JPH051660Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は水車の入口側の圧力を制する制圧装置
に関し、ガイドベーン操作時その他の急激な圧力
上昇時に水車入口側の水を放出して圧力上昇を緩
和するようにしたものである。

Ｂ 考案の概要 この考案は水車の入口側の圧力上昇を緩和させ
る制圧装置であつて、水車の入口側に接続され放
出側に通じる分岐管内に制圧弁を設けて、この制
圧弁を水車のガイドベーン閉動作と連動して開動
作を行なうと共に、独自に開動作を行なえるよう
にして、水車入口側にいかなる原因により圧力の
異常上昇が生じたとしても、制圧弁を開いて水車
入口側の水を分岐管を通して放出して、圧力上昇
を緩和できるようにしたのである。

Ｃ 従来技術と問題点 一般に、水車において、事故等で負荷が急に軽
くなり発電を停止する場合には、ランナ上流側の
ガイドベーンを急激に閉じる必要がある。これ
は、負荷しや断の際にガイドベーンをゆるやかに
閉じるとランナの回転速度が上昇し危険であるこ
とによる。しかし、このようにガイドベーンを急
激に閉じると、入口管内の水圧が急激に上昇し、
新たな危険が生じる。

水圧の急上昇の対策として、従来は、入口管の
圧力を放出する制圧器を設置していた。しかし、
制圧器は、水圧急上昇時という異常時にのみ動作
するため、錆び付きやすく動作不良を生ずること
が多く信頼性が極めて乏しい。また、制圧器は、
水車とは別個に設置されるため、配管や据付場所
など余分な部品、作業、場所を必要とする。更
に、機械式の制圧器では、圧力が上昇し始めてか
ら作業するので対応が遅れるという問題がある。

本考案は上記従来状況にかんがみてなされたも
ので、信頼性よく水圧上昇を緩和することのでき
る水車の制圧装置を提供することを目的とする。

Ｄ 問題点を解決するための手段 上記目的を達成する本考案の構成は、水車のガ
イドベーンに連結されている操作アームにガイド
ベーン操作用アクチユエータを連結してなる水車
の入口管に放出側に通じる分岐管を接続し、この
分岐管内に当該分岐管内を連通遮断する制圧弁を
設け、この制圧弁の操作アームと前記ガイドベー
ン用の操作アームとを制圧弁用のアクチユエータ
で連結し、前記ガイドベーン操作用アクチユエー
タと前記制圧弁用のアクチユエータとをそれぞれ
独自に作動し得るようにしてなる水車の制圧装置
に存する。

Ｅ 作用 この水車の制圧装置では、ガイドベーン用の操
作アームと制圧弁の操作アームとがガイドベーン
操作用のアクチユエータで連結してあるので、ガ
イドベーンの閉時にはその閉動作と連動して制圧
弁が開き、水車入口管側の水は分岐管を通して放
出され、ガイドベーン閉による水車入口管側の圧
力上昇は緩和される。又何らかの理由により入口
管内の圧力が上昇した場合には、制圧弁用のアク
チユエータにより制圧弁は開かれ、入口管内の圧
力上昇は緩和される。

Ｆ 実施例 第１図には一実施例に係る制圧装置を備えた水
車の一部を断面とした側面を示す。本考案に係る
制圧装置はいかなる水車にも適用できるが、本実
施例では横軸形のフランシス水車に適用したもの
を示す。

１は水車で、２はそのケーシング、３はケーシ
ング２内のランナの回りに位置するガイドベーン
を具えたスピードリングであり、このスピードリ
ング３とガイドベーン軸４とはリンク５で連結さ
れている。つまり、スピードリング３を回転する
ことによりガイドベーンが開閉されるのである。
スピードリング３にはガイドベーン用操作アーム
６が結合されており、この操作アーム６に、水車
周辺の固定部に基端がクレビス支持されたアクチ
ユエータ７の他端が連結されている。アクチユエ
ータ７としては、例えば、電動アクチユエータな
どが採用される。

８は水車１の出口側に接続されたドラフト管で
りあり、９は水車１の入口側に接続された入口管
で、この入口管９には放出側に通じる分岐管１０
が接続されている。１０ａは分岐管１０端部に接
続された放水管である。分岐管１０には当該分岐
管１０内を連通あるいは遮断する制圧弁としてロ
ータリバルブ１１が設けられている。ロータリバ
ルブ１１は通水路１１ａを有する弁体１１ｂを弁
箱１１ｃ内に納めたもので、弁軸１１ｄにより弁
体１１ｂを回転させることにより、通水路１１ａ
が分岐管１０と接続あるいは遮断される。１１ｅ
は弁開度検出器である。弁体１１ｂと一体の弁軸
には操作アーム１２が取付けられ、この操作アー
ム１２と前記ガイドベーン用の操作アーム６との
間にロータリバルブ１１作動用のアクチユエータ
１３が連結されている。本実施例ではアクチユエ
ータ１３として、可変速電動機あるいは極数変換
電動機または操作速度の異なる２台の電動機で操
作する形式のものを採用し、急速操作、低速操作
の二つの操作形式が行なえるようにしてある。こ
のアクチユエータ１３はアクチユエータ７と同様
にガイドベーン用の操作アーム６に連結されてい
るので、アクチユエータ７が動作した場合、アク
チユエータ１３も必ず一緒に動くことになる。

