runner, so the amount of leaked water is also relatively large with respect to the total flow rate, leading to a decrease in turbine efficiency. There is.

【0005】そこで、実開昭51−10448号公報に
は、シール面を傾斜させてシールギャップの大きさを調
整可能にした水力機械が開示されている。これは、水車
の組立て時に、シール部のシールギャップの大きさを調
整することができるため、水車の大きさに関係なく任意
の大きさの水車について、シールギャップを所望値に設
定することができる。なお、このシールギャップの大き
さは、漏水の防止の観点からできるだけ小さい方が好ま
しいが、水車運転中に主軸の軸振れや振動等が発生して
もシール部の接触が生じないように、主軸の軸振れや振
動等の影響を考慮した間隙に選定される。
Therefore, Japanese Utility Model Laid-Open No. 51-10448 discloses a hydraulic machine in which the sealing surface is inclined so that the size of the seal gap can be adjusted. This is because the size of the seal gap of the seal portion can be adjusted when the turbine is assembled, so that the seal gap can be set to a desired value for a turbine of any size regardless of the size of the turbine. . The size of this seal gap is preferably as small as possible from the viewpoint of water leakage prevention, but the main shaft should be kept in contact even if shaft runout or vibration of the main shaft occurs during water turbine operation. The clearance is selected in consideration of the effects of shaft runout and vibration.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の実開
昭51−10448号公報に開示された水力機械は、シ
ール部のシールギャップの調整を自動的に行うことがで
きず、熟練と多大な時間を要するといった問題がある。
However, in the hydraulic machine disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 51-10448, the adjustment of the seal gap of the seal portion cannot be performed automatically, which requires a great deal of skill and skill. There is a problem that it takes time.

【0007】さらに、運転中にはシールギャップ調整を
行うことができないため、運転状態に応じたシールギャ
ップの調整を行うことができないといった問題もある。
そこで、本発明の目的は、シール部のシールギャップの
調整を自動的に行うことができる水力機械を提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、運転状態に応じ
てシール部のシールギャップを調整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である。
Furthermore, since the seal gap cannot be adjusted during operation, there is a problem that the seal gap cannot be adjusted according to the operating condition.
Then, the objective of this invention is providing the hydraulic machine which can adjust the seal gap of a seal part automatically. Another object of the present invention is to provide a hydraulic machine that can adjust the seal gap of the seal portion according to an operating state, and an operating method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項1に記載された発明は、ランナと上記ランナを
取囲む背圧室及び側圧室とを具備する水車やポンプ水車
などの水力機械において、上記背圧室及び側圧室の少な
くとも一方に設けられ上記ランナのシール面に対向する
可動のシールリングと、水力機械の静止部に取付けられ
上記ランナの位置を検出する検出部と、上記検出部の検
出出力に基づき上記可動のシールリングと上記ランナの
シール面との間隙量を決定する制御信号を発生する制御
装置と、上記制御信号に基づき上記可動のシールリング
を駆動して上記間隙量を制御する駆動装置とを具備する
ことを特徴とするものである。
In order to achieve this object, the invention described in claim 1 is a hydraulic power plant such as a water turbine or a pump turbine having a runner and a back pressure chamber and a side pressure chamber surrounding the runner. In the machine, a movable seal ring which is provided in at least one of the back pressure chamber and the side pressure chamber and faces the seal surface of the runner, a detection unit which is attached to a stationary portion of the hydraulic machine and detects the position of the runner, A control device that generates a control signal that determines the amount of the gap between the movable seal ring and the seal surface of the runner based on the detection output of the detection unit; and the gap by driving the movable seal ring based on the control signal. And a driving device for controlling the quantity.

【0009】検出部がランナの位置を検出すると、制御
装置はこの検出出力に基づき可動のシールリングとラン
ナのシール面との間隙量を決定する制御信号を発生し、
駆動装置はこの制御信号に基づき可動のシールリングを
駆動して間隙量を制御する。こうして、水力機械は、可
動のシールリングとランナのシール面との間隙量を自動
的に調整することができる。
When the detector detects the position of the runner, the control device generates a control signal for determining the amount of the gap between the movable seal ring and the seal surface of the runner based on the detected output.
The drive device drives the movable seal ring based on this control signal to control the gap amount. In this way, the hydraulic machine can automatically adjust the amount of clearance between the movable seal ring and the seal surface of the runner.

