KR20100093564A - 에너지 변환 수력 플랜트 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20100093564A
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알스톰 하이드로 프랑스
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Abstract

본 발명은 강제 수류(E)를 위한 경로(4,5,6)를 규정하는 수력 플랜트(I)에 관한 것으로, 적어도 한 개의 터빈, 펌프, 또는 터빈-펌프형 기계(1), 및 적어도 한 개의 가변 치수를 갖는 밀폐 공간(V8)을 규정하고 적어도 한 개의 변형가능 벽(81)을 구비한 부재(8)를 포함한다. 또, 플랜트는 밀폐 공간에 가압 유체를 공급하기 위한 수단(9, 91)을 포함한다. 변형가능 벽(81)을 갖는 부재(8)는 기계(1)의 회전부(2)의 하류에 위치된 수력 덕트(6) 내에 탑재된다. 변형가능 벽은 수력 덕트(6) 내의 수류(E) 통로를 위한 모듈식 부분(S63)을 회전부(2)의 하류에 국부적으로 규정한다. 본 발명의 방법에 따르면, 가압 유체는 통로 부분(S63)을 조절하기 위해 회전부(2)의 하류에 위치된 수력 덕트(6) 내에 마련된 부재(8)에 의해 규정되고 가변 치수를 갖는 밀폐 공간(V8) 내부로 분사된다(F9).

Description

에너지 변환 수력 플랜트 및 그 제어 방법{Energy conversion hydraulic plant and method for controlling such plant}
본 발명은, 내부에 강제 수류(forced flow of water)를 위한 수로(hydraulic path)가 구획되고 터빈, 펌프, 또는 터빈-펌프형 기계를 포함하는 수력 에너지를 기계적인 에너지나 전기적인 에너지로 변환하거나 또는 그 반대로 변환하기 위한 수력 설비(hydraulic installation)에 관한 것이다.
예를 들면, 헤드에 의해 결정되는 명목 동작점(nominal operationg point)과 설비의 출력으로 요구되는 파워의 함수로서 수력 설비를 설계하는 프랙티스는 공지되어 있다. 실제로, 터빈의 유효성과 동적 특성(dynamic behavior)은 대부분, 터빈이 설치된 호수와 강 부근의 유속 및 수위와 같은 수력 조건(hydraulic conditions)과 터빈을 통과하는 수량을 결정하는 동작 요구(operating needs)에 의해 영향을 받는다. 하지만, 설비의 여러가지 수력 덕트의 설계는 주로 동작점에 적합하게 되어 있어, 특히, 새로운 터빈을 설치하는 것에 의해 개장되는 설비의 경우특정 속도들에서는 부적합할 수 있다.
고 유속의 경우 터빈 블레이드와 휠 시라우드(wheel shroud) 사이의 방사상 거리(radial distance)를 증가시키기 위해 터빈의 회전부 둘레에 신축성 바디를 배치하는 프랙티스는 예를들면 WO-A-2006/035119 또는 WO-A62006/053878로부터 공지되어 있다. 이러한 방사상 거리의 증가는 설비의 효율 저하를 초래하는, 터빈과의 상호작용이 없는 수류 존을 생성한다. 또한, 터빈의 회전 허브에 허브 둘레의 수류 존을 감소시킬 수 있게 하는 팽창가능 벨로우즈를 배치하는 프랙티스는 US-A-2005/0069413에 공지되어 있다. 이러한 납작하게 붙은 벨로우즈의 형태에서, 블레이드의 베이스 트러니언(base trunnions)은, 허브를 지나가는 수류의 부분이 블레이드의 곡선 부분들과 상호작용하지 않도록 허브로부터 돌출되어 있다. 이것은 설비의 효율을 저하시킨다.
또한, 유동방향으로 확산(divergent)하는 형상으로 인해 종종 '드라프트 튜브(draft tube)'로 불리는 하류 유동 덕트를 구비한 설비에서는 덕트에 강제 수류가 완전히 채워지지 않아 특정 속도에서 덕트의 표면으로부터 유동 이탈 현상(phenomena of separation of the flow)을 일으키는 일이 발생한다.
유사한 문제들이 펌프 및 터빈-펌프들과 함께 발생한다.
