JPH10103211A - Hydraulic machine air supply system - Google Patents

Hydraulic machine air supply system

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JPH10103211A
JPH10103211A JP8259682A JP25968296A JPH10103211A JP H10103211 A JPH10103211 A JP H10103211A JP 8259682 A JP8259682 A JP 8259682A JP 25968296 A JP25968296 A JP 25968296A JP H10103211 A JPH10103211 A JP H10103211A
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JP
Japan
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air
valve
air supply
hydraulic machine
supply device
Prior art date
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Application number
JP8259682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoko Noto
尚子 能登
Toshiaki Suzuki
敏暁 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to CN97120507A priority patent/CN1096563C/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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  • Hydraulic Turbines (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the operation of an air supply device of hydraulic machinery and prevent a turning stream of filling water in a suction pipe securely by providing a control valve and an air storage chamber in a main shaft in which an air passage is drilled and providing a control part which gives an open and close signal to a valve body of the control valve. SOLUTION: An air passage 10 which suppresses a turning stream generated in filling water 9 in a suction pipe 8 is drilled in a main shaft 2 connected with a runner vane 4. The air passage 10 is provided with an air storage chamber 12 sealed by a packing 11, and a control valve 13 and an air introduction port 14 are provided in the air storage chamber 12. A valve open and close signal of the control valve 13 which is set is input as a drive signal from a control part 16 into a motor 15 to advance and retract a valve body of the control valve 13 by driving force of the motor 15, and atmospheric air suctioned through the air introduction port 14 is supplied to the filling water 9 in the suction pipe 8. Consequently, it is possible to shut off air securely when it is unnecessary to supply air into the suction pipe 8 and perform stable operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水力機械の給気装
置に係り、特に水力機械の運転状態に対応させて吸い出
し管に適正量の給気を供給する水力機械の給気装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air supply device for a hydraulic machine, and more particularly, to an air supply device for a hydraulic machine that supplies an appropriate amount of air to a suction pipe according to an operation state of the hydraulic machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、水力機械では、ランナベーンの
出口側に吸い出し管を設け、この吸い出し管を大気圧に
較べ負圧にしてランナベーンから流出する動水の速度エ
ネルギを効果的に回収できるように図られている。
2. Description of the Related Art In general, in a hydraulic machine, a suction pipe is provided at an outlet side of a runner vane, and the suction pipe is set to a negative pressure compared with the atmospheric pressure so that the velocity energy of hydraulic fluid flowing out of the runner vane can be effectively recovered. It is planned.

【0003】ところが、部分負荷運転のように、ランナ
ベーンから噴出する動水の流量が少なくなってくると、
動水には旋回速度成分が発生しているため、この旋回速
度成分をもった動水が負圧になっている吸い出し管に噴
出すると、吸い出し管内の充水は旋回流を発生する。吸
い出し管内の充水に発生する旋回流は、自由渦とランキ
ン渦とが組み合されており、当初、細長くなっていた渦
芯が、成長するに従い内部に死水コア(空洞)を伴った
螺旋渦に変り、この螺旋渦の揺動により充水を変動さ
せ、ついには水力機械の出力動揺(パワースイング)、
死水コアの固有振動数との共振による振動、あるいは吸
い出し管のエルボへの衝突による騒音等を発生させてい
た。
[0003] However, as in the case of partial load operation, when the flow rate of the hydraulic water jetted from the runner vanes decreases,
Since the swirling speed component is generated in the moving water, when the moving water having the swirling speed component blows out to the suction pipe having a negative pressure, the charged water in the suction pipe generates a swirling flow. The swirling flow generated in the water in the suction pipe is a combination of free vortices and Rankine vortices. At first, the elongated vortex becomes a spiral vortex with a dead water core (cavity) inside as it grows. To change the water supply due to the swing of the spiral vortex, and finally the output swing (power swing) of the hydraulic machine,
Vibration due to resonance with the natural frequency of the dead water core, or noise due to collision of the suction pipe with the elbow was generated.

【0004】出力動揺、振動、騒音の発生を防止する手
段の一として、従来から吸い出し管内で変動する充水に
対し、器外から空気を供給する給気運転を行なってい
た。
[0004] As one means for preventing the generation of output fluctuation, vibration, and noise, an air supply operation for supplying air from outside the vessel to the charged water fluctuating in the suction pipe has been conventionally performed.

