JPS5872676A - 水車の給気方法 - 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】 ｌ）発明の技術分野 本発明は変落差式発′ｄ所における水車またはボング水
車（本明細書では単に水車という。）の給気方法の改良
に係り、特に水車運転時に、ドラフトチューブ内に生ず
るセンターホワールに基因する撮動を低減させるように
した水車の給気方法に関する。

２）従来技術 水車を発成運転する場合、負荷が２０％〜６０％の領域
において、ドラフトチューブ内にセンターホワールが生
じ、必然的に振動、騒音の増大現象が発生する。この振
動の周波数は水車の回転速度（Ｎ）の１／８．４〜１／
８．８程度である。

ドラフトチューブ内におけるセンターホワールの発生メ
カニズムは次のように考えられる。

即ち、水ｉ一部分負荷の場合、周方向の分速度をもって
ランナーから流出した水は自由渦運動を始める。この自
由渦運動において、渦の中心から距１ｌｌＩ（橡の位置
にある水の流速の周方同成分（Ｖｕ）は次式によって示
される。

Ｖｕ　＝　Ｋ　／　Ｒ ただし、Ｋ：定数 従って上記（Ｖｕ）は渦の中心に近いほど大きくなるが
、その値がある程匿以上に大きくなると、所定半径以内
の水は強制渦運動となりｓ　ｉ’１’ｌ坏のように一体
となって回転運動を始める。その結果。

内側の強制渦領域（これを痛心という。）と、外１則の
自由渦領域の間には円錐状の境界面ができるが、痛心は
ドラフトチューブ内の流れに２いて柱状になり、ドラフ
トチューブの中心のまわシを龍巻のように揺れ動き、激
しく振動する。

この振動は前述のようにＮ／ａ、４〜ｓ／：ａ、ｓ１度
の低周波振動であり、痛心の旋回が激しいときｊは１発
電所全体を異常撮動させる。また、４心の振動周波数と
導水管の固有振動数が近いときには導水管が共振し、ま
た電力系統の固Ｍ蛋動数に近いときには電力動揺が発生
し、機器の安全性や発電所の運転に重大な影響を及ぼす
おそれがある。

このような振動の発生を抑制するため、第１図に示すよ
うにドラフトチューブ内に給気管ｌを設け、ガイドベー
ン２の開度に応じて、空気配管８に介挿した給気弁４を
開閉させることが従来から行なわれている。同図中、水
軍ケーシング５とラ　　′ノナ６の間に設けたガイドベ
ーン２はサーボモータ７によって開閉され、流水量を調
節して発電機出力を増減させる。

従来の給気方法では、落差の変動に関係なし゛に、サー
ボモータ７の開度にリンクして給気弁４を開閉し、空気
管ｌ内に送シ込まれる空気量を調節していた。

８）従来技術の問題点 近年、貯水池の有効利用を図るため、変落差式の発電所
が多用されるようになってきているが、／ かかる形式の発電所においては、ドラフトチューブ内は
痛心が発生するガイドベーン開度が高落差時と低落差時
で異なるため、上記した従来の給気方法では最適を給気
を行なうことができず、広い変落差範囲において静しゆ
くな運転を行なうことは不可能であった。

４）　発明の目的 本発明は従来の給気方法における上述の如き欠点を除去
し、広い変落差範囲に匿って最適な給気を行ない得る水
工の給気方法を提供すること？目的とするものである。

６）発明ｐ構成 本発明は上部貯水池と下部貯水池の水位差を落差演出器
によって演出すると共に、−水車運転点全話す水車出力
を水軍出力検出器によって検出し。

上記両検出器によって検出された落差信号と水１出力信
号を演算し、この演算によって得られた制御信号によっ
て給気量［ｔ’に制御して空気管に送シ込壕れる空気量
を調節する水Ｉの給気方法である。

６）発明５Ｑ冥施列 以下１本発明の実施例を、用２図につき説明する。

導水Ｗ６１０を介して連結さｎた上部貯水池１１と下部
１？水池１２の落差（壕を落差検出６１３によって検出
する。また、水軍１４の出力を検出するため、これて４
結された発α機１５の出力を水軍出力検出器【６によっ
て検出する。なお、この検出器１６は水軍１４のガイド
ベーン開度を検出することによって水車出力を検出する
ものであってもよい。

