JPS60249672A - 複輪ペルトン水車およびその運転方法 - Google Patents
複輪ペルトン水車およびその運転方法Info
- Publication number
- JPS60249672A JPS60249672A JP59105960A JP10596084A JPS60249672A JP S60249672 A JPS60249672 A JP S60249672A JP 59105960 A JP59105960 A JP 59105960A JP 10596084 A JP10596084 A JP 10596084A JP S60249672 A JPS60249672 A JP S60249672A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- head
- runner
- needle valve
- pelton
- diameter
- 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
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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
- F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
- F03B15/20—Controlling by varying liquid flow specially adapted for turbines with jets of high-velocity liquid impinging on bladed or like rotors
-
- 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)
- Hydraulic Turbines (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、同一の主軸上にバケツ１〜のピッチ円の直径
が異なる複数段のランナを取イ」けた複輪ペルトン水車
およびその運転方法に関する。
が異なる複数段のランナを取イ」けた複輪ペルトン水車
およびその運転方法に関する。
（発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、ペルトン水車では、主機の回転速度が一定の場
合、運転落差が設計落差から外れると、水ジェツトの干
渉や乱れなどのため効率が大幅に低下する。第２図は横
軸に単位落差当りの回転速度Ｎ／’ｌ−１をとり、縦軸
に水車の効率ηを示したもので、回転速度Ｎが一定の場
合には落差Ｈが設計落差から低落差側へずれた場合も、
高落差側へずれた場合も、効率ηは急激に低下する。
合、運転落差が設計落差から外れると、水ジェツトの干
渉や乱れなどのため効率が大幅に低下する。第２図は横
軸に単位落差当りの回転速度Ｎ／’ｌ−１をとり、縦軸
に水車の効率ηを示したもので、回転速度Ｎが一定の場
合には落差Ｈが設計落差から低落差側へずれた場合も、
高落差側へずれた場合も、効率ηは急激に低下する。
運転落差が設計落差から大きく外れた場合には、水車効
率の低下のため発電運転が不可能となり、発電所の運用
上、重大な支障を来たすことになる。
率の低下のため発電運転が不可能となり、発電所の運用
上、重大な支障を来たすことになる。
落差が変化した場合、主機の回転速度を変更して、その
時点の運転落差に最適な回転速度を選択すれば効率の低
下を防ぐことができるが、このような運転方法を実現し
ようとすると、主機に直結する同期発電機やその付属機
器の構造が複雑となり、高価なものとなるため、現在の
発電所では上述の回転速度変更方法は採用されていない
のが実状である。
時点の運転落差に最適な回転速度を選択すれば効率の低
下を防ぐことができるが、このような運転方法を実現し
ようとすると、主機に直結する同期発電機やその付属機
器の構造が複雑となり、高価なものとなるため、現在の
発電所では上述の回転速度変更方法は採用されていない
のが実状である。
このような状況のため、広い運転落差範囲に適用できる
ペルトン水車の出現が強く望まれていた。
ペルトン水車の出現が強く望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明は背景技術における上述の事情に鑑みて成された
もので、主機の回転速度を変更することなく、広い運転
範囲内で高い効率を発揮できるようにしたペルトン水車
およびその運転方法を提供することを目的とする。
もので、主機の回転速度を変更することなく、広い運転
範囲内で高い効率を発揮できるようにしたペルトン水車
およびその運転方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明は複数のランナのパ
