JPH02267367A - ポンプ水車の水面押し下げ装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ポンプ水車の吸出し管内の水の水位を強制的
に押し下げてランナの空転運転を行わせるようにした水
面押し下げ装置に関する。

（従来の技術） 大容量のポンプ水車をポンプ起動運転する場合、或いは
大容量のポンプ水車を使って電力系統の安定のための調
相運転を行う場合等に、ランナの周辺部に配置された流
量調整用ガイドベーンを全閉にし、ランナ室内の流路部
へ高圧空気を供給することによってランナ室内の水を排
水し、ランナを空中で運転してランナの駆動トルクを軽
減することが一般に行われている。

この場合、ケーシング内の水が全閉したガイドベーン間
の微少間隙部を通ってランナ室内に浸入し、この浸入し
た水は回転するランナの遠心作用によって、ランナ室の
外周部に張着して撹拌作用を受ける。このため、損失エ
ネルギが増大してランナ駆動が大きくなってしまうとと
もに、相熱量の熱が発生してしまい、ランナ及び周辺の
ランナ室が加熱されて時間の経過とともに温度が上昇し
、熱膨張によって変形してしまうといった問題点があっ
た。

この問題点を解消するためにランナ外周側に制御配管を
設けて排水制御を行うようにしたものが提案されている
。これを第７図を参照して説明する。

ポンプ水車は、渦巻状のケーシング１と、ケーシング１
の内周開口部に配設した流量調整用のガイドベーン２と
、回転自在で外周端をガイドベーン２に開口させてラン
ナ室３の内部に配置したランナ４と、ランナ４に連通さ
せてこの下端に接続した吸出し管５とを備えている。ま
た、水面押し下げ時にランナ室３に高圧空気を供給する
ための高圧空気供給管１３と、その途中に配設された高
圧空気供給弁１４とを備えている。そして、ランナ室３
の外周端と吸出し管５との間、及びランナ室３の下部と
吸出し管５との間に、各々制御配管６゜７を配設すると
ともに、制御配管６，７の内部に制御弁８，９を介在さ
せ、これによりランナ室３の内部に浸入した水をこの制
御配管６，７を通過させて強制的に吸出し管５に流し出
す。また、吸出し管５と平行に、これと連通した連通管
で構成した水位検出タンク１０を併設し、この検出タン
ク１０の側部に、上から警告水位用電極スイッチｌｌａ
、高圧空気の供給弁１４、開用電極スイッチ１１ｂ、及
び高圧空気の供給弁１４、開用電極スイッチｌｌｃを順
次配置する。そして、高圧空気のシール部等からごく微
量の漏気があるため、吸出し管５内の水位が供給弁閉電
極スイッチｌｌｂの設置位置に達した時に、　このスイ
ッチｌｌｂを作動させて高圧空気をランナ室３内の流路
部に供給して、この水位を供給弁開閉用電極スイッチｌ
ｌｃの設置位置まで押し下げる。ガイドベーン２を全閉
にした状態でこの水面２０を押し下げた後に、ランナ４
を空中で運転すると、ランナ４の回転に伴って水面２０
が揺動する。この揺動する水面２０がランナに達すると
、この水はランナ４の遠心作用により、ランナ室３の外
周部へ張着する。この水の量は非常に多いため、ランナ
４の外周部に設けられた制御配管６゜７では排水が完全
に行われず、前記と同様の熱膨張変形する等の問題が生
じてしまう。そこで吸出し管５内の水位が警告水位用電
極スイッチｌｌａの設置位置に達した時に、主機停止と
なる制御を行う。また、吸出し管５の水位を適正なレベ
ルに保つため、　この水位が供給弁開閉電極スイッチｌ
ｌｂの設置位置に達すると高圧空気を供給して、供給弁
開閉電極スイッチｌｌｃの設置位置までこの水面２０を
押し下げる制御を行うようにしたものであった（例えば
、特開昭５２−１３５９４２号公報、同５２−１３５９
４３号公報）。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来例においては、ランナのポンプ方向回転、水車
方向回転にかかわらず吸出し管の水面押し下げレベルは
常に一定であった。しかしながら、大容量のポンプ水車
、特に高周速機となるポンプ水車においては、ランナ４
のポンプ方向回転と、水車方向回転では、ランナ４の外
周部の圧力状態が異なる。即ち、ランナ４のポンプ方向
回転では、水車方向回転に比ベランナ４の外周部の圧力
が高くなる。このため、ランナ室３の外周部に張着して
いる水を押し出すように高圧空気が制御配管６゜７を通
って吸出し管５にジェットのように排出される。この時
、吸出し管５の水面２０は揺動しており、この揺動する
水面が吸出し管５の屈曲部近傍では、このジェットを吸
出し管５の下流側に押し出すように作用する。このため
、第７図に示すように高圧空気が吸出し管５の下流側に
漏れてしまうといった問題点があった。