検出器１３と１６によって検出された落差信号１３ａ７
　゛ と水車出力信号１６ａはデータ記憶演算出力装置１７蝉 に入力さｎる。この銀酸１７は、緬気弁（第２図には示
されていないが第１図の４に相当する。）の台数や開度
によって定まる給気量と、給気位置（発電機出力または
ガイドベーン開度）との関係を示すデータを記憶してお
り、前記落差信号１３ａと水車出力信号１６ａに基いて
最適給気量の演算を行ない、その結果を制御信号１７ａ
として給気装置１８に向けて出力する。給気装置ｔ１８
は制御信号に応じて、給気弁の台数および開度やコンプ
レッサー（図示せず）をコントロールし、空気配管１９
を通して最適量の空気が、トラフトチ１−プ内に設置し
た空気管（第２図中には示してないがｗｃ１図の１に相
当する）に送り込まれるよう、給気量を制御する。

、　第８図は給気１ｔ−調節する給気データを例示する
もので１図中の点（ａ）Ｔｈ　（”）＊　（り、　（ｂ
ンで囲まれた屹−月、および（（り、　（ｇ）ｊ愼）、
　（ｄ）で囲まＡ定範囲は夫々給気弁１台運転を示し、
また点（すｋ　（ｆ）％（ト）、（Ｃ）で囲まれた範囲
は２台運転を示す。

落差検出器１３によって落差（ＨＩＩＱ）　ｆ！：検出
し、′７に亘出力検出器１６によって発電機出力（Ｐｋ
ｗ）を検出した場合、これらの検出信号をデータ記憶演
算出力装置１７に送シ込み、３８図の点０を求め、この
点０が給気データ内でどこに存在するかによって給気装
置全コントロールする。第８図の例では点Ｏは（ｂ）、
Ｃｆ）、（ｇ）、（Ｃ）の範囲内にあシ、袷気升２台運
転を指示しているので、２台の給気斤ソレノイド（図示
せず）に「百号を送り、２台の給″′Ａ升と所定開度に
調節する。

７）発明の効果 上述の如く、本発明においては、上部貯水池と下部貯水
池の水位差を示す落差溶号と、水車の運転点を示す水車
出力信号を入力信号として所定の演算処理を行ない、ド
ラフトチューブ内に送シ込、七れる空気量をコントロー
ルするようにしたから、上下貯水池間の落差に応じてき
め細かい制御ヵｈ」能となシ、広い変落差範囲に亘って
最適給気を行なうことができる。

従って、ドラフトチューブ内におけるセンターホワール
の発生が抑制され、発電所建屋や導水管に異常振動を生
じさせたり、１を力系統に動揺を与えることが防止さｆ
Ｌ、安全性が大巾に同上する。

ス面の藺導な説明 第１図は従来の給気方式を示す水車付近の概念的縦断面
図、第２図は本発明の＊施例全示す説明図、第８図は給
気データの演算方法を説明するグラフである。

ｌ−・給気管、２・・・ガイドベーン、８・・・空気配
管、４・・・給気弁、５・・・水低ケーシング、６・・
・ラノナ。

７・・・サーボモータ、１０・・・導水路、」１・・・
上部貯水池。

１２・・・下部貯水池、１３・・・１差検出器％１４・
・・水車、１５・・・発電機％【６・・・水環出力検出
器、１７・・・データ記憶演算出力装置、１８・・・給
気装置、１９−・空気配管。

鴇１　図 ′ｌＰ、２図 １／　　　　　　　　　　１６ 布３０ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）上部貯水池と下部貯水池の水位差を落差検出器によ
   って検出すると共に、水車運転点全話す水車出力を水車
   出力検出器によって検出し、上記雨検出器によって検出
   された落差信号と水車出力信号を演算し、この演算によ
   って得られた制御信号によ２て給気装置を制御して空気
   管に送シ込まれる空気量を調節するようにし九ことを特
   徴とする水車の給気方法。 ２）落差信号と水車出力信号の演算を、拾気譬と給気位
   置との関係を示すデータを記憶している記憶演算出力装
   置によって行なうようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の水車の給気方法。