JPS60187777A - 水車の運転方法 - Google Patents
水車の運転方法Info
- Publication number
- JPS60187777A JPS60187777A JP59042075A JP4207584A JPS60187777A JP S60187777 A JPS60187777 A JP S60187777A JP 59042075 A JP59042075 A JP 59042075A JP 4207584 A JP4207584 A JP 4207584A JP S60187777 A JPS60187777 A JP S60187777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- head
- water turbine
- guide vane
- flow rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、水車の運転方法に係り、特に洪水時等に大流
量を流すのに好適な方法に関する。
量を流すのに好適な方法に関する。
従来の運転方法においては、極低落差時の流量は水車特
性より制限され、特に洪水時の如く大流量を流したい時
に、その容量がなく、別途ダム等の設備面での考慮を必
要としていた。
性より制限され、特に洪水時の如く大流量を流したい時
に、その容量がなく、別途ダム等の設備面での考慮を必
要としていた。
本発明の目的は、簡単な方法にて上記欠点をカバーし、
極低落差時においてもダム等の設備を増設することなく
、大流量を流せる水車の運転方法を提供することにある
。
極低落差時においてもダム等の設備を増設することなく
、大流量を流せる水車の運転方法を提供することにある
。
一般に、低落差に用いられる水車の特性は回転速度とと
もに流量を増大する特性を有している。
もに流量を増大する特性を有している。
一方、ある落差以下の極低落差時には、水車の回転速度
は定格速度まで上昇せず、定格速度以下の無拘束速度（
電力系統から切り離した状態）で回転することになる。
は定格速度まで上昇せず、定格速度以下の無拘束速度（
電力系統から切り離した状態）で回転することになる。
そして、流量もその落差と回転速度に応じて規定流量よ
りも減少する。本発明は発電機を、モータリング可能な
構造としておくことにより上記極低落差時電力系統につ
ないだままで定格回転数まで、モータリングを行ない、
流量を大１Ｊに増大させようとするものである。
りも減少する。本発明は発電機を、モータリング可能な
構造としておくことにより上記極低落差時電力系統につ
ないだままで定格回転数まで、モータリングを行ない、
流量を大１Ｊに増大させようとするものである。
まず代表的にカブラン水車の断面図を第１図に示す。ま
た第１図のＡ−Ａ線で切離した平面図を第２図に示す。
た第１図のＡ−Ａ線で切離した平面図を第２図に示す。
第１図、第２図において、水はケーシングより流入し、
スパイラルケーシングにより旋回を与えられてスティベ
ーンへ流入する。ステイベーン２を流出した水は旋回を
もちつつガイドベーン３に流入する。ガイドベーンはガ
イドベーンステム８の廻りに回転できる様にとり付けら
れており水車負荷に応じて水量を調整する役目をもって
いる。すなわち第３図に示す如く、１００％負荷の場合
にば３で示される様に全開状態となり、負荷が小さくな
るに従って３′の方向に回転する。水車が停止の場合に
は３“で示す全開状態となり流量も０となる。ここてガ
イドベーン全開状態に於る隣りのガイドベーンとの最少
間隙（ガイドベーンクリアランス）をＣとし、このガイ
ドベーンクリアランスがＣである状態を１００％ガイド
ベーン開度（以下１００％ＧＶＯと略す）と称する。
スパイラルケーシングにより旋回を与えられてスティベ
ーンへ流入する。ステイベーン２を流出した水は旋回を
もちつつガイドベーン３に流入する。ガイドベーンはガ
イドベーンステム８の廻りに回転できる様にとり付けら
れており水車負荷に応じて水量を調整する役目をもって
いる。すなわち第３図に示す如く、１００％負荷の場合
にば３で示される様に全開状態となり、負荷が小さくな
るに従って３′の方向に回転する。水車が停止の場合に
は３“で示す全開状態となり流量も０となる。ここてガ
イドベーン全開状態に於る隣りのガイドベーンとの最少
間隙（ガイドベーンクリアランス）をＣとし、このガイ
ドベーンクリアランスがＣである状態を１００％ガイド
ベーン開度（以下１００％ＧＶＯと略す）と称する。
ガイドベーンの役目はこの流量調整の他にもう一つあっ
て、第３図から分るように、ガイドベーンがある程度閉
っている状態の時には（例えば３′の状態）、全開の時
（３の状態）に比べて、ガイドベーンの出口角度αが小
さくなる。すなわち、流量は少ないが相対的に大きな旋
回成分をもって流出することになる。ガイドベーン３を
流出した水はランナベーン５に流入する。第４図に示す
ようにランナベーン５はステム９の回りに回転可能に取
付けられており、ランナボス１０は主軸６にホト等でと
りつけられている。主軸６及びランナボス１０は定格回