ここで、この漏れを防ぐためには、吸出し管５の鉛直部
を長くし、揺動水面と吸出し管５の屈曲部との距離を漏
れを防止するのに十分なだけ大きくすることが考えられ
る。しかしこの場合、ポンプ水車の据付の際の土木の掘
削量が膨大になってしまい、そのための費用増大や、据
付作業がかなり面倒になってしまう欠点がある。

従って、この高圧空気の漏れといった問題に対処するた
めの一つの方法として、第８図に示すような方法が取ら
れている。すなわち、従来例同様、吸出し管５と平行に
これを連通した連通管で構成された水位検出タンク１０
を併設するとともにこの検出タンク１０に上記吸出し管
５内の水の水位を検出した高圧空気供給弁１４を開閉す
る供給弁開閉用電極スイッチｌｌｄ、　ｌｌｅ、　ｌｌ
ｆ、　ｌ１ｇを順次上下方向に配置し、この内、上側に
位置する電極スイッチｌｉｄ、　ｌｉｅを各々ポンプ方
向空転時の開及び開用として、また下側に位置する電極
スイッチｌｌｆ、　ｌ１ｇを各々水車方向空転時の開及
び開用として作動するように構成したものである。これ
によれば、ランナ４のポンプ方向空転時の高圧空気の供
給弁閉用電極スイッチｌｉｅは、水車方向空転時の高圧
空気の供給弁閉用電極スイッチｌ１ｇより高いレベルに
設定しているため、吸出し管５内の水面２０は、ポンプ
方向空転時の方が水車方向空転時より高い水位に保たれ
ることになる。このため、揺動水面２０と吸出し管５の
屈曲部との距離をポンプ方向空転時の方が水車方向空転
時より大きくとることができる。従って制御配管６，７
よりジェットのように排出される高圧空気の吸出し管５
の下流側への漏れを、揺動水面２０との距離が隔たった
分だけ軽減することができて、この漏れをより抑制する
ことができる。本例によれば、たとえば、ポンプ方向空
転時の吸出し管５内の水の水位を高圧空気の供給弁開用
電極スイッチｌｉｄで最初に検知したところで高圧空気
の供給弁１４を開とする構成となる。

一方、揺動する吸出し管５内の水面２０の水位上昇のモ
ードとしては、第９図に示す如く、水位の高い部分Ａ点
と、低い部分Ｂ点をもつ一つの波形の状態で、時間の経
過とともに、徐々に上昇するようなモードである。

ここで、高圧空気の供給される時期としては、上記揺動
する水面２０の水位の高い部分Ａ点と、低い部分Ｂ点が
共に、供給された高圧空気が吸出し管５の下流側に流れ
出ない安定した距離をもった水位の所であれば問題は無
いのであるが、前述の如く安定しない距離の水位におい
ても、すなわち揺動する水面の一つの波形の内の水位の
高い部分Ａ点が高圧空気の供給弁開用電極スイッチｌｉ
ｄのレベルに達しただけでも高圧空気の供給弁１４が開
となってしまい、高圧空気が供給されてしまうことにな
る。従ってこの状態で高圧空気を供給しても一つの波形
の内の水位の低い部分Ｂ点としては、安定水位以下であ
る為、この部分が吸出し管５の屈曲部近傍に来ると従来
例と同様に高圧空気が吸出し管５の下流側に漏れてしま
うという問題がある。

