JPH11287176A - 水力機械の異常圧力発生防止装置 - Google Patents
水力機械の異常圧力発生防止装置Info
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- JPH11287176A JPH11287176A JP10090079A JP9007998A JPH11287176A JP H11287176 A JPH11287176 A JP H11287176A JP 10090079 A JP10090079 A JP 10090079A JP 9007998 A JP9007998 A JP 9007998A JP H11287176 A JPH11287176 A JP H11287176A
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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
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- Y02E10/20—Hydro energy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】負荷遮断時に吸出し管に発生する異常な圧力上
昇の発生を防止することにある。 【解決手段】水車やポンプ水車等の水力機械において、
吸出し管８の中心部の水圧を検出する水圧検出器13と、
吸出し管８内を流れる水の温度を検出する温度検出器10
0 と、これら水圧検出器13及び温度検出器100 で検出さ
れた水圧及び温度検出信号が入力され、吸出し管８の中
心部の圧力が温度検出信号を基に求められた吸出し管８
内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判定し、吸
出し管中心部の圧力がそのときの吸出し管内における飽
和蒸気圧に達したことを条件に、ガイドベーン４の閉鎖
速度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の
閉鎖速度に戻す制御をする制御装置14とを備える。
昇の発生を防止することにある。 【解決手段】水車やポンプ水車等の水力機械において、
吸出し管８の中心部の水圧を検出する水圧検出器13と、
吸出し管８内を流れる水の温度を検出する温度検出器10
0 と、これら水圧検出器13及び温度検出器100 で検出さ
れた水圧及び温度検出信号が入力され、吸出し管８の中
心部の圧力が温度検出信号を基に求められた吸出し管８
内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判定し、吸
出し管中心部の圧力がそのときの吸出し管内における飽
和蒸気圧に達したことを条件に、ガイドベーン４の閉鎖
速度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の
閉鎖速度に戻す制御をする制御装置14とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水車、ポンプ水車等
の水力機械の異常圧力発生防止装置に関する。
の水力機械の異常圧力発生防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水車、ポンプ水車等の水力機械により発
電を行う発電所においては、負荷遮断時の水撃作用によ
って、吸出し管部に異常に高い圧力が発生することを避
けるため、放水路にもサージタンクを備え、大きなマー
ジンを見込んで下池より遥かに低い位置に設置される。
このため、地下深く掘削することは膨大な土木費を要す
る。
電を行う発電所においては、負荷遮断時の水撃作用によ
って、吸出し管部に異常に高い圧力が発生することを避
けるため、放水路にもサージタンクを備え、大きなマー
ジンを見込んで下池より遥かに低い位置に設置される。
このため、地下深く掘削することは膨大な土木費を要す
る。
【０００３】ここで、水撃現象について図１０を参照し
て説明する。図１０はポンプ水車の断面を示したもので
ある。図１０において、１は水車の主軸を示し、この主
軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、主軸
１の下端にはランナ３が取付けられている。
て説明する。図１０はポンプ水車の断面を示したもので
ある。図１０において、１は水車の主軸を示し、この主
軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、主軸
１の下端にはランナ３が取付けられている。
【０００４】このランナ３の半径方向外方にはガイドベ
ーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が設けら
れ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池につな
がっている。
ーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が設けら
れ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池につな
がっている。
【０００５】また、ランナ３の下方には吸出し管８が設
けられ、この吸出し管８は放水路９を経て図示しない下
池につながっている。そして、放水路９の途中にはサー
ジング（水撃）を緩和するため、サージングタンク１１
が設けられている。一方、ガイドベーン４の開度は調速
機１０で調節されるようになっている。
けられ、この吸出し管８は放水路９を経て図示しない下
池につながっている。そして、放水路９の途中にはサー
ジング（水撃）を緩和するため、サージングタンク１１
が設けられている。一方、ガイドベーン４の開度は調速
機１０で調節されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
揚水式発電所において、発電機を運転中に送電系統のト
ラブルのため負荷遮断が起こると、発電機の回転が上昇
しこれに伴い圧力上昇を来すのでこれを防止するため、
ガイドベーン４は調速機１０に与えられる指令によって
急閉鎖される。すると、水撃作用によって、吸出し管８
の圧力は低下するが、サージタンク１１から水が供給さ
れるので水撃は緩和される。しかし、このサージタンク
の製作には膨大な土木建設費が掛かる。
揚水式発電所において、発電機を運転中に送電系統のト
ラブルのため負荷遮断が起こると、発電機の回転が上昇
しこれに伴い圧力上昇を来すのでこれを防止するため、
ガイドベーン４は調速機１０に与えられる指令によって
急閉鎖される。すると、水撃作用によって、吸出し管８
の圧力は低下するが、サージタンク１１から水が供給さ
れるので水撃は緩和される。しかし、このサージタンク
の製作には膨大な土木建設費が掛かる。
【０００７】サージタンクを省略した揚水式発電所にお
いて、発電機を運転中に送電系統のトラブルのため負荷
遮断が起こると、発電機は回転上昇しこれに伴い圧力上
昇を来すのでこれを防止するため、ガイドベーン３は急
閉鎖される。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力
は急低下し、吸出し管８内の飽和上気圧以下になると、
吸出し管８内は空胴化すなわち水中分離を起こす。そし
て、水撃作用で小自他圧力波が放水路出口で反射して戻
ってくると、分離した水柱は再結合して吸出し管８を破
損するほど異常な圧力上昇を起こす。
いて、発電機を運転中に送電系統のトラブルのため負荷
遮断が起こると、発電機は回転上昇しこれに伴い圧力上
昇を来すのでこれを防止するため、ガイドベーン３は急
閉鎖される。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力
は急低下し、吸出し管８内の飽和上気圧以下になると、
吸出し管８内は空胴化すなわち水中分離を起こす。そし
て、水撃作用で小自他圧力波が放水路出口で反射して戻
ってくると、分離した水柱は再結合して吸出し管８を破
損するほど異常な圧力上昇を起こす。
【０００８】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は負荷遮断時に吸出し管に発生する
異常な圧力上昇の発生を防止することで、サージタンク
を省略し、しかもできるだけ浅い地下に設置できる経済
的な発電所となし得る水力機械の異常圧力発生防止装置
を提供することにある。
たもので、その目的は負荷遮断時に吸出し管に発生する
異常な圧力上昇の発生を防止することで、サージタンク
を省略し、しかもできるだけ浅い地下に設置できる経済