ケットのピッチ円の直径を、それらのランナの変落差特
性のピーク値が設計基準落差よりも高目および低目にシ
フトするよう異ならせた複輪ペルトン水車と、これを高
落差範囲に亘って高い効率で運転制御するため、落差検
出器からの落差信号が基準設計落差よりも大きいか小さ
いかを判別し、大きい場合には大径側ランナのパケット
にのみジェット水を噴出し、小さい場合には小径側ラン
ナのパケットにのみジェット水を噴出するよう運転制御
を行なうことを特徴とするものである。
ケットのピッチ円の直径を、それらのランナの変落差特
性のピーク値が設計基準落差よりも高目および低目にシ
フトするよう異ならせた複輪ペルトン水車と、これを高
落差範囲に亘って高い効率で運転制御するため、落差検
出器からの落差信号が基準設計落差よりも大きいか小さ
いかを判別し、大きい場合には大径側ランナのパケット
にのみジェット水を噴出し、小さい場合には小径側ラン
ナのパケットにのみジェット水を噴出するよう運転制御
を行なうことを特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明を竪軸２段ペルトン水車に適用した例を
模式的に示すもので、主軸１には２段のランナ２．３が
上下方向に適瓜の間隔をおいて取付けられている。各ラ
ンナ２，３の周囲には夫々多数個のパケット４．５が取
付けられているが、ランナ２，３の直径は上段ランナ２
のパケット群のピッチ円の直径Ｄ１が下段ランナ３のパ
ケット群のピッチ円の直径Ｄ２よりも大きくなるように
寸法を定められている。
模式的に示すもので、主軸１には２段のランナ２．３が
上下方向に適瓜の間隔をおいて取付けられている。各ラ
ンナ２，３の周囲には夫々多数個のパケット４．５が取
付けられているが、ランナ２，３の直径は上段ランナ２
のパケット群のピッチ円の直径Ｄ１が下段ランナ３のパ
ケット群のピッチ円の直径Ｄ２よりも大きくなるように
寸法を定められている。
これらのランナ２，３およびパケット４．５を収納する
ハウジング６の側壁には、各パケット４゜５と対応する
位置にノズル管７．８が配置されている。これらのノズ
ル管はケーシング９，１０を介して鉄管（図示せず）内
の高圧水に連通しており、また各ノズル管７．８の先端
には流量調整弁としてニードル弁１１．１２が設けられ
ている。
ハウジング６の側壁には、各パケット４゜５と対応する
位置にノズル管７．８が配置されている。これらのノズ
ル管はケーシング９，１０を介して鉄管（図示せず）内
の高圧水に連通しており、また各ノズル管７．８の先端
には流量調整弁としてニードル弁１１．１２が設けられ
ている。
各ニードル弁１１．１２には、第３図に示すようにニー
ドル弁駆動装置１３．１４が接続されており、落差検出
器１５からの落差信号に基いて開閉制御される。即ち、
落差信号検出器１５から出力される落差信号Ｈは判定器
１６により判定され、落差信号Ｈが基準設計落差Ｈ８に
対してＨ≧１−１ 。
ドル弁駆動装置１３．１４が接続されており、落差検出
器１５からの落差信号に基いて開閉制御される。即ち、
落差信号検出器１５から出力される落差信号Ｈは判定器
１６により判定され、落差信号Ｈが基準設計落差Ｈ８に
対してＨ≧１−１ 。
の関係にある場合にはニードル弁駆動装置１３はニード
ル弁１１を適正開度に開度制御すると共に、ニードル弁
駆動装置１４はニードル弁１２を全開とする。また、Ｈ
くＨｏの関係にあるとぎは、ニードル弁駆動装＠１３は
ニードル弁１１を全閉させ、ニードル弁駆動装置１４は
ニードル弁１２を適正開度に開度制御する。
ル弁１１を適正開度に開度制御すると共に、ニードル弁
駆動装置１４はニードル弁１２を全開とする。また、Ｈ
くＨｏの関係にあるとぎは、ニードル弁駆動装＠１３は
ニードル弁１１を全閉させ、ニードル弁駆動装置１４は
ニードル弁１２を適正開度に開度制御する。
次に、本発明の作用効果を説明する。
一般に、単輪式のペルトン水車では、変落差特性（落差
が変化した場合の効率特性）は、第２図中の実線および
第４図中の破線で示すように、設計落差Ｈ８をビークと
して高落差側および低落差側で急激に低下する。
が変化した場合の効率特性）は、第２図中の実線および
第４図中の破線で示すように、設計落差Ｈ８をビークと
して高落差側および低落差側で急激に低下する。
本発明においては、上段ランナ２のパケットのピッチ円
の直径Ｄ１を大径としてその設計落差１」 を、第４図
に示すように、基準設計落差Ｈ６よりも高目にシフ［〜
させ、また下段ランナ３のパケットのピッチ円の直径Ｄ
２を小径としてその設計落差ＨをＨ８よりも低目にシフ
［・させである。
の直径Ｄ１を大径としてその設計落差１」 を、第４図
に示すように、基準設計落差Ｈ６よりも高目にシフ［〜
させ、また下段ランナ３のパケットのピッチ円の直径Ｄ
２を小径としてその設計落差ＨをＨ８よりも低目にシフ
［・させである。
