JPH094556A - 水力機械およびその運転方法 - Google Patents
水力機械およびその運転方法Info
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- JPH094556A JPH094556A JP7153741A JP15374195A JPH094556A JP H094556 A JPH094556 A JP H094556A JP 7153741 A JP7153741 A JP 7153741A JP 15374195 A JP15374195 A JP 15374195A JP H094556 A JPH094556 A JP H094556A
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- hydraulic machine
- pressure chamber
- earth
- sand
- control valve
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 土砂の多い水を作動流体とする水力機械で
も、土砂摩耗を軽減して効率および稼働率を向上させ
る。 【構成】 上カバー５とランナ４とで形成される背圧室
９に一端が開口し、他端が下池13に開口する排出管14
と、鉄管20から清水を背圧室９に導入する給水管を設け
たので、背圧室９に溜った土砂を定期的に排出できる。
したがって上カバー５やランナ４の土砂摩耗を軽減でき
る。
も、土砂摩耗を軽減して効率および稼働率を向上させ
る。 【構成】 上カバー５とランナ４とで形成される背圧室
９に一端が開口し、他端が下池13に開口する排出管14
と、鉄管20から清水を背圧室９に導入する給水管を設け
たので、背圧室９に溜った土砂を定期的に排出できる。
したがって上カバー５やランナ４の土砂摩耗を軽減でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水車、ポンプ水車など
の水力機械に係り、特に土砂を多く含んだ水を用いる水
車、ポンプ水車などの水力機械およびその運転方法に関
する。
の水力機械に係り、特に土砂を多く含んだ水を用いる水
車、ポンプ水車などの水力機械およびその運転方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の水力機械の一例として、フ
ランシス形水車の概略構成を示す断面図である。同図に
示すように、図示しない上池から導水する鉄管20に接続
されたケーシング１の内周部に配設されたステイベーン
２と、主軸３の下端部に取り付けられ、エネルギーの授
受を行うランナ４と、このランナ４を取り囲むように配
設された上カバー５および下カバー６と、ランナ４の外
周に配設され、流量を調節するカイドベーン７と、下カ
バー６の下方に接続され、ランナ４からの水流を下池13
に導く吸出し管８等で構成されている。なお、上カバー
５とランナ４とで形成される隙間が背圧室９で、下カバ
ー６とランナ４とで形成される隙間が側圧室10である。
また、背圧室９にはランナシール12が設けられている。
さらに、ランナ４のランナシール12の内周側には、軸ス
ラスト軽減のための複数のバランスホール11が円周上に
設けられている。このような構成の水力機械を運転した
場合、上池からの導水は鉄管20、ケーシング１、スティ
ベーン２、ガイドベーン７を通ってランナ４に流入し、
ランナ４を回転させる。ランナ４に流入する水は前記背
圧室９および側圧室10にも流入するが、これらの水は回
転エネルギーに変換される事はなく、むしろ、この量が
多いと水力機械の効率を低下させる。このため、ランナ
シール12で漏水量を軽減させるようになっている。
ランシス形水車の概略構成を示す断面図である。同図に
示すように、図示しない上池から導水する鉄管20に接続
されたケーシング１の内周部に配設されたステイベーン
２と、主軸３の下端部に取り付けられ、エネルギーの授
受を行うランナ４と、このランナ４を取り囲むように配
設された上カバー５および下カバー６と、ランナ４の外
周に配設され、流量を調節するカイドベーン７と、下カ
バー６の下方に接続され、ランナ４からの水流を下池13
に導く吸出し管８等で構成されている。なお、上カバー
５とランナ４とで形成される隙間が背圧室９で、下カバ
ー６とランナ４とで形成される隙間が側圧室10である。
また、背圧室９にはランナシール12が設けられている。
さらに、ランナ４のランナシール12の内周側には、軸ス
ラスト軽減のための複数のバランスホール11が円周上に
設けられている。このような構成の水力機械を運転した
場合、上池からの導水は鉄管20、ケーシング１、スティ
ベーン２、ガイドベーン７を通ってランナ４に流入し、
ランナ４を回転させる。ランナ４に流入する水は前記背
