JP2000170637A - Hydraulic machine - Google Patents
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- 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
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発電用水車やポン
プ水車等を備えた水力機械に係わり、特に鉛直方向主軸
を有する水車を備えた竪軸型の水力機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic machine having a water turbine for power generation, a pump turbine, and the like, and more particularly to a vertical hydraulic machine having a water turbine having a vertical main shaft.
【0002】[0002]
【従来の技術】図21乃至図24に従来の縦軸型の水力
機械の一例を示す。2. Description of the Related Art FIGS. 21 to 24 show an example of a conventional vertical type hydraulic machine.
【0003】図21に示したように、竪軸水車或いはポ
ンプ水車等の水力機械は、上流13からの圧力水を導く
ケーシング1と、ケーシング1の内周に配置され、ケー
シング1からの水を整流するステイベーン2と、ステイ
ベーン2を上下から挟み込む形に構成されたステイリン
グ3とで流路の一部が形成されている。As shown in FIG. 21, a hydraulic machine such as a vertical turbine or a pump turbine is disposed on a casing 1 for guiding pressurized water from an upstream 13 and an inner periphery of the casing 1, and is provided with water from the casing 1. A part of the flow path is formed by the stay vane 2 to be rectified and the staying 3 configured to sandwich the stay vane 2 from above and below.
【0004】そして、この流路を介して、ステイリング
3内周に配置され流量調整を行う為の可動翼であるガイ
ドベーン4、さらに、発電機駆動力となる回転部のラン
ナ5へと水流を導く構成となっている。また、ランナ5
は上カバー6及び下カバー7の内側に納められ、ランナ
5を通過した水流は吸出し管(ドラフトチューブ)8を
経由し、下流へ流出してゆくようになっている。[0004] Through this flow path, the water flows to guide vanes 4 which are arranged on the inner periphery of the staying 3 and are movable vanes for adjusting the flow rate, and further to a runner 5 of a rotating part which serves as a driving force for the generator. Is derived. Also, runner 5
Is accommodated inside the upper cover 6 and the lower cover 7, and the water flow that has passed through the runner 5 flows out downstream via a draft tube 8.
【0005】ランナ5に接続された水車主軸9は、ロー
タ軸10に接続されており、ランナ5の回転はそのまま
ロータ11を回転させ、発電力となる。[0005] The water turbine main shaft 9 connected to the runner 5 is connected to a rotor shaft 10, and the rotation of the runner 5 causes the rotor 11 to rotate as it is to generate electric power.
【0006】水車において、回転体軸が鉛直方向に延設
されている竪軸水車は、図21かわ分かるように、上方
に発電機、下方に水車という位置関係を成しており、水
車の固定部中、ケーシング1、ステイリング3、下カバ
ー7、吸出し管8は発電所基礎コンクリート12に埋設
固定されている。[0006] In the water turbine, as shown in FIG. 21, the vertical water turbine whose rotating body shaft extends in a vertical direction has a positional relationship of a generator above and a water turbine below, and the water turbine is fixed. The casing 1, the staying 3, the lower cover 7, and the suction pipe 8 are embedded and fixed in the powerhouse foundation concrete 12.
【0007】吸出し管8は発電所床面15高さから下方
に設置され、放水路又は放水堤14まで繋がっている
が、これを設置する前には、土木作業による大量の掘削
を行う必要がある。[0007] The suction pipe 8 is installed below the height of the power plant floor 15 and is connected to the water discharge channel or the water discharge dike 14. Before installation, it is necessary to perform a large amount of excavation by civil engineering work. is there.
【0008】さらに、ケーシング1に流入する圧力水
は、図24に示したように、水車軸心Oを中心としてケ
ーシング1を回転させようとする作用力、即ちケーシン
グスラスト力16を生じさせているが、このケーシング
スラスト力16を押さえる為に、図21に示したように
ケーシング1をコンクリート12に埋設固定する必要が
ある。Further, as shown in FIG. 24, the pressurized water flowing into the casing 1 generates an action force for rotating the casing 1 about the water turbine axis O, that is, a casing thrust force 16. However, in order to suppress the casing thrust force 16, it is necessary to bury the casing 1 in the concrete 12 as shown in FIG.
【0009】ケーシング1や吸出し管8は内部に空間を
所有する容器であり、コンクリート12は固化するまで
の間は液体である為に、これらをコンクリート12に埋
設する際には、ケーシング1及び吸出し管8の各容積と
コンクリート比重に見合った浮力が発生する。その為、
―端埋設された後は全く必要の無くなるアンカー17、
ジャッキボルト、据付け脚18等を埋設前に利用し、利
用後はコンクリート12と共に埋設する必要があった。The casing 1 and the suction pipe 8 are containers having a space therein, and the concrete 12 is a liquid until it is solidified. A buoyancy corresponding to each volume of the pipe 8 and the specific gravity of the concrete is generated. For that reason,
-Anchor 17, which is completely unnecessary after the end is buried,
It was necessary to use jack bolts, installation legs 18 and the like before embedding, and embed them together with concrete 12 after use.
【0010】また、ステータ19及びスラスト軸受20
は、発電機建屋内に、水車の基礎とは別に、水車ケーシ
ング1を埋設しているバレル上又は別途水車上方に設け
られた床上に据付固定されている。この為、水車の高さ
は発電機基礎22に必要な強度を持つ基礎の厚み分だ
け、機器本体の必要高さよりも必然的に高くなってしま
う。図21において符号Hは発電機基礎の高さを示して
いる。The stator 19 and the thrust bearing 20
Is installed and fixed on the barrel in which the turbine casing 1 is buried or separately on the floor provided above the turbine, separately from the foundation of the turbine in the generator building. For this reason, the height of the water turbine is inevitably higher than the required height of the device body by the thickness of the foundation having the necessary strength for the generator foundation 22. In FIG. 21, reference sign H indicates the height of the generator base.
【0011】発電機回転部と水車回転部とは、ロータ軸
10及び水車主軸9で連結され、ロータ11上部に在る
スラスト軸受20により、全重量と運転中ランナ5周囲
の水圧差によって生じるスラスト荷重が支えられてい
る。即ち、ランナ5は回転部の最下端に吊り下げられた
状態になっており、下カバー7上に、下カバー7に接触
せずに保持されている。ランナ5の上部では上カバー6
がステイリング3に固定設置されている。The rotating part of the generator and the rotating part of the turbine are connected by a rotor shaft 10 and a turbine shaft 9, and a thrust bearing 20 located above the rotor 11 causes a thrust generated by a difference in the total weight and a hydraulic pressure around the runner 5 during operation. The load is supported. That is, the runner 5 is suspended from the lowermost end of the rotating part, and is held on the lower cover 7 without contacting the lower cover 7. Upper cover 6 above runner 5
Is fixedly installed on the staying 3.
【0012】ランナ5にケーシング1から導かれる圧力
水は、ランナ5入口のガイドベーン4の開度により流量
調整されるが、ガイドベーン4を開閉させる複雑な操作
機構23は、上カバー6又はステイリング3上に配置さ
れている。また、発電機上下及び水車上部の軸廻りに
は、軸振れに対するガイド軸受24、25、26が設置
されている。The flow rate of the pressurized water guided from the casing 1 to the runner 5 is adjusted by the degree of opening of the guide vane 4 at the entrance of the runner 5. A complicated operation mechanism 23 for opening and closing the guide vane 4 is provided by the upper cover 6 or the stay. It is arranged on the ring 3. Guide bearings 24, 25, and 26 for shaft runout are provided around the shafts above and below the generator and above the water turbine.
【0013】一方、水車流水部は高速高圧な水流に常に
さらされており、キャビテーションによる壊食、土砂摩
耗による壊食、摩耗、水質による腐食等様々な損傷を受
け易く、ランナ5やガイドベーン4にこれらの損傷が生
じた場合は、水車効率の低下を引き起こす。また、図2
2に示したシートライナ28等のライナ類に損傷を生じ
た場合は、漏水量の増大等の弊害を引き起こす。その
為、損傷の程度により各部品の交換が必要となる。On the other hand, the water flow section of the turbine is constantly exposed to a high-speed and high-pressure water flow, and is susceptible to various damages such as erosion due to cavitation, erosion due to earth and sand wear, abrasion, and corrosion due to water quality. If these damages occur, the efficiency of the turbine will be reduced. FIG.
When the liners such as the sheet liner 28 shown in FIG. 2 are damaged, adverse effects such as an increase in water leakage are caused. Therefore, each component needs to be replaced depending on the degree of damage.
【0014】また、流水部でなくとも前述した様に、ガ
イドベーン4を開閉させる操作機構23各部には、図2
2に示したように、回転するスピンドル29がスピンド
ル29を支える軸受30上を摺動している為、摩耗損傷
する。これらの摩耗が進行すればスピンドル29と軸受
30とのギャップが拡大し機器の振動が増大する為、適
正な運転状態の保持力が低下する。従って、これら非流
水部においても適宜、交換や補修が必要となってくる。As described above, the operation mechanism 23 for opening and closing the guide vanes 4 is not limited to the running water section.
As shown in FIG. 2, since the rotating spindle 29 slides on the bearing 30 supporting the spindle 29, it is worn and damaged. If the wear progresses, the gap between the spindle 29 and the bearing 30 increases, and the vibration of the device increases, so that the holding force in the proper operation state decreases. Therefore, it is necessary to appropriately replace or repair these non-running water portions.
【0015】上記の如く各部品の交換が必要となった場
合、前述した様に水車は発電機の下方に位置している
為、例えばランナ5を取り出す際には、一旦発電機を分
解状態にし、ロータ11を引き出さなければならない。
ここで、ロータ11は空気中を非接触で回転するもので
あり、又ステータ19は非摺動で固定されている為、損
傷の発生する程度は水車に比べてはるかに少ない。When the components need to be replaced as described above, since the water turbine is located below the generator as described above, when removing the runner 5, for example, the generator is temporarily disassembled. , The rotor 11 must be pulled out.
Here, since the rotor 11 rotates in the air in a non-contact manner and the stator 19 is fixed in a non-sliding manner, the degree of damage is much smaller than that of a water wheel.
【0016】なお、その他の発電機上下のガイド軸受2
5、26等は、水車軸受24と同様、補修、交換の必要
が生じても周囲部品を分解する必要の無い位置に配置さ
れている。Incidentally, other guide bearings 2 above and below the generator.
Like the water turbine bearing 24, the reference numerals 5, 26 and the like are arranged at positions where there is no need to disassemble the surrounding parts even if repair or replacement is required.
【0017】従って、従来の水力機械においては、水車
部品の交換時には、発電機部品を交換する必要がないに
もかかわらず、発電機部品の分解、組立を必要としてい
た。Therefore, in the conventional hydraulic machine, when replacing the turbine part, it is necessary to disassemble and assemble the generator part, though it is not necessary to replace the generator part.
【0018】また、図23に示したように、ランナ5は
水車運転中に、クラウン5a及びバンド5bの外周から
水圧力A、B、Cを受け、水車軸方向のスラスト荷重を
下向きに受ける。この為、水車回転部の重量は、回転部
そのものの重量の他に、このスラスト荷重が加わること
になり、ロータ11下部のスラスト軸受20(図21参
照)の負担が増大している。As shown in FIG. 23, the runner 5 receives the water pressures A, B, and C from the outer periphery of the crown 5a and the band 5b during the operation of the turbine, and receives a thrust load in the axial direction of the turbine in a downward direction. For this reason, the thrust load is applied to the weight of the rotating portion of the water turbine in addition to the weight of the rotating portion itself, and the load on the thrust bearing 20 (see FIG. 21) below the rotor 11 is increased.