본 발명은 특히 특정 속도들에서 최적의 방식으로 동작할 수 있는 설비를 제안하는 것에 의해 위와 같은 문제점을 개선하도록 하는 데 있다.
따라서, 본 발명은, 적어도 한 개의 터빈, 펌프, 또는 터빈-펌프형 기계, 적어도 한 개의 가변 사이즈의 밀폐 공간(closed volume)을 규정하고 적어도 한 개의 변형가능 벽을 구비한 부재, 및 밀폐 공간에 가압 유체를 공급하기 위한 수단을 포함하며, 강제 수류를 위한 적어도 한 개의 경로를 규정하는 수력 설비에 관한 것이다. 이 수력 설비는 변형가능 벽을 갖는 부재가 기계의 회전부의 하류에 위치된 수력 덕트 내에 탑재되고, 변형가능 벽이 수력 덕트내의 유동을 위한 조절가능 단면 또는 부분을 회전부의 하류에 국부적으로 규정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 설비를 위해 선택된 동작점에 따라 기계의 회전부의 하류에서 강제 수류를 위한 수력 덕트의 기하학적 구조를 적합하게 하여 전체 작동범위에 걸쳐 설비의 특성과 성능을 최적화할 수 있게 하는 것이 가능하다. 본 발명은 개장 설비들과 신규 설비들에 적용될 수 있다. 본 발명은 모든 형태의 수력 터빈들, 특히, 프란시스 터빈(Francis turbines), 캐플란 터빈(Kaplan turbines), '프로펠러' 또는 '사류(diagonal)' 터빈, 벌브 터빈(bulb turbines), 및 펌프와 터빈-펌프들에 관한 것이다. 이들 모든 기계들에 대해 변형가능 벽을 갖는 부재가 회전부, 예를들면, 캐플란 터빈의 블레이드들의 하류에 배치된다.
본 발명의 목적의 범위 내에서, 수력 기계는 내부에 수류와 회전부 사이의 에너지 전달이 발생하는 설비의 부분이다. 이러한 기계는 수류 흡입 및 배출 덕트들을 포함하지 않는다. 기계의 회전부의 예는 프란시스 터빈의 휠이다.
일정 존(Zones) 내의 수력 덕트의 유동 단면 또는 부분을 규정하는 벽의 형상을 조절할 수 있음에 따라, 설비의 전체 효율을 개선할 수 있을 뿐 아니라 회전부의 회전에 의해 발생되는 소음과 진동, 파워 스윙(power swings), 및 압력 변동을 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명은 설비의 안정성을 개선하도록 하는 것과, 살아있는 동물들이 통과할 수 있게 하여 때때로 '어류 친화적인 캐퍼시티(fish friendly capacity)'로 불리는 회전부의 캐퍼시티와 회전부의 이탈 속도 및 피크 속도에 긍정적인 영향을 주도록 하는 것이 가능하다.
변형가능 벽을 구비한 부재가 휠의 덕트 하류에 수용된다는 것은 하류 덕트 내의 유동을 제어하여 유동 이탈 현상을 제거하거나 크게 제한할 수 있게 한다. 변형가능 벽을 구비한 부재의 사용은 수력 기계의 작동을 개선한다. 특히, 국부 현상(local phenomena)이 발생할 때 그에 의해 야기된 유체 손실을 감소시킬 수 있게 한다.
바람직한 것이기는 하지만 필수적인 것이 아닌 본 발명의 양상에 따르면, 설비는 기술적으로 받아들일 수 있는 모든 조합으로 구현되는 한 개 이상의 다음 특징들을 포함할 수 있다.
-. 상술한 부재는, 설비의 구조체(structural element)에 부착되고 구조체와 함께 가변 사이즈의 밀폐 공간을 규정하는 적어도 한 개의 변형가능 멤브레인을 포함한다. 가압 유체는 가변 구조를 갖는 벽을 형성하도록 멤브레인을 팽창시키는데 사용된다.
-. 변형예로서, 상술한 부재는, 변형가능 멤브레인에 의해 형성되고 독립적으로 가변 사이즈의 밀폐 공간을 규정하는 적어도 한 개의 발룬(ballon)으로 형성된다.