【0010】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載の水力機械において上記可動のシールリングは、上
記背圧室及び側圧室の両方に夫々設けられ、かつ上記ラ
ンナのシール面に対向するシール面が傾斜しており、水
力機械の主軸に平行に移動されて上記間隙量を調整する
ことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the hydraulic machine according to the first aspect, the movable seal ring is provided in each of the back pressure chamber and the side pressure chamber, and a seal surface of the runner is provided. The opposing sealing surfaces are inclined and are moved in parallel with the main axis of the hydraulic machine to adjust the above-mentioned gap amount.

【0011】これによって、背圧室及び側圧室の両方の
シール部の間隙量を自動的に調整することができ、また
シール面が傾斜しているため、可動のシールリングを水
力機械の主軸に平行に移動することによって間隙量を調
整することができる。
With this, it is possible to automatically adjust the gap amount between the seal portions of both the back pressure chamber and the side pressure chamber, and since the sealing surfaces are inclined, the movable seal ring is used as the main shaft of the hydraulic machine. The amount of gap can be adjusted by moving in parallel.

【0012】請求項3に記載された発明は、請求項1に
記載の水力機械において上記検出部は水力機械の運転中
に上記ランナの位置を検出し、上記駆動装置は水力機械
の運転中に上記制御装置の制御信号に基づき上記可動の
シールリングを駆動することを特徴とするものである。
検出部は水力機械の運転中にランナの位置を検出するの
で、運転状態に応じてシール部のシールギャップを調整
することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the hydraulic machine according to the first aspect, the detecting portion detects the position of the runner during operation of the hydraulic machine, and the drive unit during operation of the hydraulic machine. The movable seal ring is driven based on a control signal from the control device.
Since the detection unit detects the position of the runner during the operation of the hydraulic machine, the seal gap of the seal unit can be adjusted according to the operating state.

【0013】請求項4に記載された発明は、請求項3に
記載の水力機械において上記水力機械の振動または主軸
の軸振れを検出するセンサを更に具備し、上記制御装置
は上記センサの検出出力に基づき上記振動または主軸の
軸振れの異常を判別して上記異常を表す異常信号を発生
し、上記駆動装置は上記異常信号に基づき上記間隙量が
拡大する方向に上記可動のシールリングを駆動すること
を特徴とするものである。何等かの原因によって、水力
機械の振動異常または主軸の軸振れ異常が発生した場合
には、それを検出して事前に可動のシールリングを駆動
して間隙量を拡大するので、シール部の損傷を防止する
ことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the hydraulic machine according to the third aspect further includes a sensor for detecting vibration of the hydraulic machine or shaft runout of the main shaft, and the control device has a detection output of the sensor. On the basis of the above-mentioned vibration or abnormality of the shaft runout of the main shaft, an abnormality signal indicating the abnormality is generated, and the drive device drives the movable seal ring in the direction in which the gap amount increases based on the abnormality signal. It is characterized by that. If due to some reason, abnormal vibration of the hydraulic machine or abnormal shaft run-out occurs, it is detected and the movable seal ring is driven in advance to expand the gap amount. Can be prevented.

【0014】請求項5に記載された発明は、請求項3に
記載の水力機械において上記制御装置は水力機械の運転
状態を急変させる信号に基づき、上記運転状態の急変に
先立ち異常信号を発生し、上記駆動装置は上記異常信号
に基づき上記間隙量が拡大する方向に上記可動のシール
リングを駆動することを特徴とするものである。運転の
開始時や停止時や急激な出力変化のような運転状態の急
変時には、事前に可動のシールリングを駆動して間隙量
を拡大するため、シール部の損傷を防止することができ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the hydraulic machine according to the third aspect, the control device generates an abnormal signal prior to the sudden change of the operating state based on a signal for suddenly changing the operating state of the hydraulic machine. The drive device drives the movable seal ring in a direction in which the gap amount increases based on the abnormality signal. When the operation state suddenly changes such as when the operation is started or stopped or when the output is abruptly changed, the movable seal ring is driven in advance to expand the gap amount, so that the seal portion can be prevented from being damaged.