的な発電所となし得る水力機械の異常圧力発生防止装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、次のような手段により水力機械の異常圧力発生防止
装置を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、主軸の一端に主機が連結され、他端にランナが取付
けられると共に、このランナの半径方向外方にガイドベ
ーン及びステーベーンを経てケーシングが設けられ、且
つランナの下方に吸出し管が設けられた水車やポンプ水
車等の水力機械において、前記吸出し管の中心部の水圧
を検出する水圧検出手段と、前記吸出し管内を流れる水
の温度を検出する温度検出手段と、これら水圧検出手段
及び温度検出手段で検出された水圧及び温度検出信号が
入力され、前記吸出し管中心の圧力が前記温度検出信号
を基に求められた吸出し管内における飽和蒸気圧に達し
ているか否かを判定する判定手段と、この判定手段によ
り吸出し管中心部の圧力がそのときの吸出し管内におけ
る飽和蒸気圧に達したことを判定すると、前記ガイドベ
ーンの閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復
したら元の閉鎖速度に戻す制御をする制御手段とを備え
る。
め、次のような手段により水力機械の異常圧力発生防止
装置を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、主軸の一端に主機が連結され、他端にランナが取付
けられると共に、このランナの半径方向外方にガイドベ
ーン及びステーベーンを経てケーシングが設けられ、且
つランナの下方に吸出し管が設けられた水車やポンプ水
車等の水力機械において、前記吸出し管の中心部の水圧
を検出する水圧検出手段と、前記吸出し管内を流れる水
の温度を検出する温度検出手段と、これら水圧検出手段
及び温度検出手段で検出された水圧及び温度検出信号が
入力され、前記吸出し管中心の圧力が前記温度検出信号
を基に求められた吸出し管内における飽和蒸気圧に達し
ているか否かを判定する判定手段と、この判定手段によ
り吸出し管中心部の圧力がそのときの吸出し管内におけ
る飽和蒸気圧に達したことを判定すると、前記ガイドベ
ーンの閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復
したら元の閉鎖速度に戻す制御をする制御手段とを備え
る。
【００１０】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、吸出し管中心部の圧力と吸出し
管を流れる水の温度とを検出し、吸出し管内の圧力が飽
和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発生を検知
し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱め、
圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御をすることに
より、異常圧力の発生を防止することができる。
生防止装置にあっては、吸出し管中心部の圧力と吸出し
管を流れる水の温度とを検出し、吸出し管内の圧力が飽
和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発生を検知
し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱め、
圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御をすることに
より、異常圧力の発生を防止することができる。
【００１１】請求項２に対応する発明は、主軸の一端に
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の壁部の水圧を検出する水圧検出
手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出し飽和
蒸気圧を求める温度検出手段と、前記主機の回転速度を
検出しランナ出口部の外周速度を求める回転速度検出手
段と、これら各検出手段により検出された水圧、飽和蒸
気圧及び回転速度検出信号が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、前記ガイドベーンの閉鎖速度を遅くして水撃作
用を弱め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御を
する制御手段とを備える。
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の壁部の水圧を検出する水圧検出
手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出し飽和
蒸気圧を求める温度検出手段と、前記主機の回転速度を
検出しランナ出口部の外周速度を求める回転速度検出手
段と、これら各検出手段により検出された水圧、飽和蒸
気圧及び回転速度検出信号が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、前記ガイドベーンの閉鎖速度を遅くして水撃作
用を弱め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御を
する制御手段とを備える。
【００１２】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、吸出し管壁の圧力と吸出し管内
の水温と主機の回転速度とを検出して、吸出し管内の圧
力が飽和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発生を
検知し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱
め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御すること
で、異常圧力の発生を防止することができる。
生防止装置にあっては、吸出し管壁の圧力と吸出し管内
の水温と主機の回転速度とを検出して、吸出し管内の圧
力が飽和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発生を
検知し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱
め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御すること
で、異常圧力の発生を防止することができる。
【００１３】請求項３に対応する発明は、主軸の一端に
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動検出信号が入力
され、このランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動
レベルが所定のレベルに達しないとき水中分離が発生し
たと判定する判定手段と、この判定手段により水中分離
が発生したと判定されると、前記ガイドベーンの閉鎖速
度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の閉
鎖速度に戻す制御をする制御手段とを備える。
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動検出信号が入力
され、このランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動
レベルが所定のレベルに達しないとき水中分離が発生し
たと判定する判定手段と、この判定手段により水中分離
が発生したと判定されると、前記ガイドベーンの閉鎖速
度を遅くして水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の閉
鎖速度に戻す制御をする制御手段とを備える。
【００１４】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、ランナ振動を検出して、この振
動が所定のレベル以下であることから水中分離発生を検
知し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱
め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御をするこ
とで、異常圧力の発生を防止することができる。
生防止装置にあっては、ランナ振動を検出して、この振
動が所定のレベル以下であることから水中分離発生を検
知し、ガイドベーン閉鎖速度を遅くして水撃作用を弱
