JPH04166679A

JPH04166679A - 水力機械の水面押下げ装置

Info

Publication number: JPH04166679A
Application number: JP2290732A
Authority: JP
Inventors: Shigekatsu Naka; 中　茂勝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-12

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、水車、ポンプ及びポンプ水車等の水力機械に
係り、特に水力機械の吸出し管内の水の水位を強制的に
押し下げてランナーの空転運転を行わせるようにした水
力機械の水面押下げ装置に関する。

（従来の技術）大容量のポンプやポンプ水車等の水力機械をポンプ起動
運転する場合、或いは大容量の水車やポンプ水車等の水
力機械を使って動力系統の安全のための調相運転を行う
場合等に、ランナー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、ランナー室内へ高圧空気を供給
してランナー室内の水位を押し下げ、ランナーをランナ
ー室内で空転させてランナー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ー室内に浸入することがあ
り、浸入水は回転するランナーの遠心作用による風圧に
よりランナー室の外周部に張着して攪拌作用を受ける。

この攪拌作用のため、損失エネルギが増大してランナー
駆動力が大きくなってしまうとともに、相当量の熱が発
生してしまい、ランナー及び周辺のランナー室が加熱さ
れて時間の経過とともに温度上昇し、この温度上昇に伴
う膨張熱ランナーおよびランナー室が変形してしまうと
いった問題点があった。

この問題点を解消するため、ランナーの外周側に第２図
に示すように、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。

第２図に示される水力機械は、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、このガイドベーン２に外周端を開
口させたランナー室３と、このランナー室３の内部に配
置された回転自在のランナー４と、上記ランナー室３に
連通され、ランナー室３の下端に接続した吸出し管５と
を備えている。

そして、ランナー室３の外周端とガイドベーン２との間
、ランナー室３の下部と吸出し管５との間に、夫々制御
配管６，７を配設するとともに、この制御配管６．７の
途中に制御弁８，９が備えられている。制御弁８．９は
ランナー室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側に案内している。

また、吸出し管５と平行に水位検出タンク１０が併設さ
れ、この水位検出タンク１０は連通管で吸出し管５と連
通している。水位検出タンク１０の側部には、上方から
警告水位用電極スイッチ１１ａｓ高圧空気供給弁（２Ｏ
ＤＡ弁）開用電極スイッチｌｌｂ及び高圧空気供給弁（
２ＯＤＡ弁）開用電極スイッチｌｌｃが順次配置される
。

一方、ランナー室３内に供給される高圧空気は、シール
部等からごく微少の漏洩がある。この漏洩により吸出し
管５の水位が上昇し、高圧空気供給弁開用電極スイッチ
ｌｌｂの設置位置Ｈｂに達すると、このスイッチｌｌｂ
を作動させて高圧空気をランナー室３内に供給して、こ
の水位を高圧空気供給弁閉用電極スイッチｌｌｃの設置
位置Ｈｃまで押し下げている。ガイドベーン２を全閉に
した状態でこの水面を押し下げた後に、ランナー４を空
中で運転させることが行なわれるが、この空転運転時に
はランナー４の回転に伴う風圧により水面が揺動する。

この揺動水面がランナー４に達すると、ランナー４の遠
心作用により、水はランナー室３の外周部に飛散され、
この外周部に風圧作用で張着する。空転運転時には、こ
の水の量が非常に多いため、ランナー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
記と同様の熱膨脹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、この水位が高圧空気供給弁開用電極スイッチｌｌｂ
の設置位置に達すると高圧空気を供給して、高圧空気供
給弁閉用電極スイッチｌｌｃの設置位置まで水面を押し
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、特開昭５２−１３５９
４３号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題）従来の水力機械の水位制御装置において、高圧空気供給
弁の開閉制御は、電極スイッチ１１ｂ。

１１Ｃによる水位位置検出によるだけであった。

しかしながら、水車及びポンプ水車等の水力機械には、
第３図に示すように、吸出し管５の下流側にサージタン
ク１２や吸出し管ゲートを収納する吸出し管ゲート室１
３が備えられている。そのため、初期水面押下げ時に、
サージタンク１２及び吸出し管ゲート室１３と吸出し管
５とのＵ字管現象により、吸出し管５内の水面が上下に
揺動するサージングが生じてしまう。このサージングに
よる水面揺動は、一般にランナーの空転運転時の風圧に
よる水面揺動と共振し、周期的に大きな揺動となる。