【0015】請求項6に記載された発明は、ランナと、
背圧室及び側圧室の少なくとも一方に設けられ上記ラン
ナのシール面に対向する可動のシールリングと、静止部
に設けられ上記ランナの位置を検出する検出部とを具備
する水力機械の運転方法において、水力機械の運転中に
上記検出部によって上記ランナの位置を検出し、上記検
出部の検出出力に基づき上記可動のシールリングを駆動
して上記可動のシールリングと上記ランナのシール面と
の間隙量を制御することを特徴するものである。水力機
械の運転中にランナの位置を検出するので、運転状態に
応じてシール部のシールギャップを調整することができ
る。
The invention described in claim 6 is a runner,
In a method for operating a hydraulic machine, which comprises a movable seal ring provided in at least one of a back pressure chamber and a side pressure chamber and facing a seal surface of the runner, and a detection unit provided in a stationary portion for detecting the position of the runner. , The position of the runner is detected by the detection unit during the operation of the hydraulic machine, and the movable seal ring is driven based on the detection output of the detection unit so that the gap between the movable seal ring and the seal surface of the runner is increased. It is characterized by controlling the quantity. Since the position of the runner is detected during the operation of the hydraulic machine, the seal gap of the seal portion can be adjusted according to the operating state.

【0016】請求項7に記載された発明は、請求項6に
記載の水力機械の運転方法において上記ランナの回転異
常を検出した時に、上記間隙量が拡大する方向に上記可
動のシールリングを駆動することを特徴とするものであ
る。何等かの原因によって、ランナの回転異常が発生し
た場合にも、直ちに可動のシールリングを駆動して間隙
量を拡大するので、シール部の損傷を防止することがで
きる。
According to the invention described in claim 7, in the method for operating a hydraulic machine according to claim 6, when the rotation abnormality of the runner is detected, the movable seal ring is driven in a direction in which the gap amount increases. It is characterized by doing. Even if the runner is abnormally rotated for some reason, the movable seal ring is immediately driven to expand the gap amount, and thus the seal portion can be prevented from being damaged.

【0017】請求項8に記載された発明は、請求項6に
記載の水力機械の運転方法において水力機械の振動異常
または主軸の軸振れ異常を検出した時に、上記間隙量が
拡大する方向に上記可動のシールリングを駆動すること
を特徴とするものである。何等かの原因によって、水力
機械の振動異常または主軸の軸振れ異常が発生した場合
にも、直ちに可動のシールリングを駆動して間隙量を拡
大するので、シール部の損傷を防止することができる。
According to an eighth aspect of the invention, in the operating method of the hydraulic machine according to the sixth aspect, when abnormal vibration of the hydraulic machine or abnormal shaft run-out of the main shaft is detected, the above-mentioned gap amount expands. It is characterized by driving a movable seal ring. Even if vibration abnormality of the hydraulic machine or shaft runout abnormality of the hydraulic machine occurs due to some reason, the movable seal ring is immediately driven to expand the gap amount, thereby preventing damage to the seal portion. .

