JPS6157471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガイドベーン操作機構に弱点部品を有
する水車およびポンプ水車の、弱点部品切損時の
主機停止法に関する。

水車およびポンプ水車には流水調整のため、ラ
ンナ外周部とケーシングの水通路との間にガイド
ベーンが設けられている。このガイドベーンの操
作機構中には、弱点部品が設けられており、流水
中の木片、岩石等の異物がガイドベーンの間には
さみこまれる場合に弱点部が切損してガイドベー
ン操作機構の変形を防止するようになつている。

また、弱点部品は、それ自身に働らくガイドベ
ーン操作力等により繰返し応力を受けるため疲労
によつて破壊することもある。

この弱点部品が上述の原因等で切損した場合、
従来は直ちにまたはある時間運転後に主機を停止
する操作を行つていた。この場合、通常行われる
普通停止または急停止シーケンスを採用し、先ず
ガイドベーンを全閉にし、次いで入口弁を全閉に
し、最後に側弁を全閉とし、水車またはポンプ水
車への流水を完全に遮断し主機を停止させてい
た。しかしかかる停止方法においては、弱点部品
の切損しない正常ガイドベーンが全閉となつたあ
と、入口弁を閉鎖する過程において、弱点部品の
切損したガイドベーンが水圧不平衡特性と水路系
の水力学特性との関連で、自励的な揺動運動を行
い、隣接するガイドベーンを激しくたたき、それ
らガイドベーンの破損および弱点部品の切損事故
を引きおこすというトラブルが生じていた。

また、弱点部品の切損以外の要因で主機が負荷
遮断過程にあるときに、弱点部品が切損した場
合、上述のような弱点部品の切損せるガイドベー
ンの自励的な揺動現象の発生の可能性がより大き
くなるが、それに対する保護等何等施こされてい
なかつた（通常運転中に弱点部品が切損しそのた
めに主機を停止する場合における弱点部品切損ガ
イドベーンの自励的な揺動現象の防止方法につい
ては、特許第911472号にて詳しく提供されてい
る）。

本発明の目的は弱点ピン切損以外の要因で主機
が負荷遮断過程にあるときに弱点部品が切損した
場合、上記した従来技術の欠点を解決しガイドベ
ーンの揺動現象を発生させないで、安全確実に水
車およびポンプ水車主機を停止させる運転方法を
提供することにある。

本発明によれば、主機が負荷遮断過程でガイド
ベーンの閉動作中に弱点部品が切損した場合、正
常ガイドベーンは、通常の負荷遮断時の閉鎖仕様
により閉動作を継続させ、主機の回転速度が定格
速度に維持されるような開度（通常は無負荷開度
付近）で保持させ、次いで、全開保持されていた
他の流水遮断機構を全閉操作させることにより流
水を完全に阻止した上で正常ガイドベーンを全閉
として主機を停止させることにより弱点部品切損
ガイドベーンの揺動現象発生を防止するものであ
る。

以下本発明方法を図面を用いて詳細に説明す
る。第１図に本発明が適用される水車およびポン
プ水車の構成部品を示している。同図において、
流水は上部貯水池より鉄管７内を導かれ、入口弁
５、ケーシング４、ステーベーン３を通り、ガイ
ドベーン２によつて流量調整され、ランナ１に流
入する。なお、側弁６は入口弁５開閉時のケーシ
ング４と鉄管７の圧力差調整用に使用される。万
一第２図に示すように、流水と共に流れて来た異
物１０（木片、岩石など）がガイドベーン間隙に
はさまつたとき、ゲートサーボモータ９の全力が
このガイドベーンにかかり、ガイドベーンの変形
をひきおこすことになる。これを防止するため通
常ガイドベーン操作機構内に弱点ピン８などの弱
点部品を設けている。

弱点部品が以上に述べた理由またはその他の原
因（たとえば繰返し応力による波労破壊）により
切損した場合、直ちにまたはある一定時間そのま
ま運転したのち、主機を停止するため、停止操作
を行うことになる。この停止過程において、従来
の停止方法は第３図に示す如く行われていた。即
ち、ガイドベーンをまず徐々に閉じて行き、開度
がほぼ無負荷開度に達すると主機を電力系統より
解列し、ガイドベーンが全閉に達したあと、入口
弁開度を全閉にし、その後側弁を全閉としてい
た。かかる方法では、同図に示す如く、弱点部品
の切損したガイドベーンの揺動現象が発生し、隣
接するガイドベーンを激しく打撃しガイドベーン
の変形、破壊を生じさせる事故が発生した。この
ガイドベーン揺動現象は次のしくみで発生する。