本発明は上記に鑑み、比較的簡単な装置で上記高圧空気
の吸出し管下流側への漏れを極力防止したものを提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、ポンプ水車の吸出
し管内に高圧空気供給弁を介して高圧空気を供給し、こ
れにより吸出し管内の水位を押し下げてランナの空転運
転を行なえるようにしたポンプ水面の水車押し下げ装置
において、水位検出タンクを上記吸出し管に連通させて
併設し、この水位検出タンクに吸出し管内の水位を検出
して高圧空気供給弁を開閉する複数個の供給弁開閉用電
極スイッチを上下方向に配列し、この上方に位置する供
給弁開閉用電極スイッチをランナのポンプ方向空転時に
、下方に位置する供給弁開閉用電極スイッチをランナの
水車方向空転時にそれぞれ作動するように構成し、かつ
、ポンプ方向空転時に作動する供給弁開用電極スイッチ
が水位上昇を検出した場合はその一定後時間においた後
に高圧空気供給弁を開とするように構成したものである
。

（作　　用） 本発明によれば、ランナのポンプ方向空転時の高圧空気
の供給弁開閉用電極スイッチが水車方向空転時の高圧空
気の供給弁開閉用電極スイッチより高いレベルに設定し
てるため、吸出し管の水面は、ポンプ方向空転時の方が
水車方向空転時より高い水位に保たれる。このため、揺
動水面と吸出し管の屈曲部との距離を、ポンプ方向空転
時の方が、水車方向空転時より大きくとることができる
。

また、ポンプ方向空転時用の高圧空気の供給弁開用電極
スイッチには、水位上昇を検出後一定時間をおいた後、
高圧空気供給弁を開となるように機能させるため、高圧
空気の漏れ防止をより確実に改善することができる。

（実　施　例） 第１図から第６図は、本発明によるポンプ水車の実施例
を示すもので、渦巻状のケーシング１とこのケーシング
１の内周開口部に配設した流量調整用のガイドベーン２
と、回転自在で、外周端をガイドベーン２に開口させて
ランナ室３の内部に配置したランナ４と、ランナ４に連
通させてこの下端に接続した吸出し管５とが備えられて
いる。

また、水面押し下げ時にランナ室３に高圧空気を供給す
るための高圧空気供給管１３と、その途中に配設された
高圧空気供給弁１４とが備えられている。

ランナ室３の外周端と吸出し管５との間、及びランナ室
３の下部と吸出し管５との間には、各々内部に制御弁８
，９を介在した制御配管６．７が配設されているととも
に、吸出し管５と平行にこれと連通した連通管で構成し
た水位検出タンク１０が併設されている。

検出タンク１０の側部には、上から警告水位用電極スイ
ッチｌｌａ、ポンプ方向空転時用の高圧空気の供給弁１
４、開用電極スイッチ１１ｄ′、及び高圧空気の供給弁
閉用電極スイッチｌｉｅ、水車方向空転時用の高圧空気
の供給弁開用電極スイッチＩｆｆ、及び高圧空気の供給
弁閉用電極スイッチＬ１ｇが順次配置されている。さら
にポンプ方向空転時用の高圧空気の供給弁開用電極スイ
ッチｌｉｄ’には、水位検出後一定時間経過後に高圧空
気供給弁が開となるような遅延機能を有するタイマー装
置１２が附属されている。

そして、ランナ４の水車方向空転時には第３図に示すよ
うに、吸出し管５の水の水位がこの供給弁開用電極スイ
ッチｌｌｆの設置位置に達した時にこれを作動させて高
圧空気をランナ室３の流路部へ供給し、吸出し管５の水
の水位がこの供給弁閉用電極スイッチｌ１ｇの設置位置
に達した時にこれを作動させて、高圧空気の供給を停止
するよう、またランナ４のポンプ方向空転時には、第４
図に示すように吸出し管５の水の水位がこの供給弁開用
電極スイッチ１１ｄ′の設置位置に達した時にこれを作
動させて高圧空気をランナ室３の流路部へ供給し、吸出
し管５の水の水位がこの供給弁閉用電極スイッチｌｉｅ
の設置位置に達した時にこれを作動させて高圧空気の供
給を停止するように基本構成されている゛。これにより
吸出し管５の水面は。

