JPS6032976A - 水力機械 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は水力機械に係り、特に調和運転時や揚水待機運
転時などに水面押下げ運転を行なうホカ一般に同期発電
機に直結された水車およびポンプ水車は、電気系統の力
率の低下を改善する目的で調相運転を行なう場合や、ポ
ンプ運転起動時に揚水待機運転などを行なう場合、軸入
力低減をはかるために可動ガイドベーンおよび入口弁を
全閉し、圧縮空気でランナ周りの水面を押下げ、空転運
転を行なうことが要求される。このような水面押下げ運
転を行なう場合、ランチ流路の内周部に開口する排気路
を設け、ランチ室内の圧縮空気を円滑に排気し水面押下
げ運転から発電・揚水運転ヘの移行動作を円滑に行なう
必要がある。

水面押下げ運転を行なう従来の水力機械のうちポンプ水
車の例を第１図を参照して説明する。第１図はポンプ水
車の主要部断面図であり、水面押下げ運転から通常運転
に移行する際の状態を示している。図において、主軸１
の下端に取付けられたう／す２の外方には渦巻き状のケ
ーシング３が設けられており、このケーシング３とラン
ナ２との間の流路にはガイドベーン４が設けられている
。

ランナ２の上方には上カバー５、下方には下カバー６が
それぞれ設けられており、この上カバー５とランナ２と
の間および下カバー６とランナ２との間には、流路から
流入する圧力水なシールし圧力を低減する目的でそれぞ
れ上カバー側ランナシール部７ａと下カバー側ランナシ
ール部７ｂが形成されている。ランナ２と上カバー５と
の間のランナ背部空間は、この上カバー側ランナシール
部７ａによって外側ランナ背圧室８ａと内側ランナ背圧
室８ｂとに区分され、ランナ２に負荷される軸方向の推
力をバランスさせる目的で、外側ランナ背圧室８ａはラ
ンナ２と下カバー６との間のランナ側圧室９に外側バラ
ンス配管１０を経由して連通している。

この外側バランス配管１０には推力バランス調整用の絞
り１１が介装されていると共に、制御弁１２ａを介して
、ランナ２下方に設けられ放水路に連通ずるドラフト室
１３に開口するように外側バランス分岐配管１０ａが設
けられている。一方向側ランナ背圧室８ｂも、ランナ２
に負荷される軸方向の推力をバランスさせる目的で、所
定の開度に設定された手動弁１４を介装した内側バラン
ス配９１５を経由してドラフト室１３に連通している。

また、ランナ２取付部近傍の主軸１の外周面と、この主
軸１に対向する上カバー５の内周部との間にはランチ背
部空間内の圧力水が主軸１外周面から漏洩するのを防止
するために主軸封水装置１６が介装されている。ランナ
２流路の内周部および主軸１には、それぞれ排気穴１７
ａ　、　１７ｂが設けられていると共に、主軸封水装置
１６近傍の上カバー５には主軸封水装置１６下部の空間
に開口部を持ち外部ζ二型る制御弁１２ｂを介装した排
気配管１８が設けられており、水面押下げ運転から通常
運転に移行する際にランナ室内の圧縮空気を外部に排気
する排気路を形成している。

このように構成された従来の水力機械で、水面押下げ運
転を開始し通常運転に移行するまでの運転状態を揚水起
動時を例にとって説明する。まずガイドベーン４が全開
の状態で主機停止中のランナ室に圧縮空気を送り込み、
ランナ２下方のドラフト室１３まで水面のを押し下げ、
揚水待機の主機水面押下げ運転を開始する。これと同時
に外側バランス分岐配管１０ａに設けられた制御弁１２
ａを開として、ケーシング３に充満した水がガイドベー
ン４から漏水し１回転中のランナ２の外周に水膜を形成
しようとしても、外側バランス配管１０、外側バランス
分岐配管１０ａを経て、ドラフト室１３に排水すること
によって、ランナ２の外周に水がかかり回転ロスを生じ
せしめ水面押下げ運転中の軸入力増大を招くのを防止し
ている。次に主機が規定回転に到達し揚水準備が完了す
ると、外側バランス分岐配管１０ａに設けられた制御弁
１２ａを閉じ。