転速度Ｎ。で回転するが、回転中においてもランナ５は
ステム９の回りにある角度（例えば３０°）だけ回転可
能な構造となっている。
て、第３図から分るように、ガイドベーンがある程度閉
っている状態の時には（例えば３′の状態）、全開の時
（３の状態）に比べて、ガイドベーンの出口角度αが小
さくなる。すなわち、流量は少ないが相対的に大きな旋
回成分をもって流出することになる。ガイドベーン３を
流出した水はランナベーン５に流入する。第４図に示す
ようにランナベーン５はステム９の回りに回転可能に取
付けられており、ランナボス１０は主軸６にホト等でと
りつけられている。主軸６及びランナボス１０は定格回
転速度Ｎ。で回転するが、回転中においてもランナ５は
ステム９の回りにある角度（例えば３０°）だけ回転可
能な構造となっている。
±２カブラン水車の一般な特性を第５図に示す。
第５図において横軸は水車出力、縦軸は水車の効果を示
す。第５図から分るように、水車の特性は、羽根角度（
ＢＡ）を一定に保ってガイドベーン開度（ＧＶＯ）を増
加させていくと、出力は増加するが、効率はあるピーク
点をもつ。通常カブラン水車の運転は、このピーク点に
接する線（１１）すなわち包絡線上で行なわれる。この
包絡線上での運転のことをオフカム運転、この包絡線の
ことをオンカムライン、接点をオンカム点と称す。また
このオンカム状態からはずれた運転をオフカム運転、オ
フカム点等と称する。
す。第５図から分るように、水車の特性は、羽根角度（
ＢＡ）を一定に保ってガイドベーン開度（ＧＶＯ）を増
加させていくと、出力は増加するが、効率はあるピーク
点をもつ。通常カブラン水車の運転は、このピーク点に
接する線（１１）すなわち包絡線上で行なわれる。この
包絡線上での運転のことをオフカム運転、この包絡線の
ことをオンカムライン、接点をオンカム点と称す。また
このオンカム状態からはずれた運転をオフカム運転、オ
フカム点等と称する。
第６図は落差Ｈを横軸に、流量Ｑを軸にとったものであ
り、パラメータとして羽根角度ＢＡ、ガイドベーン開度
ＧＶＯ及び効率７をとっである。
り、パラメータとして羽根角度ＢＡ、ガイドベーン開度
ＧＶＯ及び効率７をとっである。
この第６図は第５図におけるオンカム点のみをプロット
したものであり、水車等効率曲線と呼ばれる。普通の水
車の使用領域は第６図に於いて斜線をほどこした最高落
差Ｈｖｎａｘ及び最低落差Ｈｔｌ ｎにはさまれた領域
である。
したものであり、水車等効率曲線と呼ばれる。普通の水
車の使用領域は第６図に於いて斜線をほどこした最高落
差Ｈｖｎａｘ及び最低落差Ｈｔｌ ｎにはさまれた領域
である。
ところで水車の使用領域のうち低落差領域で用いられる
チューブラ−水車やカブラン水車においてはランオブリ
バーすなわち川の主流の中に設置される例が多々ある。
チューブラ−水車やカブラン水車においてはランオブリ
バーすなわち川の主流の中に設置される例が多々ある。
この様なうンオブリバー型式の水車においては、水車は
電力をおこすと同時に下流へ放流する放流ゲートの役目
を荷っている場合も多い。この場合、一般的には水をた
くさん流すことが要求されるが、特に洪水時等にはなお
さらである。すなわち、洪水時には、ダムゲートからの
放水が最大となり下流水位が極端に上昇する例が多く、
この場合には落差が極端に低くなり、従って水車を通る
放水量も大＋ｌＪに減少する。
電力をおこすと同時に下流へ放流する放流ゲートの役目
を荷っている場合も多い。この場合、一般的には水をた
くさん流すことが要求されるが、特に洪水時等にはなお
さらである。すなわち、洪水時には、ダムゲートからの
放水が最大となり下流水位が極端に上昇する例が多く、
この場合には落差が極端に低くなり、従って水車を通る
放水量も大＋ｌＪに減少する。
特に第６図のＨｕｍｉｎで示すような極低落差で同期発
電機を備えた水車を使用する場合には、効率０％以下の
領域に相当し、実際上は定格回転数を維持することがで
きない。すなわち同期発電機は電力系統から切り離され
た状ｍ、 （無拘束速度の状態）になるが回転数は走路
回転数より低い回転数ＮＫまで低ドしてしまう。
電機を備えた水車を使用する場合には、効率０％以下の
領域に相当し、実際上は定格回転数を維持することがで
きない。すなわち同期発電機は電力系統から切り離され
た状ｍ、 （無拘束速度の状態）になるが回転数は走路
回転数より低い回転数ＮＫまで低ドしてしまう。
逆に定格回転数を維持しようとすれば、外部からのエネ
ルギー供給すなわちモータリングを行なわければならな
い。
ルギー供給すなわちモータリングを行なわければならな
い。
一方、チューブラ−水車、カブラン水車（一部品比速度
フランシス水車を含む）等の低落差に用いられる水車の
特性は一般に落差、ＢＡ及びＧＶＯ一定の場合第７図に
示す如く、回転速度Ｎに対して右上りの傾向になってい
る。すなわち上記の如く、落差が低すきて、回転数が定
格回転数Ｎｏまで上昇し得ない場合でもモータリング（
実際には同期電動機においては電力系統に併入する）し
てやり定格回転数Ｎ０までもち上げてやることにより、
流量もＱＫからＱｏまで増えることになる。もちろんこ
の場合当初より発電機はモータリング可能な構造として