【0019】そこで、従来は、ランナ5に働くスラスト
荷重を低減させる為に、ランナクラウン5a側のランナ
5出口径と同一位置に中間シール5cを設けたり、ラン
ナ5内部とクラウン5a上での水圧を同一にする様にバ
ランスホール5dを設ける等の対策を施していた。Therefore, conventionally, in order to reduce the thrust load acting on the runner 5, an intermediate seal 5c is provided at the same position as the outlet diameter of the runner 5 on the side of the runner crown 5a, or the hydraulic pressure between the inside of the runner 5 and the crown 5a is reduced. In such a case, countermeasures such as providing a balance hole 5d are taken so as to make the same.
【0020】[0020]
【発明が解決しようとする課題】ところが、水車の分解
及び組立は発電所の規模に応じ数週間〜数ヶ月を要する
もので、発電所の運用上大きなロスになっている。特
に、前述した水車部品の交換の為だけに発電機を分解す
る場合、発電機の分解組立作業は、時間と労力の消費の
みにしかならず、その為に費やす数週間は発電所運用に
とっても大きなマイナス要素である。However, the disassembly and assembly of the water turbine requires several weeks to several months depending on the scale of the power plant, which causes a large loss in the operation of the power plant. In particular, when disassembling the generator only for the replacement of the water turbine parts mentioned above, the disassembly and assembly work of the generator not only consumes time and labor, but the weeks spent for it are a significant negative for the operation of the power plant. Element.
【0021】また、水車の上カバー背圧と下カバー側圧
との圧力バランスをとる為に設置されているバランス管
等は、腐食が進行し管路面に穴を開け漏水する場合が有
るが、この様な下カバー7或いはドラフトに繋がる配管
類は、コンクリート12に埋設されている為、漏水した
場合の補修策が無く、発電所寿命に於いて致命的な要因
になっている。In addition, the balance pipe and the like installed to balance the pressure between the upper cover back pressure and the lower cover side pressure of the water turbine may corrode and leak water by opening a hole in the pipe surface. Since the pipes connected to the lower cover 7 or the draft are buried in the concrete 12, there is no repair measure in case of water leakage, which is a fatal factor in the life of the power plant.
【0022】さらに、水車発電所は吸出し管、ケーシン
グ等の据付の為の土木掘削量が非常に大きく、又建屋は
水車本体及び発電機本体の合計高さよりも、発電機据付
け用の基礎分の高さだけ必要以上に高い構造となってい
ると言え、よりコンパクトな構造が求められている。Further, the turbine power plant requires a very large amount of civil digging for installation of the suction pipe, casing, and the like, and the building has a larger base for installing the generator than the total height of the turbine and the generator. It can be said that the structure is higher than necessary by the height, and a more compact structure is required.
【0023】また、ケーシングや吸出し管を埋設固定す
る際に利用するアンカー、ターンバックル、ジャッキボ
ルト、据付け脚等は、埋設された後は不要となるもので
あり、埋設だけの為に水車以外のこれらの部品を準備す
る必要があった。Anchors, turnbuckles, jack bolts, mounting legs, etc., which are used when burying and fixing the casing and the suction pipe, are unnecessary after being buried. It was necessary to prepare these parts.
【0024】また、ランナのスラスト荷重は発電機スラ
スト軸受によって支えられているが、スラスト軸受は、
使用面圧力に限界値がある為、必要に応じてスラスト軸
受表面積を大きくする必要がある。スラスト軸受が大き
くなれば、水車起動時においてスラスト軸受摺動面の静
止摩擦力及び動摩擦力が大きくなる為、起動の際にはオ
イルリフターにて一旦ロータを持ち上げる操作が必要に
なる。The thrust load of the runner is supported by a generator thrust bearing.
Since the working surface pressure has a limit value, it is necessary to increase the thrust bearing surface area as necessary. When the size of the thrust bearing is increased, the static friction force and the dynamic friction force of the sliding surface of the thrust bearing are increased at the time of starting the water turbine. Therefore, at the time of starting, it is necessary to temporarily lift the rotor with an oil lifter.
【0025】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、水車単独での分解、組立を可能とし、吸出
し管据付用の掘削やケーシング及び吸出し管のコンクリ
ート埋設を不必要とし、また、水車に生じる下向きスラ
スト荷重を低減させることを可能とする水力機器を提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and enables disassembly and assembly of a water turbine alone, and eliminates the need for excavation for installing a suction pipe and burying concrete in a casing and a suction pipe. Another object of the present invention is to provide a hydraulic device capable of reducing a downward thrust load generated in a water turbine.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による水力機械は、圧力水をエネルギー源と
して回転するランナと、圧力水を前記ランナに流し込む
ケーシングと、前記ランナを収納する上カバー及び下カ
バーと、前記ランナの下流側の流路を形成する吸出し管
と、を有する水車と、前記ランナの回転力によって回転
されるロータと、前記ロータの外周に配置されたステー
タと、を有する発電機と、前記ロータと前記ランナとを
鉛直方向に連結する主軸と、を備え、前記水車は前記発
電機の上方に配置されており、前記ケーシングから前記
ランナへ水平に流入してきた圧力水が、前記ランナを通
過後、前記ランナの上方に流出するように前記吸出し管
が前記ランナの上方に構成されていることを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a hydraulic machine according to the present invention accommodates a runner that rotates using pressure water as an energy source, a casing that flows the pressure water into the runner, and the runner. An upper cover and a lower cover, a water turbine having a suction pipe forming a flow path on the downstream side of the runner, a rotor rotated by the rotational force of the runner, and a stator disposed on the outer periphery of the rotor, And a main shaft that vertically connects the rotor and the runner. The water turbine is disposed above the generator, and a pressure that horizontally flows from the casing to the runner. The suction pipe is configured above the runner such that water flows out above the runner after passing through the runner.
【0027】また、前記発電機は、発電所建屋の基礎部
に埋設されており、一方、前記発電機の上方に配置され
た前記水車は、発電所建屋の基礎部に埋設されずに発電
所建屋内に露出していることが望ましい。Further, the generator is buried in the foundation of the power plant building, while the water turbine disposed above the generator is not buried in the base of the power plant building but is buried in the power plant. It is desirable to be exposed inside the building.
【0028】また、前記ランナの上方に構成された前記
吸出し管の断面が円形であることが望ましい。Further, it is desirable that a cross section of the suction pipe formed above the runner is circular.
【0029】また、発電所建屋内に露出した前記水車の
前記ケーシングに、前記ケーシング及び前記ケーシング
内の水重量を支える支柱を設けることが望ましい。It is preferable that the casing of the water turbine exposed inside the power plant building be provided with a column supporting the casing and a weight of water in the casing.
【0030】また、前記主軸は、前記ロータと一体に構
成されると共に前記主軸は前記ランナに直接接続されて
おり、前記水車の重量及び流水時に前記水車に生じる軸
方向荷重を支えるスラスト軸受をさらに有し、前記スラ
スト軸受は前記発電機よりも下方に設置されていること
が望ましい。Further, the main shaft is integrally formed with the rotor, and the main shaft is directly connected to the runner. Further, a thrust bearing for supporting the weight of the water turbine and an axial load generated in the water turbine at the time of flowing water is further provided. Preferably, the thrust bearing is provided below the generator.
【0031】また、前記上カバー、前記下カバー及び前
記ケーシングを含む前記水車の静止部を前記ステータに
取り付けることが望ましい。It is preferable that a stationary portion of the turbine including the upper cover, the lower cover, and the casing is attached to the stator.
【0032】また、前記水車の前記静止部は、前記主軸
と同心に配置された円錐状の支持部材を介して前記ステ
ータに取り付けられていることが望ましい。Preferably, the stationary portion of the water wheel is attached to the stator via a conical support member disposed concentrically with the main shaft.
【0033】また、前記水車の前記静止部は、前記ステ
ータの上部にスライド可能に設けられたスライドベース
を介して前記ステータに取り付けられていることが望ま
しい。Preferably, the stationary portion of the water wheel is attached to the stator via a slide base slidably provided on the upper portion of the stator.
【0034】また、前記ステータに対する前記スライド
ベースの移動方向を制限するガイド手段をさらに有する
ことが望ましい。It is preferable that the apparatus further comprises guide means for restricting a moving direction of the slide base with respect to the stator.
【0035】また、前記ガイド手段は、前記スライドベ
ースを水平面内で回動可能に前記ステータ上に支持する
ピン部材を有することが望ましい。Preferably, the guide means has a pin member for supporting the slide base on the stator so as to be rotatable in a horizontal plane.
【0036】また、前記ランナに流入する水量を調整す
るガイドベーンと、前記ガイドベーンの開閉を制御する
ガイドベーンサーボモータと、をさらに有し、前記ガイ
ドベーンサーボモータは前記水車と前記発電機との間に
配置されていることが望ましい。The guide vane further includes a guide vane for adjusting an amount of water flowing into the runner, and a guide vane servomotor for controlling opening and closing of the guide vane. It is desirable that they are arranged between them.
【0037】また、前記ランナに流入する水量を調整す
るガイドベーンと、前記ガイドベーンの開閉を制御する
ガイドベーンサーボモータと、をさらに有し、前記ガイ
ドベーンサーボモータは、前記スライドベース上に配置
されていることが望ましい。The guide vane further includes a guide vane for adjusting an amount of water flowing into the runner, and a guide vane servomotor for controlling opening and closing of the guide vane, wherein the guide vane servomotor is disposed on the slide base. It is desirable to have been.
【0038】また、前記水車は、ステイベーンと、前記
ステイベーンを上下から挟み込む一対のステイリング
と、をさらに有し、前記上カバーは上側の前記ステイリ
ングにその上方から組み込まれていることが望ましい。Preferably, the water wheel further includes a stay vane and a pair of staying which sandwich the stay vane from above and below, and the upper cover is preferably incorporated into the upper staying from above.
【0039】また、前記下カバーは下側の前記ステイリ
ングにその上方から組み込まれていることが望ましい。It is preferable that the lower cover is incorporated into the lower staying from above.
【0040】また、前記ステイリングの内径が前記ロー
タの外径よりも大きいことが望ましい。It is preferable that the inner diameter of the staying is larger than the outer diameter of the rotor.
【0041】また、前記ランナを含む前記水車の回転部
を支承すると共に圧力水をシールするために、前記水車
の出口部外周位置における前記回転部の周囲に水車出口
部ガイド軸受を設けることが望ましい。Further, in order to support the rotating portion of the water turbine including the runner and seal the pressurized water, it is desirable to provide a turbine outlet portion guide bearing around the rotating portion at an outer peripheral position of the water turbine outlet portion. .
【0042】また、前記ランナの下方で前記主軸を支承
するためのランナ下部ガイド軸受をさらに有し、前記ラ
ンナ下部ガイド軸受は前記水車の前記静止部と共に前記
スライドベースに取り付けられていることが望ましい。Further, it is preferable that a runner lower guide bearing for supporting the main shaft below the runner is further provided, and the runner lower guide bearing is attached to the slide base together with the stationary portion of the water turbine. .
【0043】また、前記主軸の下部を支承するための主
軸下部ガイド軸受をさらに有し、前記主軸の傾きを許容
するために、前記ガイド軸受を軸受支持台によって球面
支持することが望ましい。It is preferable that the apparatus further includes a main shaft lower guide bearing for supporting a lower portion of the main shaft, and the guide bearing is spherically supported by a bearing support to allow the main shaft to tilt.