圧室９および側圧室10にも流入するが、これらの水は回
転エネルギーに変換される事はなく、むしろ、この量が
多いと水力機械の効率を低下させる。このため、ランナ
シール12で漏水量を軽減させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、土砂の多い
水を用いる水力機械では、背圧室９および側圧室10にも
土砂を含んだ水が流入する。そのために、ランナ４や上
カバー５および下カバー６は、この土砂水によって土砂
摩耗を生じる。側圧室10側では、水よりも比重の大きい
土砂が下カバー６に沿って漏水と共に吸出し管８に流出
しやすく、それほど大きん土砂摩耗は生じない。一方、
背圧室９側では、土砂がランナ４の影響を受けて粘性力
や遠心力によって運動し、静止側である上カバー５は勿
論、ランナ５にも土砂摩耗を生じる。この土砂摩耗によ
り、遠心力の大きい外周側程激しく摩耗するという問題
があった。さらに、背圧室９に流入した土砂は圧力差に
よって、ランナシール12にも流入する。このためランナ
シール12が摩耗して隙間12が大きくなり、この部分から
の漏水が増大して、結果的に水力機械の効率を低下させ
る問題がある。この対策として従来は、摩耗を受ける部
分の板厚を厚くしたり、一定期間毎に取り替えるかまた
はこの部分を補修して使用していたので、水力機械の稼
働効率を低下させる欠点があった。
水を用いる水力機械では、背圧室９および側圧室10にも
土砂を含んだ水が流入する。そのために、ランナ４や上
カバー５および下カバー６は、この土砂水によって土砂
摩耗を生じる。側圧室10側では、水よりも比重の大きい
土砂が下カバー６に沿って漏水と共に吸出し管８に流出
しやすく、それほど大きん土砂摩耗は生じない。一方、
背圧室９側では、土砂がランナ４の影響を受けて粘性力
や遠心力によって運動し、静止側である上カバー５は勿
論、ランナ５にも土砂摩耗を生じる。この土砂摩耗によ
り、遠心力の大きい外周側程激しく摩耗するという問題
があった。さらに、背圧室９に流入した土砂は圧力差に
よって、ランナシール12にも流入する。このためランナ
シール12が摩耗して隙間12が大きくなり、この部分から
の漏水が増大して、結果的に水力機械の効率を低下させ
る問題がある。この対策として従来は、摩耗を受ける部
分の板厚を厚くしたり、一定期間毎に取り替えるかまた
はこの部分を補修して使用していたので、水力機械の稼
働効率を低下させる欠点があった。
【０００４】本発明は以上の様な問題を解決するために
なされたもので、その目的は土砂を多く含んだ水を作動
流体とする水力機械でも、土砂摩耗を軽減して効率及び
稼働率を向上させた高性能で経済的な水力機械およびそ
の運転方法を提供する事にある。
なされたもので、その目的は土砂を多く含んだ水を作動
流体とする水力機械でも、土砂摩耗を軽減して効率及び
稼働率を向上させた高性能で経済的な水力機械およびそ
の運転方法を提供する事にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、土砂を多く含んだ水を用いる水
車、ポンプ水車などの水力機械において、上カバーとラ
ンナとで形成される背圧室に一端が開口し、他端が排水
制御弁を介して吸出し管あるいは下池のいずれかに開口
する排出管を備えたものである。
に、請求項１の発明は、土砂を多く含んだ水を用いる水
車、ポンプ水車などの水力機械において、上カバーとラ
ンナとで形成される背圧室に一端が開口し、他端が排水
制御弁を介して吸出し管あるいは下池のいずれかに開口
する排出管を備えたものである。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載の水力機
械において、一端が鉄管に開口し、他端が給水制御弁を
介して背圧室に開口する給水管を備えたものである。請
求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の水力機械
において、排出管の途中に土砂濃度検出装置を装備した
ものである。
械において、一端が鉄管に開口し、他端が給水制御弁を
介して背圧室に開口する給水管を備えたものである。請
求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の水力機械
において、排出管の途中に土砂濃度検出装置を装備した
ものである。
【０００７】請求項４の発明は、請求項１記載の水力機
械において、あらかじめ定められた水力機械の運転時間
を超えた時に、排出制御弁を開口操作し、あらかじめ定
めた時間経過後に閉口する水力機械の運転方法である。
械において、あらかじめ定められた水力機械の運転時間
を超えた時に、排出制御弁を開口操作し、あらかじめ定
めた時間経過後に閉口する水力機械の運転方法である。
【０００８】請求項５の発明は、請求項３記載の水力機