排気配管１８に設けられた制御弁１２ｂを開として排気
を開始する。ランナ室内の圧縮空気は、排気穴１７ａ　
、　１７ｂを経て、排気配管１８により外部へ排気され
、やがて水面■はドラフト室１３を上昇していく。

回転しているランナ２のランナ羽根に水面が到達すると
、水はランナ２外周側にはね上げられ、ガイドベーン４
から■（ＩＩＤ■の順に内周側に向かって満ちてくる。

このようにして水膜がランナ室内を上祈するにつれ−て
、ランチ背部空間内の水の唖界面も次第に内周側に向か
って移動し、最俊に圧縮空気を完全に排気し、排気を完
了する。上記のように理想的な排気が行なわれると、ラ
ンナ２外周では揚水可能な水圧が確立するので、水圧確
立直後に排気配管１８の制御弁１２ｂを閉じ、次にガイ
ドベーン４を開いて揚水運転に移行する。

このように水面がランチ室内を上昇していく途中で、内
側ランナ背圧室８ｂが充水されると、一部の水は内側バ
ランス配管１５を通じてドラフト室１３に排水される。

この時、内側バランス配管１５に設けられた手動弁１４
は、その開度なランナ２に負荷される軸方向の推力を適
切にバランスさせるようにあらかじめ所定の位置に設定
されている。ところがこの手動弁１４の開度が小さく、
内側バランス配管１５を通じてドラフト室１３に排出さ
れる水の量が少ないと、う／す室内に圧縮空気が残留し
たままの状態で、ランチ背部空間の水が先に主軸１にま
で到達し、排気化９１８の排気孔を塞ぐことがある。こ
れがいわゆる排気渋滞で、排気配管１８から水ばかり排
出されてランナ室内の圧縮空気は排気できず、揚水可能
な水圧が確立しないという問題があった。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、上記のような問題点を除去し、
水面押下げ運転から通常運転（二移行する際（二圧縮空
気を排気する排気路を確保し、排気渋滞を未然に防止し
水面押下げ運転から通常運転への移行動作を円滑に行え
ることができる水力機械を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、内側バランス配管に
制御弁を設け、この制御弁を水面押下げ運転から通常運
転に移行する際（二、通常運転時の所定の開度よりも更
に節目させ１通常運転に移行が完了する時点で通常運転
時の所定の開度に復帰させるか、あるいは、内側バラン
ス配管に制御弁を介して外部に通過する分岐配管を設け
、この制御弁を水面押下げ運転から通常運転に移行する
際に開とし１通常運転に移行が完了する時点で閉とする
ことによって、ランチ背部空間の水が先に主軸にまで到
達し排気渋滞を起こすのを防止できるようにしている。

〔発明の実施例〕

以下本発明による水力機械の一実施例Ｃ二ついて。

第２図を参照して説明する。図中、第１図と同一部分に
は同一符号を付しその説明は省略する。図において、内
側バランス配管１５には制御弁１２ｃが設けられており
、この制御弁１２ｃは通常運転時Ｃ二うンナ２に負荷さ
れる軸方向の推力を適切にバランスさせるように、あら
かじめ所定の開度く二設定されている。さらにこの制御
弁１２ｃは水面押下げ運転から通常運転に移行する際に
、排気配管１８からランナ室内の圧縮空気を排気する時
点で１通常運転時の所定の開度よりも更に開口させ、通
常運転に移行が完了する時点で通常運転時の所定の開度
に復帰するように制御される。

このように運転される水力機械では、水面押下げ運転か
ら通常運転に移行する際水面がランチ室内を上昇してい
く途中で、水が内側ランナ背圧室８ｂに到達すると、水
は内側バランス配管１５を通じて十分ドラフト室１３に
排水されるので、ランチ背部空間の水がランナ空白より
も先に主軸１に到達し、排気配管１８の排気孔を塞ぐの
を防止し、排気渋滞を起こすことなくランチ室内の圧縮
空気を排気できる。また、通常運転に移行が完了する時
点で制御弁１２Ｃは通常運転時の所定の開度し復帰する
ので１通常運転時には常にランナ２に負荷される軸方向
の推力を適切にバランスさせることができる。

