JPS5937276A - ポンプ水車 - Google Patents
ポンプ水車Info
- Publication number
- JPS5937276A JPS5937276A JP57146102A JP14610282A JPS5937276A JP S5937276 A JPS5937276 A JP S5937276A JP 57146102 A JP57146102 A JP 57146102A JP 14610282 A JP14610282 A JP 14610282A JP S5937276 A JPS5937276 A JP S5937276A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pump
- runner
- turbine
- vane
- water wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
-
- Y—GENERAL 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
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は揚水発電所等に適用するポンプ水車に係り、特
にランチ設計に寸法条件を課し、水車およびポンプ運転
時の効率向上を図ったポンプ水車に関する。
にランチ設計に寸法条件を課し、水車およびポンプ運転
時の効率向上を図ったポンプ水車に関する。
一般に、ポンプ及び水車の運転特性はう／す損失の影響
によって互いに異なる。例えば第１図に示すように、同
一のランチで水車とボ／ブの両方ｐ運転を行う場合、水
車としての最高効率点む１．８、とポンプとしての最高
効４！Ｌ ｑｐ、、、 とは夫々異った回転数１里域
（ηＰゆ、！〉む。、８）とならざるを得ない。一方、
従来の発！電動機は実用的な構成とするために同期機と
して、回転速度を一定にしており、回転速度の調整によ
るｎ。
によって互いに異なる。例えば第１図に示すように、同
一のランチで水車とボ／ブの両方ｐ運転を行う場合、水
車としての最高効率点む１．８、とポンプとしての最高
効４！Ｌ ｑｐ、、、 とは夫々異った回転数１里域
（ηＰゆ、！〉む。、８）とならざるを得ない。一方、
従来の発！電動機は実用的な構成とするために同期機と
して、回転速度を一定にしており、回転速度の調整によ
るｎ。
の値の変更はできないのが普通である。実際の運転では
、水路の損失の関係でポンプ揚程Ｈｐが水車落差）（Ｔ
よりも人きくなり、またＨｐにおけるＮｔ よりもＨＴ
におけるＮ１が大きくなる。従って、ポンプ水車の場合
、ポンプ及び水車としての各効率、即ちポンプ効率ηＰ
１水車効率１ｒは最高効率点よりも低い領域で運転せざ
るを得ない。゛第２図は従来のポンプ水車用ランチの断
面形状を示す。ポンプ運転時における揚水は、ランチの
遠心作用によって可能となるものであり、ランチ径Ｄ！
はポンプ作用を付与するための重要な寸法であるから大
きくせざるを得ないが、これによυランナまわりの摩擦
損失が増大し、効率が低下する。即ち、従来のポンプ水
車では、このような効率低下要因のため、ポンプ水車の
効率は一般に低いものとなっている。
、水路の損失の関係でポンプ揚程Ｈｐが水車落差）（Ｔ
よりも人きくなり、またＨｐにおけるＮｔ よりもＨＴ
におけるＮ１が大きくなる。従って、ポンプ水車の場合
、ポンプ及び水車としての各効率、即ちポンプ効率ηＰ
１水車効率１ｒは最高効率点よりも低い領域で運転せざ
るを得ない。゛第２図は従来のポンプ水車用ランチの断
面形状を示す。ポンプ運転時における揚水は、ランチの
遠心作用によって可能となるものであり、ランチ径Ｄ！
はポンプ作用を付与するための重要な寸法であるから大
きくせざるを得ないが、これによυランナまわりの摩擦
損失が増大し、効率が低下する。即ち、従来のポンプ水
車では、このような効率低下要因のため、ポンプ水車の
効率は一般に低いものとなっている。
なお、このような欠点を除去するため、ポンプ及び水車
を別個のランチとするタンデム式揚水発電所或いは回転
速度をポンプと水車側々とする２速度機を用いた例など
があるが、機器或いは建設コストが高くなる欠点があっ
た。
を別個のランチとするタンデム式揚水発電所或いは回転
速度をポンプと水車側々とする２速度機を用いた例など
があるが、機器或いは建設コストが高くなる欠点があっ