め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御をするこ
とで、異常圧力の発生を防止することができる。
【００１５】請求項４に対応する発明は、主軸の一端に
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の中心部の水圧を検出する水圧検
出手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出する
温度検出手段と、これら水圧検出手段及び温度検出手段
で検出された水圧及び温度検出信号が入力され、前記吸
出し管中心の圧力が前記温度検出信号を基に求められた
吸出し管内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判
定する判定手段と、この判定手段により吸出し管中心部
の圧力がそのときの吸出し管内における飽和蒸気圧に達
したことを判定すると、圧力が低下している吸出し管へ
給気すると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を
供給する制御手段とを備える。
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の中心部の水圧を検出する水圧検
出手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出する
温度検出手段と、これら水圧検出手段及び温度検出手段
で検出された水圧及び温度検出信号が入力され、前記吸
出し管中心の圧力が前記温度検出信号を基に求められた
吸出し管内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判
定する判定手段と、この判定手段により吸出し管中心部
の圧力がそのときの吸出し管内における飽和蒸気圧に達
したことを判定すると、圧力が低下している吸出し管へ
給気すると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を
供給する制御手段とを備える。
【００１６】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、吸出し管中心部の圧力と吸出し
管を流れる水の温度とを検出し、吸出し管内の圧力が飽
和蒸気圧以下に低下したことで水柱分離の発生を検知
し、圧力が低下している吸出し管へ給気すると共に、鉄
管からバイパス弁を介して高圧水も給水されるので、吸
出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の発生を防
止することができる。
生防止装置にあっては、吸出し管中心部の圧力と吸出し
管を流れる水の温度とを検出し、吸出し管内の圧力が飽
和蒸気圧以下に低下したことで水柱分離の発生を検知
し、圧力が低下している吸出し管へ給気すると共に、鉄
管からバイパス弁を介して高圧水も給水されるので、吸
出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の発生を防
止することができる。
【００１７】請求項５に対応する発明は、主軸の一端に
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の壁部の水圧を検出する水圧検出
手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出し飽和
蒸気圧を求める温度検出手段と、前記主機の回転速度を
検出しランナ出口部の外周速度を求める回転速度検出手
段と、これら各検出手段により検出された水圧、飽和蒸
気圧及び回転速度検出信号が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、圧力が低下している吸出し管へ給気すると共
に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を供給する制御
手段とを備える。
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記吸出し管の壁部の水圧を検出する水圧検出
手段と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出し飽和
蒸気圧を求める温度検出手段と、前記主機の回転速度を
検出しランナ出口部の外周速度を求める回転速度検出手
段と、これら各検出手段により検出された水圧、飽和蒸
気圧及び回転速度検出信号が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、圧力が低下している吸出し管へ給気すると共
に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を供給する制御
手段とを備える。
【００１８】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、吸出し管の壁部の圧力と吸出し
管内の水温と主機の回転速度都を検出して、吸出し管内
の圧力が飽和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発
生を検知し、圧力が低下している吸出し管へ吸気すると
共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水も給水される
ので、吸出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の
発生を防止することができる。
生防止装置にあっては、吸出し管の壁部の圧力と吸出し
管内の水温と主機の回転速度都を検出して、吸出し管内
の圧力が飽和蒸気圧以下に低下したことで水中分離の発
生を検知し、圧力が低下している吸出し管へ吸気すると
共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水も給水される
ので、吸出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の
発生を防止することができる。
【００１９】請求項６に対応する発明は、主軸の一端に
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動検出信号が入力
され、このランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動
レベルが所定のレベルに達しないとき水中分離が発生し
たと判定する判定手段と、この判定手段により水中分離
が発生したと判定されると、圧力が低下している吸出し
管へ給気すると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧
水を供給する制御手段とを備える。
主機が連結され、他端にランナが取付けられると共に、
このランナの半径方向外方にガイドベーン及びステーベ
ーンを経てケーシングが設けられ、且つランナの下方に
吸出し管が設けられた水車やポンプ水車等の水力機械に
おいて、前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段により検出された振動検出信号が入力
され、このランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動
レベルが所定のレベルに達しないとき水中分離が発生し
たと判定する判定手段と、この判定手段により水中分離
が発生したと判定されると、圧力が低下している吸出し
管へ給気すると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧
水を供給する制御手段とを備える。
【００２０】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、ランナ振動を検出して、この振
動が所定のレベル以下であることから水柱分離の発生を
検知し、圧力が低下している吸出し管へ吸気すると共
に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水も給水されるの
で、吸出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の発
生を防止することができる。
生防止装置にあっては、ランナ振動を検出して、この振
動が所定のレベル以下であることから水柱分離の発生を
検知し、圧力が低下している吸出し管へ吸気すると共
に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水も給水されるの
で、吸出し管内の圧力の回復が促進され、異常圧力の発