【0018】請求項9に記載された発明は、請求項6に
記載の水力機械の運転方法において水力機械の運転状態
を急変させる信号に基づき、上記運転状態の急変に先立
ち上記間隙量が拡大する方向に上記可動のシールリング
を駆動することを特徴とするものである。水力機械の運
転状態の急変時にも、事前に可動のシールリングを駆動
して間隙量を拡大するので、シール部の損傷を防止する
ことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for operating a hydraulic machine according to the sixth aspect, the gap amount is expanded prior to the sudden change in the operating state based on a signal for suddenly changing the operating state of the hydraulic machine. The movable seal ring is driven in the direction. Even when the operating state of the hydraulic machine suddenly changes, the movable seal ring is driven in advance to expand the gap amount, so that damage to the seal portion can be prevented.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に本発明による水力機械及び
その運転方法の実施形態を図3と同一部分には同一符号
を付して示した図1及び図2を参照して説明する。図1
は本発明の第1の実施形態を示したもので、背圧室シー
ル部10はランナ5のシール面5aと可動のシールリン
グ12とから構成され、ランナ5のシール面5aは傾斜
しており、この傾斜シール面5aと対向する可動のシー
ルリング12のシール面12aも同様に傾斜している。
可動のシールリング12は上カバー13を貫通して上方
に延在し、先端のピストン12bはシリンダ25内に収
容されており、矢印で示したように主軸に平行な方向に
摺動可能である。また、ピストン12bの下部には復帰
スプリング26が弾装されている。駆動装置14は、油
圧装置14aを具備し、この油圧装置14aからの圧力
油の供給によって可動のシールリング12を矢印方向に
駆動する。コントローラー15は駆動制御信号を発生
し、この駆動制御信号に応じて駆動装置14は可動のシ
ールリング12を駆動する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a hydraulic machine and an operating method thereof according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 in which the same parts as those in FIG. FIG.
Shows the first embodiment of the present invention. The back pressure chamber seal portion 10 is composed of a seal surface 5a of the runner 5 and a movable seal ring 12, and the seal surface 5a of the runner 5 is inclined. The sealing surface 12a of the movable seal ring 12 facing the inclined sealing surface 5a is also inclined.
The movable seal ring 12 extends upward through the upper cover 13, and the piston 12b at the tip is housed in the cylinder 25 and is slidable in the direction parallel to the main axis as indicated by the arrow. . A return spring 26 is elastically mounted under the piston 12b. The drive device 14 includes a hydraulic device 14a and drives the movable seal ring 12 in the arrow direction by supplying pressure oil from the hydraulic device 14a. The controller 15 generates a drive control signal, and the drive device 14 drives the movable seal ring 12 in response to the drive control signal.

【0020】上カバー13には少なくとも2個の位置セ
ンサ16、17が取付けられ、一方の位置センサ16は
主軸に平行な方向のランナ5の位置を検出し、他方の位
置センサ17は主軸に垂直な方向、すなわち半径方向の
ランナ5の位置を検出する。検出装置18は両位置セン
サ16、17の検出出力に基づき、静止部、すなわち上
カバー13に対するランナ5の相対位置を検出する。位
置決定装置19は、検出装置18の出力に基づき可動の
シールリング12の位置を決定し、この決定した位置を
表す位置信号をコントローラー15に送出する。コント
ローラー15は、この位置信号に応じて駆動装置14を
制御する。なお、位置センサ16、17と検出装置18
とは検出部を構成し、コントローラー15と位置決定装
置19とは制御装置を構成する。
At least two position sensors 16 and 17 are attached to the upper cover 13, one position sensor 16 detects the position of the runner 5 in a direction parallel to the main axis, and the other position sensor 17 is perpendicular to the main axis. The position of the runner 5 in a different direction, that is, the radial direction is detected. The detection device 18 detects the relative position of the runner 5 with respect to the stationary portion, that is, the upper cover 13, based on the detection outputs of both the position sensors 16 and 17. The position determination device 19 determines the position of the movable seal ring 12 based on the output of the detection device 18, and sends a position signal representing the determined position to the controller 15. The controller 15 controls the drive device 14 according to this position signal. The position sensors 16 and 17 and the detection device 18
And constitute a detection part, and the controller 15 and the position determination device 19 constitute a control device.

【0021】また、位置決定装置19は、回転中のラン
ナ5の位置を表す位置センサ16、17の検出信号がラ
ンナ5の回転異常を示している時には、異常信号をコン
トローラー15に送出する。
Further, the position determining device 19 sends an abnormal signal to the controller 15 when the detection signals of the position sensors 16 and 17 indicating the position of the running runner 5 indicate the abnormal rotation of the runner 5.

【0022】図示は省略したが側圧室シール部にも、上
述と全く同一の可動シールリングと駆動装置と油圧装置
とコントローラーと2個の位置センサと検出装置と位置
決定装置とがそれぞれ設置されている。
Although not shown in the drawings, the movable seal ring, the driving device, the hydraulic device, the controller, the two position sensors, the detecting device, and the position determining device, which are exactly the same as those described above, are also installed in the side pressure chamber seal portion. There is.