【0044】また、前記ランナは、バランスホールが形
成されていない無孔部材から成るクラウンを有すること
が望ましい。It is preferable that the runner has a crown made of a non-porous member having no balance hole.
【0045】また、前記ランナの背圧室に、前記背圧室
と同半径位置に働く水圧力以上の圧力を持つ圧縮空気を
注入する空気注入手段をさらに有することが望ましい。Further, it is desirable to further have an air injection means for injecting compressed air having a pressure equal to or higher than the water pressure acting at the same radial position as the back pressure chamber into the back pressure chamber of the runner.
【0046】また、前記圧縮空気の圧力を制御する圧力
制御手段をさらに有することが望ましい。Further, it is desirable to further have a pressure control means for controlling the pressure of the compressed air.
【0047】また、前記ステータを発電機建屋内の基礎
部に固定し、前記発電機の静止部と前記発電機の上方に
搭載した前記水車と流水の重量を、ステーター基礎部に
て支持することが望ましい。Further, the stator is fixed to a base portion inside a generator building, and the stationary portion of the generator, the water turbine mounted above the generator and the weight of running water are supported by the stator base portion. Is desirable.
【0048】また、前記ランナの上方に構成された前記
吸出し管に、吸気を可能とする開閉装置を設置すること
が望ましい。Further, it is desirable that an opening / closing device for allowing intake air be installed in the suction pipe formed above the runner.
【0049】また、前記水車の静止部は、前記ステータ
の上部にスライド可能に設けられたスライドベースを介
して、発電機外周の発電所床基礎部に支持されているこ
とが望ましい。Further, it is desirable that the stationary portion of the water turbine is supported on a power plant floor base around the generator through a slide base slidably provided above the stator.
【0050】また、前記ランナの外周に位置するガイド
ベーンを下方から支える前記下カバーを分解した時に、
前記ステイリングの内径が前記発電機の磁極を取り外し
た時の前記ロータの外径よりも大きいことが望ましい。Further, when the lower cover for supporting the guide vanes located on the outer periphery of the runner from below is disassembled,
It is desirable that the inner diameter of the staying is larger than the outer diameter of the rotor when the magnetic pole of the generator is removed.
【0051】また、前記水車及び前記発電機のそれぞれ
の回転部の周囲に配置されたガイド軸受けをさらに備
え、前記ガイド軸受けは水車側と発電機側の2カ所のみ
に設置されていることが望ましい。Further, it is preferable that a guide bearing is further provided around each rotating part of the turbine and the generator, and the guide bearings are desirably provided only at two locations on the turbine side and the generator side. .
【0052】また、前記ランナ及び水車静止部からの漏
水が前記水車の下方の前記発電機にかからない様に、前
記発電機より上方に防水装置を設置することが望まし
い。Further, it is desirable to install a waterproof device above the generator so that water leakage from the runner and the stationary part of the turbine does not reach the generator below the turbine.
【0053】[0053]
【発明の実施の形態】第1実施形態 以下、本発明の第1実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment Hereinafter, a hydraulic machine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0054】図1は、本実施形態による水力機械(竪軸
型水車)の概略構成を示す縦断面図である。図1に示し
たように本実施形態による水力機械は、水車50と発電
機51とを備えている。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a hydraulic machine (vertical turbine) according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the hydraulic machine according to the present embodiment includes a water wheel 50 and a generator 51.
【0055】水車50は、圧力水をエネルギー源として
回転するランナ5と、圧力水をランナ5に流し込むケー
シング1と、ランナ5を収納する上カバー50及び下カ
バー51と、ランナ5の下流側の流路を形成する吸出し
管8と、を備えている。The water wheel 50 includes a runner 5 that rotates using pressure water as an energy source, a casing 1 that flows the pressure water into the runner 5, an upper cover 50 and a lower cover 51 that house the runner 5, and a downstream side of the runner 5. And a suction pipe 8 that forms a flow path.
【0056】発電機51は、ランナ5の回転力によって
回転されるロータ11と、ロータ11の外周に配置され
たステータ19と、を備えている。The generator 51 includes a rotor 11 that is rotated by the rotational force of the runner 5 and a stator 19 disposed on the outer periphery of the rotor 11.
【0057】また、ロータ11とランナ5とは主軸9に
よって鉛直方向に連結されている。主軸9の下部は、主
軸下部ガイド軸受58によって支承されている。The rotor 11 and the runner 5 are connected vertically by a main shaft 9. The lower portion of the main shaft 9 is supported by a main shaft lower guide bearing 58.
【0058】ステータ19は発電機建屋内の基礎部に固
定され、発電機51の静止部と発電機51の上方に搭載
した水車50と流水の重量は、ステータ基礎部にて支持
されている。The stator 19 is fixed to the base of the generator building. The stationary part of the generator 51, the water turbine 50 mounted above the generator 51, and the weight of the running water are supported by the stator base.
【0059】そして、本実施形態による水力機械におい
ては、水車50は発電機51の上方に配置されており、
ケーシング1から水平に流入してきた圧力水が、ランナ
5を通過後、ランナ5の上方に流出するように吸出し管
(ドラフトチューブ)54がランナ5の出口端の上部に
構成されていている。In the hydraulic machine according to the present embodiment, the water turbine 50 is disposed above the generator 51,
A draft tube (draft tube) 54 is formed above the outlet end of the runner 5 so that the pressure water flowing horizontally from the casing 1 passes through the runner 5 and then flows out above the runner 5.
【0060】このように本実施形態による水力機械にお
いては、上方に水車50を、下方に発電機51を構成し
ている為、水車50の点検・補修の際に発電機51を分
解する必要が無く、水車50の分解、組立を容易に行う
ことが可能になる。As described above, in the hydraulic machine according to the present embodiment, since the water turbine 50 is configured above and the generator 51 is configured below, it is necessary to disassemble the generator 51 when inspecting and repairing the turbine 50. Therefore, the disassembly and assembly of the water wheel 50 can be easily performed.
【0061】また、吸出し管54をランナ5の上方に設
置し、ケーシング1から水平に流入してきた圧力水を、
ランナ5を通過後、ランナ5の上方に流出させるように
したので、下向きのスラスト荷重を低減させることがで
きる。このため、スラスト軸受20の表面積を大幅に小
さくすることができる。これによって、スラスト軸受2
0の摺動面に生じる静止摩擦力及び動摩擦力が小さくな
り、起動の際にオイルリフターにて一旦ロータ11を持
ち上げるような作業を行う必要がない。Further, the suction pipe 54 is installed above the runner 5, and the pressure water flowing horizontally from the casing 1 is removed.
After passing through the runner 5, it is made to flow out above the runner 5, so that a downward thrust load can be reduced. Therefore, the surface area of the thrust bearing 20 can be significantly reduced. Thereby, the thrust bearing 2
The static friction force and the dynamic friction force generated on the sliding surface of No. 0 are reduced, and it is not necessary to perform an operation of once lifting the rotor 11 with an oil lifter at the time of starting.
【0062】この点について図2を参照してさらに説明
する。図2はランナ5周囲の水圧状況を示している。な
お、図2に示したようにランナ5のクラウン5aにはバ
ランスホール5dが形成されている。This point will be further described with reference to FIG. FIG. 2 shows a water pressure situation around the runner 5. As shown in FIG. 2, a balance hole 5d is formed in the crown 5a of the runner 5.
【0063】図2から分かるように、水車50のクラウ
ン5a側及びバンド5b側に加わる水圧は、水車外周か
らバンド5b内周迄は、クラウン5a側の水圧力Aとバ
ンド5b側の水圧力Cが等しい為、圧力変動を考慮しな
ければ、上下方向の荷重は働かない。As can be seen from FIG. 2, the water pressure applied to the crown 5a side and the band 5b side of the water turbine 50 includes the water pressure A on the crown 5a side and the water pressure C on the band 5b side from the outer circumference of the water turbine to the inner circumference of the band 5b. , The vertical load does not work unless pressure fluctuations are taken into account.
【0064】しかしながら、バンド5b内周よりも内径
側はクラウン5a側からの水圧力Bのみになる為に、ラ
ンナ5全体には、クラウン5a側からバンド5b側の方
向にスラスト荷重が生じる。このスラスト荷重は、従来
の構成では下向きに働く為、発電機のスラスト軸受20
(図21参照)が、このスラスト荷重分過大になってい
た。However, since only the hydraulic pressure B from the crown 5a is on the inner diameter side of the inner periphery of the band 5b, a thrust load is generated in the entire runner 5 in the direction from the crown 5a to the band 5b. Since this thrust load acts downward in the conventional configuration, the thrust bearing 20
(See FIG. 21), however, the thrust load was excessive.
【0065】これに対して本実施形態では、ランナ5の
クラウン5aが下、バンド5bが上に位置している為、
スラスト荷重は上向きに働くことになり、下向きのスラ
スト荷重を低減させることが可能となる。この為、スラ
スト軸受20(図1参照)の表面積を従来構造の水車に
比べ小さくすることができる。On the other hand, in this embodiment, since the crown 5a of the runner 5 is located below and the band 5b is located above,
The thrust load acts upward, and the downward thrust load can be reduced. Therefore, the surface area of the thrust bearing 20 (see FIG. 1) can be made smaller than that of the conventional water turbine.
【0066】また、図3は本実施形態による水力機械の
発電所全体を示した縦断面図である。図3に示したよう
に本実施形態による水力機械においては、発電機51
は、発電所床面15以下の基礎コンクリート12に埋設
されている。基礎コンクリート12は発電所建屋の基礎
部を構成している。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the entire power plant of the hydraulic machine according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, in the hydraulic machine according to the present embodiment, the generator 51
Are buried in the foundation concrete 12 below the power plant floor 15. The foundation concrete 12 forms the foundation of the power plant building.
【0067】このように発電機51を基礎部内に納めた
ことで、水車50を発電機51上方に安定性良く設置す
ることが可能となり、従来コンクリートに埋設していた
水車51を非埋設としている。By arranging the generator 51 in the base portion in this way, the water wheel 50 can be stably installed above the generator 51, and the water wheel 51 conventionally buried in concrete is not buried. .
【0068】比較のために図4に従来の水力機械の発電
所全体の縦断面図を示す。図4に示したように従来構成
では、下方の吸出し管8は流路となる曲面構成の為、そ
れ自体では、水車及び発電機31を支持する基礎には成
り得ず、ケーシング1と共にコンクリート12に埋設さ
れていた。For comparison, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the entire power plant of a conventional hydraulic machine. As shown in FIG. 4, in the conventional configuration, the lower suction pipe 8 cannot be a base for supporting the water turbine and the generator 31 by itself because it has a curved surface configuration serving as a flow path. Was buried.
【0069】これに対して本実施形態においては、図3
に示した様に、水車50を発電所建屋内に露出させてお
くことで常時分解、組立が可能となり、又、吸出し管5
4、ケーシング1を埋設せずに発電機51側を発電所基
礎部に納めることで、土木掘削量の大幅削減を図り得る
と同時に、埋設コンクリートが不必要となる。On the other hand, in the present embodiment, FIG.
As shown in FIG. 5, the water turbine 50 is exposed inside the power plant building, so that it can be disassembled and assembled at all times.
4. By arranging the generator 51 side in the power plant foundation without burying the casing 1, the amount of civil engineering excavation can be significantly reduced, and burying concrete is not required.
【0070】また、図5は、本実施形態による水力機械
の吸出し管54を示した図であり、(a)は側面図、
(b)は曲管部の断面図、(c)は入口部の断面図であ
る。比較のために、図6(a)、(b)、(c)に従来
の水力機械の吸出し管8を示す。FIG. 5 is a diagram showing the suction pipe 54 of the hydraulic machine according to the present embodiment, wherein FIG.