生を防止することができる。
【００２１】請求項７に対応する発明は、請求項４乃至
請求項６の何ずれかの項に対応する発明の水力機械の異
常圧力発生防止装置において、圧力が低下している吸出
し管に給水する高圧水の吹出す方向をランナの回転と逆
向きにする。
請求項６の何ずれかの項に対応する発明の水力機械の異
常圧力発生防止装置において、圧力が低下している吸出
し管に給水する高圧水の吹出す方向をランナの回転と逆
向きにする。
【００２２】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、請求項４乃至請求項６の何ずれ
かの項に対応する発明において、吸出し管に給水する高
圧水の吹出し方向を、回転方向と逆向きにして吸出し管
内に注水し、吸出し管内の旋回方向の成分が打消される
ので、吸出し管中心部の圧力低下を抑制し、異常圧力の
発生を防止することができる。
生防止装置にあっては、請求項４乃至請求項６の何ずれ
かの項に対応する発明において、吸出し管に給水する高
圧水の吹出し方向を、回転方向と逆向きにして吸出し管
内に注水し、吸出し管内の旋回方向の成分が打消される
ので、吸出し管中心部の圧力低下を抑制し、異常圧力の
発生を防止することができる。
【００２３】請求項８に対応する発明は、請求項３又は
請求項６に対応する発明の水力機械の異常圧力発生防止
装置において、ランナの振動検出手段をアコーステック
エミッションセンサとする。
請求項６に対応する発明の水力機械の異常圧力発生防止
装置において、ランナの振動検出手段をアコーステック
エミッションセンサとする。
【００２４】上記のような構成の水力機械の異常圧力発
生防止装置にあっては、請求項３又は請求項６に対応す
る発明において、ランナの振動検出手段をアコーステッ
クエミッションセンサとすることで、精度よくランナの
振動が検出できる。
生防止装置にあっては、請求項３又は請求項６に対応す
る発明において、ランナの振動検出手段をアコーステッ
クエミッションセンサとすることで、精度よくランナの
振動が検出できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を
示す水力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１
０と同一部分には同一符号を付して説明する。
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を
示す水力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１
０と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００２６】図１において、１は水車の主軸を示し、こ
の主軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、
主軸１の下端にはランナ３が取付けられている。このラ
ンナ３の半径方向の外方にはガイドベーン４及びステー
ベーン５を経てケーシング６が設けられ、ケーシング６
は鉄管７を経て図示しない上池につながっている。
の主軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、
主軸１の下端にはランナ３が取付けられている。このラ
ンナ３の半径方向の外方にはガイドベーン４及びステー
ベーン５を経てケーシング６が設けられ、ケーシング６
は鉄管７を経て図示しない上池につながっている。
【００２７】そして、ランナ３の下方には吸出し管８が
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の中央部の
圧力を測定するために導水管１２が設けられ、この導水
管１２に設けられた水圧検出器１３によって水圧を検出
し、これを電気信号に変換して制御装置１４に導かれ
る。また、吸出し管８の上部には吸出し管８内の水温を
検出するための温度検出器１００が設けられ、その検出
信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和蒸気圧に
変換されて制御装置１４に導かれる。
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の中央部の
圧力を測定するために導水管１２が設けられ、この導水
管１２に設けられた水圧検出器１３によって水圧を検出
し、これを電気信号に変換して制御装置１４に導かれ
る。また、吸出し管８の上部には吸出し管８内の水温を
検出するための温度検出器１００が設けられ、その検出
信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和蒸気圧に
変換されて制御装置１４に導かれる。
【００２８】一方、ガイドベーンの開度は制御装置１４
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン３は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン３は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。
【００２９】このような状態において、導水管１２を経
て水圧検出器１３に伝えられ、この水圧検出器１３によ
り検出された吸出し管８の中心部の圧力と、温度検出器
１００で検出され温度計１０１で変換された吸出し管８
内の水温から求められた吸出し管８内の水の飽和蒸気圧
とが制御装置１４により比較され、吸出し管８の中心部
の圧力が飽和蒸気圧以下であれば制御装置１４から図２
に破線で示すようにガイドベーン閉鎖速度を通常速度よ
り緩めるように調速機１０に指令が発せられる。そし
て、吸出し管８内の圧力が回復してきて飽和蒸気圧以上
になったら、元の通常の閉鎖速度に戻される。
て水圧検出器１３に伝えられ、この水圧検出器１３によ
り検出された吸出し管８の中心部の圧力と、温度検出器
１００で検出され温度計１０１で変換された吸出し管８
内の水温から求められた吸出し管８内の水の飽和蒸気圧
とが制御装置１４により比較され、吸出し管８の中心部
の圧力が飽和蒸気圧以下であれば制御装置１４から図２
に破線で示すようにガイドベーン閉鎖速度を通常速度よ
り緩めるように調速機１０に指令が発せられる。そし
て、吸出し管８内の圧力が回復してきて飽和蒸気圧以上
になったら、元の通常の閉鎖速度に戻される。
【００３０】ここで、図２において、ａはガイドベーン
閉鎖開始点、ｂは水中分離発生点、ｃは圧力回復点であ
る。このように本実施の形態によれば、吸出し管８内で
はランナ３によって生じる旋回流のため最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を直接検出するので、精度良く
水中分離の発生を検出でき、これを元に水撃を抑制する
ようにガイドベーン６を制御できるので、異常圧力の発
生を防止できる。
閉鎖開始点、ｂは水中分離発生点、ｃは圧力回復点であ
る。このように本実施の形態によれば、吸出し管８内で
はランナ３によって生じる旋回流のため最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を直接検出するので、精度良く
水中分離の発生を検出でき、これを元に水撃を抑制する
ようにガイドベーン６を制御できるので、異常圧力の発
生を防止できる。
【００３１】図３は本発明の第２の実施の形態を示す水
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図１において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図１において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
【００３２】そして、ランナ３の下方には吸出し管８が
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の管壁部の
圧力ｈｄを測定するための導水管１５が設けられ、この
導水管１５に設けられた水圧検出器１３によって水圧ｈ
ｄが検出され、その検出信号は電気信号に変換されて制
御装置１４に導かれる。
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の管壁部の
圧力ｈｄを測定するための導水管１５が設けられ、この
導水管１５に設けられた水圧検出器１３によって水圧ｈ
ｄが検出され、その検出信号は電気信号に変換されて制
御装置１４に導かれる。
【００３３】また、吸出し管８の上部には吸出し管８内
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧ｈａに変換されて制御装置１４に導かれる。さら