【0023】次に、この実施形態の作用を説明する。水
車の組立て時に、センサ16、17及び検出装置18が
上カバー13に対するランナ5の相対位置を検出する。
位置決定装置19は検出装置18の出力に基づき、予め
設定されているシールギャップGを与える可動のシール
リング12の位置を決定する。コントローラー15は位
置決定装置19の出力に基づき駆動装置14に制御信号
を送出し、これに応じて駆動装置14は可動のシールリ
ング12を矢印方向に駆動し、間隙量、すなわちシール
ギャップGを所望値に調整する。
Next, the operation of this embodiment will be described. At the time of assembling the water turbine, the sensors 16 and 17 and the detection device 18 detect the relative position of the runner 5 with respect to the upper cover 13.
The position determination device 19 determines the position of the movable seal ring 12 that provides the preset seal gap G based on the output of the detection device 18. The controller 15 sends a control signal to the driving device 14 based on the output of the position determining device 19, and in response thereto, the driving device 14 drives the movable seal ring 12 in the direction of the arrow to obtain the gap amount, that is, the seal gap G. Adjust to the value.

【0024】側圧室シール部についても全く同様にして
シールギャップが所望値に調整される。
In the side pressure chamber seal portion, the seal gap is adjusted to a desired value in exactly the same manner.

【0025】次に、運転中にあっては、位置センサ1
6、17が回転しているランナ5の位置を検出し、検出
装置18は位置センサ16、17の検出出力に基づき、
ランナ5の偏心状態及び上カバー13に対するランナ5
の相対位置を検出する。位置決定装置19は検出装置1
8の出力に基づき、予め設定されているシールギャップ
Gを与える可動のシールリング12の位置を決定する。
コントローラー15は位置決定装置19の出力に基づき
駆動装置14を制御し、これによって可動のシールリン
グ12が矢印方向に移動され、シールギャップGを所望
の値に調整する。こうして、運転中のランナ5の位置を
検出して可動のシールリング12の位置を調整するの
で、ランナ5の偏心状態や回転遠心力に起因するランナ
5の変形などを考慮したシールギャップGの調整が可能
となる。
Next, during operation, the position sensor 1
6 and 17 detect the position of the rotating runner 5, and the detection device 18 detects the position of the runner 5 based on the detection output of the position sensors 16 and 17.
Eccentricity of runner 5 and runner 5 with respect to upper cover 13
To detect the relative position of. The position determination device 19 is the detection device 1
Based on the output of 8, the position of the movable seal ring 12 that gives the preset seal gap G is determined.
The controller 15 controls the drive device 14 based on the output of the position determining device 19, whereby the movable seal ring 12 is moved in the arrow direction, and the seal gap G is adjusted to a desired value. In this way, the position of the runner 5 during operation is detected and the position of the movable seal ring 12 is adjusted. Therefore, the seal gap G is adjusted in consideration of the eccentricity of the runner 5 and the deformation of the runner 5 due to the centrifugal force of rotation. Is possible.

【0026】更に、ランナ5の回転が異常な状態に陥っ
た場合には、位置決定装置19は、位置センサ16、1
7の検出信号からランナ5の回転異常を検出し、異常信
号をコントローラー15に送出する。駆動装置14はコ
ントローラー15を介したこの異常信号に応じて直ち
に、シールギャップGが拡大する方向に可動のシールリ
ング12を移動させる。この移動によって、ランナ5と
可動のシールリング12との接触が防止され、可動のシ
ールリング12の損傷を防ぐことができる。
Further, when the rotation of the runner 5 falls into an abnormal state, the position determining device 19 causes the position sensors 16, 1
A rotation abnormality of the runner 5 is detected from the detection signal of 7 and an abnormality signal is sent to the controller 15. The drive device 14 immediately moves the movable seal ring 12 in the direction in which the seal gap G is enlarged in response to the abnormal signal from the controller 15. By this movement, contact between the runner 5 and the movable seal ring 12 is prevented, and damage to the movable seal ring 12 can be prevented.

【0027】図2は本発明の第2の実施例を示したもの
で、この第2の実施例は第1の実施例の構成に以下の構
成を追加するものである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the following structure is added to the structure of the first embodiment.