た。
なお、第３図は水車専用ランチを示す。この場合は、ラ
ンチ径Ｄ１が小さいため、水車運転のみ可能であり、ポ
ンプ運転には使用できないものである。
ンチ径Ｄ１が小さいため、水車運転のみ可能であり、ポ
ンプ運転には使用できないものである。
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、発
電電動機の技術進歩に合せ、ランナの羽根人出口径の比
を最適化し、ポンプおよび水車間運転が高効率特性で運
転できるポンプ水車を提供することを目的とする。
電電動機の技術進歩に合せ、ランナの羽根人出口径の比
を最適化し、ポンプおよび水車間運転が高効率特性で運
転できるポンプ水車を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明は、同一ランナ
を可逆的に使用するポンプ水車において、ランチ羽根人
口径をＤＩ、 ランチ羽根出口を１３２、回転速度をＮ
（ｆｉｌｌ）、水車出力をＰ（ｋＷ）、水車専用とした
場合の基準落差又はポンプ水車とした場合の最高落差を
Ｈ（”）、水車比速度をｎ。
を可逆的に使用するポンプ水車において、ランチ羽根人
口径をＤＩ、 ランチ羽根出口を１３２、回転速度をＮ
（ｆｉｌｌ）、水車出力をＰ（ｋＷ）、水車専用とした
場合の基準落差又はポンプ水車とした場合の最高落差を
Ｈ（”）、水車比速度をｎ。
（＝ＮＶ’下ンＨ１，２５，としたとき、’ａ ””０
．６ ＋９３．／ １１゜として、上記ランチ羽根の出
入口寸法比（ＤＩ ／Ｄ２ ）を ０．９５ ｆｓ＜Ｄ１／Ｄｚ ＜１．０７ ｆｓの範囲
に設定したものである。
．６ ＋９３．／ １１゜として、上記ランチ羽根の出
入口寸法比（ＤＩ ／Ｄ２ ）を ０．９５ ｆｓ＜Ｄ１／Ｄｚ ＜１．０７ ｆｓの範囲
に設定したものである。
即ら、比速度ｎ、とランナ人出の径比Ｄｔ ／ Ｄ鵞と
の関係を水車専用とポンプ水車とについて考擦すると、
第４図に示すように、 ’１＝ ０．４ ＋９３ ／”−（水Ｊａ−専用）場合
）’ａ ＝ ０．９ ＋ ９３ ／ ”ｍ （ホン７’
水ｊＥ）”ａ 合）Ｎ・・・回転速度（ｒｐｉ）、Ｐ・
・・水車出力（ｋｗ）Ｈ・・・落差（ｎｌ） 水車専
用の場合基準落差ポンプ水車の場合最高落差 水車専用の場合、効率特性等のバランスをはかるため、
従来実績のＤ１／Ｄｉはほぼ０．９５ｆｌ〜；１．０５
ｆ１にある。一方、ポンプ水車の場合は、ポンプと水車
両方の特性を有することもありほぼ０．９５ｆ２〜１．
１０’ｚにある。一般的にはランナ径ハにおいてポンプ
水車用は水車専用に対し約３０％程度大であり両者は全
く別々の設計諸元となっている。
の関係を水車専用とポンプ水車とについて考擦すると、
第４図に示すように、 ’１＝ ０．４ ＋９３ ／”−（水Ｊａ−専用）場合
）’ａ ＝ ０．９ ＋ ９３ ／ ”ｍ （ホン７’
水ｊＥ）”ａ 合）Ｎ・・・回転速度（ｒｐｉ）、Ｐ・
・・水車出力（ｋｗ）Ｈ・・・落差（ｎｌ） 水車専
用の場合基準落差ポンプ水車の場合最高落差 水車専用の場合、効率特性等のバランスをはかるため、
従来実績のＤ１／Ｄｉはほぼ０．９５ｆｌ〜；１．０５
ｆ１にある。一方、ポンプ水車の場合は、ポンプと水車
両方の特性を有することもありほぼ０．９５ｆ２〜１．
１０’ｚにある。一般的にはランナ径ハにおいてポンプ
水車用は水車専用に対し約３０％程度大であり両者は全
く別々の設計諸元となっている。
これに対して、近年、半導体等の技術の進歩が大であり
、小容量のポンプ等で用いられていた可変速電動機の分
野のみでなく大容量の発電電動機の分野でも可変速度機
が可能となった。従来はポンプ水車ランチの相手となる
発電電動機の可変速が不可能であったため、ポンプ水車
ランナは寸法諸元ｆ２とせざるを得なかった実情がある
。本発明は発電電動機側の技術進歩に合せた高効率を得
るランチを有するものとしている。
、小容量のポンプ等で用いられていた可変速電動機の分
野のみでなく大容量の発電電動機の分野でも可変速度機
が可能となった。従来はポンプ水車ランチの相手となる
発電電動機の可変速が不可能であったため、ポンプ水車
ランナは寸法諸元ｆ２とせざるを得なかった実情がある
。本発明は発電電動機側の技術進歩に合せた高効率を得
るランチを有するものとしている。
以下、本発明の一実施例を第４図〜第７図を参照して説
明する。第５図は本発明のランナ断面形状を示す。これ
は、第２図に示すポンプ水車と、第３図に示す水車専用