に発電電動機２の回転速度を回転速度検出器１６により
検出し、その回転速度を回転速度変換器１７により調整
されてランナ出口部外周速度Ｕｅとして制御装置１４に
入力される。
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧ｈａに変換されて制御装置１４に導かれる。さら
に発電電動機２の回転速度を回転速度検出器１６により
検出し、その回転速度を回転速度変換器１７により調整
されてランナ出口部外周速度Ｕｅとして制御装置１４に
入力される。
【００３４】一方、ガイドベーンの開度は制御装置１４
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン３は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン３は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。
【００３５】このような状態において、制御装置１４で
は導水管１２を経て水圧検出器１３に伝えられ、この水
圧検出器１３により検出された吸出し管８の管壁部の圧
力ｈｄと、回転速度検出器１６で検出され回転速度変換
器１７で調整された回転速度Ｕｅとを用いて、（１）式
により求められた吸出し管８の中心部の圧力は温度検出
器１００で検出され温度計で変換された吸出し管８内の
水温から求められた吸出し管８内の水の飽和蒸気圧ｈｄ
と比較される。
は導水管１２を経て水圧検出器１３に伝えられ、この水
圧検出器１３により検出された吸出し管８の管壁部の圧
力ｈｄと、回転速度検出器１６で検出され回転速度変換
器１７で調整された回転速度Ｕｅとを用いて、（１）式
により求められた吸出し管８の中心部の圧力は温度検出
器１００で検出され温度計で変換された吸出し管８内の
水温から求められた吸出し管８内の水の飽和蒸気圧ｈｄ
と比較される。
【００３６】ここで、吸出し管８の中心部の圧力は ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） ……（１） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数 上記比較結果が飽和蒸気圧以下であれば、制御装置１４
から図２に破線で示すようにガイドベーン閉鎖速度を緩
めるように調速機１０に指令が発せられ、吸出し管８内
の圧力が回復してきて飽和蒸気圧以上になったら元の閉
鎖速度に戻される。
から図２に破線で示すようにガイドベーン閉鎖速度を緩
めるように調速機１０に指令が発せられ、吸出し管８内
の圧力が回復してきて飽和蒸気圧以上になったら元の閉
鎖速度に戻される。
【００３７】なお、（１）式における圧力分布係数ｋは
ガイドベーン開度によって少し変わり、図４に示すよう
に使用最大開度から使用最小開度までで実験的に-0.05
〜-0.07 が得られている。
ガイドベーン開度によって少し変わり、図４に示すよう
に使用最大開度から使用最小開度までで実験的に-0.05
〜-0.07 が得られている。
【００３８】このように本実施の形態によれば、吸出し
管８内ではランナ３によって生じる旋回流のため最も低
くなる吸出し管８の中心部の圧力を実験結果を元にして
求めるので、精度良く水中分離の発生を検出できる。さ
らに、これを元に水撃を抑制するようにガイドベーン６
を制御できる上、管壁で水圧を検出するので吸出し管８
内の流れを乱すことなく、また導水管支持材の脱落の心
配もなく高信頼度で異常圧力の発生を防止できる。
管８内ではランナ３によって生じる旋回流のため最も低
くなる吸出し管８の中心部の圧力を実験結果を元にして
求めるので、精度良く水中分離の発生を検出できる。さ
らに、これを元に水撃を抑制するようにガイドベーン６
を制御できる上、管壁で水圧を検出するので吸出し管８
内の流れを乱すことなく、また導水管支持材の脱落の心
配もなく高信頼度で異常圧力の発生を防止できる。
【００３９】なお、上記実施の形態では温度計１０１で
飽和蒸気圧を求めることを示したが、制御装置１４にそ
の計算機能を与えることも可能である。図５は本発明の
第３の実施の形態を示す水力機械の異常発生防止装置の
構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説
明する。
飽和蒸気圧を求めることを示したが、制御装置１４にそ
の計算機能を与えることも可能である。図５は本発明の
第３の実施の形態を示す水力機械の異常発生防止装置の
構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説
明する。
【００４０】図５において、１は水車の主軸を示し、こ
の主軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、
主軸１の下端にはランナ３が取付けられている。このラ
ンナ３の半径方向の外方にはガイドベーン４及びステー
ベーン５を経てケーシング６が設けられ、ケーシング６
は鉄管７を経て図示しない上池につながっている。
の主軸１の上端には発電電動機２が連結されると共に、
主軸１の下端にはランナ３が取付けられている。このラ
ンナ３の半径方向の外方にはガイドベーン４及びステー
ベーン５を経てケーシング６が設けられ、ケーシング６
は鉄管７を経て図示しない上池につながっている。
【００４１】また、ランナ３の下方には吸出し管８が設
けられ、放水路９を経て図示しない下池につながってい
る。そして、主軸１の下方に取付けられた振動検出器１
８により検出されたランナ振動信号はＦＭテレメータ１
９によって振動変換器２０に伝送調整され、制御装置１
４に導かれる。
けられ、放水路９を経て図示しない下池につながってい
る。そして、主軸１の下方に取付けられた振動検出器１
８により検出されたランナ振動信号はＦＭテレメータ１
９によって振動変換器２０に伝送調整され、制御装置１
４に導かれる。
【００４２】一方、ガイドベーンの開度は制御装置１４
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。そし
て、圧力の低下によって吸出し管８内の水と空気が分離
する水中分離現象が発生するとランナ３の周りには水が
なくなり、外乱の減少とともにランナ３の振動も減少す
る。
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は調速機１
０に与えられる指令によって急閉鎖される。すると水撃
作用によって吸出し管８の圧力は低下していく。そし
て、圧力の低下によって吸出し管８内の水と空気が分離
する水中分離現象が発生するとランナ３の周りには水が
なくなり、外乱の減少とともにランナ３の振動も減少す
る。
【００４３】このような状態において、ランナ３の振動
は振動検出器１８で検出され、ＦＭテレメータ１９を介
して振動変換器２０に送られ、この振動変換器２０で調
整された振動は制御装置１４に送られ、水中分離発生限
界の振動レベルと比較される。そして、水中分離発生と
判定されると制御装置１４から図２に示すように、ガイ
ドベーン閉鎖速度を通常速度より緩めるように調速機１
０に指令が発せられる。そして、ランナ３の振動レベル
が水中分離発生限界より高くなったら元の通常の閉鎖速
度に戻される。この結果、異常圧力の発生が防止され
る。
は振動検出器１８で検出され、ＦＭテレメータ１９を介
して振動変換器２０に送られ、この振動変換器２０で調
整された振動は制御装置１４に送られ、水中分離発生限
界の振動レベルと比較される。そして、水中分離発生と
判定されると制御装置１４から図２に示すように、ガイ
ドベーン閉鎖速度を通常速度より緩めるように調速機１
０に指令が発せられる。そして、ランナ３の振動レベル
が水中分離発生限界より高くなったら元の通常の閉鎖速
度に戻される。この結果、異常圧力の発生が防止され
る。
【００４４】図６は本発明の第４の実施の形態を示す水
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図６において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図６において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
【００４５】そして、ランナ３の下方には吸出し管８が
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８中央部の圧
力を測定するための導水管１２が設けられ、水圧検出器
１３によって水圧が検出され、その水圧は電気信号に変
換されて制御装置１４に導かれる。