(B) is a cross-sectional view of a curved pipe portion, and (c) is a cross-sectional view of an inlet portion. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show a suction pipe 8 of a conventional hydraulic machine for comparison.
【0071】図6に示したように従来の吸出し管8は、
土木掘削深さを減らすため等の理由から、ランナ5出口
部を円形断面として、そこから徐々に扁平断面に変化さ
せている。しかしながら、本実施形態のように吸出し管
54を露出させた場合、従来の吸出し管8の側板とコン
クリート12の両方で負担していた吸出し管8内の水圧
力を、吸出し管54が単独で受けることになる。As shown in FIG. 6, the conventional suction pipe 8 is
For reasons such as reducing the depth of civil engineering excavation, the exit of the runner 5 has a circular cross section, and gradually changes to a flat cross section from there. However, when the suction pipe 54 is exposed as in the present embodiment, the suction pipe 54 alone receives the water pressure in the suction pipe 8 that has been borne by both the side plate of the conventional suction pipe 8 and the concrete 12. Will be.
【0072】そこで、本実施形態においては、図5に示
したように吸出し管54の断面を円形とすることで、吸
出し管54自体の強度を高め、板厚を増す等の高強度対
策を行う必要なく、吸出し管54単独で水圧力を受け得
るようにした。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, by making the cross section of the suction pipe 54 circular, high strength measures such as increasing the strength of the suction pipe 54 itself and increasing the plate thickness are taken. The suction pipe 54 can receive the water pressure without the need.
【0073】また、図7は、本実施形態による水力機械
の水車50の部分断面図である。本実施形態による水力
機械においては、ケーシング1内の水圧力はケーシング
1側板自体で保持している。FIG. 7 is a partial sectional view of a water turbine 50 of the hydraulic machine according to the present embodiment. In the hydraulic machine according to the present embodiment, the water pressure in the casing 1 is held by the casing 1 side plate itself.
【0074】そこで、ケーシング1及びケーシング1内
の水重量を、ケーシング1の下方(発電所内のバレル)
から支柱27で支持するようにしている。これによっ
て、水車50及びステータ19にかかる負担を軽減し、
水車50及びステータ19の強度に対する要求を軽減す
ることができる。Therefore, the weight of the casing 1 and the water in the casing 1 is measured below the casing 1 (the barrel in the power plant).
From the support 27. This reduces the load on the water turbine 50 and the stator 19,
The requirement for the strength of the water turbine 50 and the stator 19 can be reduced.
【0075】また、図1に示したように、上カバー5
2、下カバー53及びケーシング1含む水車50の静止
部は、主軸9と同心に配置された円錐状の支持台(支持
部材)32を介してステータ19に取り付けられてい
る。図8は、この円錐状支持台32を示した図であり、
(a)は平面図、(b)は断面図である。Also, as shown in FIG.
2. The stationary part of the water wheel 50 including the lower cover 53 and the casing 1 is attached to the stator 19 via a conical support base (support member) 32 arranged concentrically with the main shaft 9. FIG. 8 is a diagram showing the conical support base 32,
(A) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
【0076】既に図24を参照して説明した様に、ケー
シング1に流入する水圧力により水平方向のケーシング
スラスト力16と、各機器及び機器内部の重量による垂
直方向の荷重とが発生する。この為、両方向の荷重を支
える為には別々の支持が必要となる。As already described with reference to FIG. 24, the water pressure flowing into the casing 1 generates a horizontal casing thrust force 16 and a vertical load due to each device and the weight inside the device. Therefore, separate supports are required to support loads in both directions.
【0077】そこで、本実施形態においては、円錐状の
支持台32によって水車50の静止部を支持し、円錐面
に沿った方向の支持力を用いることにより、水車50に
加わる軸方向の荷重と半径方向の荷重とを同時に負担す
ることが可能となる。Therefore, in this embodiment, the stationary portion of the water wheel 50 is supported by the conical support base 32, and the supporting force in the direction along the conical surface is used to reduce the axial load applied to the water wheel 50. It is possible to simultaneously bear the load in the radial direction.
【0078】これにより水車50に対応した基礎を新た
に設ける必要が無く、水車50及び発電機51の高さを
低く出来る為、よりコンパクトな水力機器を提供するこ
とが可能になる。As a result, it is not necessary to newly provide a foundation corresponding to the water turbine 50, and the height of the water turbine 50 and the generator 51 can be reduced, so that a more compact hydraulic device can be provided.
【0079】また、図1に示したように本実施形態によ
る水力機械においては、ロータ11と主軸9とが一体に
構成され、主軸9はランナ5に直接接続されている。ま
た、水車50の重量及び流水時に水車50に生じる軸方
向荷重を支えるスラスト軸受20が、水車50及び発電
機51よりも下方に設置されている。As shown in FIG. 1, in the hydraulic machine according to the present embodiment, the rotor 11 and the main shaft 9 are integrally formed, and the main shaft 9 is directly connected to the runner 5. Further, a thrust bearing 20 that supports the weight of the water turbine 50 and an axial load generated in the water turbine 50 at the time of flowing water is installed below the water turbine 50 and the generator 51.
【0080】このため、スラスト軸受20自体を支持す
る基礎を従来の様に水車の上方に設ける必要が無く、発
電所下端に設置すれば良い。その結果、発電所の全高さ
が低く抑えられると共に、発電所地盤から直接立ち上げ
た基礎上にスラスト軸受20を設置することが可能な
為、機器の据え付け、運転時の安定性の上で信頼性の非
常に優れた水力機械を提供することが可能になる。For this reason, it is not necessary to provide the foundation for supporting the thrust bearing 20 itself above the water turbine as in the prior art, and may be provided at the lower end of the power plant. As a result, the total height of the power plant can be kept low, and the thrust bearing 20 can be installed on the foundation that has been built directly from the ground of the power plant. This makes it possible to provide a hydraulic machine having extremely excellent performance.
【0081】第2実施形態 次に、本発明の第2実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は上述した第
1実施形態の構成を一部変更したものであり、以下で
は、上記第1実施形態と相違する部分について説明す
る。Second Embodiment Next, a hydraulic machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment is a partial modification of the configuration of the above-described first embodiment. Hereinafter, portions different from the above-described first embodiment will be described.
【0082】図9に示したように本実施形態による水力
機械においては、発電機51のステータ19の上部に、
ステータ19上をスライド可能なスライドベース33が
設けられている。そして、ステータ19に水車50を据
え付ける際には、円錐状支持台32及び水車50の静止
部を、ステータ19に直接固定せず、スライドベース3
3上に固定する。As shown in FIG. 9, in the hydraulic machine according to the present embodiment,
A slide base 33 slidable on the stator 19 is provided. When the turbine 50 is installed on the stator 19, the conical support base 32 and the stationary part of the turbine 50 are not directly fixed to the stator 19,
3. Fix on top.
【0083】上記構成より成る本実施形態による水力機
械によれば、ケーシング1に圧力水が流入する際にケー
シング1に生じるケーシングスラスト力16(図24参
照)を、スライドベース33と共にケーシング1が移動
することで吸収し、ステータ19に水平方向の荷重を伝
達させないようにすることが可能となる。According to the hydraulic machine of the present embodiment having the above configuration, the casing 1 moves together with the slide base 33 by the casing thrust force 16 (see FIG. 24) generated in the casing 1 when the pressurized water flows into the casing 1. By doing so, it becomes possible to prevent the load in the horizontal direction from being transmitted to the stator 19.
【0084】また、図9に示したように本実施形態にお
いては、ランナ5を上方から収納している上カバー52
が、上下一対のステイリング3、3のうちの上側のステ
イリング3の上方から組込まれた構造となっている。こ
の為、ステータ19上に設置されている水車50を分解
する際、発電機51側が分解されていなくても、水車5
0の上方から上カバー52を吊上げるだけで分解するこ
とが可能となる。Further, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, the upper cover 52 accommodating the runner 5 from above.
Are assembled from above the upper one of the pair of upper and lower staying members 3. For this reason, when disassembling the turbine 50 installed on the stator 19, even if the generator 51 side is not disassembled,
It can be disassembled only by lifting the upper cover 52 from above.
【0085】また、図9に示したように本実施形態にお
いては、ランナ5を下方から収納する下カバー53は、
下側のステイリング3にその上方から組込まれた構造と
なっている。この為、発電機51が分解されていない状
態で、上カバー52及びランナ5を分解後、下カバー5
3を吊上げるだけで分解することが可能となる。As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the lower cover 53 for housing the runner 5 from below is
It is structured to be incorporated into the lower staying 3 from above. Therefore, after the upper cover 52 and the runner 5 are disassembled in a state where the generator 51 is not disassembled, the lower cover 5
3 can be disassembled only by lifting.
【0086】また、図9に示したように本実施形態にお
いては、ステイリング3の最内径r1はロータ11外径
r2よりも大きく構成されており、上カバー52、ラン
ナ5、下カバー53と順に分解後、ロータ11をステイ
リング3を分解せずに上方に引き上げることが可能とな
る。As shown in FIG. 9, in this embodiment, the innermost diameter r1 of the staying 3 is larger than the outer diameter r2 of the rotor 11, and the upper cover 52, the runner 5, and the lower cover 53 After the disassembly, the rotor 11 can be pulled upward without disassembling the staying 3.
【0087】また、図9に示したように本実施形態にお
いては、ランナ5の出口外周部に水車出口部ガイド軸受
37が配置されている。すなわち、従来の水車ではラン
ナ5よりも上方に設けていたガイド軸受を、本実施形態
では水車出口部外周に設けた。水車出口部ガイド軸受3
7は、ランナ5を含む水車50の回転部を支承すると共
に圧力水をシールする機能を有する。Further, as shown in FIG. 9, in this embodiment, a turbine outlet guide bearing 37 is arranged on the outer periphery of the runner 5 at the outlet. That is, in the present embodiment, the guide bearing provided above the runner 5 in the conventional water turbine is provided on the outer periphery of the outlet of the water turbine in the present embodiment. Outlet guide bearing 3
Reference numeral 7 has a function of supporting the rotating portion of the water wheel 50 including the runner 5 and sealing the pressurized water.
【0088】このため、主軸9にガイド軸受用の高さを
確保する必要が無くなり水車全体の高さを低減させるこ
とができる。さらに、水車50及び発電機51の振動の
原因となるランナ5の周囲を直接軸受で囲む為、回転体
の軸振動を大幅に押さえることができ、機器の運転状態
をより静かな状態に改善し信頼性を高めると共に、従来
は発電機と水車の間にあったガイド軸受を省略可能とす
ることができる。For this reason, it is not necessary to secure the height for the guide bearing on the main shaft 9, and the overall height of the water turbine can be reduced. Further, since the periphery of the runner 5 which causes vibration of the water turbine 50 and the generator 51 is directly surrounded by the bearing, the shaft vibration of the rotating body can be largely suppressed, and the operation state of the equipment is improved to a quieter state. The reliability can be improved, and the guide bearing conventionally provided between the generator and the water turbine can be omitted.
【0089】また、水車の運転要項によっては、ガイド
軸受の負荷が大となる場合がある。そこで、図9に示し
たように本実施形態においては、ランナ5下方にランナ
下部ガイド軸受38を設置している。そして、このラン
ナ下部ガイド軸受38はスライドベース33上の下カバ
ー53に固定されている。Further, depending on the operating conditions of the water turbine, the load on the guide bearing may be large. Therefore, in this embodiment, a runner lower guide bearing 38 is provided below the runner 5 as shown in FIG. The runner lower guide bearing 38 is fixed to the lower cover 53 on the slide base 33.