【0028】図2において、主軸7の軸振れ及び水車の
振動を検出する検出装置20は、軸振れ検出センサ21
及び振動検出センサ22を有する。この軸振れ検出セン
サ21は主軸7の側面に対向するように設置され、振動
検出センサ22は上カバー13に取付けられている。異
常判別装置23は検出装置20の出力に基づき運転中の
異常を判別し、異常信号を発生する。コントローラー2
4は、異常判別装置23からの異常信号に基づき図1に
示した駆動装置14を介して図1に示した可動のシール
リング12をシールギャップGが拡大する方向に駆動す
る。これによって、運転異常によってシール部の損傷を
防止する。なお、異常判別装置23とコントローラー2
4とは制御装置を構成する。
In FIG. 2, a detection device 20 for detecting the shaft runout of the main shaft 7 and the vibration of the water turbine is a shaft runout detection sensor 21.
And a vibration detection sensor 22. The shaft shake detection sensor 21 is installed so as to face the side surface of the main shaft 7, and the vibration detection sensor 22 is attached to the upper cover 13. The abnormality determination device 23 determines an abnormality during operation based on the output of the detection device 20, and generates an abnormality signal. Controller 2
4 drives the movable seal ring 12 shown in FIG. 1 in the direction in which the seal gap G expands via the drive device 14 shown in FIG. 1 based on the abnormality signal from the abnormality determination device 23. This prevents damage to the seal portion due to abnormal operation. The abnormality determining device 23 and the controller 2
4 constitutes a control device.

【0029】運転の起動や運転の停止や急激な出力変化
をもたらすような不安定運転状態では、大きな振動など
が一時的に発生する場合があり、この時にシールギャッ
プ寸法が小さいと、シール部が接触し損傷することがあ
る。
In an unstable operation state in which the operation is started or stopped or a sudden output change occurs, a large vibration may occur temporarily. At this time, if the seal gap size is small, the seal portion will be May come into contact and damage.

【0030】そこで、この第2の実施形態ではこのよう
な事態を回避するために、コントローラー24には運転
状態を変更するための信号入力される。この信号は水力
機械の運転状態を変更させるためのものであり、コント
ローラー24は、入力された信号が運転の起動や停止や
急激な出力変化をもたらすものであるか否かを判別し、
そうである場合には、図1に示した可動のシールリング
12をシールギャップGが拡大する方向に駆動する。こ
れによって、不安定運転状態によってシール部が接触し
て損傷することを防止する。
Therefore, in the second embodiment, in order to avoid such a situation, a signal for changing the operating state is input to the controller 24. This signal is for changing the operating state of the hydraulic machine, and the controller 24 determines whether or not the input signal is for starting or stopping the operation or for abrupt output change,
In that case, the movable seal ring 12 shown in FIG. 1 is driven in the direction in which the seal gap G increases. This prevents the seal portion from coming into contact and being damaged due to an unstable operation state.

【0031】その後に、軸振れ検出センサ21や振動検
出センサ22の検出信号、及び図1に示した位置センサ
16、17の検出信号に基づき、運転状態が安定したこ
とを確認した後に、制御装置がシール部のシールギャッ
プを所望値に調整する。以上の説明にあっては、背圧室
シール部と側圧室シール部との両方に可動のシールリン
グ機構を設置したが、その一方にのみ設置した場合にも
本発明の効果を奏することはもちろんである。
After that, based on the detection signals of the shaft shake detection sensor 21 and the vibration detection sensor 22 and the detection signals of the position sensors 16 and 17 shown in FIG. Adjusts the seal gap of the seal portion to a desired value. In the above description, the movable seal ring mechanism is installed in both the back pressure chamber seal part and the side pressure chamber seal part, but it goes without saying that the effect of the present invention can be obtained even when installed in only one of them. Is.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように請求項1
に記載された発明によれば、検出部がランナの位置を検
出すると、制御装置はこの検出出力に基づき可動シール
リングとランナのシール面との間隙量を決定する制御信
号を発生し、駆動装置はこの制御信号に基づき可動シー
ルリングを駆動して間隙量を制御するため、可動シール
リングとランナのシール面との間隙量を自動的に調整す
ることができる。
As is apparent from the above description, claim 1
According to the invention described in (1), when the detection unit detects the position of the runner, the control device generates a control signal that determines the gap amount between the movable seal ring and the seal surface of the runner based on the detection output, and the drive device Since the movable seal ring is driven based on this control signal to control the gap amount, the gap amount between the movable seal ring and the seal surface of the runner can be automatically adjusted.