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８中央部の圧
力を測定するための導水管１２が設けられ、水圧検出器
１３によって水圧が検出され、その水圧は電気信号に変
換されて制御装置１４に導かれる。
【００４６】また、吸出し管８の上部には吸出し管８内
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧に変換されて制御装置１４に導かれる。さらに吸
出し管８の上部には制御装置１４で操作される給気バル
ブ２２を介し、図示しない高圧空気タンクに一端が接続
される給気管２１とケーシング６から給水バルブ２４を
介した給水管２３とがそれぞれ開口している。
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧に変換されて制御装置１４に導かれる。さらに吸
出し管８の上部には制御装置１４で操作される給気バル
ブ２２を介し、図示しない高圧空気タンクに一端が接続
される給気管２１とケーシング６から給水バルブ２４を
介した給水管２３とがそれぞれ開口している。
【００４７】一方、ガイドベーン４の開度は制御装置１
４からの指令で動作する調速機１０で調節されるように
なっている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は制御装置
１４から調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。
４からの指令で動作する調速機１０で調節されるように
なっている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は制御装置
１４から調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。
【００４８】このような状態において、導水管１２を経
て水圧検出器１３に伝えられて検出された吸出し管８の
中心部の圧力は、温度検出器１００で検出され温度計１
０１で変換された吸出し管８内の水温から求められた吸
出し管８内の水の飽和蒸気圧と比較される。そして、飽
和蒸気圧以下であれば制御装置１４から給気バルブ２２
及び給水バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが開
き高圧空気と高圧水が吸出し管８に注入され吸出し管８
の圧力が回復される。そして、飽和蒸気圧以上になると
制御装置１４から給気バルブ２２及び給水バルブ２４に
閉指令が発せられ、両バルブが閉じて高圧空気と高圧水
の注入が停止される。
て水圧検出器１３に伝えられて検出された吸出し管８の
中心部の圧力は、温度検出器１００で検出され温度計１
０１で変換された吸出し管８内の水温から求められた吸
出し管８内の水の飽和蒸気圧と比較される。そして、飽
和蒸気圧以下であれば制御装置１４から給気バルブ２２
及び給水バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが開
き高圧空気と高圧水が吸出し管８に注入され吸出し管８
の圧力が回復される。そして、飽和蒸気圧以上になると
制御装置１４から給気バルブ２２及び給水バルブ２４に
閉指令が発せられ、両バルブが閉じて高圧空気と高圧水
の注入が停止される。
【００４９】本実施の形態によれば、吸出し管８内では
ランナ３によって生じる旋回流のため、最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を直接検出するので、精度よく
水中分離の発生を検出でき、これを元に水撃を抑制する
ように吸出し管８の圧力を調整でき、その結果異常圧力
の発生を防止できる。
ランナ３によって生じる旋回流のため、最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を直接検出するので、精度よく
水中分離の発生を検出でき、これを元に水撃を抑制する
ように吸出し管８の圧力を調整でき、その結果異常圧力
の発生を防止できる。
【００５０】図７は本発明の第５の実施の形態を示す水
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図７において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図７において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
【００５１】そして、ランナ３の下方には吸出し管８が
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の管壁部の
圧力を測定するための導水管１５が設けられ、この導水
管１５に接続された水圧検出器１３によって水圧を検出
し、これを電気信号に変換して制御装置１４に導かれ
る。
設けられ、放水路９を経て図示しない下池につながって
いる。この吸出し管８の上部には吸出し管８の管壁部の
圧力を測定するための導水管１５が設けられ、この導水
管１５に接続された水圧検出器１３によって水圧を検出
し、これを電気信号に変換して制御装置１４に導かれ
る。
【００５２】また、吸出し管８の上部には吸出し管８内
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧に変換されて制御装置１４に導かれる。
の水温を検出するための温度検出器１００が設けられ、
その検出信号は温度計１０１で吸出し管８内の水の飽和
蒸気圧に変換されて制御装置１４に導かれる。
【００５３】一方、ガイドベーンの開度は制御装置１４
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は制御装置
１４から調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。
からの指令で動作する調速機１０で調節されるようにな
っている。このように構成された揚水式発電所におい
て、発電機を運転中に送電系統のトラブルにより負荷遮
断が起こると、発電機の回転が上昇しこれに伴って生じ
る圧力上昇を防止するため、ガイドベーン４は制御装置
１４から調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。
【００５４】このような状態において、導水管１５を経
て水圧検出器１３に伝えられて検出された吸出し管８の
管壁部の圧力ｈｄと、回転速度検出器１６で検出され回
転速度変換器で調整された回転速度から求められるラン
ナ出口部外周速度Ｕｅを用いて、上述した（１）式によ
り求められた吸出し管８の中心部の圧力は、温度検出器
１００で検出された検出信号を温度計１０１により変換
された吸出し管８内の水の飽和蒸気圧ｈａと比較され、
飽和蒸気圧以上であれば制御装置１４から給気バルブ２
２及び給水バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが
開き、高圧空気と高圧水が吸出し管８に注入され、圧力
が回復される。
て水圧検出器１３に伝えられて検出された吸出し管８の
管壁部の圧力ｈｄと、回転速度検出器１６で検出され回
転速度変換器で調整された回転速度から求められるラン
ナ出口部外周速度Ｕｅを用いて、上述した（１）式によ
り求められた吸出し管８の中心部の圧力は、温度検出器
１００で検出された検出信号を温度計１０１により変換
された吸出し管８内の水の飽和蒸気圧ｈａと比較され、
飽和蒸気圧以上であれば制御装置１４から給気バルブ２
２及び給水バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが
開き、高圧空気と高圧水が吸出し管８に注入され、圧力
が回復される。
【００５５】そして、飽和蒸気圧以上になると制御装置
１４から給気バルブ２２及び給水バルブ２４に閉指令が
発せられ、両バルブが閉じ高圧空気と高圧水の注入が停
止される。
１４から給気バルブ２２及び給水バルブ２４に閉指令が
発せられ、両バルブが閉じ高圧空気と高圧水の注入が停
止される。
【００５６】本実施の形態によれば、吸出し管８内では
ランナ３によって生じる旋回流のため、最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を実験結果を元に求めているの
で、精度よく水中分離の発生を検出でき、これを元に水
撃を抑制するように吸出し管８の圧力を調整でき、その
結果異常圧力の発生を防止できる。
ランナ３によって生じる旋回流のため、最も低くなる吸
出し管８の中心部の圧力を実験結果を元に求めているの
で、精度よく水中分離の発生を検出でき、これを元に水
撃を抑制するように吸出し管８の圧力を調整でき、その
結果異常圧力の発生を防止できる。