械において、あらかじめ定められた水力機械の運転時間
を超えた時に、排出制御弁を開口操作し、土砂濃度検出
装置で検出された土砂濃度が所定の設定値を下回った時
に、前記排出制御弁を閉口する事を特徴とする水力機械
の運転方法である。
械において、あらかじめ定められた水力機械の運転時間
を超えた時に、排出制御弁を開口操作し、土砂濃度検出
装置で検出された土砂濃度が所定の設定値を下回った時
に、前記排出制御弁を閉口する事を特徴とする水力機械
の運転方法である。
【０００９】
【作用】請求項１および請求項４の発明によれば、背圧
室に開口する排出管に介挿した排水制御弁を、一定期間
の運転後に開口操作することにより、背圧室内に溜まっ
た土砂は遠心力によってランナの外周側から排出管によ
って吸出し管あるいは下池に排出される。したがって、
濃度の高い土砂の滞留を回避できるので上カバーやラン
ナの土砂摩耗を軽減できる。
室に開口する排出管に介挿した排水制御弁を、一定期間
の運転後に開口操作することにより、背圧室内に溜まっ
た土砂は遠心力によってランナの外周側から排出管によ
って吸出し管あるいは下池に排出される。したがって、
濃度の高い土砂の滞留を回避できるので上カバーやラン
ナの土砂摩耗を軽減できる。
【００１０】また、請求項２の発明によれば、鉄管から
の高圧水を濾過装置、給水制御弁を介して背圧室に導水
したので、水力機械の運転時のみならず停止中でも排出
管から土砂を排出できる。
の高圧水を濾過装置、給水制御弁を介して背圧室に導水
したので、水力機械の運転時のみならず停止中でも排出
管から土砂を排出できる。
【００１１】さらに、請求項３および請求項５の発明に
よれば、排出管の途中に土砂濃度検出装置を装備したの
で、一定期間の運転後に排水制御弁を開口操作し、土砂
濃度が所定の設定値を下回った事を検出して閉口操作で
きる。したがって、エネルギー源である水を有効に活用
でき、効率よく土砂を排出できる。
よれば、排出管の途中に土砂濃度検出装置を装備したの
で、一定期間の運転後に排水制御弁を開口操作し、土砂
濃度が所定の設定値を下回った事を検出して閉口操作で
きる。したがって、エネルギー源である水を有効に活用
でき、効率よく土砂を排出できる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の各実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の第１実施例（請求項１および請
求項３に対応）を示す水力機械の断面図で、フランシス
形水車に適用した例である。本実施例が既に説明した図
６の従来例と異なる点は、背圧室９の外周側に排出管14
を設けた点であり、その他は同一であるので、同一部に
は同一符号を付してその説明は省略する。
明する。図１は本発明の第１実施例（請求項１および請
求項３に対応）を示す水力機械の断面図で、フランシス
形水車に適用した例である。本実施例が既に説明した図
６の従来例と異なる点は、背圧室９の外周側に排出管14
を設けた点であり、その他は同一であるので、同一部に
は同一符号を付してその説明は省略する。
【００１３】排出管14の一端は背圧室９の外周側に開口
し、他端は下池13に開口しており、その途中には土砂濃
度検出装置15および排水制御弁16が装備されている。さ
らに、土砂濃度検出装置15からの濃度検出信号で排水制
御弁16の開閉を制御する制御装置21が備えられている。
し、他端は下池13に開口しており、その途中には土砂濃
度検出装置15および排水制御弁16が装備されている。さ
らに、土砂濃度検出装置15からの濃度検出信号で排水制
御弁16の開閉を制御する制御装置21が備えられている。
【００１４】次に、本実施例の作用について説明する。
背圧室９に開口する排出管14に介挿した排水制御弁16
を、一定期間の運転後に制御装置21で開口操作すること
により、背圧室９内に溜まった土砂は遠心力によって外
周側から排出管14によって吸出し管８あるいは下池13に
排出される。したがって、濃度の高い土砂の滞留を回避
できるので上カバー５やランナ４の土砂摩耗を軽減でき
る。
背圧室９に開口する排出管14に介挿した排水制御弁16
を、一定期間の運転後に制御装置21で開口操作すること
により、背圧室９内に溜まった土砂は遠心力によって外
周側から排出管14によって吸出し管８あるいは下池13に
排出される。したがって、濃度の高い土砂の滞留を回避
できるので上カバー５やランナ４の土砂摩耗を軽減でき
る。
【００１５】さらに、排出管14の途中に土砂濃度検出装
置15を装備したので、一定期間の運転後に排水制御弁16
を開口操作し、土砂濃度が所定の設定値を下回った事を
前記土砂濃度検出装置15で検出し、制御装置21を用いて
排水制御弁16をも閉口操作する。したがって、エネルギ