【0033】請求項3及び請求項6に記載された発明に
よれば、検出部は水力機械の運転中にランナの位置を検
出するので、運転状態に応じてシール部のシールギャッ
プを調整することができる。
According to the third and sixth aspects of the present invention, the detector detects the position of the runner during the operation of the hydraulic machine, so the seal gap of the seal should be adjusted according to the operating condition. You can

【0034】請求項4、請求項7及び請求項8に記載さ
れた発明によれば、運転に異常が発生した場合には異常
信号に基づき間隙量が大きくなるように可動シールリン
グを駆動するため、シール部の接触による損傷を防止す
ることができる。
According to the fourth, seventh and eighth aspects of the present invention, when an abnormality occurs in the operation, the movable seal ring is driven so that the gap amount increases based on the abnormality signal. It is possible to prevent damage due to contact of the seal portion.

【0035】請求項5及び請求項9に記載された発明に
よれば、運転状態の急変が発生する際には異常信号に基
づき間隙量が大きくなるように可動シールリングを駆動
するため、シール部の接触による損傷を防止することが
できる。
According to the fifth and ninth aspects of the invention, when a sudden change in the operating state occurs, the movable seal ring is driven so that the gap amount becomes large on the basis of the abnormal signal. It is possible to prevent damage due to contact with the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による水力機械及びその運転方法の第1
の実施例を概略的に示した断面図。
FIG. 1 shows a first hydraulic machine and a method of operating the same according to the present invention.
Sectional drawing which showed the Example of this.

【図2】本発明による水力機械及びその運転方法の第2
の実施例を概略的に示した断面図。
FIG. 2 is a second part of the hydraulic machine and the operating method thereof according to the present invention.
Sectional drawing which showed the Example of this.

【図3】従来のフランシス形水車を示した断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional Francis turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ランナ 5a ランナのシール面 8 背圧室 9 側圧室 10 シール部 11 シール部 12 可動のシールリング 15 コントローラー 16 位置センサ 17 位置センサ 18 検出装置 16、17、18 検出部 19 位置決定装置 15、19 制御装置 5 runner 5a seal surface of runner 8 back pressure chamber 9 side pressure chamber 10 seal part 11 seal part 12 movable seal ring 15 controller 16 position sensor 17 position sensor 18 detection device 16, 17, 18 detection part 19 position determination device 15, 19 Control device