【００５７】図８は本発明の第６の実施の形態を示す水
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図８において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
力機械の異常発生防止装置の構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付して説明する。図８において、１
は水車の主軸を示し、この主軸１の上端には発電電動機
２が連結されると共に、主軸１の下端にはランナ３が取
付けられている。このランナ３の半径方向の外方にはガ
イドベーン４及びステーベーン５を経てケーシング６が
設けられ、ケーシング６は鉄管７を経て図示しない上池
につながっている。
【００５８】また，ランナ３の下方には吸出し管８が設
けられ、この吸出し管８は放水路９を経て図示しない下
池につながっている。そして、主軸１の下方に取付けら
れた振動検出器１８のランナ振動検出信号はＦＭテレメ
ータ１９によって振動検出器２０に伝送され、この振動
検出器２０により調整された振動検出信号は制御装置１
４に導かれる。
けられ、この吸出し管８は放水路９を経て図示しない下
池につながっている。そして、主軸１の下方に取付けら
れた振動検出器１８のランナ振動検出信号はＦＭテレメ
ータ１９によって振動検出器２０に伝送され、この振動
検出器２０により調整された振動検出信号は制御装置１
４に導かれる。
【００５９】一方、ガイドベーンの開度は調速機１０で
調節されるようになっている。このように構成された揚
水式発電所において、発電機を運転中に送電系統のトラ
ブルにより負荷遮断が起こると、発電機の回転が上昇し
これに伴って生じる圧力上昇を防止するため、ガイドベ
ーン４は調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。そして、水中分離現象が発生するとランナ３
の周りには水がなくなり、外乱の減少とともにランナ３
の振動も減少する。
調節されるようになっている。このように構成された揚
水式発電所において、発電機を運転中に送電系統のトラ
ブルにより負荷遮断が起こると、発電機の回転が上昇し
これに伴って生じる圧力上昇を防止するため、ガイドベ
ーン４は調速機１０に与えられる指令によって急閉鎖さ
れる。すると水撃作用によって吸出し管８の圧力は低下
していく。そして、水中分離現象が発生するとランナ３
の周りには水がなくなり、外乱の減少とともにランナ３
の振動も減少する。
【００６０】このような状態において、ランナ３の振動
は振動検出器１８で検出され、ＦＭテレメータ１９を介
して振動変換器２０に送られ、この振動変換器２０で調
整された振動は制御装置１４に送られ、水中分離発生限
界の振動レベルと比較される。そして、水中分離発生と
判定されると制御装置１４から給気バルブ２２及び給水
バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが開き高圧空
気と高圧水が吸出し管８に注入され圧力が回復される。
は振動検出器１８で検出され、ＦＭテレメータ１９を介
して振動変換器２０に送られ、この振動変換器２０で調
整された振動は制御装置１４に送られ、水中分離発生限
界の振動レベルと比較される。そして、水中分離発生と
判定されると制御装置１４から給気バルブ２２及び給水
バルブ２４に開指令が発せられ、両バルブが開き高圧空
気と高圧水が吸出し管８に注入され圧力が回復される。
【００６１】そして、ランナ３の振動レベルが水中分離
発生限界より高くなると制御装置１４から給気バルブ２
２及び給水バルブ２４に閉指令が発せられ、両バルブが
閉じ高圧空気と高圧水の注入が停止される。この結果、
異常圧力の発生を防止することができる。
発生限界より高くなると制御装置１４から給気バルブ２
２及び給水バルブ２４に閉指令が発せられ、両バルブが
閉じ高圧空気と高圧水の注入が停止される。この結果、
異常圧力の発生を防止することができる。
【００６２】図９は本発明の第７の実施の形態を示す水
力機械の異常発生防止装置の吸出し管８の断面図であ
り、同図は吸出し管８への給気管２１及び給水管２３の
接続部を示しており、ランナ３の回転方向に対しこれに
対向して高圧空気及び高圧水を注入するようにしたもの
である。よって、吸出し管８内の旋回流を抑制し、中心
部の圧力低下を阻止する効果がある。
力機械の異常発生防止装置の吸出し管８の断面図であ
り、同図は吸出し管８への給気管２１及び給水管２３の
接続部を示しており、ランナ３の回転方向に対しこれに
対向して高圧空気及び高圧水を注入するようにしたもの
である。よって、吸出し管８内の旋回流を抑制し、中心
部の圧力低下を阻止する効果がある。
【００６３】第８の実施の形態の水力機械の異常圧力防
止装置の構成は、第３の実施の形態及び第６の実施の形
態において、振動検出器１８にＡＥ（アコースティック
エミッション）検出器を用いるもので、キャビテーショ
ンが発生するような運転状態で発生する周波数の高い領
域の振動検出に効果を発揮する。キャビテーションが発
生するような運転状態はまさにこの状態となるので、よ
り感度よく運転状態を促えることができるので、異常圧
力発生防止装置の信頼性を向上させることができる。
止装置の構成は、第３の実施の形態及び第６の実施の形
態において、振動検出器１８にＡＥ（アコースティック
エミッション）検出器を用いるもので、キャビテーショ
ンが発生するような運転状態で発生する周波数の高い領
域の振動検出に効果を発揮する。キャビテーションが発
生するような運転状態はまさにこの状態となるので、よ
り感度よく運転状態を促えることができるので、異常圧
力発生防止装置の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、サー
ジタンクを省略でき、しかも出来るだけ浅い地下に設置
できる経済的な発電所においても、負荷遮断時に吸出し
管に発生する異常な圧力上昇の発生を防止できる水力機
械の異常圧力発生防止装置を提供することができる。
ジタンクを省略でき、しかも出来るだけ浅い地下に設置
できる経済的な発電所においても、負荷遮断時に吸出し
管に発生する異常な圧力上昇の発生を防止できる水力機
械の異常圧力発生防止装置を提供することができる。
【図１】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第１の実施の形態を示す構成図。
の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同実施の形態において、ガイドベーン閉鎖方法
を説明するための図。
を説明するための図。
【図３】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第２の実施の形態を示す構成図。
の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】同実施の形態において、吸出し管内の半径位置
に対する圧力分布係数を示した図。
に対する圧力分布係数を示した図。
【図５】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第３の実施の形態を示す構成図。
の第３の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第４の実施の形態を示す構成図。
の第４の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第５の実施の形態を示す構成図。
の第５の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第６の実施の形態を示す構成図。
の第６の実施の形態を示す構成図。
【図９】本発明による水力機械の異常圧力発生防止装置
の第７の実施の形態における吸出し管部を示す断面図。
の第７の実施の形態における吸出し管部を示す断面図。
【図１０】従来の水力機械としてポンプ水車の一例を示
す構成説明図。
す構成説明図。
１……主軸 ２……発電電動機 ３……ランナ ４……ガイドベーン ５……ステーベーン ６……ケーシング ７……鉄管 ８……吸出し管 ９……放水路 １０……調速機 １１……サージタンク １２……導水管 １３……水圧検出器 １４……制御装置 １５……導水管 １６……回転検出器 １７……回転速度 １８……振動検出器 １９……ＦＭテレメータ ２０……振動変換器 ２１……給気管 ２２……給気バルブ ２３……給水管 ２４……給水バルブ １００……温度検出器 １０１……温度計
Claims (8)
- 【請求項１】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、 前記吸出し管の中心部の水圧を検出する水圧検出手段