おく必要がある。
フランシス水車を含む）等の低落差に用いられる水車の
特性は一般に落差、ＢＡ及びＧＶＯ一定の場合第７図に
示す如く、回転速度Ｎに対して右上りの傾向になってい
る。すなわち上記の如く、落差が低すきて、回転数が定
格回転数Ｎｏまで上昇し得ない場合でもモータリング（
実際には同期電動機においては電力系統に併入する）し
てやり定格回転数Ｎ０までもち上げてやることにより、
流量もＱＫからＱｏまで増えることになる。もちろんこ
の場合当初より発電機はモータリング可能な構造として
おく必要がある。
以上まとめるとＨｕｍｔｎの如き極低落差の洪水時の運
転が当初より予想されている場合は、同期発電機をモー
タリングも可能な構造としておくことにより、該時の流
量を増加させることができる。
転が当初より予想されている場合は、同期発電機をモー
タリングも可能な構造としておくことにより、該時の流
量を増加させることができる。
これによってｌ＠電所の４画に融通性をもたせることが
でき、効果的な発電所の運用が可能となる。
でき、効果的な発電所の運用が可能となる。
この発明は洪水時の落差が低い程効果がある。
また以上説明した、カブラン水車やチューブラ−水車の
如きランナベーンが可動な水車のみならずフランシス水
車でも低落差機の場合にはＮに対して流量特性は右」ユ
リの傾向にあり、十分適用できるものである。
如きランナベーンが可動な水車のみならずフランシス水
車でも低落差機の場合にはＮに対して流量特性は右」ユ
リの傾向にあり、十分適用できるものである。
本発明によれば、水車の構造を木質的に変えることなく
、極低落差時の流量を増大させることができるので、洪
水時の発電所の効果的な運用が可能である。
、極低落差時の流量を増大させることができるので、洪
水時の発電所の効果的な運用が可能である。
第１図は代表的なカブラン水車の断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面の平面図、第３図はガイドベーンの開閉
状態の関係図、第４図可動ランナベーンの構造を示す断
面図、第５図はオンカム運転の説明図、第６図は水車の
等効率曲線の代表的な例を示す曲線図 −一゛ 青倉云李輸≠である。 ｌ・・・ケーシング、２・・・ステイベーン、３・・・
ガイドベーン、５・・・ランナベーン、６・・主軸、８
・・ガイドベーンステム、９・・・ランナベーンステム
、１１猿１ 閃 第２国 ３ノ 第４０ フにφ謹２刀 昏 ムロ Ｈ１／酎 が鯉道 −入 落差 〃
図のＡ−Ａ断面の平面図、第３図はガイドベーンの開閉
状態の関係図、第４図可動ランナベーンの構造を示す断
面図、第５図はオンカム運転の説明図、第６図は水車の
等効率曲線の代表的な例を示す曲線図 −一゛ 青倉云李輸≠である。 ｌ・・・ケーシング、２・・・ステイベーン、３・・・
ガイドベーン、５・・・ランナベーン、６・・主軸、８
・・ガイドベーンステム、９・・・ランナベーンステム
、１１猿１ 閃 第２国 ３ノ 第４０ フにφ謹２刀 昏 ムロ Ｈ１／酎 が鯉道 −入 落差 〃
Claims (1)
- Ｊ、同期発電機と水車を連結し、落差、ガイドベーン開
度、ランナベーン角度がそれぞれ一定の場合、水車の回
転速度の増加に対して流量も増加する特性となっている
水車の運転方法において、上記同期発電機をモータリン
グ可能にすると共に、極低落差時この同期発電機を系統
に併入し、しかしてこの同期発電機の回転数を定格回転
数まで上昇させて運転することを特徴とする水車の運転
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042075A JPS60187777A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 水車の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59042075A JPS60187777A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 水車の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187777A true JPS60187777A (ja) | 1985-09-25 |
Family
ID=12625938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59042075A Pending JPS60187777A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 水車の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60187777A (ja) |
-
1984
- 1984-03-07 JP JP59042075A patent/JPS60187777A/ja active Pending
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