ー源である水を有効に活用でき、効率よく土砂を排出で
きる。
置15を装備したので、一定期間の運転後に排水制御弁16
を開口操作し、土砂濃度が所定の設定値を下回った事を
前記土砂濃度検出装置15で検出し、制御装置21を用いて
排水制御弁16をも閉口操作する。したがって、エネルギ
ー源である水を有効に活用でき、効率よく土砂を排出で
きる。
【００１６】なお、本実施例の他の実施例（請求項４に
対応）として、土砂濃度検出装置15を装備せずに、一定
時間経過後に排水制御弁16を閉口操作してもよい。ま
た、排出管14の他端は下池の代わりに吸い出し管８に開
口してもよい。
対応）として、土砂濃度検出装置15を装備せずに、一定
時間経過後に排水制御弁16を閉口操作してもよい。ま
た、排出管14の他端は下池の代わりに吸い出し管８に開
口してもよい。
【００１７】図２は本発明の第２実施例（請求項２、請
求項３および請求項５に対応）を示す断面図で、前述の
第１実施例に加えて、背圧室９のランナシール11の外周
側の位置に開口する給水管17を設けたものである。給水
管17の他端は給水制御弁18および濾過装置19を介してケ
ーシング１の上流側の鉄管20に接続されている。
求項３および請求項５に対応）を示す断面図で、前述の
第１実施例に加えて、背圧室９のランナシール11の外周
側の位置に開口する給水管17を設けたものである。給水
管17の他端は給水制御弁18および濾過装置19を介してケ
ーシング１の上流側の鉄管20に接続されている。
【００１８】次に、本実施例の作用について説明する。
前述の第１実施例と同様に、排水制御弁16を開口操作す
ることにより、遠心力で背圧室に溜まった土砂を遠心力
で排出する事ができるが、さらに本実施例によれば、遠
心力とともに鉄管20からの高圧水を背圧室９に注入して
土砂を排出できる。この際、鉄管20からの高圧水にも土
砂が含まれているが、濾過装置19でこの土砂は除去され
るので背圧室９には清水が注入される。したがって、背
圧室９内の土砂水は一定期間毎に清水に置換されるの
で、滞留する土砂量を抑制して上カバー５やランナ４の
土砂摩耗を軽減することができる。さらに、ランナシー
ル12に流入する土砂も減少するので、ランナシール12部
の摩耗を軽減でき、この部分からの漏水量も軽減して水
力機械の効率を向上できる。
前述の第１実施例と同様に、排水制御弁16を開口操作す
ることにより、遠心力で背圧室に溜まった土砂を遠心力
で排出する事ができるが、さらに本実施例によれば、遠
心力とともに鉄管20からの高圧水を背圧室９に注入して
土砂を排出できる。この際、鉄管20からの高圧水にも土
砂が含まれているが、濾過装置19でこの土砂は除去され
るので背圧室９には清水が注入される。したがって、背
圧室９内の土砂水は一定期間毎に清水に置換されるの
で、滞留する土砂量を抑制して上カバー５やランナ４の
土砂摩耗を軽減することができる。さらに、ランナシー
ル12に流入する土砂も減少するので、ランナシール12部
の摩耗を軽減でき、この部分からの漏水量も軽減して水
力機械の効率を向上できる。
【００１９】なお、鉄管20からの高圧水を背圧室９に注
入して土砂を排出できるので、運転中のみならず、停止
中でも土砂を排出できる。図３および図４はそれぞれ本
実施例の他の実施例を示すもので、図３は給水管17の背
圧室９への開口部の形状を外周側に向けたものであり、
図４は開口部先端をノズル形状にしたものである。この
ような形状にする事により、高圧水が外周側に流れて土
砂をより効率よく排出できる。
入して土砂を排出できるので、運転中のみならず、停止
中でも土砂を排出できる。図３および図４はそれぞれ本
実施例の他の実施例を示すもので、図３は給水管17の背
圧室９への開口部の形状を外周側に向けたものであり、
図４は開口部先端をノズル形状にしたものである。この
ような形状にする事により、高圧水が外周側に流れて土
砂をより効率よく排出できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、土
砂を多く含んだ水を作動流体とする水力機械でも、土砂
摩耗を軽減して効率及び稼働率を向上させた高性能で経
済的な水力機械およびその運転方法を提供する事ができ
る。
砂を多く含んだ水を作動流体とする水力機械でも、土砂
摩耗を軽減して効率及び稼働率を向上させた高性能で経
済的な水力機械およびその運転方法を提供する事ができ
る。
【図１】本発明の水力機械の第１実施例を示す断面図。
【図２】本発明の水力機械の第２実施例を示す断面図。
【図３】本発明の第２実施例の他の実施例を示す要部断
面図。
面図。
【図４】本発明の第２実施例の他の実施例を示す要部断
面図。
面図。
【図５】従来の水力機械の一例を示す断面図。