【0005】この給気運転は、吸い出し管内で変動する
充水に、外部から空気を供給すると、その空気が旋回す
る充水の遠心力により負圧になっている死水コアに集め
られ、その死水コアおよび螺旋渦を全周に亘って取り囲
み、やがて消滅させることに着目したもので、このよう
にして充水の安定流の確保を図っていた。
[0005] In this air supply operation, when air is supplied from the outside to the charged water fluctuating in the suction pipe, the air is collected in a dead water core under negative pressure due to the centrifugal force of the swirling charged water, and the dead water is collected. It focuses on the fact that the core and the spiral vortex are surrounded over the entire circumference and eventually disappear, and thus a stable flow of the water is ensured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】最近の水力機械では、
環境破壊防止の観点から動水の高落差を採ることができ
ない今日、比較的低落差でも高出力が得られるようにす
るため、ランナベーンを通過する動水の高速化が図られ
るようになってきており、高速度エネルギを回収する吸
い出し管にとって充水のサージングを確実に防止するこ
とが水力機械の高出力化を維持し、安定運転確保のため
に非常に重要になっている。
SUMMARY OF THE INVENTION In recent hydraulic machines,
Today, it is not possible to take the high head of hydraulic water from the viewpoint of environmental destruction.In order to obtain high output even at a relatively low head, the speed of hydraulic water passing through the runner vanes has been increased. Therefore, it is very important for the suction pipe that recovers high-speed energy to reliably prevent surging of the charged water in order to maintain the high output of the hydraulic machine and ensure stable operation.

【0007】従来、水力機械の給気運転方法は、ランナ
ベーンと吸い出し管の充水との間の一側面または横断的
に配設する空気管やランナベーンに一体結合する主軸
(回転軸)に穿設した空気通路を利用して吸い込んだ空
気を吸い出し管に噴出させ、その充水の旋回流の防止を
図っていた。
Conventionally, an air supply operation method of a hydraulic machine is performed by drilling a main shaft (rotating shaft) integrally connected to an air pipe or a runner vane disposed on one side or transversely between a runner vane and a suction pipe. The suctioned air is blown out to the suction pipe using the air passage that has been used to prevent the swirling flow of the charged water.

【0008】しかし、この従来の給気手段では、吸い込
んだ大気を吸い出し管の充水に案内する場合、何らコン
トロールしないで案内するため、部分負荷運転のように
ランナベーンから吸い出し管に噴出する動水が比較的少
ないときにはその出力をほぼ所定通りに維持しつつ、充
水の旋回流を防止できる優れた特性を備えている反面、
定格運転のように、ランナベーンから噴出する動水が多
いと、給気によりランナベーンの出口圧力が上昇し、ラ
ンナヘッド(ランナ入口、出口間の水頭差)が低下し、
そのため水力機械の出力が低下するという不具合、不都
合があった。
[0008] However, in this conventional air supply means, when the sucked air is guided to the filling of the suction pipe without any control, the hydraulic fluid ejected from the runner vane to the suction pipe as in the partial load operation is used. When it is relatively small, while maintaining its output almost as specified, it has excellent characteristics that can prevent swirling flow of charged water,
As in rated operation, when there is a large amount of hydraulic fluid spouting from the runner vane, the air supply increases the runner vane outlet pressure and the runner head (head difference between runner inlet and outlet) decreases.
For this reason, there has been a problem that the output of the hydraulic machine is reduced, which is inconvenient.

【0009】このような不具合、不都合を解決するため
他の手段としては、特開昭55−151177号公報に
公表されているように、吸い出し管の充水に案内する空
気の駆動装置としてジェットポンプを用い、水圧鉄管か
ら案内された誘引水を、上池とランナベーンとの変動有
効落差に基づいてコントロールバルブの弁開度を調整
し、ジェット効果を利用して旋回する充水に空気を供給
していた。
As another means for solving such problems and inconveniences, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-151177, a jet pump is used as an air drive device for guiding air to fill a suction pipe. The control valve is adjusted based on the effective drop between the upper pond and the runner vane, and air is supplied to the swirling charge using the jet effect. I was

【0010】しかし、この手段では、コントロールバル
ブの開閉駆動に油圧機構が用いられているため構造的に
複雑であり、また充水の旋回流を確実に抑制するには、
吸い出し管の周囲に複数のジェットポンプおよびコント
ロールバルブの弁開閉を調整する油圧機構が必要にな
り、運転員にとって運転操作の使い勝手がしにくい不具
合があり、運転操作の容易なものが求められていた。
However, this means is structurally complicated because a hydraulic mechanism is used for opening and closing the control valve, and in order to reliably suppress the swirling flow of the charged water,
A hydraulic mechanism for adjusting the opening and closing of multiple jet pumps and control valves was required around the suction pipe, which made it difficult for the operator to use the driving operation easily. .

