JP4111142B2 - 横軸単輪前口複流フランシス水車 - Google Patents

横軸単輪前口複流フランシス水車 Download PDF

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Description

本発明は水力発電所に設置され、耐用年数を経過した横軸二輪前口双子フランシス水車の代わりに更新される際に、既設設備を有効に利用できる横軸単輪前口複流フランシス水車に関する。
水力発電所に設置される発電用水車の種類は、発電所建設地の立地条件に応じて決定される。比較的低落差の水路に設置される横軸二輪前口双子フランシス水車は、渦巻き形ケーシングでなく、円筒状のケーシングを使用している。また、横軸二輪前口双子フランシス水車は、ランナへの水量制御を行うガイドベーンとガイドベーン操作機構を２組だけ水中に配置し、主軸の両側端に２個のランナを配置している。このような横軸水車は、下記の特許文献１に記載されている。
図２に従来の横軸二輪前口双子フランシス水車の設置状況を示す。
図２において、１０はケーシング、１１は上流からの水をケーシング１０に導入する導水管、１２は発電機、１３は推力軸受、１４は連結軸、１５は排水管、１６は地面１７に設置されたコンクリート基礎部で、ケーシング１０の内部に設置した水車により発電機１２を回転させて発電するものである。
図３に横軸二輪前口双子フランシス水車の詳細を示す。
主軸２０は両端近傍に２個のランナ２２、２３を嵌合固着して一体化され、推力軸受１３、案内軸受２９で両端を軸支されている。推力軸受１３の図示左側には、連結軸１４を介して発電機１２が結合されている。
ガイドベーン２４、２５はランナ２２，２３の外周に配置され、操作機構２６ａ、２６ｂにより制御される。ガイドベーン２４，２５は導水管１１に導入された水Ｗのランナ２２、２３への流量を調節する。２つの吸出管２７，２８は中央の壁で仕切られて左右に双子の流路を途中まで形成している。
白抜き矢印で示す水ｗが導水管１１から流入すると、ガイドベーン２４，２５を介して左右のランナ２２、２３に導入され主軸２０を回転させる。そして、吸出管２７、２８を流下した水ｗは吸出管２７、２８の下側に設置した排水管１５から下流に放出される。
特開平６−１３７２５３号公報
従来技術の横軸二輪前口双子フランシス水車は水中に侵漬される部品が多く、特にガイドベーン操作機構が水没している。部品点検や交換の際には取水を一時中止し、ケーシングの水を排水した後に実施する必要があり、メンテナンス性が悪くなる。また、ガイドベーン操作機構は水中の没しているので大気中で使用される場合よりも寿命が短いという問題もある。
このような横軸二輪前口双子フランシス水車を更新する際には、既設設備の水圧鉄管、建屋、主機配置を変えることなく、メンテナンス性がよく、作業の合理化、改修時間の短縮が望まれる。
本発明の目的は、既設設備の改修工事を少なくして、メンテナンス性の良い横軸単輪前口複流フランシス水車を提供することにある。
本発明の特徴とするところは、水力発電所に設置されている横軸二輪前口双子フランシス水車の代わりに更新される横軸単輪前口複流フランシス水車は、ガイドベーンを制御するガイドベーン操作機構がケーシングの外部に設けられ、少なくとも、ケーシングに水を導入する導水管の導水管位置と吸出管から水を排水する排水管の排水管位置は横軸二輪前口双子フランシス水車のそれと互換性を有するようにしたことにある。
本発明は、更新に使用される横軸単輪前口複流フランシス水車はガイドベーン操作機構をケーシングの外部に設け、また、導水管位置と排水管位置が横軸二輪前口双子フランシス水車と互換性を有するようにしているので、既設設備の改修工事を少なくしてメンテナンス性を良くすることができる。
本発明は更新に使用される横軸単輪前口複流フランシス水車がガイドベーン操作機構を大気中に設けられ、また、導水管位置と排水管位置が横軸二輪前口双子フランシス水車と互換性を有するようにしているので、既設設備の改修工事を少なくしてメンテナンス性を良くすることができる。