【0090】ランナ5及び主軸9は水車50の静止部と
は直接接触していない為、ケーシング1等の静止部がス
ライドベース33と共に移動する際、回転部に接触する
ことが予想される。Since the runner 5 and the main shaft 9 are not in direct contact with the stationary part of the water wheel 50, when the stationary part such as the casing 1 moves together with the slide base 33, it is expected that the stationary part will come into contact with the rotating part.
【0091】そこで、本実施形態においては、ランナ下
部ガイド軸受38をスライドベース33上の水車静止部
から支持することで、水車静止部の移動に追従して主軸
9が移動するようにした。このため、常に水車静止部の
中心に回転部があることになり、回転部と静止部との接
触を避け、ケーシングスラスト力16(図24参照)等
の静止部の振動や変位に影響されることなく、水車下部
ガイド軸受38で主軸9を支承することができる。Therefore, in the present embodiment, the runner lower guide bearing 38 is supported from the water turbine stationary portion on the slide base 33, so that the main shaft 9 moves following the movement of the water turbine stationary portion. For this reason, there is always a rotating part at the center of the water turbine stationary part, avoiding contact between the rotating part and the stationary part, and being affected by vibration and displacement of the stationary part such as the casing thrust force 16 (see FIG. 24). Without this, the main shaft 9 can be supported by the water turbine lower guide bearing 38.
【0092】また、図10は、本実施形態による水力機
械におけるスライドベース33を示した図であり、
(a)は平面図、(b)はスライドベースガイド(ガイ
ド手段)33a部の拡大断面図である。FIG. 10 is a view showing the slide base 33 in the hydraulic machine according to the present embodiment.
(A) is a plan view, and (b) is an enlarged sectional view of a slide base guide (guide means) 33a.
【0093】水車50の静止部がケーシングスラスト力
16(図24参照)により、水平方向に移動させられた
場合、移動量が過大となると、発電機51の回転部と発
電機51の静止部とが干渉する等の問題が生じる可能性
がある。When the stationary portion of the water wheel 50 is moved in the horizontal direction by the casing thrust force 16 (see FIG. 24), if the amount of movement becomes excessive, the rotating portion of the generator 51 and the stationary portion of the generator 51 May cause problems such as interference.
【0094】そこで、本実施形態においては、スライド
ベース33上に、複数の長孔より成るスライドベースガ
イド33aを形成し、ステータ19上にスライドベース
33を固定する際、スライドベースガイド33aに挿通
したボルト34で固定する。スライドベースガイド33
aを形成する複数の長孔は、円環状のスライドベース3
3に同心円上に延設されている。Therefore, in the present embodiment, a slide base guide 33a consisting of a plurality of long holes is formed on the slide base 33, and when the slide base 33 is fixed on the stator 19, the slide base guide 33a is inserted through the slide base guide 33a. Fix with bolts 34. Slide base guide 33
The plurality of long holes forming a are formed in the annular slide base 3.
3 extends concentrically.
【0095】このようにすれば、ケーシングスラスト力
16と水車反力による移動をガイド33a内だけの方向
に制限することが可能となり、静止部の移動による回転
部との干渉等の問題を無くすことが可能となる。In this way, it is possible to restrict the movement by the casing thrust force 16 and the reaction force of the turbine to only the direction inside the guide 33a, and to eliminate the problem of the interference with the rotating part due to the movement of the stationary part. Becomes possible.
【0096】また、図11は本実施形態の一変形例を示
しており、(a)は本変形例におけるスライドベース3
3の平面図、(b)はスライドベース33を支持するス
ライドベースピン(ピン部材)35の部分を拡大して示
した断面図である。FIG. 11 shows a modification of the present embodiment. FIG. 11A shows a slide base 3 according to this modification.
FIG. 3B is a cross-sectional view showing an enlarged portion of a slide base pin (pin member) 35 that supports the slide base 33.
【0097】図11に示したように本変形例において
は、スライドベース33及びステータ19の上板をスラ
イドベースピン35によって水平面内で回動可能に連結
することで、ケーシングスラスト力16と水車反力によ
る移動をスライドベースピン35を中心とした方向に制
限することが可能となり、静止部の移動による回転部と
の干渉等の問題を無くすことが可能となる。As shown in FIG. 11, in this modified example, the slide thrust force 16 and the water turbine counterforce are connected by connecting the upper plate of the slide base 33 and the upper plate of the stator 19 rotatably in the horizontal plane by the slide base pin 35. It is possible to restrict the movement by the force to the direction around the slide base pin 35, and it is possible to eliminate problems such as interference with the rotating part due to movement of the stationary part.
【0098】第3実施形態 次に、本発明の第3実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第2実施形態の構成を一部変更したものであり、以下で
は、上記第2実施形態と異なる部分について説明する。 Third Embodiment Next, a hydraulic machine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is a partial modification of the configuration of the above-described second embodiment. Hereinafter, portions different from the above-described second embodiment will be described.
【0099】図12に示したように本実施形態による水
力機械は、ランナ5に流入する水量を調節するガイドベ
ーン4の開閉を制御するガイドベーンサーボモータ36
を備えている。ガイドベーンサーボモーター36は、水
車操作機構23部を制御してガイドベーン4を開閉制御
する。As shown in FIG. 12, the hydraulic machine according to the present embodiment comprises a guide vane servomotor 36 for controlling the opening and closing of the guide vane 4 for adjusting the amount of water flowing into the runner 5.
It has. The guide vane servomotor 36 controls the water wheel operation mechanism 23 to open and close the guide vanes 4.
【0100】図12に示したようにこのガイドベーンサ
ーボモータ36は、発電機51の上部と水車50の下部
との間のスペースに配置されている。この為、水車50
及び発電機51の外部に別途スペースを用意したり、縦
方向のスペースを確保する必要が無くなるので、水力機
械全体をコンパクトにすることが可能となる。As shown in FIG. 12, the guide vane servomotor 36 is disposed in the space between the upper part of the generator 51 and the lower part of the water wheel 50. For this reason, water turbine 50
In addition, since it is not necessary to provide a separate space outside the generator 51 or to secure a space in the vertical direction, it is possible to make the entire hydraulic machine compact.
【0101】また、ガイドベーンサーボモータ36は、
第2実施形態において説明したスライドベース33の上
に設置されている。もし仮に、ガイドベーンサーボモー
ター36を発電機周囲の基礎ベース上に設置した場合、
ケーシング1の移動に追従しきれず、開閉動作が滑らか
にならない可能性がある。The guide vane servomotor 36 is
It is installed on the slide base 33 described in the second embodiment. If the guide vane servomotor 36 is installed on a foundation base around the generator,
There is a possibility that the opening and closing operation may not be smooth because the movement of the casing 1 cannot be completely followed.
【0102】これに対して本実施形態においては、ガイ
ドベーンサーボモータ36をスライドベース33上に設
置することで、水車50の静止部の移動量に無関係にガ
イドベーンサーボモーター36を配置することが可能と
なる。On the other hand, in the present embodiment, the guide vane servomotor 36 is provided on the slide base 33, so that the guide vane servomotor 36 can be disposed irrespective of the moving amount of the stationary portion of the water wheel 50. It becomes possible.
【0103】第4実施形態 次に、本発明の第4実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第2又は第3実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第2又は第3実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Fourth Embodiment Next, a hydraulic machine according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described second or third embodiment, and a portion different from the second or third embodiment will be described below.
【0104】図13は、本実施形態による水力機械の発
電機下部軸受の部分を示した図である。図13に示した
ように、主軸9の下部を支持する主軸下部ガイド軸受3
9の外周は、主軸9中心迄の距離を半径Rとする円弧断
面になっており、軸受支持台40の対向部も、同半径R
の円弧断面になっている。FIG. 13 is a view showing the lower bearing of the generator of the hydraulic machine according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, the main shaft lower guide bearing 3 for supporting the lower portion of the main shaft 9
9 has an arc cross-section having a radius R equal to the distance to the center of the main shaft 9, and the opposing portion of the bearing support 40 has the same radius R.
It has an arc cross section.
【0105】次に、本実施形態の作用について説明す
る。スライドベース33(図9参照)が移動した時、主
軸9も上部のガイド軸受37、38(図9参照)の作用
により、水車静止部に追従する。しかしながら、発電機
下部のスラスト軸受20は回転側の水平方向の移動は許
容できず、又、ロータ11とステータ19との間隙C
(図9参照)以上の移動が生じようとすれば、ロータ1
1とステータ19との接触してしまうことになる。Next, the operation of the present embodiment will be described. When the slide base 33 (see FIG. 9) moves, the main shaft 9 also follows the water turbine stationary portion by the action of the upper guide bearings 37 and 38 (see FIG. 9). However, the thrust bearing 20 at the lower part of the generator is not allowed to move in the horizontal direction on the rotating side, and the gap C
(See FIG. 9) If the above movement is to occur, the rotor 1
1 will come into contact with the stator 19.
【0106】その為、スラスト軸受20部での水平移動
を抑える必要があるが、主軸下端を固定し、主軸上部が
スライドベース33に合わせて移動すれば、主軸9が傾
くことが必須である。Therefore, it is necessary to suppress horizontal movement in the thrust bearing 20 portion. However, if the lower end of the main shaft is fixed and the upper portion of the main shaft moves in accordance with the slide base 33, it is essential that the main shaft 9 is inclined.
【0107】そこで、本実施形態においては、発電機下
部の主軸下部ガイド軸受39を球面支持とすることで、
主軸9の傾きによる変位を静止部側に伝えず、半径方向
の軸振れを抑制することが可能となる。Therefore, in the present embodiment, the main shaft lower guide bearing 39 at the lower part of the generator is supported by a spherical surface.
Displacement due to the inclination of the main shaft 9 is not transmitted to the stationary portion side, and it is possible to suppress axial runout in the radial direction.
【0108】第5実施形態 次に、本発明の第5実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第1乃至第4実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第4実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Fifth Embodiment Next, a hydraulic machine according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to fourth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to fourth embodiments will be described.
【0109】図14は、本実施形態による水力機械のラ
ンナ5の断面図である。ランナ5の回転時にはクラウン
5a及びバンド5b側には軸方向に周速度の二乗に比例
する水圧が働く。従って、両者の大きさに差が在れば、
軸方向荷重(スラスト荷重)が生じることになる。FIG. 14 is a sectional view of the runner 5 of the hydraulic machine according to the present embodiment. When the runner 5 rotates, water pressure proportional to the square of the peripheral speed acts on the crown 5a and the band 5b side in the axial direction. Therefore, if there is a difference between the two,
An axial load (thrust load) will be generated.
【0110】ランナ5外周から出口までの間は、クラウ
ン5aに対しバンド5bがある為、両方向からの水圧力
Aと水圧力Cは相殺されるが、内周側はクラウン5aに
対しバンド5bが存在しない為、水圧力Bが作用する。Since the band 5b is provided with respect to the crown 5a between the outer periphery of the runner 5 and the outlet, the water pressure A and the water pressure C from both directions are offset, but the band 5b is provided with respect to the crown 5a on the inner circumferential side. Since it does not exist, the water pressure B acts.
【0111】従来の水車構成(図23参照)では、この
スラスト力により、下向きに荷重が生じて発電機スラス
ト軸受20の負担が過大となる為に、バランスホール5
dを内周側に設け、圧力バランスを確保している。In the conventional water turbine configuration (see FIG. 23), a load is generated downward due to the thrust force, and the load on the generator thrust bearing 20 becomes excessive.
d is provided on the inner peripheral side to ensure pressure balance.
