JPH0826846B2 - クロスフロー水車の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A. 産業上の利用分野 本発明はクロスフロー水車の制御方法に関し、異物詰
りを取除くことができるようにしたものである。

B. 発明の概要 本発明は、２枚のガイドベーンを有する分割ガイドベ
ーン式クロスフロー水車において、異物が詰ったガイド
ベーンを開放して異物を流下させるようにしたものであ
る。

C. 従来の技術 小容量の水車では機器が小型であるため、使用してい
る水の中に混入した異物が水車に詰まることがあり、こ
の場合には水車を停止して異物を取除く必要があった。

小容量型水車としてクロスフロー水車がある。このク
ロスフロー水車のうちガイドベーンが１枚のタイプのも
のでは、ガイドベーン厚さが厚いため、ガイドベーンに
は布切，木の葉，木片などの異物がからまることは少な
く、そのランナでは水がその外径側から内径側に入って
から再び外径側へと流れるためこの水流とランナによる
遠心力のため異物がランナから外れて振り飛ばされるた
め異物がからまることは少ない。

ところで分割ガイドベーン式クロスフロー水車は高効
率運転をするため、異物が詰まることがある。ここで分
割ガイドベーン式クロスフロー水車の構造及びその運転
動作さらには異物詰りの態様を説明する。

第２図は分割ガイドベーン式クロスフロー水車を示
す。同図に示すようにこのタイプのクロスフロー水車に
は２枚のガイドベーン1a,1bを備えており、ガイドベー
ン1aは水路の1/3を開閉制御し、ガイドベーン1bは水路
の2/3を開閉制御する。入口管２を介して導入した水は
ランナ３の外径側からランナ３内に入り、再びランナ３
の外径側に出てドラフト管４を介して排水される。ラン
ナ３は、そのシャフト５が、軸受箱６の軸受で回転自在
に支持されて回転する。なお７は仕切板、８はハウジン
グ、９は空気導入弁、10はケーシングである。

かかる構成となっている分割ガイドベーン式クロスフ
ロー水車では、第３図に示す高効率運転特性に沿い高効
率運転をする。つまり、流量が少ないときにはガイドベ
ーン1bを全閉にしガイドベーン1aのみの開度を調整する
1/3ガイドベーン運転をし、流量がやや増えたときには
ガイドベーン1aを全閉にしガイドベーン1bのみの開度を
調整する2/3ガイドベーン運転をし、流量が充分多いと
きにはガイドベーン1a,1bを共に動かして開度調整をす
る3/3ガイドベーン運転を行なう。

D. 発明が解決しようとする問題点 上述した高効率運転では流量に応じて運転モードを変
化させていくため、運転モード切替の際にガイドベーン
を閉じることがある。

この閉じの行程では、第４図に示す如く、閉じられて
いったガイドベーン１とケーシング２との間の隙間（水
路）に異物11が詰まり、ガイドベーン１が閉じられなく
なることがある。このような場合、従来では、ガイドベ
ーンの操作機構に設けた異常トルク（操作力）検出装置
が働き水車を停止していた。

また第５図に示すように、ある程度大きな開度で異物
11が詰まりガイドベーン１が操作できなくなることがあ
る。この場合には、ガイドベーン１の開度が大きいため
水は流れ放しとなり水車は無拘束速度まで回転上昇して
空転し、水を無駄に流すこととなり不都合であった。

異物詰りの原因となる運転モードの切替は、水が増減
するときに発生し、特に増水時には、降雨や増水により
流路の周辺の異物が流れ込み、かかる異物詰りという事
態を生じやすい傾向にある。

異物の流入を防止するためには水路に設けたスクリー
ンの目を小さくすればよいが、このようにすると小さい
ゴミ等であってもスクリーンが目づまりし、スクリーン
の保守が煩雑になりかえって運転効率が低下する。この
ため、スクリーンの目は、大きな異物は除去できるが、
小さなものは通過させる程度となるようにしているのが
現状である。

本発明は、上記従来技術に鑑み、異物が詰ったらこれ
を流下させることのできるクロスフロー水車の制御方法
を提供するものである。

E. 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明は、閉動作をしたときに
異物が詰ってガイドベーンの操作力が過大になったとき
に、詰った方のガイドベーンを開放すると共に、差分の
水量を補償するよう他方のガイドベーンを閉じるように
制御することを特徴とする。

F. 実施例 以下に本発明方法を詳細に説明する。

本発明方法では、第２図に示すクロスフロー水車を第
１図に示す動作フローに沿い運転制御をする。つまり、
ガイドベーン1a,1bを個別に操作する図示しないガイド
ベーン操作装置（一般には電動サーボモータ装置が使わ
れる）の操作力が定常値であるときには高効率運転をす
る。高効率運転とは、第３図に示すように、流水量が小
量になると幅広のガイドベーン1bを全閉にして幅狭のガ
イドベーン1aの開度調整をし、流水量が中量になるとガ
イドベーン1aを全閉にしてガイドベーン1bの開度調整を
し、流水量が大量になるとガイドベーン1a,1bの開度調
整を一緒に行なう運転である。

上述した高効率運転において、ガイドベーンが閉まる
行程で、第４図に示す如く異物11が詰まるとガイドベー
ンが閉じられなくなってガイドベーン操作装置の操作力
が過大になり、操作力過大が検出されるとともに操作力
が過大となったことを表示する。この操作力過大の検出
時間または検出回数はカウントされており、カウント値
が設定値以下であるときには異物詰り運転をする。