(1) 弱点部品が正常であるガイドベーンが、全閉
または全閉付近にあること。

(2) このとき主機を停止する過程での任意の運転
点において、ガイドベーン不平衡モーメントが
開閉両方向に均衡を保つ点を有していること。

(3) このような状態で何らかの外乱により、弱点
部品が切損し無拘束状態となつたガイドベーン
の水力不平衡モーメントの不均衡が発生し、そ
れ自身の自閉力により、急激に全閉方向へ向い
その動作により水撃が発生する。

(4) この水撃により主機の運転点が変化し、無拘
束となつているガイドベーンには、特性上自開
力が働く形となる。

(5) 以上のように自閉、自開両方向に交互に水力
不平衡モーメントが発生し、この水路系の水撃
固有振動数と流体中における無拘束ガイドベー
ンの揺動固有振動数が一致または非常に近い場
合、自励的な揺動現象が発生する。

本発明は、上記のガイドベーン揺動現象の発生
を防止しうる主機の停止方法を提供するものであ
る。

第４図に本発明になる主機停止シーケンスの一
例を示す。本図において弱点部品切損以外の要因
により主機の負荷遮断指令によりガイドベーンが
閉鎖動作過程にあるとき、弱点部品が切損した場
合正常ガイドベーンは、そのまゝ負荷遮断時のガ
イドベーン閉鎖仕様に基づいて閉動作を継続させ
る。無負荷開度付近まで閉鎖されると調速機（図
示せず）により主機が定格回転速度を維持するた
めに必要なガイドベーン開度に保持制御されるこ
とになる。主機がこのように定格回転速度に維持
制御されるようになつたら、入口弁等の流水遮断
機構によつて完全に流水を遮断した後に、正常ガ
イドベーンを全閉とする。正常ガイドベーンを全
閉とした後は主機の回転速度の低下を待つて機械
的なブレーキを使用して主機を完全停止させる。
またこれらの場合、流水遮断は入口弁、側弁を操
作する他、入口弁のない発電所においては上池の
取水口ゲートを操作して行つてもよい。

以上の方法によれば主機が負荷遮断過程におい
て、弱点部品が切損した場合に、何等かの理由た
とえば水圧振動等で、弱点部品切損ガイドベーン
が急激に閉方向へ回転しても他の正常ガイドベー
ンが開いているため、それによつて絞られる流水
量は他の正常ガイドベーンの間から流れている流
水量に比べ小さいので、水路系に発生する水撃は
比較的小さく、主機の運転状態の変化は無視し得
るものとなり、自励的な揺動現象の発生を完全に
防止できる。なお入口弁の強度の面においては、
入口弁全開度からの流水遮断に対しても充分な強
度を有するよう設計されているので、本発明によ
る主機停止方法は既設の発電所においても何等ト
ラブルなく適用できる利点をもつている。

以上の如く、本発明によれば、主機が別の要因
で負荷遮断過程にあるとき弱点部品が切損した場
合、ガイドベーンが揺動して隣接するガイドベー
ンを破壊するという重大事故を防止しうる利点を
有している。更にガイドベーン破壊事故の復旧に
要する費用のみならず、実際の発電所保守員の安
全および心理的な安心感へ与える効果は極めて大
なるものがある。

一方これらのガイドベーン揺動現象を防止する
別な方法として、機械的にガイドベーンを拘束す
る方法も考えられるが、ガイドベーンに働く水圧
による不平衡モーメントの値が極めて大きいため
装置自体の構造、主機自体の構造も大巾に複雑化
し、製作コストおよび保守の面で不利な要因が多
かつたが、本発明によれば、シーケンスのみによ
り対処が出来るので多大な製作コスト低減および
保守の簡便化が計れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用される水車およびポ
ンプ水車のランナ、ガイドベーン、ケーシング、
入口弁、側弁等の構成部品を示す断面図、第２図
は第１図のガイドベーン部分と拡大して示す断面
図、第３図は弱点部品切損時の従来の主機停止シ
ーケンスの説明図、第４図は本発明になる主機停
止シーケンスの説明図。 ８……弱点ピン、２……ガイドベーン、５……
入口弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガイドベーン操作機構に弱点部品を有する水
   車またはポンプ水車の負荷遮断指令にもとづきガ
   イドベーンが閉動作を行つている過程で、弱点部
   品が切損した場合、正常ガイドベーンは通常の負
   荷遮断時の閉鎖仕様に基づき閉鎖させ主機の定格
   回転速度維持に見合う開度に保持させたのち他の
   流水遮断機構により水車またはポンプ水車への流
   水を完全に遮断し、その後正常ガイドベーンを全
   閉として主機を停止させることを特徴とする水車
   またはポンプ水車の弱点部品切損時の主機停止方
   法。