と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出する温度検
出手段と、これら水圧検出手段及び温度検出手段で検出
された水圧及び温度検出信号が入力され、前記吸出し管
中心の圧力が前記温度検出信号を基に求められた吸出し
管内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判定する
判定手段と、この判定手段により吸出し管中心部の圧力
がそのときの吸出し管内における飽和蒸気圧に達したこ
とを判定すると、前記ガイドベーンの閉鎖速度を遅くし
て水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻
す制御をする制御手段とを備えて、異常圧力の発生を防
止するようにしたことを特徴とする水力機械の異常圧力
発生防止装置。 - 【請求項２】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、 前記吸出し管の壁部の水圧を検出する水圧検出手段と、
前記吸出し管内を流れる水の温度を検出し飽和蒸気圧を
求める温度検出手段と、前記主機の回転速度を検出しラ
ンナ出口部の外周速度を求める回転速度検出手段と、こ
れら各検出手段により検出された水圧、飽和蒸気圧及び
回転速度検出信号が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、前記ガイドベーンの閉鎖速度を遅くして水撃作
用を弱め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に戻す制御を
する制御手段とを備えて、異常圧力の発生を防止するよ
うにしたことを特徴とする水力機械の異常圧力発生防止
装置。 - 【請求項３】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、 前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、この振動
検出手段により検出された振動検出信号が入力され、こ
のランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動レベルが
所定のレベルに達しないとき水中分離が発生したと判定
する判定手段と、この判定手段により水中分離が発生し
たと判定されると、前記ガイドベーンの閉鎖速度を遅く
して水撃作用を弱め、圧力が回復したら元の閉鎖速度に
戻す制御をする制御手段とを備えて、異常圧力の発生を
防止するようにしたことを特徴とする水力機械の異常圧
力発生防止装置。 - 【請求項４】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、 前記吸出し管の中心部の水圧を検出する水圧検出手段
と、前記吸出し管内を流れる水の温度を検出する温度検
出手段と、これら水圧検出手段及び温度検出手段で検出
された水圧及び温度検出信号が入力され、前記吸出し管
中心の圧力が前記温度検出信号を基に求められた吸出し
管内における飽和蒸気圧に達しているか否かを判定する
判定手段と、この判定手段により吸出し管中心部の圧力
がそのときの吸出し管内における飽和蒸気圧に達したこ
とを判定すると、圧力が低下している吸出し管へ給気す
ると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を供給す
る制御手段とを備えたことを特徴とする水力機械の異常
圧力発生防止装置。 - 【請求項５】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、前記吸出し管の壁
部の水圧を検出する水圧検出手段と、前記吸出し管内を
流れる水の温度を検出し飽和蒸気圧を求める温度検出手
段と、前記主機の回転速度を検出しランナ出口部の外周
速度を求める回転速度検出手段と、これら各検出手段に
より検出された水圧、飽和蒸気圧及び回転速度検出信号
が入力され、次式 ｈａ≧ｈｄ＋ｋ（Ｕｅ2 ／２ｇ） 但し、ｈａ：吸出し管内における飽和蒸気圧 ｈｄ：吸出し管壁部の圧力 Ｕｅ：ランナ出口部外周速度 ｇ ：重力加速度 ｋ：圧力分布係数（-0.05 〜-0.07) が満足されたとき水中分離が発生したと判定する判定手
段と、この判定手段により水中分離が発生したと判定さ
れると、圧力が低下している吸出し管へ給気すると共
に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を供給する制御
手段とを備えたことを特徴とする水力機械の異常圧力発
生防止装置。 - 【請求項６】 主軸の一端に主機が連結され、他端にラ
ンナが取付けられると共に、このランナの半径方向外方
にガイドベーン及びステーベーンを経てケーシングが設
けられ、且つランナの下方に吸出し管が設けられた水車
やポンプ水車等の水力機械において、 前記ランナの振動を検出する振動検出手段と、この振動
検出手段により検出された振動検出信号が入力され、こ
のランナの振動が負荷遮断が起こった後で振動レベルが
所定のレベルに達しないとき水中分離が発生したと判定
する判定手段と、この判定手段により水中分離が発生し
たと判定されると、圧力が低下している吸出し管へ給気
すると共に、鉄管からバイパス弁を介して高圧水を供給
する制御手段とを備えたことを特徴とする水力機械の異
常圧力発生防止装置。 - 【請求項７】 請求項４乃至請求項６の何ずれか一つの
項に記載の水力機械の異常圧力発生防止装置において、
圧力が低下している吸出し管に給水する高圧水の吹出す
方向をランナの回転と逆向きにしたことを特徴とする水
力機械の異常圧力発生防止装置。 - 【請求項８】 請求項３又は請求項６に記載の水力機械
の異常圧力発生防止装置において、ランナの振動をアコ
ーステックエミッションセンサとしたことを特徴とする
水力機械の異常圧力発生防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090079A JPH11287176A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 水力機械の異常圧力発生防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090079A JPH11287176A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 水力機械の異常圧力発生防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287176A true JPH11287176A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13988525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10090079A Pending JPH11287176A (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 水力機械の異常圧力発生防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11287176A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784722B1 (ko) * | 2007-03-06 | 2007-12-12 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 스팀청소기의 유량제어장치 |
| CN111492138A (zh) * | 2017-12-20 | 2020-08-04 | 大金工业株式会社 | 流体装置 |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP10090079A patent/JPH11287176A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784722B1 (ko) * | 2007-03-06 | 2007-12-12 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 스팀청소기의 유량제어장치 |
| CN111492138A (zh) * | 2017-12-20 | 2020-08-04 | 大金工业株式会社 | 流体装置 |
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