の中間のランチ径Ｄ＋ とを有するものである。Ｗｊ４
図によって本発明のう／す径ＤＩ／Ｄｍ比とｎ、の関係
を示すと次のようである。
明する。第５図は本発明のランナ断面形状を示す。これ
は、第２図に示すポンプ水車と、第３図に示す水車専用
の中間のランチ径Ｄ＋ とを有するものである。Ｗｊ４
図によって本発明のう／す径ＤＩ／Ｄｍ比とｎ、の関係
を示すと次のようである。
ｆ３＝０゜６＋９３／ｎ。
０．９５ ’ｓ ＜ＤＩ／ Ｄ２ ＜１．０７ ｆｓこ
こで、Ｄｉ ／Ｄ、に寸法上の幅を持たせたのは、揚水
発電所の運用上の制限より水車重点（０，９５）、ポン
プ重点（１，０７）が可能なようにするためである。こ
の値の妥当性は、上述のｆ、、ｆ、における従来の幾多
の経験値とはｔ′！′一致していることから肯定される
。
こで、Ｄｉ ／Ｄ、に寸法上の幅を持たせたのは、揚水
発電所の運用上の制限より水車重点（０，９５）、ポン
プ重点（１，０７）が可能なようにするためである。こ
の値の妥当性は、上述のｆ、、ｆ、における従来の幾多
の経験値とはｔ′！′一致していることから肯定される
。
可変速発電電動機を用いることにより、本発明のランナ
の場合、容易にポンプ水車の運転特性の向上が可能であ
る。この場合、可変速の度合は、定格の回転速度の±２
０％以内で充分な効果が得られる。
の場合、容易にポンプ水車の運転特性の向上が可能であ
る。この場合、可変速の度合は、定格の回転速度の±２
０％以内で充分な効果が得られる。
このような構成によれば、ポンプ水車ランチ羽根出入口
径比Ｄｓ ／ Ｄ２比を、ｆｓ ”＝ｆｓ （”−）ト
ｆルことによシ、効率向上が図れる。例えば第６図に示
すように、ｎ、＝１２０ｍ−１ｃｗ、水平出力３００Ｍ
Ｗ。
径比Ｄｓ ／ Ｄ２比を、ｆｓ ”＝ｆｓ （”−）ト
ｆルことによシ、効率向上が図れる。例えば第６図に示
すように、ｎ、＝１２０ｍ−１ｃｗ、水平出力３００Ｍ
Ｗ。
落差４００ｍのポンプ水車の場合、
水車専用 ＤＩ／ Ｄｚ ＝１．１８ポンプ水車
ＤＩ ／Ｄ２ ＝１．６８本発明ボンフ水車Ｄｔ ／
Ｄｚ ＝ｌ、３８であシ、効率は約１．５％向上する。
ＤＩ ／Ｄ２ ＝１．６８本発明ボンフ水車Ｄｔ ／
Ｄｚ ＝ｌ、３８であシ、効率は約１．５％向上する。
なお、本図Ｄｔ／Ｄ２と効率との関係を示すＮ値として
は模型試験で確認されたもの（ＭＲ）を用いた。
は模型試験で確認されたもの（ＭＲ）を用いた。
また、第７図はｎ、が８０から２００ｍ−ｋｗの一般的
なポンプ水車に本発明を適用した場合の効果を示す。
なポンプ水車に本発明を適用した場合の効果を示す。
以上のように、本発明によれば、可変速な発電電動機の
導入に対応して、最も効率特性のよいランナ諸元を有す
るポンプ水車を提供することができ、所期の目的が達成
できる。
導入に対応して、最も効率特性のよいランナ諸元を有す
るポンプ水車を提供することができ、所期の目的が達成
できる。
第１図〜第３図は従来例を示すもので、第１図ｔよポン
プ水車の運転領域を示す特性図、第２図はポンプ水車用
ランチを示す断面図、第３図は水車専用ランナを示す断
面図、第４図°はポンプ水車の比速度１１ 、とランチ
羽根人出口止比Ｄｔ／Ｄａの関係を示す特性図、第５図
は本発明に係るランチを示す断面図、第６図はランチ羽
根入口口ＤＩ／Ｉ）２と効率りの関係を示す特性図、第
７図はｎ、８０〜２００における本発明の効果を示す特
性図である。 ＋７Ｔ・・・水車効率、１７Ｆ・・・ポンプ効率、ＩＩ
Ｔ川水川水兼落差Ｐ・・・ポンプ揚程、Ｎ・・・回転速
度、ｎ・・・単位落差（揚程）尚りの回転速度、ＤＩ・
・・ランナ羽根人口径、ＤＩ・・・ランナ羽根出口径、
ｆｌ・・・水車専用ランチのｎ、毎のＩ）＋ ／ Ｄ２
比、ｆ２・・・、ポンプ水車ランナのｎ、毎のＤｌ／Ｄ
２比、ｆ３・・・本発明ランチのｎ、毎のＤＩ／Ｄ２比
、り・・・効率、■・・・落差（又は揚程）、ｎ、・・
・水車比速度。 ＄１ 図 ｎ１＝３植 Ｊ亙 ＄ ２ 目 第 ３ 区 第５目 茅ｌ 目 りる２
プ水車の運転領域を示す特性図、第２図はポンプ水車用
ランチを示す断面図、第３図は水車専用ランナを示す断
面図、第４図°はポンプ水車の比速度１１ 、とランチ
羽根人出口止比Ｄｔ／Ｄａの関係を示す特性図、第５図
は本発明に係るランチを示す断面図、第６図はランチ羽
根入口口ＤＩ／Ｉ）２と効率りの関係を示す特性図、第
７図はｎ、８０〜２００における本発明の効果を示す特
性図である。 ＋７Ｔ・・・水車効率、１７Ｆ・・・ポンプ効率、ＩＩ