水力発電所に設置されている横軸二輪前口双子フランシス水車の更新の代わりに横軸単輪前口複流フランシス水車が用いられる。横軸単輪前口複流フランシス水車は、コンクリート基礎部に設置されるケーシング、ケーシングに水を導入する導水管、軸の略中央部で軸方向左右に分流させる複流型のランナが固着されている主軸、ランナの外周に配置されるガイドベーン、ケーシングの外部に設けられガイドベーンを制御する操作機構、ランナに導入された水を中央部で分流させて下流側で合流させる吸出管および吸出管から水を排水する配水管とを備える。少なくとも、導水管位置と排水管位置は更新される横軸二輪前口双子フランシス水車と互換性を有する。
図１に本発明の一実施例を示す。図１は本発明の横軸単輪前口複流フランシス水車が構成図である。
図１において図２、図３と同一符号のものは相当物を示し、ケーシング１０は主軸１の略中央部までと図２、図３に示す横軸二輪前口双子フランシス水車より短く形成されている。ケーシング１０と導水管１１はコンクリート基礎部１６に設置されている。導水管１１の位置は図３に示す横軸二輪前口双子フランシス水車と互換性を有する構成になっている。
横軸の主軸１は略中央部に水を軸方向左右に分流させる複流型のランナ２が嵌合固着されている。主軸１は図示右側端を案内軸受３で軸支され、破断して図示している左側端を図２、図３のように図示しない推力軸受で軸支されている。主軸１の左側端は推力軸受で軸支され、図２、図３のように連結軸１４を介して発電機１２に連結される。主軸１の高さは既設設備と同じにして発電機１２の軸位置高さを調整することなく連結できるようにしている。
ガイドベーン５は主軸１の略中央部で導入水を軸方向左右に分流させる複流型ランナ２の外周に設けられている。ガイドベーン５の操作機構４は主軸１の上下にケーシング１０の外部に設置されている。吸出管６は中央で分岐して下流で合流する流路を形成する。吸出管６はランナ２に導入された水Ｗの放水路であり、下部の中央部に排水管１５が設けられている。排水管１５は既設設備と同じ位置になるように設置されている。
この構成において、白抜き矢印で示す水ｗが導水管１１からケーシング１０に流入すると、ガイドベーン５を介して水ｗがランナ２に導入され主軸１を回転させる。ランナ２を通過した水ｗは吸出管６を介して吸出管６の下側に設置した排水管１５から下流に放出される。
このような構成の横軸単輪前口複流フランシス水車を横軸二輪前口双子フランシス水車の代わりに用いて更新するのであるが、ケーシングに水を導入する導水管の導水管位置と吸出管から水を排水する配水管の排水管位置は横軸二輪前口双子フランシス水車と互換性を有するようにしているので、既設設備の改修工事を少なくしてメンテナンス性を良くすることができる。また、ガイドベーン操作機構をケーシングの外部に設けているのでメンテナンス性を良くすることができる。
また、横軸単輪前口複流フランシス水車はランナとガイドベーン操作機構が１個になるので部品点数を低減することができる。
本発明の一実施例を示す構成図である。 既設設備の一例を示す側面図である。 既設設備における横軸二輪前口双子フランシス水車の一例構成図である。
符号の説明
１…主軸、２…複流型ランナ、３…案内軸受、４…ガイドベーン操作機構、５…ガイドベーン、６…吸出管、１０…ケーシング、１１…導水管、１５…排水管、１６…コンクリート基礎部。

Claims (1)

  1. 水力発電所に設置されている横軸二輪前口双子フランシス水車の代わりに更新される横軸フランシス水車であって、コンクリート基礎部に設置されるケーシングと、前記ケーシングに水を導入する導水管と、軸の略中央部で軸方向左右に分流させる複流型のランナが固着されている主軸と、前記ランナの外周に配置されるガイドベーンと、前記ケーシングの外部に設けられ前記ガイドベーンを制御する操作機構と、前記ランナに導入された水を中央部で分流させて下流側で合流させる吸出管と、前記吸出管から水を排水する排水管とを備え、少なくとも前記導水管の位置と前記排水管の位置は前記横軸二輪前口双子フランシス水車のそれと互換性を有することを特徴とする横軸単輪前口複流フランシス水車。
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