異物詰り運転ではガイドベーン1a,1bのうち、閉じら
れなくなって操作力が過大になった方のガイドベーンを
全開にする。例えば1/3ガイドベーン運転から2/3ガイド
ベーン運転に移行する際には、ガイドベーン1aが閉じて
いってガイドベーン1bが開いていく。このとき閉じてい
たガイドベーン1aが異物詰りにより閉じられなくなり操
作力が過大になると、閉じようとしていたガイドベーン
1aを逆に開放して全開にするのである。このようにガイ
ドベーン1aを全開にするとガイドベーン1aに詰っていた
異物が流下してしまうことが多い。なおこの例の場合、
本来は全閉になるべきガイドベーン1aを全開にするた
め、その差分の水量を補償するようにガイドベーン1bの
開度調整をその余裕範囲内で行なう。

上述した異物詰り運転をした後、所要時間が経過した
ところで、異物が詰って全開にしたガイドベーンを閉じ
ていく。先の例では異物詰りが生じたため異物詰り運転
により全開にしたガイドベーン1aを閉じていく。このよ
うにして詰った方のガイドベーンを閉じていく際に、操
作力が過大にならないときには高効率運転に戻り、操作
力が過大になったときには再び操作力過大を検知し異物
詰り運転をする。

異物詰り運転をしても詰った異物が流下しないときに
は異物詰り運転が繰り返される。この繰り返しの中で操
作力過大の検出時間または検出回数が設定値を越えると
異物詰りが重大であることを表示する。この表示がある
と監視人は、もう一度異物詰り運転をするか、異物が詰
ったガイドベーンは位置固定しもう一方のガイドベーン
のみで運転を続行するいわゆる片ガイドベーン運転をす
るか、水車を停止させるか、を自由に選択する。

なお異物詰り運転をして所要時間経過したら、すぐに
高効率運転に戻してもよい。このようにして高効率運転
に戻した時点では、ガイドベーン1a,1bの開度と流量と
の関係が高効率運転できる状態になっていないので、高
効率運転できるようにガイドベーン1a,1bの開度が操作
される。この開度操作途中にガイドベーンの操作力過大
が検知されたときには再び異物詰り運転になり、操作力
過大が検知されないときには高効率運転に入ることとな
る。

また操作力過大を検出したら、異物詰り運転に先だ
ち、いわゆるガブリ操作をするようにしてもよい。ガブ
リ操作とは急激なガイドベーンの開閉を繰り返す操作で
ある。

G. 発明の効果 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、異物が詰ったら詰った方のガイドベーンを開い
て異物を流下させるため、次のような効果を得る。

（１） 異物詰りにより水車を停止することがなくなる
ので、水車を有効に運用できる。

（２） 水車を水が流れている状態で発電機回路を開放
することがないので、無拘束速度に上昇することがな
く、機器の損耗を促進することがない。

（３） 水車の停止による逸水がなく、水のエネルギー
を有効に電力に変換できる。

（４） 特に悪い状態（第５図の如き）以外は、異物除
去作業を行う必要がなくなり、保守の省力化が達成でき
る。

（５） 操作力過大のカウント（回数、時間）により、
水の状況を確かめられ、適切な処置（スクリーンの改造
など）をとることが可能 （６） 当初計画では、スクリーンは、保守の容易さか
ら、そのメッシュを粗くしたいが、異物詰りからは小さ
くしたいものである。本方式を採用することで、多少粗
いスクリーンを採用しても、運用に不都合を来たすこと
がないので思い切って粗目のスクリーンを採用し、万一
不都合な場合（５）より事後に適切な処置を施すことが
できる。これは、精密な事前検討がむつかしい自然界を
相手とした機械では重要な特徴である。

（７） ガイドベーンの操作力が過大になった場合に
は、操作力が過大になった方のガイドベーンを開放する
と共に、操作力が過大になった方のガイドベーンを開放
することにより生じた流水量増加を相殺する開度で他方
のガイドベーンを閉じていくようにしたので、ランナへ
の供給水量（合計水量）は変化しない。したがって異物
詰り運転のときであっても、水車に水を供給する鉄管中
の内部圧力が上昇することはなく、鉄管を傷めることは
ない。また無駄に水を流すことはなく効果的な運転がで
きる。更に異物詰りの生じたガイドベーンを急速に開放
するように操作しても、他方のガイドベーンが急速に閉
まるので鉄管内圧力の上昇に心配がないので、異物詰り
の生じたガイドベーンを急速に開放して異物を確実に流
下させることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の動作を示すフロー図、第２図はク
ロスフロー水車をその一部を取り外して示す斜視図、第
３図は高効率運転を示す特性図、第４図及び第５図は異
物が詰った状態を示す設明図である。 図面中、 1a,1bはガイドベーン、 ３はランナである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅狭と幅広の２枚のガイドベーンを開閉制
   御することにより、ランナへの供給水量を調節するクロ
   スフロー水車において、 各ガイドベーンの操作力が定常値である場合には、水車
   への流水量が小量になると幅広のガイドベーンを全閉に
   して幅狭のガイドベーンの開度調整をし、水車への流水
   量が中量となると幅狭のガイドベーンを全閉にして幅広
   のガイドベーンの開度調整をし、水車への流水量が大量
   になると幅狭及び幅広のガイドベーンの開度調整を一緒
   にして、ランナへの供給水量を制御する高効率運転を行
   ない、 ガイドベーンの操作力が過大になった場合には、操作力
   が過大になった方のガイドベーンを開放すると共に、操
   作力が過大になった方のガイドベーンを開放することに
   より生じた流水量増加を相殺する開度で他方のガイドベ
   ーンを閉じていくよう制御する異物詰り運転を行なうこ
   とを特徴とするクロスフロー水車の制御方法。