【0011】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、構造を簡素化させて運転操作が容易でかつ
吸い出し管内の充水の旋回流を確実に防止できる水力機
械の給気装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an air supply device for a hydraulic machine that has a simplified structure, is easy to operate, and can reliably prevent a swirling flow of water in a suction pipe. Is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る水力機械の
給気装置は、上記目的を達成するために、請求項1に記
載したように、ケーシングと吸い出し管とを結ぶ中間通
路に、ケーシングから供給される動水の流れ方向に沿っ
て順次ガイドベーン、ランナベーンを備えたランナを設
置するとともに、ランナに一体結合し、空気を上記吸い
出し管の充水に案内する空気通路を穿設した主軸を備え
た水力機械の給気装置において、上記空気通路を穿設し
た主軸にコントロールバルブと貯気室を設け、コントロ
ールバルブの弁体に開閉信号を与える制御部を備えたも
のである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an air supply apparatus for a hydraulic machine, comprising: a casing provided in an intermediate passage connecting a casing and a suction pipe; A guide shaft and a runner provided with a runner vane are sequentially installed along the flow direction of the hydraulic fluid supplied from the main shaft, and a main shaft integrally formed with the runner and having an air passage for guiding air to the filling of the suction pipe is provided. A control valve and an air storage chamber are provided on a main shaft provided with the air passage, and a control unit for giving an open / close signal to a valve body of the control valve.

【0013】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項2に記載したように、貯
気室は空気通路を穿設した主軸の上端部に設置したもの
である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an air supply apparatus for a hydraulic machine, wherein an air storage chamber is provided at an upper end of a main shaft having an air passage. It is.

【0014】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項3に記載したように、制
御部は、予め模型試験または据付現地試験のデータから
作成した有効落差の関数に、実運転信号に基づいて演算
した信号を突き合わせ、吸い出し管に空気を供給するコ
ントロールバルブの弁開閉信号を設定する演算部を備え
たものである。
In order to achieve the above object, the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention, as described in claim 3, is characterized in that the control unit includes an effective head prepared in advance from data of a model test or an installation field test. And a calculation unit for setting a valve opening / closing signal of a control valve for supplying air to the suction pipe with a signal calculated based on the actual operation signal.

【0015】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項4に記載したように、運
転信号は、実出力、実有効落差、実流量、ガイドベーン
の実開度のいずれか一つを選択したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an air supply device for a hydraulic machine, wherein an operation signal includes an actual output, an actual effective head, an actual flow rate, and an actual value of a guide vane. One of the opening degrees is selected.

【0016】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項5に記載したように、コ
ントロールバルブは、弁体を進退させるモータを備えた
ものである。
In order to achieve the above object, in the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention, the control valve is provided with a motor for moving the valve body forward and backward.

【0017】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項6に記載したように、コ
ントロールバルブは弁体を収容するシリンダと、制御部
から与えられる弁開閉信号により弁体を進退させる弁体
駆動部を備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an air supply device for a hydraulic machine, wherein the control valve includes a cylinder accommodating a valve body and a valve opening / closing provided by a control unit. It is provided with a valve element drive unit for moving the valve element forward and backward by a signal.

【0018】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項7に記載したように、コ
ントロールバルブの弁体および主軸に穿設した空気通路
に設けた弁座は、ともに円錐形に形成したものである。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an air supply device for a hydraulic machine, comprising: a valve seat provided in an air passage formed in a valve body and a main shaft of a control valve. Are both formed in a conical shape.

【0019】本発明に係る水力機械の給気装置は、上記
目的を達成するために、請求項8に記載したように、シ
リンダは、弁体を回動自在に支承する軸受を備えたもの
である。
In order to achieve the above object, in the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention, the cylinder is provided with a bearing for rotatably supporting the valve element. is there.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水力機械の給
気装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of an air supply device for a hydraulic machine according to an embodiment of the present invention.