そして、このＵ字管現象によりサージングが生じ、かつ
吸出し管５の水面の下降時に高圧空気の給気が行われた
場合、第４図に符号ａで示すように、オーバシュートし
て下流側（吸出し管５側）に高圧空気が漏れてしまうこ
とがあった。また、吸出し管５の水面の上昇時に高圧空
気の給気が行われると、ランナー空転運転による水面揺
動にＵ字管現象による水面上昇が乗るため、第２図に符
号すで示すように、揺動する水面がランナー４に達して
しまう不都合があるといった問題点があった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、サー
ジングによって下流側へのオーバシュートが生じたり、
揺動する水面がランナーに達してしまうことを防止して
、安定したランナーの空転運転ができるようにした水力
機械の水面押下げ装置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、本発明にかかる水力機械の水
面押下げ装置は、吸出し管内の水の水位を高圧空気を介
して押し下げてランナーの空転運動を行うようにした水
力機械の水面押下げ装置において、水面押下げ時にサー
ジングによる水位変化を検出する水位検出器を設け、こ
の検出器からの信号によりサージングによる水位上昇時
には弁開度を通常の弁開度より大きくなるように、また
、サージングによる水位下降時には弁開度を通常の弁開
度より絞るように、高圧空気供給弁を制御するよう構成
したものである。

（作用）上記のように構成した本発明によれば、吸出し管内のサ
ージタンクによる水位変化を水位検出器により検出して
、この水位検出器からの信号により、高圧空気供給弁の
最適な開閉制御を行うことにより、下流（吸出し管）側
へのオーバシュート及び揺動する水面がランナーに達し
てしまうことを防止して安定したランナーの空転運転を
行うことができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。

本発明は、水車、ポンプ、ポンプ水車等の水力機械に適
用され、この水力機械には、従来例と同様に、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、このガイドベーン
２に外周端を開口させてランナー室３と、このランナー
室３の内部に回転自在に配置したランナー４と、上記ラ
ンナー室３に連通され、そのランナー室３の下端に接続
された吸出し管５とが備えられている。　この吸出し管
５は、高圧空気供給弁１４を介して空気タンク１５及び
コンプレッサ１６に連結されているとともに、高圧空気
供給弁１４には、水位検出器１７が接続されている。

この水位検出器１７は、水面押下げ時に吸出し管５内に
生じるサージングによる水位変化を検出している。すな
わち、第３図に示すように、吸出し管５がサージタンク
１２及び吸出し管ゲート室１３とを備えることにより、
水面押下げ時にサージタンク１２及び吸出し管ゲート室
１３と吸出し管５とのＵ字管現象によって生じる吸出し
管５の水面の上下の揺動による水位変化を水位検出器１
７が検出している。そして、この水位検出器１７からの
信号により高圧空気供給弁１４の弁作動が制御される。

具体的にはサージングによる水位上昇時、高圧空気供給
弁１４の弁開度を通常の弁開度より大きくなるよう制御
し、また、サージングにより水位下降時には高圧空気供
給弁１４の弁開度を通常の弁開度より絞るよう制御して
いる。

次に、吸出し管５の水位を示す第４図を参照して説明す
る。

サージングにより吸出し管５内の揺動水面は一般に第４
図に符号Ｃで示すように変化する。吸出し管５内の水面
の下降時にサージングの影響により、吸出し管５の水位
が電極スイッチ１１ｂ（第２図参照）の位置に達した時
に、これを水位検出器１７を介して検出し、高圧空気供
給弁１４の弁開度を通常の弁開度より絞るように制御す
る。また、吸出し管５内の水面の上昇時にサージングの
影響により、吸出し管５の水位が電極スイッチ１１ｂの
位置に達した時に、これを水位検出器１７を介して検出
し、高圧空気供給弁１７の弁開度を通常の弁開度より大
きくなるように制御するのである。

このように高圧空気供給弁１７を制御することにより、
吸出し管５内の水面はほぼ一定し、吸出し管５の下流側
へのオーバシュート及び揺動する水面がランナー４に達
してしまうことを防止して安定したランナー４の空転運
転を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、吸出し管の水面
押下げ時にサージングによる水面の揺動によって、吸出
し管下流側ヘオーバシュートしたり揺動する水面がラン
ナーに達することを確実に防止して、安定したランナー
の空転運転を行うことができる信頼性の高い水力機械を
提供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図は本発明に係る水力機械の水面押下げ装置の一実
施例を示す概略構成図、第２図は従来例を示す概略構成
図、第３図は吸出し管の下流側を示す断面図、第４図は
吸出し管の水位変化を示すグラフである。１・・・ケーシング、２・・・ガイドベーン、３・・・
ランナー室、４・・・ランナー、５・・・吸出し管、６
．７・・・制御配管、８，９・・・制御弁、１０・・・
水位検出タンク、ｌｌａ、ｌｌｂ、　　１１ｃｍ電極ス
イッチ、１２・・・サージタンク、１３・・・吸出し管
ゲート室、１４・・・高圧空気供給弁、１５・・・空気
タンク、１６・・・コンプレッサ、１７・・・水位検出
器。代理人弁理士　　　則　近　　憲　佑第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

吸出し管内の水の水位を高圧空気を介して押し下げてラ
ンナーの空転運転を行うようにした水力機械の水面押下
げ装置において、水面押下げ時にサージングによる水位
変化を検出する水位検出器を設け、この水位検出器から
の信号によりサージングによる水位上昇時には弁開度を
通常の弁開度より大きくなるように、また、サージング
による水位下降時には弁開度を通常の弁開度より絞るよ
うに高圧空気供給弁を制御したことを特徴とする水力機
械の水面押し下げ装置。