而して、第３図に示すように、落差検出器１５によって
検出した落差信号Ｈを判定器１６に導き、これがＨ≧Ｈ
ｏの関係を満足する場合にはニードル弁駆動装置１３．
１４によりニードル弁１１を適正開度に開度制御すると
共にニードル弁１２を全開とし、また、Ｈ＜ Ｈｏの場
合にはニードル弁１１を全閉とし、ニードル弁１２を適
正開度に開度制御する。
検出した落差信号Ｈを判定器１６に導き、これがＨ≧Ｈ
ｏの関係を満足する場合にはニードル弁駆動装置１３．
１４によりニードル弁１１を適正開度に開度制御すると
共にニードル弁１２を全開とし、また、Ｈ＜ Ｈｏの場
合にはニードル弁１１を全閉とし、ニードル弁１２を適
正開度に開度制御する。
このような運転方法を採用することにより、本発明の複
輪ペルトン水車の変落差特性は第４図中の実線曲線Ａで
示すように高効率範囲が大幅に拡大することができる。
輪ペルトン水車の変落差特性は第４図中の実線曲線Ａで
示すように高効率範囲が大幅に拡大することができる。
従って、例えば運転落差がＨ２′まで低下した場合、従
来の単輪ペルトン水車では効率がη２′まで低下するが
本発明による場合には効率はη２に留まり、効率低下を
△η改善することがＣきる。
来の単輪ペルトン水車では効率がη２′まで低下するが
本発明による場合には効率はη２に留まり、効率低下を
△η改善することがＣきる。
これは運転落差が設計落差よりも高落差側へ移動した場
合も同様である。
合も同様である。
このように、本発明においては、パケット群のピッチ円
の直径の異なる複数幅のランナを共通の主軸に固定し、
これらのランナの設泪落差Ｈ４゜Ｈを基準設計落差Ｈ８
の上下に適当間ずつシフトして設計し、運転落差がＨ８
よりも高い場合にはパケット群のピッチ円の直径の大き
なランナに対応するニードル弁を開いて他方のニードル
弁を全開とし、反対に運転落差がｌ−Ｉ Ｑよりも低い
場合にはパケット群のピッチ円の直径の小さなランチに
対応するニードル弁のみを開き、残りのニードル弁を全
開とするようにしたので、水車の高効率運転範囲を大幅
に拡大することができる。
の直径の異なる複数幅のランナを共通の主軸に固定し、
これらのランナの設泪落差Ｈ４゜Ｈを基準設計落差Ｈ８
の上下に適当間ずつシフトして設計し、運転落差がＨ８
よりも高い場合にはパケット群のピッチ円の直径の大き
なランナに対応するニードル弁を開いて他方のニードル
弁を全開とし、反対に運転落差がｌ−Ｉ Ｑよりも低い
場合にはパケット群のピッチ円の直径の小さなランチに
対応するニードル弁のみを開き、残りのニードル弁を全
開とするようにしたので、水車の高効率運転範囲を大幅
に拡大することができる。
なお、以上の説明では上段および下段のランナを水平方
向に平行に配置した例につき述べたが、ランナの運転時
における水のはね返り干渉を極力低減させるため、第５
図や第６図に示１ように、ランナ２．３のパケット取付
はディスクを主軸に対して傾斜して取付け、パケット間
距離を長くするようにしてもよい。
向に平行に配置した例につき述べたが、ランナの運転時
における水のはね返り干渉を極力低減させるため、第５
図や第６図に示１ように、ランナ２．３のパケット取付
はディスクを主軸に対して傾斜して取付け、パケット間
距離を長くするようにしてもよい。
また、以上の説明では２段のランナを備えたペルトン水
車につき説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば運転落差範囲をより広範に設計したい場
合には、第７図に示すように、２段目のランナ３の下方
にもう１段またはそれ以上の段数のランナ１７を配置す
るようにしてもよい。この場合、ランナ１７に取付ける
パケット１８のピッチ円の直径はパケット５のそれより
も小さなものとする。
車につき説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば運転落差範囲をより広範に設計したい場
合には、第７図に示すように、２段目のランナ３の下方
にもう１段またはそれ以上の段数のランナ１７を配置す
るようにしてもよい。この場合、ランナ１７に取付ける
パケット１８のピッチ円の直径はパケット５のそれより
も小さなものとする。
また更に、本発明は竪軸型以外のペルトン水車にも適用
することができる。
することができる。
上述の如く本発明によれば広い落差範囲に亘ってペルト
ン水車を高い効率で運転制御することができ、発電所の
運用効率を大幅に向上させることができる。
ン水車を高い効率で運転制御することができ、発電所の
運用効率を大幅に向上させることができる。
第１図は本発明のペルトン水車の実施例を模式的に示す
縦断面図、第２図は従来の単輪式ペルトン水車の変落差
特性を例示するグラフ、第３図は本発明における運転制
御方法を例示するブロック図、第４図は本発明の実施例
における変落差特性を示すグラフ、第５図ないし第７図