【0021】図1は、本発明に係る水力機械の給気装置
がフランシス水車に適用される一例を示す概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example in which the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention is applied to a Francis turbine.

【0022】渦巻状のケーシング1は、中央に主軸(回
転軸)2と一体結合するランナ3を備えている。このラ
ンナ3には、入口から出口に向って徐々に拡開し、出口
の翼列間が偏平状の箱形通路に形成し、動水の速度エネ
ルギを従来よりも一層高くしたランナベーン4が設けら
れている。また、渦巻状のケーシング1とランナ3との
間に形成された中間通路5には、ケーシング1の動水を
整流させるステーベーン6、上池(図示せず)とケーシ
ング1との有効落差変動に対応して可変自在に調整でき
るガイドベーン7がそれぞれ設置されている。
The spiral casing 1 has a runner 3 at the center, which is integrally connected to a main shaft (rotating shaft) 2. The runner 3 is provided with a runner vane 4 which gradually expands from the inlet to the outlet, forms a flat box-shaped passage between the blade cascades at the outlet, and further increases the velocity energy of the hydraulic fluid as compared with the prior art. Have been. An intermediate passage 5 formed between the spiral casing 1 and the runner 3 is provided with a stay vane 6 for rectifying the hydraulic fluid in the casing 1 and an effective head variation between the upper pond (not shown) and the casing 1. Guide vanes 7 which can be variably adjusted correspondingly are provided.

【0023】また、ランナベーン4の出口は、エルボ形
式の吸い出し管8を備え、この吸い出し管8によりラン
ナベーン4に回転駆動力を与えた動水の速度エネルギが
回収できるように図られている。
The outlet of the runner vane 4 is provided with an elbow-type suction pipe 8, and the suction pipe 8 is designed to recover the velocity energy of the hydraulic fluid that has given the runner vane 4 a rotational driving force.

【0024】一方、ランナベーン4と一体結合させた主
軸2には、空気を案内し、吸い出し管8の充水9に発生
する旋回流を抑制する空気通路10がその軸方向に沿っ
てランナベーン4の出口まで延びるように穿設されてい
る。
On the other hand, an air passage 10 for guiding air and suppressing a swirling flow generated in the water 9 of the suction pipe 8 is formed in the main shaft 2 integrally connected to the runner vane 4 along the axial direction of the runner vane 4. It is drilled to extend to the exit.

【0025】空気通路10は、図2に示すように、その
上端部にパッキン11により水密的に密閉された貯気室
12を備えるとともに、この貯気室12にコントロール
バルブ13と、空気を吸い込む空気導入口14とをそれ
ぞれ備えている。
As shown in FIG. 2, the air passage 10 has an air storage chamber 12 which is hermetically sealed by a packing 11 at an upper end thereof, and a control valve 13 and air are sucked into the air storage chamber 12. An air inlet 14 is provided.

【0026】また、コントロールバルブ13は、モータ
15を備えており、このモータ15の駆動力によりコン
トロールバルブ13を弁開閉制御させるようになってい
る。さらに、モータ15は、図4に示すように、予め模
型試験または据付現地試験で求めた上池(図示せず)と
ランナベーン4との変動有効落差毎に算出された放物状
の関数またはステップ状の関数を選択的に組み込んだ制
御部16と、実運転の際に検出した実有効落差から上記
関数に突き合わせコントロールバルブ13の弁開度を設
定する演算部17とをそれぞれ備え、制御部16から設
定された弁開度信号に基づいてコントロールバルブ13
の弁体を開閉駆動させるようになっている。
The control valve 13 has a motor 15, and the driving force of the motor 15 controls the opening and closing of the control valve 13. Further, as shown in FIG. 4, the motor 15 has a parabolic function or step calculated for each variable effective head between the upper pond (not shown) and the runner vane 4 previously obtained through a model test or an installation field test. The control unit 16 includes a control unit 16 that selectively incorporates a shape-like function, and a calculation unit 17 that sets the valve opening of the control valve 13 by matching the actual effective head detected during actual operation with the function. Control valve 13 based on the valve opening signal set from
Is driven to open and close.

【0027】一方、制御部16に組み込まれ、図4で示
された放物線状の関数は、実線を有効落差Hが小さい場
合、また破線を有効落差H大をそれぞれ示しており、有
効落差Hの大小間に一点鎖線で示す変動有効落差毎のデ
ータがプロットされている。
On the other hand, the parabolic functions incorporated in the control unit 16 and shown in FIG. 4 show a solid line when the effective head H is small and a broken line where the effective head H is large, respectively. Data for each variable effective head indicated by a dashed line is plotted in the booth.