【0112】これに対して本実施形態においては、バラ
ンスホールが形成されていない無孔部材によってクラウ
ン5aを構成している。このように、バランスホールを
設けないことで、従来構成の場合に比べてより大きな水
圧力Bが残る為、水車50の上向き荷重が従来よりも大
きくなる。この為、スラスト軸受20(図1参照)で負
担する荷重が減り、スラスト軸受20の荷重負担を軽減
し、スラスト軸受20を小型にすることが可能となる。On the other hand, in the present embodiment, the crown 5a is formed by a non-porous member having no balance hole. As described above, by not providing the balance hole, a larger water pressure B remains than in the case of the conventional configuration, so that the upward load of the water turbine 50 becomes larger than before. For this reason, the load borne by the thrust bearing 20 (see FIG. 1) is reduced, the load on the thrust bearing 20 is reduced, and the size of the thrust bearing 20 can be reduced.
【0113】第6実施形態 次に、本発明の第6実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第1乃至第5実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第5実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Sixth Embodiment Next, a hydraulic machine according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to fifth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to fifth embodiments will be described.
【0114】図15は、本実施形態による水力機械のラ
ンナ5及びランナ5周囲を示した構成図である。図15
に示したように本実施形態による水力機械は、ランナ5
のクラウン5a側の背圧室56に圧縮空気を注入する空
気注入装置(空気注入手段)55を備えている。FIG. 15 is a configuration diagram showing the runner 5 and the periphery of the runner 5 of the hydraulic machine according to the present embodiment. FIG.
As shown in FIG. 5, the hydraulic machine according to the present embodiment
An air injection device (air injection means) 55 for injecting compressed air into the back pressure chamber 56 on the side of the crown 5a.
【0115】この空気注入装置55は、ランナ5の背圧
室56に外部から圧縮空気を封入しており、空気の圧力
は、注入孔位置での水圧以上としてある。つまり、空気
注入装置55は、背圧室56と同半径位置に働く水圧力
以上の圧力を持つ圧縮空気を背圧室56に注入すること
ができる。In the air injection device 55, compressed air is sealed in the back pressure chamber 56 of the runner 5 from outside, and the pressure of the air is equal to or higher than the water pressure at the injection hole position. That is, the air injection device 55 can inject the compressed air having a pressure equal to or higher than the water pressure acting at the same radial position as the back pressure chamber 56 into the back pressure chamber 56.
【0116】空気は水に比べ、回転による圧力の変化が
小さく、水が封入されている場合よりも全体としては高
圧となっている。従って、バンド5b側の水圧力Cより
もクラウン5a側の圧力が高い状態にあり、ランナ5に
上向き荷重が生じることになる。The change in pressure of air due to rotation is smaller than that of water, and the pressure is higher as a whole than when water is sealed. Therefore, the pressure on the crown 5a side is higher than the water pressure C on the band 5b side, and an upward load is generated on the runner 5.
【0117】従って、本実施形態によれば、スラスト軸
受20(図1参照)で負担する荷重が減り、スラスト軸
受20を小型にすることが可能となる。さらに、従来構
成では、ランナ5と水との間では、回転時に円盤摩擦が
生じ、水車効率を低下させていたが、本実施形態によれ
ば、背圧室56での円盤摩擦を無くすことができ、水車
効率を上昇させることができる。Therefore, according to this embodiment, the load borne by the thrust bearing 20 (see FIG. 1) is reduced, and the size of the thrust bearing 20 can be reduced. Further, in the conventional configuration, the friction between the runner 5 and the water causes disc friction during rotation to reduce the water turbine efficiency. However, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the disc friction in the back pressure chamber 56. And increase the efficiency of the turbine.
【0118】また、図16に示したように本実施形態に
よる水力機械は、圧縮空気の圧力を制御する圧力制御装
置(圧力制御手段)57を備えている。ランナ5の背圧
室56に注入している空気が水車シール部から僅かでも
漏れてしまう場合、ランナ5の背圧室56に封入する空
気の圧力を圧力センサ41で検出する。そして、検出さ
れた圧力が一定圧力以下となった場合には、弁制御装置
42によりバルブ44を開操作し、空気タンク43より
圧縮空気を供給する様になっている。Further, as shown in FIG. 16, the hydraulic machine according to the present embodiment includes a pressure control device (pressure control means) 57 for controlling the pressure of the compressed air. In the case where the air injected into the back pressure chamber 56 of the runner 5 leaks even slightly from the water turbine seal part, the pressure of the air sealed in the back pressure chamber 56 of the runner 5 is detected by the pressure sensor 41. When the detected pressure becomes equal to or lower than the predetermined pressure, the valve 44 is opened by the valve control device 42 and compressed air is supplied from the air tank 43.
【0119】このように圧力制御装置57によって、背
圧室56の圧力を一定に保持することで、スラスト軸受
20で負担する荷重を一定にすることが可能となり、回
転状態の安定したスラスト軸受20及び水車50を提供
することが可能になる。As described above, by keeping the pressure in the back pressure chamber 56 constant by the pressure control device 57, the load borne by the thrust bearing 20 can be made constant, and the thrust bearing 20 in a stable rotating state can be obtained. And a water wheel 50 can be provided.
【0120】第7実施形態 次に、本発明の第7実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第1乃至第6実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第6実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Seventh Embodiment Next, a hydraulic machine according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to sixth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to sixth embodiments will be described.
【0121】本実施形態による水力機械は、図17に示
したように、吸出し管54が放水庭60に接続されてお
り、水車運転時は吸出し管54に水が充満している。In the hydraulic machine according to this embodiment, as shown in FIG. 17, the suction pipe 54 is connected to the water discharge garden 60, and the water is filled in the suction pipe 54 during the operation of the water wheel.
【0122】ところが、水車停止時においても、放水庭
60には大気圧がかかっているために、吸出し管54に
は水が充満したままであり、このままでは水車50の分
解や点検の際に水が噴出してしまう。However, even when the turbine is stopped, the water discharge yard 60 is exposed to the atmospheric pressure, so that the suction pipe 54 is filled with water. Erupts.
【0123】そこで、吸出し管54の上部に開閉装置6
1を設け、水車停止時に開閉装置61を開けることで、
吸出し管54内に大気圧が加わり、水面が放水庭60の
レベルまで下がるため、水車50の分解等の際に水が噴
出することを避けることが可能になる。Accordingly, the opening / closing device 6 is provided above the suction pipe 54.
1 and opening and closing device 61 when the turbine stops.
Atmospheric pressure is applied to the inside of the suction pipe 54, and the water surface falls to the level of the water discharge garden 60, so that it is possible to prevent water from spouting when the water wheel 50 is disassembled or the like.
【0124】第8実施形態 次に、本発明の第8実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第1乃至第7実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第7実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Eighth Embodiment Next, a hydraulic machine according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to seventh embodiments. Hereinafter, portions different from the first to seventh embodiments will be described.
【0125】前記第2実施形態で説明したケーシングス
ラスト力と水車反力は、スライドベース33を介してス
テータ19で支持することになるため(図9参照)、ス
テータ19には、ケーシングスラスト力と水車反力を保
持するための強度が必要であるが、水車圧力が非常に高
い場合や水車流量が非常に大きい場合は、ステータ19
の強度設計上非常に厳しい場合がある。The casing thrust force and the turbine reaction force described in the second embodiment are supported by the stator 19 via the slide base 33 (see FIG. 9). The strength required to maintain the reaction force of the turbine is required, but when the turbine pressure is very high or the turbine flow rate is very large, the stator 19
May be very strict in terms of strength design.
【0126】そこで、本実施形態においては、図18に
示したようにスライドベース33の支持を発電機外周の
発電所床部から取ることで、ケーシングスラスト力と水
車反力を考慮することなく、よりコンパクトなステータ
19を提供することが可能となる。Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, by supporting the slide base 33 from the floor of the power plant around the generator, the casing thrust force and the reaction force of the turbine can be taken into consideration. It is possible to provide a more compact stator 19.
【0127】第9実施形態 次に、本発明の第9実施形態による水力機械について図
面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述した
第1乃至第8実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第8実施形態と異なる部分につ
いて説明する。 Ninth Embodiment Next, a hydraulic machine according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to eighth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to eighth embodiments will be described.
【0128】前記第2実施形態においては、図9に示し
たように、ステーリング3の内径r1がロータ11の外
径r2よりも大きいことを必要としている。In the second embodiment, the inner diameter r1 of the stay 3 needs to be larger than the outer diameter r2 of the rotor 11, as shown in FIG.
【0129】しかしながら、ロータ11は外周の磁極が
取り外し可能なため、ステイリング3の内径r1が発電
機51の磁極を取り外した時のロータ11の外径よりも
大きくすることで、水車上カバー52、ランナ5、下カ
バー53を分解することなくロータ11を上方に引き抜
くことが可能となる。However, since the outer magnetic pole of the rotor 11 is removable, the inner diameter r1 of the staying 3 is made larger than the outer diameter of the rotor 11 when the magnetic pole of the generator 51 is removed, so that the water turbine upper cover 52 can be removed. , Runner 5 and lower cover 53 can be pulled out without disassembling.
【0130】そこで、本実施形態による水力機械におい
ては、図19に示したように、ステイリング3の内径r
1は、磁極62が取り付けられているロータ11の外径
r2よりも小さいが、磁極62を下方に引き抜いてロー
タ11から取り外すことにより、磁極62を取り外した
時のロータ11の外径r3がステイリング3の内径r1
よりも小さくなるように構成されている。Therefore, in the hydraulic machine according to the present embodiment, as shown in FIG.
1 is smaller than the outer diameter r2 of the rotor 11 to which the magnetic pole 62 is attached. However, by pulling the magnetic pole 62 downward and removing it from the rotor 11, the outer diameter r3 of the rotor 11 when the magnetic pole 62 is removed is stayed. Inner diameter r1 of ring 3
It is configured to be smaller than that.
【0131】したがって、水車上カバー52、ランナ
5、下カバー53と順に分解後、ステイリング3を分解
することなくロータ11を上方に引き抜くことが可能と
なる。さらに、ロータ引き抜きを可能としたまま、水車
50についてはステイリング3の内径r1を磁極62を
取り外した時のロータ11の外径r3近くまで狭めるこ
とが可能であり、また、発電機51については磁極62
を取り外した時のロータ11の外径r3をステイリング
内径r1近傍まで広げることができるので、設計の自由
度が広がり効率的な設計が可能である。Therefore, after disassembling the upper cover 52, the runner 5, and the lower cover 53 in this order, the rotor 11 can be pulled upward without disassembling the staying 3. Further, it is possible to narrow the inner diameter r1 of the staying 3 of the water turbine 50 to near the outer diameter r3 of the rotor 11 when the magnetic pole 62 is removed, while allowing the rotor to be pulled out. Magnetic pole 62
Since the outer diameter r3 of the rotor 11 at the time of removal can be increased to the vicinity of the inner diameter r1 of the staying ring, the degree of freedom of design is increased, and efficient design is possible.