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ランナとこのランナを取囲む背圧室及び側
圧室とを具備する水車やポンプ水車などの水力機械にお
いて、上記背圧室及び側圧室の少なくとも一方に設けら
れ上記ランナのシール面に対向する可動のシールリング
と、水力機械の静止部に取付けられ上記ランナの位置を
検出する検出部と、この検出部の検出出力に基づき上記
可動のシールリングと上記ランナのシール面との間隙量
を決定する制御信号を発生する制御装置と、上記制御信
号に基づき上記可動のシールリングを駆動して上記間隙
量を制御する駆動装置とを具備することを特徴とする水
力機械。
1. A hydraulic machine such as a water turbine or a pump turbine having a runner and a back pressure chamber and a side pressure chamber surrounding the runner, wherein the seal surface of the runner is provided in at least one of the back pressure chamber and the side pressure chamber. A movable seal ring opposite to the above, a detector mounted on a stationary portion of the hydraulic machine for detecting the position of the runner, and a gap between the movable seal ring and the seal surface of the runner based on the detection output of the detector. A hydraulic machine comprising: a control device that generates a control signal that determines an amount; and a drive device that drives the movable seal ring based on the control signal to control the gap amount.
【請求項2】上記可動のシールリングは、上記背圧室及
び側圧室の両方にそれぞれ設けられ、かつ上記ランナの
シール面に対向するシール面が傾斜しており、水力機械
の主軸に平行に移動されて上記間隙量を調整することを
特徴とする請求項1に記載の水力機械。
2. The movable seal ring is provided in each of the back pressure chamber and the side pressure chamber, and the seal surface facing the seal surface of the runner is inclined, and is parallel to the main axis of the hydraulic machine. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the hydraulic machine is moved to adjust the gap amount.
【請求項3】上記検出部は水力機械の運転中に上記ラン
ナの位置を検出し、上記駆動装置は水力機械の運転中に
上記制御装置の制御信号に基づき上記可動のシールリン
グを駆動することを特徴とする請求項1に記載の水力機
械。
3. The detector detects the position of the runner during operation of the hydraulic machine, and the drive unit drives the movable seal ring based on a control signal of the control unit during operation of the hydraulic machine. The hydraulic machine according to claim 1, wherein:
【請求項4】上記水力機械の振動または主軸の軸振れを
検出するセンサを更に具備し、上記制御装置は上記セン
サの検出出力に基づき上記振動または主軸の軸振れの異
常を判別して上記異常を表す異常信号を発生し、上記駆
動装置は上記異常信号に基づき上記間隙量が拡大する方
向に上記可動シールリングを駆動することを特徴とする
請求項3に記載の水力機械。
4. The sensor further includes a sensor for detecting vibration of the hydraulic machine or shaft runout of the main shaft, and the control device determines the abnormal condition by determining abnormality of the vibration or shaft runout of the main shaft based on a detection output of the sensor. 4. The hydraulic machine according to claim 3, wherein the drive device drives the movable seal ring in a direction in which the gap amount expands based on the abnormal signal.
【請求項5】上記制御装置は水力機械の運転状態を急変
させる信号に基づき、上記運転状態の急変に先立ち異常
信号を発生し、上記駆動装置は上記異常信号に基づき上
記間隙量が拡大する方向に上記可動シールリングを駆動
することを特徴とする請求項3に記載の水力機械。
5. The control device generates an abnormal signal based on a signal for suddenly changing the operating state of the hydraulic machine before the sudden change in the operating state, and the drive device increases the gap amount based on the abnormal signal. The hydraulic machine according to claim 3, wherein the movable seal ring is driven in the direction of.
【請求項6】ランナと、背圧室及び側圧室の少なくとも
一方に設けられ上記ランナのシール面に対向する可動の
シールリングと、静止部に設けられ上記ランナの位置を
検出する検出部とを具備する水力機械の運転方法におい
て、水力機械の運転中に上記検出部によって上記ランナ
の位置を検出し、上記検出部の検出出力に基づき上記可
動のシールリングを駆動して上記可動のシールリングと
上記ランナのシール面との間隙量を制御することを特徴
する水力機械の運転方法。
6. A runner, a movable seal ring which is provided in at least one of the back pressure chamber and the side pressure chamber and faces the seal surface of the runner, and a detection unit which is provided in a stationary portion and detects the position of the runner. In the method of operating a hydraulic machine, the position of the runner is detected by the detection unit during operation of the hydraulic machine, and the movable seal ring is driven based on the detection output of the detection unit. A method for operating a hydraulic machine, which comprises controlling a gap amount between the runner and a seal surface.
【請求項7】上記ランナの回転異常を検出した時に、上
記間隙量が拡大する方向に上記可動のシールリングを駆
動することを特徴とする請求項6に記載の水力機械の運
転方法。
7. A method of operating a hydraulic machine according to claim 6, wherein when the abnormal rotation of the runner is detected, the movable seal ring is driven in a direction in which the gap amount increases.
【請求項8】水力機械の振動異常または主軸の軸振れ異
常を検出した時に、上記間隙量が拡大する方向に上記可
動シールリングを駆動することを特徴とする請求項6に
記載の水力機械の運転方法。
8. The hydraulic machine according to claim 6, wherein the movable seal ring is driven in a direction in which the gap amount increases when an abnormal vibration of the hydraulic machine or an abnormal shaft runout of the main shaft is detected. how to drive.
【請求項9】水力機械の運転状態を急変させる信号に基
づき、上記運転状態の急変に先立ち上記間隙量が拡大す
る方向に上記可動シールリングを駆動することを特徴と
する請求項6に記載の水力機械の運転方法。
9. The movable seal ring according to claim 6, wherein the movable seal ring is driven in a direction in which the gap amount increases before a sudden change in the operating state based on a signal for suddenly changing the operating state of the hydraulic machine. How to operate a hydraulic machine.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011508145A (en) * 2007-12-28 2011-03-10 アルストム イドロ フランス HYDRAULIC DEVICE, ENERGY CONVERSION EQUIPMENT PROVIDED WITH THE DEVICE, AND METHOD FOR ADJUSTING THE DEVICE

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011508145A (en) * 2007-12-28 2011-03-10 アルストム イドロ フランス HYDRAULIC DEVICE, ENERGY CONVERSION EQUIPMENT PROVIDED WITH THE DEVICE, AND METHOD FOR ADJUSTING THE DEVICE

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