-. 적어도 한 개의 연결부(attachments)는 변형가능 멤브레인의 중앙 존을 구조체에 연결하거나 멤브레인의 두 개의 존을 연결하여, 밀폐 공간에 존재하는 유체의 압력에 따른 멤브레인의 변형을 제한할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
-. 변형가능 벽을 구비한 부재는 가압 유체가 서로 독립적으로 공급되는 여러 개의 가변 사이즈의 밀폐공간을 규정한다.
-. 변형가능 벽을 구비한 부재는 설비의 고정부에 탑재된다. 이 부재는 수력 덕트에 의해 수력 덕트 하류에 형성된 벤드에서 그 내부부분 또는 외부부분에 배치될 수 있다. 변형예로서, 변형가능 벽을 구비한 부재는 벤드의 상류 또는 하류에 배치될 수 있다.
-. 회전부의 하류에 배치된 수력 덕트는 적어도 부분적으로 확산(divergent)되어 있다.
-. 위의 규제 부재에 의해 규정된 밀폐 공간에 가압 유체를 공급하기 위한 수단은 가압 수의 제어 소스를 밀폐 공간에 연결하는 적어도 한 개의 채널을 포함한다. 변형예로서, 이 수단은 물 이외의 가압 유체의 제어 소스를 밀폐 공간에 연결하는 적어도 한 개의 채널을 포함한다.
-. 위의 규제 부재에 의해 규정된 밀폐 공간으로부터 가압 유체를 배출하기 위한 수단이 제공된다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 설비를 제어하기 위한 방법, 특히, 회전부의 하류에서 수력 덕트 내의 강제 유동을 위한 단면을 조절하기 위해, 기계의 회전부의 하류에 위치된 수력 덕트 내에 위치되고 적어도 한 개의 변형가능 벽을 갖는 부재에 의해 규정된 적어도 한 개의 밀폐 공간 내부로 가압 유체를 분사하는 것으로 이루어지는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 의하여, 설비의 성능을 최적화하기 위해 설비를 위해 선택된 동작점의 함수로서 유동 덕트의 기하학적 구조를 작동시키는 것이 가능하다.
본 발명은 단지 예로서 제공되고 첨부된 도면에 관하여 구현된 본 발명의 원리에 따른 세 개의 설비의 실시예들에 대한 다음 설명에 의해 더욱 잘 이해될 수있고, 그 장점들이 더욱 명백하게 나타날 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 설비의 개략 축단면도이고,
도 2는 도 1의 세부 부분(II)의 확대도이고,
도 3은 설비가 다른 작동 형태로 있을 때 도 2와 유사한 확대도이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 설비에 대한 도 2와 유사한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 설비에 대한 도 2와 유사한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 설비(I)는 휠(2)이 도시되지 않은 다량의 물로부터 발생되는 강제 유동(forced flow)(E)에 의해 회전되도록 설계된 프란시스형 터빈(Francis type turbine)(1)을 포함한다. 휠(2)은 터빈(1)의 회전부를 형성한다. 터빈(1)은 휠(2)의 회전에 의해 결정되는 교류를 도시되지 않은 네트워크에 전달하는 교류 발전기(3)에 결합되어 있다. 그러므로, 설비(I)는 유동(E)의 수력 에너지(hydraulic energy)를 전기 에너지로 변환할 수 있게 한다. 강제 덕트(4)는 유동(E)을 휠(2)로 이동할 수 있게 하며, 유동(E)을 부분적으로 조절할 수 있게 하는 위킷 게이트(wicket gate)(51)가 설치된 하우징(5)과 다량의 물 사이에 뻗어있다. 덕트(6)는 유동(E)을 설비(I)의 하류로 배출하여 유동이 유입되는 강으로 복귀시키기 위해 휠(2)의 하류에 마련된다.
이 구성요소들(4,5,6)은 함께 유동(E)을 위한 수로(hydraulic path)를 규정한다.
제어 유닛(7)은 특히, 교류 발전기(3)로부터 공급되는 네트워크의 전력 요구에 따라 터빈(1)을 제어하도록 제공된다. 유닛(7)은 설비(I)의 여러가지 동작점을 규정할 수 있고, 제어 신호(S1, S2)를 각각 교류 발전기(3)와 위킷 게이트(51)에 송신할 수 있다.
