(57)【要約】【課題】補修時の肉盛り溶接作業時に、ディスチャージリングが変形して、コンクリート基礎との間に隙間を生じさせないようにすること。【解決手段】ディスチャージリング６の壊食された部分を滑らかな加工面１３にする第１の工程と、ディスチャージリング６及びコンクリート基礎５にアンカー挿入穴１４を開ける第２の工程と、アンカーによりコンクリート基礎５およびディスチャージリング６の接着を補強させる第３の工程と、ディスチャージリングの加工面１３に肉盛り溶接を行なう第４の工程と、肉盛り溶接による肉盛り部分をディスチャージリング据え付け時当初の流水面に復元する機械加工を行う第５の工程と、からなるディスチャージリングの補修方法。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水面が壊食された軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法において、
ディスチャージリングの壊食された部分を滑らかな加工面にする事前機械加工を行なう第１の工程と、
前記ディスチャージリングの加工面からディスチャージリング及びコンクリート基礎に所定の径および深さのアンカー挿入穴を開ける第２の工程と、
前記アンカー挿入穴にアンカーを挿入し、当該アンカーの頭部と前記ディスチャージリングとを溶接することにより前記コンクリート基礎および前記ディスチャージリングの接着を補強させる第３の工程と、
前記ディスチャージリングの加工面において、肉盛り溶接を行なう第４の工程と、
前記肉盛り溶接により盛り上がった部分をディスチャージリング据え付け時当初の流水面に復元する機械加工を行う第５の工程と、
を備えた軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法。
【請求項２】
前記第２の工程は、ディスチャージリングの加工面からディスチャージリング及びコンクリート基礎に所定の径および深さのアンカー挿入穴を開けた後、ディスチャージリングおよびコンクリートの切り粉を除去する工程を有することを特徴とする請求項１記載の軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法。
【請求項３】
前記第４の肉盛り溶接工程において、前記コンクリート基礎および前記ディスチャージリング間に隙間が生じた場合、当該隙間の下方部位にグラウト注入穴を、上方部位に空気抜き穴をそれぞれ開けたうえで、前記グラウト注入穴から前記隙間内にグラウトを注入充填する工程を付加したことを特徴とする請求項１記載の軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法により補修されたディスチャージリングを有する軸流水力機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、軸流水車等の軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法および同方法により補修されたディスチャージリングを有する軸流水力機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流水車にはカプラン水車やバルブ水車などがある。
図１は水力発電所で使用されている一般的な縦軸のカプラン水車の構造を示す図であり、主軸１に取り付けられたランナ２のランナボス３外周面に等間隔に複数枚のランナ羽根４が羽根軸により取り付けられている。各ランナ羽根４は、羽根軸中心の周りで回転可能な構成となっており、かつ、その先端のチップ端４ａはコンクリート基礎５の表面を覆うように設けられたディスチャージリング６との間に間隙７を形成するようにしている。
【０００３】
カプラン水車の運転時には、流体がケーシング８からステーベーン９およびガイドベーン１０を通って導水カバー１１、ランナ２およびディスチャージリング６で囲まれた領域に入り、ランナ２を回転駆動し、主軸１を介して図示しない発電機を回転する。
【０００４】
図２はランナ２およびディスチャージリング６の位置関係を拡大して示す図である。
ディスチャージリング６はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）により円環状に形成され、コンクリート基礎５の表面を覆うように、図示しないアンカー等でコンクリート基礎５に固定されている。
【０００５】
ディスチャージリング６は水車の運転に伴うキャビテーションや流水中に含まれる砂等により据え付け時当初の流水面６ａが壊食され、ディスチャージリング６とランナ羽根４のチップ端４ａとの間隙７が当初の寸法よりも増大する傾向にある。
【０００６】
図３は、流水面が壊食されたディスチャージリング６の断面図である。
ディスチャージリング６とランナ羽根４のチップ端４ａとの間の隙間７が増大するとランナ羽根を通らない水流が増大するため、水車の性能低下の原因となる。よって壊食部１２を補修し復元することが必要である。
【０００７】
従来、軸流水車のディスチャージリング６の補修方法として、肉盛り溶接にて補修する方法（以下、第１の補修方法）あるいは、ディスチャージリング６の外周部を残してリング内方から摩耗の激しい表面部分を含む内周部分を切削加工により削り取り、この削り取った部分にディスチャージリングの原形に合わせて作製したスリーブを冷し嵌め法により締り嵌めしてディスチャージリング６を原形の形状に復元する方法（以下、第２の補修方法）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１９５９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した第１の補修方法においては、肉盛り溶接によりディスチャージリング６が変形し、その結果、ディスチャージリング６とコンクリート基礎５の間に有害な間隙が発生する為この間隙を無くすことが課題であった。
【００１０】