次に本発明による水力機械の他の実施例を第３図を参照
して説明する。図において、通常運転時にランナ２に負
荷される軸方向の推力を適切にバランスさせるように、
あらかじめ所定の開度（二設定された手動弁１４を介装
した内側バランス配管１５には、一端が外部に連通する
内側バランス分岐配管１５ａが設けられさらにその内側
バランス分岐配管１５ａ　ｉ二は制御弁１２ｄが介装さ
れている。この制御弁１２ｄは、水面押下げ運転から通
常運転（二移行する際に、排気配管１８からランナ室内
の圧縮空気を排気する時点で開とし１通常運転に移行が
完了する時点で閉とするように制御される。

このように運転される水力機械では、前に舵、明した実
施例と同様に、水面押下げ運転から通常運転に移行する
際水面がランナ室内を上昇していく途中で、水が内側ラ
ンナ背圧室８ｂに到達すると。

水は内側バランス配管１５を通じてドラフト室１３に排
水されると共に、内側バランス分岐配管１５ａを通じて
外部に十分排水されるので、ランチ背部空間の水がラン
ナ室内よりも先（−主軸１に到、遠し。

排気配管１８の排気孔を塞ぐのを防止し、　ｔｌ＋ｌ洗
気を起こすことなくランナ室内の圧縮空気をＪ）！：　
’Ａできる。また１通常運転に移行が完了する時点で制
御弁１２ｄは閉となるので、通常運転時には常にランナ
２に負荷される軸方向の推力を適切にバランスさせるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、内側
バランス配管に制御弁を設け、この制御弁を水面押下げ
運転から通常運転に移行する際に、通常運転時の所定の
開度よりも更に開口させ、通常運転に移行が完了する時
点で通常運転時の所定の開度（二復帰させるか、あるい
は内側バランス配管に制御弁を介して外部に連通する分
岐配管を設け、この制御弁を水面押下げ運転から通常運
転に移行する際に開とし、通常運転に移行が完了する時
点で閉とするようにしたので、ランチ室内の圧縮空気を
排気する排気路を確保し、排気渋滞を未然に防止し水面
押下げ運転から通常運転への移行動作を円滑に行なうこ
とができる信頼性の高い水力機械を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水力機械の例を示す主要部縦断面図、第
２図は本発明にょる水力機械の一実施例を示す主要部縦
断面図、第３図は本発明による水力機械の他の実施例を
示す主要部縦断面図である。 １・・主軸、２・・・ランナ、３・・・ケーシング、４
・・・ガイドベーン、５・・上カバー、６　下カバー。 ７ａ・・・上カバー側ランナシール部。 ７ｂ・・・下カバー側ランナシール部。 ８ａ・・・外側ランナ背圧室、８ｂ・・・内側ランナ背
圧室、９・・・ランチ側圧室、１０・・・外側バランス
配察。 １０ａ・・・外側バランス分岐配管、１１・絞り。 １２ａ　、　１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２ｄ　・・制
御弁、　１３・・・ドラフト室、１４・・・手動弁、１
５・・・内側バランス配管。 １５ａ・・・内側バランス分岐配管、１６・・・主軸制
水装置。 １７ａ　、　１７ｂ・・・排気穴、１８・・・刊気配管
、■、■、■、■・・・水面押下げ運転から通常運転に
移行する際に順次形成される水面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）調相運転時や揚水待機運転時等に水面押下げ運転
   を行なう水力機械において、ランナと上カバーとの間に
   形成される上カバー側ランナシール部と主軸近傍の上カ
   バーに設けられた排気配管との間のランチ背部空間に一
   端を開口し他端をドラフト室に開口する内側バランス配
   管を設け、この内側バランス配管に水面押下げ運転から
   通常運転に移行する際に通常運転時の所定の開度よりも
   更に開口させ通常運転に移行が完了する時点で通常運転
   時の所定の開度に復帰させる制御弁を設けたことを特徴
   とする水力機械。
2. （２）調相運転時や揚水待機運転時等に水面押下げ運転
   を行なう水力機械において、ランチと上カバートノ間に
   形成される上カバー側ランナシール部と主軸近傍の上カ
   バーに設けられた排気配管との間のランナ背部空間に一
   端を開口し他端をドラフト室（二回目する弁を介在した
   内側バランス配管に一端が外部に連通する分岐配管を設
   け、この分岐配管に水面押下げ運転から通常運転に移行
   する際に開とし通常運転に移行が完了する時点で閉とす
   る制御弁を設けたことを特徴とする水力機械。