【0028】また、図4において、縦軸で示す出力信号
は、コントロールバルブ13の弁体の弁開度を示すとと
もに、横軸で示す入力信号は、水車出力Pと有効落差H
との、いわゆるP−Hカーブから求めた信号、有効落差
Hとランナベーン4を通過する流量Qとの、いわゆるP
−Qカーブから求めた信号、あるいは有効落差Hとガイ
ドベーン開度Aとの、いわゆるH−Aカーブから求めた
信号とのいずれか一つが選択的に使用されるうになって
いる。
In FIG. 4, the output signal indicated by the vertical axis indicates the valve opening of the valve body of the control valve 13, and the input signal indicated by the horizontal axis indicates the water turbine output P and the effective head H
, The effective head H and the flow rate Q passing through the runner vane 4,
Any one of the signal obtained from the −Q curve or the signal obtained from the so-called HA curve of the effective head H and the guide vane opening A is selectively used.

【0029】また、制御部16に選択的に組み込まれ、
図5で示されたステップ状の関数は、実線を有効落差H
小を、破線を有効落差H大をそれぞれ示しており、有効
落差Hの大小間に一点鎖線で示す変動落差毎のデータが
プロットされている。この場合、縦軸で示す出力信号
は、上述と同じようにコントロールバルブ13の弁体の
弁開度を示し、横軸で示す入力信号も、上述と同じよう
にP−Hカーブ、P−Qカーブ、H−Aカーブのいずれ
か一つが選択的に使用されるようになっている。
Further, it is selectively incorporated in the control unit 16,
The step-like function shown in FIG.
Small and dashed lines indicate the effective head H, respectively, and data for each variable head indicated by a dashed line is plotted between the effective heads H. In this case, the output signal indicated by the vertical axis indicates the valve opening of the valve body of the control valve 13 in the same manner as described above, and the input signal indicated by the horizontal axis also indicates the PH curve, PQ One of the curve and the HA curve is selectively used.

【0030】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0031】フランシス水車が部分負荷運転に入ると、
検出された有効落差、水車出力、流量、ガイドベーン開
度のいずれか一つの信号を用いて演算部17で演算し、
その演算信号を制御部16に入力し、ここで、図4で示
す放物線状の関数または図5で示すステップ状の関数と
突き合わせ、コントロールバルブ13の弁開度が自動的
に設定される。
When the Francis turbine enters partial load operation,
Using the detected effective head, the turbine output, the flow rate, and the guide vane opening degree, any one of the signals is used to calculate by the calculation unit 17;
The calculation signal is input to the control unit 16, where the control signal is matched with a parabolic function shown in FIG. 4 or a step-like function shown in FIG. 5, and the valve opening of the control valve 13 is automatically set.

【0032】設定されたコントロールバルブ13の弁開
閉信号は、制御部16からモータ15に駆動信号として
入力され、モータ15の駆動力によりコントロールバル
ブ13の弁体を進退させ、こうして空気導入口14から
吸い込んだ大気を貯気室12、空気通路10を経て吸い
出し管8の充水9の全域に亘って供給するよう図られて
いる。
The set valve opening / closing signal of the control valve 13 is inputted as a drive signal from the control unit 16 to the motor 15, and the valve of the control valve 13 is advanced and retracted by the driving force of the motor 15, and thus, from the air inlet 14. The suctioned atmosphere is supplied to the entire area of the water 9 of the suction pipe 8 through the air storage chamber 12 and the air passage 10.

【0033】このように、本実施形態では、有効落差、
水車出力、流量、ガイドベーン開度のいずれか一つの信
号を用い、コントロールバルブ13の弁開閉信号を自動
的に設定する制御部16を設け、空気を過不足なく吸い
出し管の充水の全域的に亘って供給したので、フランシ
ス水車運転の実情に対応させて吸い出し管の充水に発生
する旋回流を確実に抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the effective head,
A control unit 16 is provided for automatically setting a valve opening / closing signal of the control valve 13 by using any one signal of the water turbine output, the flow rate, and the guide vane opening degree. Therefore, the swirling flow generated in the filling of the suction pipe can be reliably suppressed according to the actual situation of the Francis turbine operation.