덕트(6)는, 실질적으로 수직이고 휠(2)의 회전축(X2) 상에 중심이 있는 상류부(61), 유동(E) 방향으로 미소하게 상승된 축(X62) 상에 중심이 있는 하류부(62), 및 상,하류부(61,62)를 연결하는 벤드(bend)(63)를 포함한다. V6는 덕트(6)의 내부 공간을 나타낸다.
덕트(6)는 적어도 그 길이의 일부가 유동(E) 방향으로 확산(divergent)되어 있기 때문에, 다시 말하면, 단면적이 유동(E) 방향으로 증가하기 때문에, "드라프트 튜브(draft tube)"로 명명될 수 있다. 이러한 확산 특징은 특히 벤드(63)에서 덕트(6)의 내부 표면에 관한 유동(E) 이탈 현상(phenomena of separation of the flow E)을 야기한다. 이러한 현상은 특히, 난류 존(turbulent zones) 내의 물의 재순환 때문에 덕트(6) 내의 물의 이동을 교란시킬 수 있다.
덕트(6) 내의 유동(E)을 조절하기 위한 부재(8)는 벤드(63)의 외부 부분(631) 상에 배치된다. 이 조절 부재는 그 주변(811)을 따라 벽(631)에 부착된 변형가능 멤브레인(81)을 포함한다. 그러므로, 벽(631)과 이 벽을 향한 멤브레인(81)의 면(812) 사이에는 멤브레인(81)에 의해 나머지 내부 공간(V6)으로부터 격리되는 밀폐 공간(V8)이 규정된다.
또한, 설비(I)는, 채널을 형성하고 밀폐 공간(V8)에 덕트(4)를 연결하는 파이프(9)를 포함한다. 이 파이프에는 화살표(F9)로 표시된 파이프(9) 내의 수류를 제어하기 위한 밸브를 형성하는 모듈(91)이 설치되어 있다. 모듈(91)은 유닛(7)에 의해 적당한 신호(S3)로 제어된다.
그러므로, 화살표(F9)로 도시한 바와 같이, 물을 파이프(9) 내로 유동하도록 하는 것에 의해 물을 공간(V8) 내부로 분사하도록 하는 것이 가능하다. 모듈(91)은 부재(8)를 위해, 공간(V8)을 가압할 수 있게 하는 가압수의 제어 소스를 형성한다.
또한, 파이프(10)는 필요시 공간(V8) 내에 존재하는 물을 덕트(6)의 하류부(62) 쪽으로 배출할 수 있게 한다. 파이프(10)에는 화살표(F10)로 표시된 파이프(10) 내의 수류를 제어하는 모듈(101)이 설치되어 있다. 모듈(101)은 유닛(7)에 의해 적당한 신호(S4)로 제어된다.
그러므로, 공간(V8) 내에 존재하는 물의 압력, 결과적으로, 벤드(63)의 유동 부분 또는 단면(cross-section)(S63)을 규정하는 멤브레인(81)의 기하학적 구조, 즉, 벤드(63) 존 내의 덕트(6)의 기하학적 구조를 유닛(7)에 의해 제어하는 것이 가능하다.
도 2 및 도 3을 비교하는 것으로부터 나타나는 바와 같이, 멤브레인은 유동(E)에 의해 벽(631)에 대해 납작하게 붙은 도 3에 도시한 형태에서 덕트(6) 내의 유동(E) 측으로부터 볼 때 볼록 면을 형성하는 도 2의 형태로 되는 지점으로 신축될 수 있다. 그러므로, 유동(E) 단면(S63)은 덕트(4)로부터 공간(V8)의 가압수 공급의 함수로서 도 3에 도시한 값과 도 2에 도시한 값 사이에서 조절될 수 있다.
중간 값들은 신호들(S3, S4)에 의해 모듈들(91, 101)을 적당하게 제어하여 얻어질 수 있다.
도 3은 도 2의 형태에서의 멤브레인(81)의 윤곽선을 점선으로 도시한다.