【0132】第10実施形態 次に、本発明の第10実施形態による水力機械について
図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述し
た第1乃至第9実施形態の構成を一部変更したものであ
り、以下では、第1乃至第9実施形態と異なる部分につ
いて説明する。本実施形態による水力機械においては、
例えばランナ5の出口外周部に配置された水車出口部ガ
イド軸受け37(図9参照)と、発電機下部に配置され
た下部ガイド軸受け58(図1参照)の2つの軸受けの
みで、水車及び発電機のそれぞれの回転部周囲のガイド
軸受けが構成されている。 Tenth Embodiment Next, a hydraulic machine according to a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to ninth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to ninth embodiments will be described. In the hydraulic machine according to the present embodiment,
For example, only two bearings, a water turbine outlet guide bearing 37 (see FIG. 9) disposed on the outer periphery of the outlet of the runner 5 and a lower guide bearing 58 (see FIG. 1) disposed at the lower part of the generator, are used for the turbine and power generation. Guide bearings are configured around each rotating part of the machine.
【0133】また、変形例としては、水車下部ガイド軸
受け38(図9参照)と下部ガイド軸受け58(図1参
照)との2つの軸受けのみで構成することもできる。Further, as a modified example, it is also possible to constitute only two bearings of the water turbine lower guide bearing 38 (see FIG. 9) and the lower guide bearing 58 (see FIG. 1).
【0134】上記構成より成る本実施形態によれば、適
宜調整が必要である水車50及び水車発電機51のガイ
ド軸受けを従来の3個以上から個数を減らしているた
め、機器のメンテナンスが容易であり、信頼性が向上す
るとともに、水車50と発電機51間にある部品を省略
することで水車全体の高さを低減することが可能とな
る。According to the present embodiment having the above configuration, the number of guide bearings of the water turbine 50 and the water turbine generator 51, which need to be appropriately adjusted, is reduced from three or more in the related art, so that maintenance of the equipment is easy. In addition, the reliability can be improved, and the height of the entire turbine can be reduced by omitting components between the turbine 50 and the generator 51.
【0135】第11実施形態 次に、本発明の第11実施形態による水力機械について
図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、上述し
た第1乃至第10実施形態の構成を一部変更したもので
あり、以下では、第1乃至第10実施形態と異なる部分
について説明する。 Eleventh Embodiment Next, a hydraulic machine according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment is obtained by partially changing the configuration of the above-described first to tenth embodiments. Hereinafter, portions different from the first to tenth embodiments will be described.
【0136】ランナと下カバーとの間には漏水を無くす
ために設けられた封水装置があるが、漏水をまったく無
くすことは不可能で、多少とも漏水が生じる。Although there is a water sealing device provided between the runner and the lower cover to eliminate water leakage, it is impossible to eliminate water leakage at all, and some water leakage occurs.
【0137】そこで、本実施形態による水力機械におい
ては、回転側或いは静止部側に漏水受けを設置する。具
体的には、図20に示したように、回転部周囲に回転側
漏水受け63を設置し、回転部に伝わる漏水を回転側漏
水受け63で逃がす。また、発電機全体を覆うようにし
て、静止部に静止側漏水受け64を設置する。Therefore, in the hydraulic machine according to the present embodiment, a water leak receiver is installed on the rotating side or the stationary part side. Specifically, as shown in FIG. 20, a rotation-side water leakage receiver 63 is provided around the rotation unit, and water transmitted to the rotation unit is released by the rotation-side water leakage receiver 63. Also, a stationary-side water leakage receiver 64 is installed in the stationary part so as to cover the entire generator.
【0138】上記構成より成る本実施形態においては、
上方の水車のランナ封水部から下方の発電機に落ちた漏
水は、回転側漏水受け63及び静止側漏水受け64によ
って発電機周囲に送られるので、水車が発電機の上方に
配置されているにも係わらず、発電機に水分がかからず
信頼性を高めることができる。In this embodiment having the above configuration,
Water leaking from the runner sealing portion of the upper turbine to the lower generator is sent around the generator by the rotating-side leakage receiver 63 and the stationary-side leakage receiver 64, so that the turbine is disposed above the generator. Nevertheless, the generator can be prevented from being exposed to moisture, and the reliability can be improved.
【0139】[0139]
【発明の効果】以上述べたように本発明による水力機械
によれば、上方に水車を、下方に発電機を構成し、ケー
シングから水平に流入してきた圧力水がランナを通過
後、上方の吸出し管に流出させるようにしたので、水車
単独での分解、組立が可能となり、また、吸出し管を上
方で露出させることによって、吸出し管据付用の掘削と
ケーシングと吸出し管のコンクリート埋設を不必要とな
り、さらに、水車に生じる下向きスラスト荷重を低減さ
せることが可能となる。As described above, according to the hydraulic machine according to the present invention, a water turbine is formed above and a generator is formed below, and after the pressurized water flowing horizontally from the casing passes through the runner, it is discharged upward. Discharged to the pipe, it is possible to disassemble and assemble the turbine alone, and by exposing the draft pipe upward, it becomes unnecessary to excavate for the draft pipe installation and bury concrete in the casing and the draft pipe. Further, the downward thrust load generated in the water turbine can be reduced.
【図1】本発明の第1実施形態による水力機械の概略構
成を示した縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a hydraulic machine according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態による水力機械のランナ
の断面及び水圧力分布状況を示した図。FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a runner of the hydraulic machine according to the first embodiment of the present invention and a state of water pressure distribution.
【図3】本発明の第1実施形態による水力機械の発電所
全体の縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the entire power plant of the hydraulic machine according to the first embodiment of the present invention.
【図4】従来の水車の発電所全体の縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the entire power plant of a conventional water turbine.
【図5】本発明の第1実施形態による水力機械の吸出し
管を示した図であり、(a)は側面図、(b)は曲管部
の断面図、(c)は入口部の断面図。5A and 5B are diagrams showing a suction pipe of the hydraulic machine according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a side view, FIG. 5B is a cross-sectional view of a curved pipe, and FIG. FIG.
【図6】従来の水力機械の吸出し管を示した図であり、
(a)は側面図、(b)は曲管部の断面図、(c)は入
口部の断面図。FIG. 6 is a view showing a suction pipe of a conventional hydraulic machine,
(A) is a side view, (b) is a cross-sectional view of a curved pipe portion, and (c) is a cross-sectional view of an inlet portion.
【図7】本発明の第1実施形態による水力機械の水車の
部分断面図。FIG. 7 is a partial sectional view of a water turbine of the hydraulic machine according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1実施形態による水力機械の円錐支
持台を示した図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図。FIGS. 8A and 8B are views showing a conical support base of the hydraulic machine according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG.
【図9】本発明の第2実施形態による水力機械の水車及
び発電機上部の断面図。FIG. 9 is a sectional view of a water turbine and a generator upper part of a hydraulic machine according to a second embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第2実施形態による水力機械のスラ
イドベースを示した図であり、(a)は平面図、(b)
はスライドベースガイド部の拡大断面図。FIG. 10 is a view showing a slide base of a hydraulic machine according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b).
3 is an enlarged sectional view of a slide base guide.
【図11】本発明の第2実施形態の一変形例による水力
機械のスライドベースを示した図であり、(a)は平面
図、(b)はスライドベースピン部の拡大断面図。FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a slide base of a hydraulic machine according to a modification of the second embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is an enlarged sectional view of a slide base pin.
【図12】本発明の第3実施形態による水力機械のガイ
ドベーンサーボモーターの配置を示した図。FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of a guide vane servomotor of a hydraulic machine according to a third embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第4実施形態による水力機械の発電
機下部軸受の構成を示した断面図。FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of a generator lower bearing of a hydraulic machine according to a fourth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第5実施形態による水力機械のラン
ナの断面及び水圧分布状況を示した図。FIG. 14 is a diagram showing a cross section of a runner of a hydraulic machine according to a fifth embodiment of the present invention and a state of water pressure distribution.
【図15】本発明の第6実施形態による水力機械のラン
ナの断面及び圧力分布状況を示した図。FIG. 15 is a diagram showing a cross section and a pressure distribution state of a runner of a hydraulic machine according to a sixth embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第6実施形態による水力機械の圧縮
空気供給系統を示した図。FIG. 16 is a diagram showing a compressed air supply system of a hydraulic machine according to a sixth embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第7実施形態による水力機械及び放
水庭までの流路を示した図。FIG. 17 is a view showing a hydraulic machine and a flow path to a water discharge garden according to a seventh embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第8実施形態による水力機械のスラ
イドベース取付部を示した図。FIG. 18 is a diagram showing a slide base mounting portion of a hydraulic machine according to an eighth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第9実施形態による水力機械の水車
及び発電機上部の断面図。FIG. 19 is a sectional view of an upper part of a water turbine and a generator of a hydraulic machine according to a ninth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第11実施形態による水力機械の漏
水受けを示した断面図。FIG. 20 is a sectional view showing a water leakage receiver of a hydraulic machine according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図21】従来の水力機械の竪軸型水車及び発電機を示
した断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a conventional vertical turbine and a generator of a hydraulic machine.
【図22】従来の水力機械の竪軸型水車を示した断面
図。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a vertical water wheel of a conventional hydraulic machine.
【図23】従来の水力機械のランナの断面及び水圧分布
状況を示した図。FIG. 23 is a diagram showing a cross section of a runner of a conventional hydraulic machine and a state of water pressure distribution.
【図24】従来の水力機械のケーシング及び圧力水の流
れを示した平面図。FIG. 24 is a plan view showing a casing of a conventional hydraulic machine and a flow of pressurized water.
1 ケーシング 5 ランナ 5a クラウン 5b バンド 9 主軸 11 ロータ 12 基礎コンクリート(基礎部) 19 ステータ 20 スラスト軸受 27 ケーシング支柱 32 円錐状支持台(支持部材) 33 スライドベース 33a スライドベースガイド 34 ボルト 35 スライドベースピン 36 ガイドベーンサーボモータ 37 水車出口部ガイド軸受 38 ランナ下部ガイド軸受 39 主軸下部ガイド軸受 40 軸受支持台 41 圧力センサ 42 弁制御装置 43 空気タンク 44 バルブ 50 水車 51 発電機 52 上カバー 53 下カバー 54 吸出し管 55 空気注入装置(空気注入手段) 56 背圧室 57 圧力制御装置(圧力制御手段) 60 放水庭 61 吸出し管開閉装置 62 磁極 63 回転側漏水受け 64 静止側漏水受け DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 5 Runner 5a Crown 5b Band 9 Main shaft 11 Rotor 12 Foundation concrete (foundation part) 19 Stator 20 Thrust bearing 27 Casing support column 32 Conical support (support member) 33 Slide base 33a Slide base guide 34 Bolt 35 Slide base pin 36 Guide vane servomotor 37 Turbine outlet guide bearing 38 Runner lower guide bearing 39 Main shaft lower guide bearing 40 Bearing support 41 Pressure sensor 42 Valve control device 43 Air tank 44 Valve 50 Water turbine 51 Generator 52 Upper cover 53 Lower cover 54 Suction pipe 55 air injection device (air injection means) 56 back pressure chamber 57 pressure control device (pressure control means) 60 water discharge garden 61 suction pipe opening / closing device 62 magnetic pole 63 rotating-side leak receiver 64 stationary-side leak receiver
フロントページの続き (72)発明者 松 本 貴與志 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山 形 一 郎 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 工 藤 健 司 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 3H072 AA07 BB01 BB02 BB05 BB06 BB09 BB10 BB15 BB25 BB27 BB29 BB32 BB40 CC01 CC05 CC06 CC08 CC10 CC11 CC16 CC17 CC18 CC19 CC23 CC26 CC30 CC31 CC42 CC43 CC47 CC67 CC74 CC81 CC82 CC99Continued on the front page (72) Takayoshi Matsumoto 2-4-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Keihin Works, Toshiba Corporation (72) Inventor Ichiro Yamagata 2 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 4 chome Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Inventor Kenji Kudo 1-1-1 Shibaura, Minato-ku, Tokyo F-term (reference) 3H072 AA07 BB01 BB02 BB05 BB06 BB09 BB10 BB15 BB25 BB27 BB29 BB32 BB40 CC01 CC05 CC06 CC08 CC10 CC11 CC16 CC17 CC18 CC19 CC23 CC26 CC30 CC31 CC42 CC43 CC47 CC67 CC74 CC81 CC82 CC99
Claims (27)
ナと、圧力水を前記ランナに流し込むケーシングと、前
記ランナを収納する上カバー及び下カバーと、前記ラン
ナの下流側の流路を形成する吸出し管と、を有する水車
と、 前記ランナの回転力によって回転されるロータと、前記
ロータの外周に配置されたステータと、を有する発電機
と、 前記ロータと前記ランナとを鉛直方向に連結する主軸
と、を備え、 前記水車は前記発電機の上方に配置されており、前記ケ
ーシングから前記ランナへ水平に流入してきた圧力水
が、前記ランナを通過後、前記ランナの上方に流出する
ように前記吸出し管が前記ランナの上方に構成されてい
ることを特徴とする水力機械。1. A runner that rotates using pressure water as an energy source, a casing that flows the pressure water into the runner, an upper cover and a lower cover that house the runner, and a suction port that forms a flow path downstream of the runner. A generator having: a water turbine having a pipe; a rotor rotated by the rotational force of the runner; and a stator arranged on the outer periphery of the rotor; and a main shaft connecting the rotor and the runner in a vertical direction. Wherein the water turbine is disposed above the generator, and the pressure water that has flowed horizontally from the casing to the runner passes through the runner and then flows out above the runner. A hydraulic machine, wherein a suction pipe is formed above the runner.