１…ケーシング ４…ランナ ５…上カバー ６…下カバー ８…吸出し管 ９…背圧室 10…側圧室 12…ランナシール 12ａ…隙間 13…下池 14…排出管 15…土砂濃度検出装置 16…排水制御弁 17…給水管 18…給水制御弁 19…濾過装置 20…鉄管 21…制御装置
Claims (5)
- 【請求項１】 土砂を多く含んだ水を用いる水車、ポン
プ水車などの水力機械において、上カバーとランナとで
形成される背圧室に一端が開口し、他端が排水制御弁を
介して吸出し管あるいは下池のいずれかに開口する排出
管を備えた事を特徴とする水力機械。 - 【請求項２】 一端が鉄管に開口し、他端が給水制御弁
を介して背圧室に開口する給水管を備えた事を特徴とす
る請求項１記載の水力機械。 - 【請求項３】 排出管の途中に土砂濃度検出装置を装備
した事を特徴とする請求項１又は請求項２記載の水力機
械。 - 【請求項４】 請求項１記載の水力機械において、あら
かじめ定められた水力機械の運転時間を超えた時に、排
出制御弁を開口操作し、あらかじめ定めた時間経過後に
閉口する事を特徴とする水力機械の運転方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の水力機械において、あら
かじめ定められた水力機械の運転時間を超えた時に、排
出制御弁を開口操作し、土砂濃度検出装置で検出された
土砂濃度が所定の設定値を下回った時に、前記排出制御
弁を閉口する事を特徴とする水力機械の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15374195A JP3688348B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 水力機械およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15374195A JP3688348B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 水力機械およびその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH094556A true JPH094556A (ja) | 1997-01-07 |
| JP3688348B2 JP3688348B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=15569100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15374195A Expired - Fee Related JP3688348B2 (ja) | 1995-06-21 | 1995-06-21 | 水力機械およびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3688348B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102410127A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-04-11 | 浙江大学 | 泄水锥装置 |
| WO2015162043A3 (en) * | 2014-04-23 | 2015-12-10 | Alstom Renewable Technologies | Sediment concentration monitoring system for water turbines |
-
1995
- 1995-06-21 JP JP15374195A patent/JP3688348B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102410127A (zh) * | 2011-10-27 | 2012-04-11 | 浙江大学 | 泄水锥装置 |
| WO2015162043A3 (en) * | 2014-04-23 | 2015-12-10 | Alstom Renewable Technologies | Sediment concentration monitoring system for water turbines |
| US10294914B2 (en) | 2014-04-23 | 2019-05-21 | Ge Renewable Technologies | Hydraulic installation and method of operating such an installation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3688348B2 (ja) | 2005-08-24 |
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