は夫々本発明の他の実施例を模式的に示す縦断面図であ
る。 １・・・主軸、２・・・上段ランナ、３・・・下段ラン
ナ、４．５．１８・・・パケット、６・・・ハウジング
、７．８・・・ノズル管、９，１０・・・ケーシング、
１１゜１２・・・ニードル弁、１３．１４・・・ニード
ル弁駆動装置、１５・・・落差検出器、１６・・・判定
器、１７・・・ランナ。 出願人代理人 猪 股 清 死 ５ 図 后 ６ 図 ５７ 図
縦断面図、第２図は従来の単輪式ペルトン水車の変落差
特性を例示するグラフ、第３図は本発明における運転制
御方法を例示するブロック図、第４図は本発明の実施例
における変落差特性を示すグラフ、第５図ないし第７図
は夫々本発明の他の実施例を模式的に示す縦断面図であ
る。 １・・・主軸、２・・・上段ランナ、３・・・下段ラン
ナ、４．５．１８・・・パケット、６・・・ハウジング
、７．８・・・ノズル管、９，１０・・・ケーシング、
１１゜１２・・・ニードル弁、１３．１４・・・ニード
ル弁駆動装置、１５・・・落差検出器、１６・・・判定
器、１７・・・ランナ。 出願人代理人 猪 股 清 死 ５ 図 后 ６ 図 ５７ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 外周に多数個のパケットを取付けたランチの複数
個を同一の主軸上に固着し、各ランナのパケットに対応
する位置に、流量調整弁を備えたノズル管を配置した複
輪ペルトンを水車において、複数ランナのパケットのピ
ッチ円の直径をこれらのランチの変落差特性のピーク値
が設計基ｉｉ差よりも高目および低目にシフトするよう
異ならせたことを特徴とする複輪ペルトン水車。 ２、 同一の竪型主軸の上段にパケットのピッチ円の直
径の大きなランナを配置し、その下方にパケットのピッ
チ円の直径のより小さいランナを配置したごとを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の複輪ペルトン水車。 ３、 隣接する段のバケツ１−間距離が大きくなるよう
パケット取付はディスクが主軸に対して傾斜しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
載の複輪ペルトン水車。 ４、 落差検出器からの落差信号が基準設計落差よりも
大きなときは大径側ランナに対応するノズル管の流量調
整弁を適正開度に制御すると共に、残りのノズル管の流
量調整弁を全開とし、前記落差検出器からの落差信号が
前記設計落差よりも小さなときには小径側ランナに対応
するノズル管の流量調整弁を適正開度に制御すると共に
、残りのノズル管の流量調整弁を全開とすることを特徴
とする複輪ペルトン水車の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59105960A JPS60249672A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 複輪ペルトン水車およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59105960A JPS60249672A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 複輪ペルトン水車およびその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249672A true JPS60249672A (ja) | 1985-12-10 |
Family
ID=14421367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59105960A Pending JPS60249672A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 複輪ペルトン水車およびその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60249672A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101522788B1 (ko) * | 2013-11-22 | 2015-05-26 | 이경녕 | 폐쇄구조 가변체적 격실을 갖춘 회전작동장치 |
-
1984
- 1984-05-25 JP JP59105960A patent/JPS60249672A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101522788B1 (ko) * | 2013-11-22 | 2015-05-26 | 이경녕 | 폐쇄구조 가변체적 격실을 갖춘 회전작동장치 |
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