Ｔ川水川水兼落差Ｐ・・・ポンプ揚程、Ｎ・・・回転速
度、ｎ・・・単位落差（揚程）尚りの回転速度、ＤＩ・
・・ランナ羽根人口径、ＤＩ・・・ランナ羽根出口径、
ｆｌ・・・水車専用ランチのｎ、毎のＩ）＋ ／ Ｄ２
比、ｆ２・・・、ポンプ水車ランナのｎ、毎のＤｌ／Ｄ
２比、ｆ３・・・本発明ランチのｎ、毎のＤＩ／Ｄ２比
、り・・・効率、■・・・落差（又は揚程）、ｎ、・・
・水車比速度。 ＄１ 図 ｎ１＝３植 Ｊ亙 ＄ ２ 目 第 ３ 区 第５目 茅ｌ 目 りる２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、同一２ンナを可逆的に使用するポンプ水車において
、ランナ羽根人口径をＤＩ、ランチ羽根出口径をＤ２、
回転速度ｔ” Ｎ （’Ｆ ） 、水車出力をＰ（ｋＷ
）、水車専用とした場合の基準落差又はポンプ水車とし
た場合の最高落差をＨ（’ｎ ） Ｎ水車比速度をｎ
ｍ （＝ Ｎｖ’Ｐ ／Ｈ）としたとき、ｆ３＝０．６
＋９３／ｎｌ＋ として、上記ランナ羽根の出入口寸法比（Ｄｌ／ １）
１）を ０．９５ ｆｓ ＜Ｄ凰／Ｄｚ ＜１．０７ ｆｓの範
囲に設定したことを特徴とするポンプ水車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146102A JPS5937276A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | ポンプ水車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146102A JPS5937276A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | ポンプ水車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937276A true JPS5937276A (ja) | 1984-02-29 |
| JPH0128224B2 JPH0128224B2 (ja) | 1989-06-01 |
Family
ID=15400186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57146102A Granted JPS5937276A (ja) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | ポンプ水車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937276A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182363A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Toshiba Corp | フランシス形ランナ |
| JP2006258095A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-09-28 | Kubota Corp | 水車および水車発電装置ならびに水車発電装置の運転方法 |
-
1982
- 1982-08-25 JP JP57146102A patent/JPS5937276A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TOSHIBA PUMPED STORAGE=1975 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182363A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Toshiba Corp | フランシス形ランナ |
| JP2006258095A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-09-28 | Kubota Corp | 水車および水車発電装置ならびに水車発電装置の運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0128224B2 (ja) | 1989-06-01 |
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