멤브레인(81)이 도 3의 형태에서부터 도 2의 형태로 될 때 단면(S63)의 면적이 감소하는 것은 벤드(63) 내의 유동(E)을 가속시킬 수 있게 하며, 이 때문에 터빈(1)의 특정 작동 형태에서 특히 유동(E) 이탈 현상을 방지하기 위해 유리하게 된다. 또한, 도 3의 형태에서부터 도 2의 형태로의 멤브레인(81)의 이동은 역시 이점이 될 수 있는 벤드(63) 내의 유동(E) 방향을 조절하는 것을 가능하게 한다.
덕트(6) 내에서의 부재(8)의 위치를 적당히 선택함으로서, 부재의 팽창 또는 수축에 의해, 유동(E)의 평균 및 국부 속도에 영향을 주는 섹션 법칙(section law)을 변화시키는 것이 가능하다.
그러므로, 터빈(1)이 명목 경로와 불변적으로 동일하게 유지되는 유동(E)을 위한 경로와 함께 적정 수준으로 작동하기 때문에, 부재(8)는 설비(I)의 전체 효율을 저하시키지 않고 모듈(91, 101)의 적당한 제어에 의해 유동(E) 방향 및/또는 속도를 규제하거나 조절할 수 있게 한다. 다시 말하면, 덕트(6) 내에 배치된 부재(8)에 의한 유동(E) 조절은 터빈(1)의 동작을 방해하지 않는다. 이러한 유동(E) 조절은 실질적으로 전체 유속을 변경하지 않고 유동(E)의 속도 범위를 국부적으로 조절하게 한다.
부재(8) 근처의 부분들(61, 62)의 벽들은 각각 611과 621로 표시되어 있다. 멤브레인(81)의 기하학적인 구조와 위치는, 벽들(611, 621)과 멤브레인(81)의 외부면(813), 즉, 공간(V8)로부터 떨어진 멤브레인(81)의 면 사이의 양호한 연속성을 보증하여 덕트(6)의 부분들(61, 62)과 부재(8) 사이의 천이 존(Z1, Z2)에서 난류 발생을 방지하도록 선택된다.
공간(V8)에 완전히 채워진 형태에서 부재(8)의 형상을 효율적으로 제어하기 위해, 스테이들(stays)을 형성하는 신축성 연결부들(attachments)(82)이 멤브레인(81)과 벽(631) 사이에 연장되어 공간(V8) 내의 압력에 따른 단면(S63) 구속방향으로의 멤브레인(81)의 변형을 제한한다.
설비(I)의 작동조건에 따라, 멤브레인(81)이 단면(S63)을 증가시키기 위해 표면(631)에 가까워져야 한다면, 모듈(91)은 파이프(9) 내의 유동(F9)을 정지시키거나 제한하도록 지시되는 반면, 모듈(101)은 파이프(10) 내의 유동(F10)을 증가시키도록 지시된다. 도시하지 않은 본 발명의 변형예에 따르면, 파이프(10)는 흡입 펌프에 연결될 수 있다.
멤브레인(81)은 밀봉될 수 있지만, 이러한 밀봉은 공간(V8) 내의 수압이, 벤드(63) 내의 유동(E)의 난류특성으로 인해 멤브레인(81)을 진동시키지 않고, 멤브레인(81)을 유닛(7)에 의해 결정된 위치에 유지하기에 충분하다면, 부재(8)의 기능이 공간(V8)에서 공간(V6)으로의 미세 누설을 허용할 수 있기 때문에, 필수적인 것은 아니다.
멤브레인(81)을 형성하기 위해 사용된 재료는 신축성이 있고, 얇고, 강성이 있어야한다. 특히, 그 재료는 공간(V8) 내의 수압으로부터 야기되는 장력에 견딜 수있어야 한다. 이러한 목적을 위해, 복합재료, 예를들면, 케블라(Kevlar)(등록상표) 섬유를 기반으로 하는 재료가 사용될 수 있다. 또한, 탄성(elastic)이 있거나 약간 탄성이 있는 멤브레인, 또는 다른 탄성을 갖는 멤브레인들의 결합물을 사용하는 것과 최적의 벽 형상을 구현하도록 이들 멤브레인을 배치하는 것도 고려될 수 있다.
링크들 또는 연결부들(82)은 코드, 케이블, 또는 직물 스트립들(woven fabric strips)로 형성될 수 있다. 그것들은 공간(V8) 내의 물 배급을 방해하지 않도록 공간(V8) 폭의 작은 부분에 걸쳐서만 연장된다.
