特許ウォッチ

公開番号2025024905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129278
出願日2023-08-08
発明の名称吸出し管給気弁の開度設定方法
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F03B 15/04 20060101AFI20250214BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】吸出し管給気弁開度測定工程と合わせて水車効率試験工程を行い、吸出し管給気弁開度と水車効率ともに最適な状態にできる吸出し管給気弁の開度設定方法を提供することである。
【解決手段】上記課題を達成するために、実施形態の吸出し管給気弁の開度設定方法は、所定のガイドベーンの開度に対する吸出し管給気弁の開度を設定する吸出し管給気弁開度測定工程と、前記吸出し管給気弁の開度における水車効率を算出する水車効率試験工程であって、前記吸出し管給気弁開度測定工程と合わせて実施される水車効率試験工程と、を含む。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
所定のガイドベーンの開度に対する吸出し管給気弁の開度を設定する吸出し管給気弁開度測定工程と、
前記吸出し管給気弁の開度における水車効率を算出する水車効率試験工程であって、前記吸出し管給気弁開度測定工程と合わせて実施される水車効率試験工程と、
を含むことを特徴とした吸出し管給気弁の開度設定方法。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
前記吸出し管給気弁開度測定工程では、水車の運転状態を測定可能な測定手段によって前記運転状態を測定し、
前記水車効率試験工程では、水車効率を算出可能な測定手段によって前記水車効率を算出し、
前記運転状態の測定結果および前記水車効率の算出結果から、前記吸出し管給気弁開度を設定することを特徴とした請求項１記載の吸出し管給気弁の開度設定方法。
【請求項３】
前記運転状態は、水車の振動、軸振れ、騒音、又はその組み合わせであることを特徴とした請求項２記載の吸出し管給気弁の開度設定方法。
【請求項４】
前記水車効率は、超音波法、圧力時間法、差圧法、又はその組み合わせにより算出されることを特徴とした請求項２又は３記載の吸出し管給気弁の開度設定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、吸出し管給気弁の開度設定方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
水力発電所に設けられる水車の一種として、フランシス水車が挙げられる。水車の一種であるフランシス水車の従来構成について、図５を用いて説明する。フランシス水車５０では、水圧鉄管１から入口弁２を通って導かれた水がケーシング３に流入し、ケーシング３内に設けられたステーベーン、及びガイドベーン（共に図示省略）を経て、水量が調整される。水量が調整された水は、ランナ４に流入すると、ランナ４は水から水圧を受けて回転する。この回転エネルギーがランナ４の水車軸５を介して発電機（図示省略）に伝わると、発電機（図示省略）が発電する。ランナ４を通過する水は、ランナ４の軸方向外側から内側（水車軸５の側）に流れた後、吸出し管６を経て外部へと排出される。
【０００３】
ここで、ランナ４や吸出し管６の内部では、水中に生じる真空部分と水圧の高い部分とが衝突することで衝撃波を発生させる、キャビテーションという現象が生じることが知られている。キャビテーションは、水車の振動及び騒音の増大、水車の壊食、水車効率及び発電機出力の低下を誘発するため、水力発電所を効率的に稼働するには、キャビテーションを低減することが必要である。その中でも、吸出し管６内部の真空部分の発生を抑える目的で、従来のフランシス水車５０では、吸出し管６に吸出し管給気配管７を設け、外部から吸出し管の内部に空気を供給している。その際、吸出し管給気配管７に設けられた吸出し管給気弁８の開度を調整することで、空気の供給量を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－１０３２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の吸出し管給気弁８の開度は、水車の運転稼働前に実施される試験において、所定のガイドベーン（図示省略）の開度に対して吸出し管給気弁８の開度を変化させ、水車の振動、軸振れ、騒音などを測定することで、定性的に設定される。また、吸出し管給気弁８の開度を設定する試験である吸出し管給気弁開度測定工程と、最終的な水車の効率を測定する水車効率試験工程とを別工程で実施することが一般的である。しかしながら、水力発電所の効率的な稼働は、吸出し管給気弁８の開度と水車効率の双方を最適な値に設定して初めて実現できるため、従来の手法では、これら双方の値を最適な値に設定することが難しい可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、吸出し管給気弁開度測定工程と合わせて水車効率試験工程を行い、吸出し管給気弁開度と水車効率ともに最適な状態にできる吸出し管給気弁の開度設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、実施形態の吸出し管給気弁の開度設定方法は、所定のガイドベーンの開度に対する吸出し管給気弁の開度を設定する吸出し管給気弁開度測定工程と、前記吸出し管給気弁の開度における水車効率を算出する水車効率試験工程であって、前記吸出し管給気弁開度測定工程と合わせて実施される水車効率試験工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
従来の水力発電所現場試験工程１００の一例を示すフローチャート
吸出し管給気弁開度測定工程１２０を実施する場合の測定手段と、フランシス水車５０の位置関係の一例を示す概略図
超音波法を用いた水車効率試験工程１５０を実施する場合の測定手段と、フランシス水車５０の位置関係の一例を示す概略図
実施形態の水力発電所現場試験工程２００の一例を示すフローチャートであり、（ａ）は、吸出し管給気弁開度測定工程１２０における水車の運転状態の測定と水車効率試験工程２５０における水車効率の算出を並行して実施する場合の水力発電所現場試験工程２００の一例を示すフローチャート、（ｂ）は、吸出し管給気弁開度測定工程１２０に続いて水車効率試験工程２５０を実施する場合の水力発電所現場試験工程２００の一例を示すフローチャート。
フランシス水車５０の一例を示す概要図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る吸出し管給気弁の開度設定方法について、図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態を例示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、以降では本発明の実施形態と従来との差異をより明確にするため、はじめに比較例として従来の水力発電所現場試験工程を説明し、その後、本実施形態の水力発電所現場試験工程を説明する。この際に、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、図の寸法比率が実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図から省略される場合がある。
【００１０】
（比較例）
図１を用いて、従来の水力発電所現場試験工程１００について説明する。図１は、従来の水力発電所現場試験工程１００の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、従来の水力発電所現場試験工程１００は、無水試験工程１１０と、吸出し管給気弁開度測定工程１２０と、出力開度試験工程１３０と、負荷試験工程１４０と、水車効率試験工程１５０と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許