ポンプ方向空転時の方が水車方向空転時より高い水位に
保たれることになるため、揺動水面２０と吸出し管５の
屈曲部との距離をポンプ方向空転時の方が、水車方向空
転時より大きくとることができるとともに、第５図及び
第６図の如くポンプ方向空転時用の高圧空気の供給弁開
閉電極スイッチ１１ｄ′においては水位上昇を最初に検
知した後一定時間経過後、すなわち揺動する水面の水位
の高い部分と、低い部分が共に高圧空気が吸出し管５の
下流側に流れ出ない安定した距離をもった水位の所まで
上昇した後に、供給弁１４を開として高圧空気を供給す
るので、この時点で高圧空気が制御配管６，７を通って
吸出し管５内にジェットのように排出されても、吸出し
管５内の揺動する水面２０の水位の高い部分と低い部分
は共に安定水位に達している為高圧空気が吸出し管５の
下流側に漏れてしまうといった問題を改善することでき
る。

〔発明の効果〕

本発明は、上記のような構成であるので、ランナの空転
運転時に吸出し管の水位を押し下げるための高圧空気が
吸出し管の下流側へ漏れてしまうことを比較的簡単な装
置で抑制して、高圧空気の漏気のない安定したランナの
空転運転を行わせるようにすることができるといった効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図は本発明による実施例を備えたポンプ
水車の概略を示し、第１図はその縦断正面図、第２図は
水位検出タンクを示す正面図、第３図は水車方向空転時
の状態を示す第１図相当図、第４図は、ポンプ方向空転
時の状態を示す第１図相当図、第５図はポンプ方向空転
時の高圧空気供給前の状態を示す第１図相当図、第６図
はポンプ方向空転時の高圧空気供給時の状態を示す第１
図相当図、第７図は従来例の第１図相当図、第８図は従
来例に対する改良例の第１図相当図、第９図は吸出し管
内の揺動する水面の水位上昇傾向を示すモード図である
。 １・・・ケーシング　　　　２・・・ガイドベーン３・
・・ランナ室　　　　　４・・・ランナ５・・・吸出し
管　　　　　６，７・・・制御配管８．９・・・制御弁
　　　　ＩＯ・・・水位検出タンク１１ａ・・・警告水
位用電極スイッチ １１ｄ′・・・ポンプ方向空転時の供給弁開用電極スイ
ッチ ｌｉｅ・・・同供給弁閉用電極スイッチ１１ｆ・・・水
車方向空転時の供給弁開用電極スイッチ １１ｇ・・同供給弁閉用電極スイッチ １２・・・タイマー装置　　　１３・・・高圧空気供給
管１４・・・高圧空気供給弁　　２０・・・水面代理人
　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプ水車の吸出し管内に高圧空気供給弁を介して高圧
   空気を供給し、これにより吸出し管内の水位を押し下げ
   てランナの空転運転を行なえるようにしたポンプ水車の
   水面押し下げ装置において、水位検出タンクを上記吸出
   し管に連通させて併設し、この水位検出タンクに上記吸
   出し管内の水位を検出して高圧空気供給弁を開閉する複
   数個の供給弁開閉用電極スイッチを上下方向に配列し、
   この上方に位置する供給弁開閉用電極スイッチをランナ
   のポンプ方向空転時に、下方に位置する供給弁開閉用電
   極スイッチをランナの水車方向空転時にそれぞれ作動す
   るように構成し、かつ、上記ポンプ方向空転時に作動す
   る供給弁開用電極スイッチが水位上昇を検出した場合は
   その後一定時間をおいた後に高圧空気供給弁を開とする
   ように構成したことを特徴とするポンプ水車の水面押し
   下げ装置。