도 4에 도시한 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예의 구성요소들과 동일한 구성요소들은 동일 부호로 표시되어 있다. 이 실시예에서, 부재(8)는 제1 실시예의 덕트(9)와 마찬가지로, 각각 덕트(9,9', 9")에 의해 공급되는 세 개의 공간(V8,V'8,V"8)을 규정하는 세 개의 멤브레인(81, 81', 81")으로 구성된다. 그러므로, 가압수가 어떤 공간 또는 공간들(V8, V'8,V"8)에 공급되는 지에 따라, 벤드(63) 내의 유동(E)을 다른 방식으로 규제할 수 있게 하는 다른 기하학적 구조의 부재(8)가 얻어질 수 있다. 덕트들(10, 10', 10")은 공간들(V8,V'8,V"8)에 각각 존재하는 물을 배출할 수 있게 한다. 공간들(V8,V'8,V"8)의 '팽창'과 '수축'을 독립적으로 제어하기 위해, 덕트들(10, 10', 10")은 독립적으로 제어되는 도시하지 않은 유동 규제수단들을 구비한다.
도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에서, 부재(8)는 단독으로 부재(8)의 내부 공간(V8)을 규정하는 변형 및 신축가능한 멤브레인(81)으로 형성된 발룬(balloon)이다. 가압 공기(pressurized air)는 신호(S3)에 의해 제어되는 부스터 펌프(92)로부터 멤브레인(81)내에 마련된 오리피스(814)를 통해 공간(V8)으로 공급된다. 파이프(9)는 펌프(92)를 공간(V8)에 연결한다. 파이프(10)는 멤브레인(81)에 마련된 제2 오리피스(815)를 통해 흡입 펌프(102)를 공간(V8)에 연결한다. 흡입 펌프(102)는 신호(S4)에 의해 제어된다.
멤브레인(81)은, 벤드(63)의 외부부분(631)에 대해 납작하게 붙어있고 오리피스들(814, 815)이 마련된 제1부분(816), 및 제1부분에 밀봉 형태로 연결되어 있고 실질적으로 제1 실시예의 멤브레인(81)과 동일하게 작동하는 제2부분(817)을 포함한다. 그러므로, 공간(V8)의 가압 공기공급을 제어하는 것에 의해 벤드(63)를 통과하는 유동(E)을 위한 덕트(6)의 외형적인 기하학적 구조를 변경시키는 것이 가능하다.
본 발명의 도시하지 않은 변형예에 따르면, 부분들(816, 817)의 중앙 존들은 제1 실시예의 연결부들(82)와 마찬가지로, 펌프(92)에 의해 공급되는 공기의 압력에 따른 발룬(8)의 팽창을 제한하도록 할 수 있는 링크들 또는 연결부들을 통해 연결된다.
위에서 설명한 여러가지 실시예들의 특징들은 결합될 수 있다. 특히, 부재(8)를 팽창시키기 위한 유체로서 도 1 내지 도 4의 실시예들에서는 공기가 사용될 수 있고, 도 5의 실시예에서는 물이 사용될 수 있다. 실제로, 물 또는 공기 이외의 가압 유체 역시 본 발명의 규제 부재(8)에 의해 규정되는 가변 사이즈의 밀폐 공간을 팽창시키기 위해 고려될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않으며, 도 1 내지 도 5에 나타낸 것이외의 덕트(6)의 부분들, 특히, 벤드(63)의 상류부(61) 및 하류부(62) 또는 내측부에 적용될 수 있다.
본 발명은 프란시스 터빈에 한정되지 않으며, 어떤 형태의 반응 터빈에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 펌프 또는 터빈 펌프를 포함하는 설비들에서 설비들의 고정부분들에 사용될 수 있다. 이 경우 역시 수력기계의 회전부 하류의 가압 수류를 위한 유동 단면을 조절하기 위해 변형가능 벽을 구비한 부재가 사용된다.