されており、一方、前記発電機の上方に配置された前記
水車は、発電所建屋の基礎部に埋設されずに発電所建屋
内に露出していることを特徴とする請求項1記載の水力
機械。2. The power generator is buried in a foundation of a power plant building, while the water turbine disposed above the generator is not buried in the base of the power plant building. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the hydraulic machine is exposed inside the building.
管の断面が円形であることを特徴とする請求項1又は請
求項2に記載の水力機械。3. The hydraulic machine according to claim 1, wherein a cross section of the suction pipe formed above the runner is circular.
ーシングに、前記ケーシング及び前記ケーシング内の水
重量を支える支柱を設けたことを特徴とする請求項2記
載の水力機械。4. The hydraulic machine according to claim 2, wherein the casing of the water turbine exposed inside the power plant building is provided with a column supporting the casing and a weight of water in the casing.
ると共に前記主軸は前記ランナに直接接続されており、 前記水車の重量及び流水時に前記水車に生じる軸方向荷
重を支えるスラスト軸受をさらに有し、前記スラスト軸
受は前記発電機よりも下方に設置されていることを特徴
とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の水
力機械。5. A thrust bearing, wherein the main shaft is formed integrally with the rotor and the main shaft is directly connected to the runner, and further supports a weight of the water turbine and an axial load generated in the water turbine at the time of flowing water. 5. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the thrust bearing is provided below the generator. 6.
シングを含む前記水車の静止部を前記ステータに取り付
けることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
一項に記載の水力機械。6. The hydraulic machine according to claim 1, wherein a stationary portion of the turbine including the upper cover, the lower cover, and the casing is attached to the stator.
に配置された円錐状の支持部材を介して前記ステータに
取り付けられていることを特徴とする請求項6記載の水
力機械。7. The hydraulic machine according to claim 6, wherein said stationary portion of said water wheel is attached to said stator via a conical support member disposed concentrically with said main shaft.
上部にスライド可能に設けられたスライドベースを介し
て前記ステータに取り付けられていることを特徴とする
請求項6又は請求項7に記載の水力機械。8. The water turbine according to claim 6, wherein the stationary portion is attached to the stator via a slide base slidably provided on an upper portion of the stator. Hydraulic machine.
の移動方向を制限するガイド手段をさらに有することを
特徴とする請求項8記載の水力機械。9. The hydraulic machine according to claim 8, further comprising guide means for restricting a moving direction of the slide base with respect to the stator.
を水平面内で回動可能に前記ステータ上に支持するピン
部材を有することを特徴とする請求項9記載の水力機
械。10. The hydraulic machine according to claim 9, wherein said guide means has a pin member for supporting said slide base on said stator so as to be rotatable in a horizontal plane.
イドベーンと、前記ガイドベーンの開閉を制御するガイ
ドベーンサーボモータと、をさらに有し、前記ガイドベ
ーンサーボモータは前記水車と前記発電機との間に配置
されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のい
ずれか一項に記載の水力機械。11. A guide vane for adjusting an amount of water flowing into the runner, and a guide vane servomotor for controlling opening / closing of the guide vane, wherein the guide vane servomotor is connected to the turbine and the generator. The hydraulic machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the hydraulic machine is disposed therebetween.
イドベーンと、前記ガイドベーンの開閉を制御するガイ
ドベーンサーボモータと、をさらに有し、前記ガイドベ
ーンサーボモータは、前記スライドベース上に配置され
ていることを特徴とする請求項8乃至請求項11のいず
れか一項に記載の水力機械。12. A guide vane for adjusting an amount of water flowing into the runner, and a guide vane servomotor for controlling opening and closing of the guide vane, wherein the guide vane servomotor is disposed on the slide base. The hydraulic machine according to any one of claims 8 to 11, wherein:
イベーンを上下から挟み込む一対のステイリングと、を
さらに有し、前記上カバーは上側の前記ステイリングに
その上方から組み込まれていることを特徴とする請求項
1乃至請求項12のいずれか一項に記載の水力機械。13. The water turbine further includes a stay vane and a pair of staying which sandwich the stay vane from above and below, wherein the upper cover is incorporated into the upper staying from above. The hydraulic machine according to any one of claims 1 to 12, wherein
にその上方から組み込まれていることを特徴とする請求
項13記載の水力機械。14. The hydraulic machine according to claim 13, wherein said lower cover is incorporated into said lower staying from above.
外径よりも大きいことを特徴とする請求項14記載の水
力機械。15. The hydraulic machine according to claim 14, wherein an inner diameter of the staying is larger than an outer diameter of the rotor.
承すると共に圧力水をシールするために、前記水車の出
口部外周位置における前記回転部の周囲に水車出口部ガ
イド軸受を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項
15のいずれか一項に記載の水力機械。16. A water turbine outlet portion guide bearing is provided around the rotary portion at an outer peripheral position of an outlet portion of the turbine in order to support a rotating portion of the turbine including the runner and seal pressure water. The hydraulic machine according to any one of claims 1 to 15, wherein:
ためのランナ下部ガイド軸受をさらに有し、前記ランナ
下部ガイド軸受は前記水車の前記静止部と共に前記スラ
イドベースに取り付けられていることを特徴とする請求
項8乃至請求項10のいずれか一項に記載の水力機械。17. A runner lower guide bearing for supporting the main shaft below the runner, wherein the runner lower guide bearing is attached to the slide base together with the stationary portion of the water turbine. The hydraulic machine according to any one of claims 8 to 10, wherein
部ガイド軸受をさらに有し、前記主軸の傾きを許容する
ために、前記ガイド軸受を軸受支持台によって球面支持
したことを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれ
か一項に記載の水力機械。18. A main shaft lower guide bearing for supporting a lower portion of the main shaft, wherein the guide bearing is spherically supported by a bearing support to allow inclination of the main shaft. A hydraulic machine according to any one of claims 1 to 17.
れていない無孔部材から成るクラウンを有することを特
徴とする請求項1乃至請求項18のいずれか一項に記載
の水力機械。19. The hydraulic machine according to claim 1, wherein the runner has a crown made of a non-porous member having no balance hole formed therein.
半径位置に働く水圧力以上の圧力を持つ圧縮空気を注入
する空気注入手段をさらに有することを特徴とする請求
項1乃至請求項19のいずれか一項に記載の水力機械。20. An air injection means for injecting compressed air having a pressure equal to or higher than a water pressure acting at the same radial position as the back pressure chamber into the back pressure chamber of the runner. The hydraulic machine according to claim 19.
手段をさらに有することを特徴とする請求項20記載の
水力機械。21. The hydraulic machine according to claim 20, further comprising pressure control means for controlling the pressure of the compressed air.
固定し、前記発電機の静止部と前記発電機の上方に搭載
した前記水車と流水の重量を、ステーター基礎部にて支
持することを特徴とする請求項1記載の水力機械。22. The stator, wherein the stator is fixed to a foundation in a generator building, and a stationary portion of the generator, the turbine mounted above the generator and the weight of the running water are supported by the stator foundation. The hydraulic machine according to claim 1, wherein:
し管に、吸気を可能とする開閉装置を設置したことを特
徴とする請求項1又は請求項2に記載の水力機械。23. The hydraulic machine according to claim 1, wherein an opening / closing device for allowing air to be taken in is installed in the suction pipe formed above the runner.
部にスライド可能に設けられたスライドベースを介し
て、発電機外周の発電所床基礎部に支持されていること
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記
載の水力機械。24. A stationary part of the water turbine is supported on a power plant floor base around a generator via a slide base slidably provided above the stator. The hydraulic machine according to any one of claims 1 to 5.
ンを下方から支える前記下カバーを分解した時に、前記
ステイリングの内径が前記発電機の磁極を取り外した時
の前記ロータの外径よりも大きいことを特徴とする請求
項14記載の水力機械。25. When the lower cover supporting the guide vanes located on the outer periphery of the runner from below is disassembled, the inner diameter of the staying is larger than the outer diameter of the rotor when the magnetic pole of the generator is removed. The hydraulic machine according to claim 14, wherein:
転部の周囲に配置されたガイド軸受けをさらに備え、前
記ガイド軸受けは水車側と発電機側の2カ所のみに設置
されていることを特徴とする請求項1記載の水力機械。26. The vehicle according to claim 26, further comprising guide bearings disposed around respective rotating portions of said turbine and said generator, wherein said guide bearings are installed only at two locations on a turbine side and a generator side. The hydraulic machine according to claim 1, wherein
前記水車の下方の前記発電機にかからない様に、前記発
電機より上方に防水装置を設置したことを特徴とする請
求項1記載の水力機械。27. A hydraulic power unit according to claim 1, wherein a waterproof device is installed above the generator so that water leakage from the runner and the stationary part of the turbine does not reach the generator below the turbine. machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10347309A JP2000170637A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Hydraulic machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10347309A JP2000170637A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Hydraulic machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000170637A true JP2000170637A (en) | 2000-06-20 |
Family
ID=18389354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10347309A Pending JP2000170637A (en) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | Hydraulic machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000170637A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100398810C (en) * | 2003-06-16 | 2008-07-02 | 株式会社东芝 | Francis turbine |
CN101846028A (en) * | 2010-05-18 | 2010-09-29 | 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 | Method for preventing hydroelectric generating set from being lifted |
CN113217258A (en) * | 2021-05-02 | 2021-08-06 | 李新亚 | Backflushing type water turbine power generation system |
-
1998
- 1998-12-07 JP JP10347309A patent/JP2000170637A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100398810C (en) * | 2003-06-16 | 2008-07-02 | 株式会社东芝 | Francis turbine |
CN101846028A (en) * | 2010-05-18 | 2010-09-29 | 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 | Method for preventing hydroelectric generating set from being lifted |
CN113217258A (en) * | 2021-05-02 | 2021-08-06 | 李新亚 | Backflushing type water turbine power generation system |
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