【0034】また、本実施形態では、吸い出し管の充水
に空気を供給するとき、コントロールバルブと制御部を
備えるだけの構造簡素にして自動供給ができるようにし
たので、運転員にとって操作容易な給気装置を実現する
ことができる。
In this embodiment, when air is supplied to the water in the suction pipe, the structure is simply provided with a control valve and a control section, so that automatic supply can be performed. An air supply device can be realized.

【0035】図3は本発明に係る水力機械の給気装置の
第2実施形態を示す概略図である。なお、第1実施形態
の構成部品と同一部分には同一符号を付し、その重複説
明を省略する。
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of an air supply device for a hydraulic machine according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0036】本実施形態に係るコントロールバルブ13
は、弁体18を収容するシリンダ21と、制御部16の
弁開閉信号により弁体18を進退させる弁体駆動部22
を備えるとともに、弁体18を円錐状に形成し、さらに
弁体18に対する主軸2の弁座19を円錐状に作成する
一方、弁体18が回動しながら進退できるようシリンダ
21に軸受20を備えたものである。
The control valve 13 according to the present embodiment
Is a cylinder 21 for accommodating the valve element 18, and a valve element driving section 22 for moving the valve element 18 forward and backward by a valve opening / closing signal from the control section 16.
The valve body 18 is formed in a conical shape, and the valve seat 19 of the main shaft 2 with respect to the valve body 18 is formed in a conical shape. It is provided.

【0037】このように本実施形態では、弁体18、弁
座19をともに円錐状に形成し、さらに弁体18の弁閉
に際し、回動自在にできる軸受20を備えたので、吸い
出し管8に給気を必要としないときに空気を確実に断つ
ことができ、漏気によるランナベーン4のランナヘッド
を上昇させることがなく、安定した運転を行なうことが
できる。
As described above, in the present embodiment, the valve element 18 and the valve seat 19 are both formed in a conical shape, and the bearing 20 is provided so as to be rotatable when the valve element 18 is closed. When the air supply is not required, the air can be reliably cut off, and the runner head of the runner vane 4 can be stably operated without raising the runner head due to the leakage.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る水力機
械の給気装置は、吸い出し管の充水の全域に亘って大気
を供給する主軸の空気通路に貯気室とコントロール弁を
設け、このコントロール弁に与えられる弁開閉信号とし
て有効落差、水車出力、流量、ガイドベーン開度に基づ
く放物状またはステップ状の関数を組み込んだ制御部を
設けたので、運転状態に対応させて過不足なく、的確
に、自動的に、空気を吸い出し管に供給することができ
る。
As described above, the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention is provided with the air storage chamber and the control valve in the air passage of the main shaft for supplying the atmosphere over the entire area of the suction pipe. The control unit incorporates a parabolic or step-like function based on the effective head, turbine output, flow rate, and guide vane opening as a valve opening / closing signal given to the control valve. The air can be supplied to the suction pipe automatically without any shortage.

【0039】また、本発明に係る水力機械の給気装置
は、吸い出し管の充水に供給するコントロールバルブの
弁体を円錐状に形成し、この弁体を回動自在に支承する
軸受を貯気室に設けて水密的に弁閉させたので、吸い出
し管の給気を必要としないときにその漏気を確実に断つ
ことができる。
In the air supply apparatus for a hydraulic machine according to the present invention, the valve body of the control valve for supplying water to the suction pipe is formed in a conical shape, and a bearing for rotatably supporting the valve body is stored. Since the valve is provided in the air chamber and closed in a water-tight manner, the leakage can be reliably cut off when the supply of air to the suction pipe is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る水力機械の給気装置が適用される
フランシス水車を一例にした概略図。
FIG. 1 is a schematic view of a Francis turbine to which an air supply device for a hydraulic machine according to the present invention is applied.

【図2】本発明に係る水力機械の給気装置の第1実施形
態を概略的に示す部分図。
FIG. 2 is a partial view schematically showing a first embodiment of an air supply device for a hydraulic machine according to the present invention.

【図3】本発明に係る水力機械の給気装置の第2実施形
態を概略的に示す部分図。
FIG. 3 is a partial view schematically showing a second embodiment of an air supply device for a hydraulic machine according to the present invention.

【図4】本発明に係る水力機械の給気装置において、制
御部に組み込んだ放物曲線状の関数を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a parabolic curve function incorporated in the control unit in the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention.