1: 터빈 2: 휠
3: 교류 발전기 4,6,9,10: 덕트
7: 제어 유닛 8: 부재
51; 위킷 게이트 61: 상류부
62: 하류부 63: 벤드
81: 멤브레인 82: 연결부
91, 101: 모듈 631: 벽
I: 설비 E: 유동

Claims (16)

  1. 적어도 한 개의 터빈, 펌프, 또는 터빈-펌프형 기계(1), 적어도 한 개의 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8)을 규정하고 적어도 한 개의 변형가능 벽(81, 81', 81")을 구비한 부재(8), 및 상기 밀폐 공간에 가압 유체를 공급하기 위한 수단(7, 9, 212, 91, 92)을 포함하며, 강제 수류(E)를 위한 적어도 한 개의 경로(4,5,6)를 규정하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비(I)에 있어서,
    변형가능 벽을 갖는 상기 부재(8)는 상기 기계(1)의 회전부(2)의 하류에 위치된 수력 덕트(6) 내에 탑재되고, 상기 변형가능 벽(81, 81', 81")은 수력 덕트(6) 내의 상기 수류(E)를 위한 조절가능 단면(S63)을 상기 회전부(2)의 하류에 국부적으로 규정하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부재(8)는, 상기 설비의 구조체(631)에 부착되고 상기 구조체와 함께 상기 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8)을 규정하는 적어도 한 개의 변형가능 멤브레인(81, 81', 81")을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부재(8)는, 한 개의 변형가능한 멤브레인(81)에 의해 형성되고 상기 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8)을 단독으로 규정하는 벌룬(balloon)(8)인 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 변형가능 멤브레인(81, 81', 81")의 중앙 존을 상기 구조체(631)에 연결하거나 상기 변형가능 멤브레인의 두 개의 존(816, 817)을 함께 연결하고, 상기 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8) 내에 존재하는 상기 유체의 압력의 영향에 따른 상기 멤브레인의 변형을 제한할 수 있는 적어도 한 개의 연결부(82)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  5. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 가압 유체(9, 9', 9")가 서로 독립적으로 공급되는 복수 개의 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8)을 규정하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  6. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 설비(I)의 고정부(631) 상에 탑재된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  7. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 수력 덕트(6)는 벤드(63)를 형성하고, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 벤드(63)에 배치된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  8. 제7항에 있어서, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 벤드(63)의 외부 부분(631) 상에 배치된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  9. 제7항에 있어서, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 벤드(63)의 내부 부분 상에 배치된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  10. 제7항에 있어서, 상기 수력 덕트(6)는 벤드(63)를 형성하고, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 벤드(63)의 상류(61)에 배치된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  11. 제7항에 있어서, 상기 수력 덕트(6)는 벤드(63)를 형성하고, 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)는 상기 벤드(63)의 하류(62)에 배치된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  12. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전부(2)의 하류에 위치된 상기 수력 덕트(6)는 적어도 부분적으로 확산된 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  13. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 수단은 가압수의 제어 소스(91)를 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)에 의해 규정된 상기 가변 사이즈의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8)에 연결하는 적어도 한 개의 채널(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  14. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 한에 있어서, 상기 공급 수단은 물 이외의 가압 유체의 제어 소스(92)를 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 상기 부재(8)에 의해 규정된 상기 밀폐 공간(V8)에 연결하는 적어도 한 개의 채널(9, 9', 9")을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  15. 전술한 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가압 유체를 상기 부재(8)에 의해 규정된 상기 가변 사이즈의 밀폐 공간으로부터 배출하기 위한 수단(10. 101. 102)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비.
  16. 적어도 한 개의 터빈, 펌프, 또는 터빈-펌프형 기계(1)를 포함하고 강제 수류(E)를 위한 적어도 한 개의 경로(4,5,6)를 규정하는 에너지를 변환하기 위한 수력 설비(I)를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    회전부의 하류에서 수력 덕트(6) 내의 상기 수류(E)를 위한 단면(S63)을 조절하기 위해, 상기 기계(1)의 상기 회전부(2)의 하류에 위치된 상기 수력 덕트(6) 내에 위치되고 적어도 한 개의 변형가능 벽(81, 81', 81")을 갖는 부재(8)에 의해 규정된 적어도 한 개의 밀폐 공간(V8, V'8, V"8) 내부로 가압 유체를 분사하는 것(F9)으로 이루어지는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 설비를 제어하기 위한 방법.
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