図中、１４は入口管９に設けられ、入口管９内
の圧力を検出する圧力センサであり、この圧力セ
ンサ１４で検出される圧力が異常に高くなると、
ロータリバルブ用のアクチユエータ１３は作動さ
れるようになつている。１５は入口管９内におい
て、分岐管１０の下流側に設けられたフイルタで
ある。

次に、上記制圧装置の制圧動作について説明す
る。

水車１を運転している状態では、アクチユエー
タ７，１３は伸びた状態にある。つまり、操作ア
ーム６を介してスピードリング３が回り、ガイド
ベーンが開いた状態にあるのである。このとき、
分岐管１０中のロータリバルブ１１は閉状態にあ
る。

水車１の負荷低減により発電を停止すべく、水
車１を停止する場合には、アクチユエータ７，１
３が縮む方向に急速作動されて、ガイドベーンが
閉じられると共に、アクチユエータ１３を介して
ロータリバルブ１１が開かれ、入口管９内の水が
分岐管１０を通して放水される。入口管９内の水
が放水されるので、ガイドベーンが閉じられるこ
とによる入口管９内の圧力異常上昇は防止される
のである。アクチユエータ７は水車１に加わる負
荷あるいはダム水位などに従つて任意に操作され
るが、負荷が遮断された場合には、ガイドベーン
を閉止するために急速度で操作される。ロータリ
バルブ１１の通水路１１ａの口径は、上記圧力上
昇を逃がすことができる大きさに設計される。

ガイドベーンが完全に閉じたら、アクチユエー
タ１３を低速操作し、操作アーム１２を介してロ
ータリバルブ１１を徐々に閉じて行く。このロー
タリバルブ１１を閉じるアクチユエータ１３の操
作速度は水系によつて定まり、入口管９内圧力が
異常上昇しないように設定される。

又、ガイドベーンの閉時以外においても、圧力
センサ１４により入口管９内の異常圧力上昇が検
出されると、図示されていない制御系によりアク
チユエータ１３急速操作されてロータリバルブ１
１が開かれ、入口管９内の異常圧力上昇が抑止さ
れる。ロータリバルブ１１の開度は、圧力センサ
１４によつて検出される圧力の上昇率によつて決
定し、又ロータリバルブ１１の開度を弁開度検出
器１１ｅで検出し、無駄な放流を最小限にするよ
う制御することも可能である。更に、圧力上昇の
生じない範囲での通常の操作時における不用意な
放流をしないように、ガイドベーン操作アーム６
の動作時同時にアクチユエータ１３を急速動作さ
せ、ロータリバルブ１１が開かないようにして、
無駄な放水を最小限にとどめることもできる。
尚、アクチユエータ１３をロータリバルブ１１の
開方向を急速、閉方向を低速に限定することによ
り、装置を簡略化することも可能である。

上記実施例では、分岐管１０の接続部にフイル
タ１５を設けてあるので、分岐管１０を通して放
水することにより、フイルタ１５に付着した異物
を排出することができる。

又、上記実施例では、制圧弁としてロータリバ
ルブを採用しているが、これに限らず、バタフラ
イ弁等その他の弁の採用も可能である。

Ｇ 考案の効果 本考案に係る制圧装置によれば、水車のガイド
ベーンを急激に閉じても、制圧弁が開いて圧力を
逃がすことができるので、安全且つ迅速にガイド
ベーンを閉じることができる。水車のガイドベー
ン操作速度を入口管圧力上昇制限に関係なく任意
に設定できるので、水車の無負荷しや断時の水車
の速度上昇を小さくできる。従つて、水車発電装
置に大きいフライホイールを追加するなどの必要
がなくなる。又、制圧弁を操作するアクチユエー
タが独自に作動できるので、いかなる場合の圧力
上昇にも対応でき、又無駄な水の放出もなくな
る。更に、本考案に係る制圧装置に構造が簡単で
部品点数も少ないので、保守が容易であり、設置
スペースの面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る制圧装置を備
えた水車の一部断面とした側面図である。 図面中、１は水車、３はスピードリング、６は
ガイドベーン用の操作アーム、７はガイドベーン
操作用のアクチユエータ、９は入口管、１０は分
岐管、１１はロータリバルブ、１２はロータリバ
ルブ用の操作アーム、１３はロータリバルブ操作
用のアクチユエータ、１４は圧力センサである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 水車１のガイドベーンに連結されている操作ア
   ーム６にガイドベーン操作用アクチユエータ７を
   連結してなる水車１の入口管９に放出側に通じる
   分岐管１０を接続し、 この分岐管１０内に当該分岐管１０内を連通遮
   断する制圧弁１１を設け、 この制圧弁１１の操作アーム１２と前記ガイド
   ベーン用の操作アーム６とを制圧弁用のアクチユ
   エータ１３で連結し、 前記ガイドベーン操作用アクチユエータ７と前
   記制圧弁用のアクチユエータ１３とをそれぞれ独
   自に作動し得るようにしたことを特徴とする水車
   の制圧装置。