【図5】本発明に係る水力機械の給気装置において、制
御部に組み込んだステップ状の関数を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing a step-like function incorporated in a control unit in the air supply device for a hydraulic machine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケーシング 2 主軸 3 ランナ 4 ランナベーン 5 中間通路 6 ステーベーン 7 ガイドベーン 8 吸い出し管 9 充水 10 空気通路 11 パッキン 12 貯気室 13 コントロールバルブ 14 空気導入口 15 モータ 16 制御部 17 演算部 18 弁体 19 弁座 20 軸受 21 シリンダ 22 弁体駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 2 Main shaft 3 Runner 4 Runner vane 5 Intermediate passage 6 Stay vane 7 Guide vane 8 Suction pipe 9 Filling water 10 Air passage 11 Packing 12 Gas storage room 13 Control valve 14 Air introduction port 15 Motor 16 Control part 17 Calculation part 18 Valve body 19 Valve seat 20 Bearing 21 Cylinder 22 Valve drive unit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーシングと吸い出し管とを結ぶ中間通
路に、ケーシングから供給される動水の流れ方向に沿っ
て順次ガイドベーン、ランナベーンを備えたランナを設
置するとともに、ランナに一体結合し、空気を上記吸い
出し管の充水に案内する空気通路を穿設した主軸を備え
た水力機械の給気装置において、上記空気通路を穿設し
た主軸にコントロールバルブと貯気室を設け、コントロ
ールバルブの弁体に開閉信号を与える制御部を備えたこ
とを特徴とする水力機械の給気装置。
A runner having a guide vane and a runner vane is sequentially installed in an intermediate passage connecting a casing and a suction pipe along a flow direction of hydraulic fluid supplied from the casing. In the air supply device for a hydraulic machine provided with a main shaft having an air passage for guiding the water to the suction pipe, a control valve and an air storage chamber are provided on the main shaft having the air passage, and a valve of the control valve is provided. An air supply device for a hydraulic machine, comprising: a control unit for giving an opening / closing signal to a body.
【請求項2】 貯気室は空気通路を穿設した主軸の上端
部に設置したことを特徴とする請求項1記載の水力機械
の給気装置。
2. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the air storage chamber is provided at an upper end of a main shaft provided with an air passage.
【請求項3】 制御部は、予め模型試験または据付現地
試験のデータから作成した有効落差の関数に、実運転信
号に基づいて演算した信号を突き合わせ、吸い出し管に
空気を供給するコントロールバルブの弁開閉信号を設定
する演算部を備えたことを特徴とする請求項1記載の水
力機械の給気装置。
3. The control unit according to claim 1, wherein the control unit compares a signal calculated based on an actual operation signal with a function of an effective head created from data of a model test or an installation field test in advance to supply air to the suction pipe. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 1, further comprising a calculation unit that sets an open / close signal.
【請求項4】 運転信号は、実出力、実有効落差、実流
量、ガイドベーンの実開度のいずれか一つを選択したこ
とを特徴とする請求項3記載の水力機械の給気装置。
4. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 3, wherein the operation signal is selected from one of an actual output, an actual effective head, an actual flow rate, and an actual opening degree of the guide vane.
【請求項5】 コントロールバルブは、弁体を進退させ
るモータを備えたことを特徴とする請求項1記載の水力
機械の給気装置。
5. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the control valve includes a motor that moves the valve body forward and backward.
【請求項6】 コントロールバルブは弁体を収容するシ
リンダと、制御部から与えられる弁開閉信号により弁体
を進退させる弁体駆動部を備えたことを特徴とする請求
項1記載の水力機械の給気装置。
6. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the control valve includes a cylinder accommodating the valve element, and a valve element driving section that moves the valve element forward and backward according to a valve opening / closing signal given from the control section. Air supply device.
【請求項7】 コントロールバルブの弁体および主軸に
穿設した空気通路に設けた弁座は、ともに円錐形に形成
したことを特徴とする請求項6記載の水力機械の給気装
置。
7. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 6, wherein the valve body of the control valve and the valve seat provided in the air passage formed in the main shaft are both formed in a conical shape.
【請求項8】 シリンダは、弁体を回動自在に支承する
軸受を備えたことを特徴とする請求項6記載の水力機械
の給気装置。
8. The air supply device for a hydraulic machine according to claim 6, wherein the cylinder includes a bearing that rotatably supports the valve element.
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