また、第２の補修方法は、次の３つの理由によって、スリーブの冷し嵌めを実施することは困難である。まず第１点は、スリーブの直径は、通常冷し嵌めにより組立が行われるブッシュ等の部品の直径に比べて極めて大きな部品であるため、大きなスリーブ全体を均一に所定温度まで冷すこと自体が困難である。第２点は、直径が大きく、かつ構造上肉厚が薄くならざるを得ないスリーブの冷し嵌めは、強度的な見地並びに組立固定の確実性の見地から信頼性が低い。第３点は、スリーブの冷し嵌めを行うためには、スリーブおよびディスチャージリングに加工するインロウ部に厳しい加工精度が要求されるが、大きく薄いスリーブおよびディスチャージリングでは、加工精度を達成することが困難である。
【００１１】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、肉盛り溶接の工程の際にディスチャージリングを変形させることなく補修を行えるようにした軸流水車のディスチャージリングの補修方法および同方法により補修されたディスチャージリングを有する軸流水力機械を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、流水面が壊食された軸流水力機械のディスチャージリングの補修方法において、ディスチャージリング壊食された部分を滑らかな加工面にする事前機械加工を行なう第１の工程と、前記ディスチャージリングの加工面からディスチャージリング及びコンクリート基礎に所定の径および深さのアンカー挿入穴を開ける第２の工程と、前記アンカー挿入穴にアンカーを挿入し、当該アンカーの頭部と前記ディスチャージリングとを溶接することにより前記コンクリート基礎および前記ディスチャージリングの接着を補強させる第３の工程と、前記ディスチャージリングの加工面において、肉盛り溶接を行なう第４の工程と、前記肉盛り溶接により盛り上がった部分をディスチャージリング据え付け時当初の流水面に復元する機械加工を行う第５の工程と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的な縦軸のカプラン水車の構造を示す図。
【図２】カプラン水車のランナおよびディスチャージリングの位置関係を示す断面図。
【図３】壊食されたディスチャージリングを示す断面図。
【図４】事前機械加工を実施した補修第１工程の断面図。
【図５】穴あけ加工を実施した補修第２工程の断面図。
【図６】接着アンカー加工を実施した補修第３工程の断面図。
【図７】肉盛り溶接を実施した補修第４工程の断面図。
【図８】機械加工を実施した補修完了状態を示す断面図。
【図９】コンクリート面とディスチャージリングの間に間隙が発生した図。
【図１０】グラウト注入実施時の補修第５工程の図。
【図１１】グラウト注入後プラグ溶接を実施した補修第６工程の図。
【図１２】機械加工を実施した補修完了図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るディスチャージリングの補修方法について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して同一または共通する部品には同一符号を付けて重複する説明は適宜省略する。
【００１５】
［実施形態１］  
以下、図３ないし図８を参照して、実施形態１について説明する。
図３のように、水車の運転に伴いキャビテーションや流水中に含まれる砂等によりディスチャージリング６の据え付け時当初の流水面６ａの壊食が検出されると、以下に述べる補修方法を実施する。
【００１６】
（ｉ）まず、第１の補修工程として、後に肉盛り溶接工程を実施するための下地作りのために、図４のように壊食された部分１２の表面を事前機械加工により若干削りとって滑らかな加工面１３に形成する。したがって、この加工面１３は、削りとった分だけ、据え付け時当初の流水面６ａよりも窪んだ状態になる。
【００１７】
（ii）次に、第２の補修工程として、図５のように、ディスチャージリング６の加工面１３からドリルなどによってディスチャージリング６及びコンクリート基礎５に所定の径および深さのアンカー挿入穴１４を複数個開け、ステンレス鋼およびコンクリートの切り粉をブロワーなどによって除去する。
【００１８】
（iii）次に、第３の補修工程として、図６のように各アンカー挿入穴１４にそれぞれ棒状のアンカー１５を挿入し、さらに、アンカー挿入穴１４およびアンカー１５の隙間にセメント、エポキシ樹脂等の接着剤１６を充填してコンクリート基礎５およびアンカー１５の両者を接着させる。なお、接着剤１６の充填は、アンカー１５の挿入前に行なってもよい。
【００１９】
その後、アンカー１５の頭部とディスチャージリング６に開けた穴との隙間を溶接１７によって塞ぐ。これにより、ディスチャージリング６はアンカー１５によってコンクリート基礎５への接着強度が補強される。なお、アンカー１５の頭部とディスチャージリング６との溶接部１７は、その後に行われる補修工程を考慮して、ディスチャージリング６の据え付け時当初の流水面６ａよりも突出しないようにしておく。
【００２０】
（iv）次に、第４の補修工程として、ディスチャージリング６表面の削りとられている加工面１３に対して、図７のように据え付け時当初の流水面６ａよりも若干盛り上がるように肉盛り溶接１８を実施する。
【００２１】
（ｖ）次に、第５（最終）の補修工程として、前記第４の補修工程で施された肉盛り溶接部分１８の盛り上がった部分を図８のように機械加工により据え付け時当初の流水面６ａと一致した面となるように切削し・研磨し、据え付け時当初のディスチャージリング６の形状に復元させる。
【００２２】
以上述べたように、本実施形態１によれば、ディスチャージリング６の壊食された部分１２にコンクリート基礎５と共にアンカー挿入穴１４を開け、このアンカー挿入穴１４内にアンカー１５を挿入・固定し、アンカー１５によりディスチャージリング６とコンクリート基礎５との接着強度を補強するようにしたので、次の補修工程で行なわれる肉盛り溶接１８の際にディスチャージリング６が変形することはない。このため、コンクリート基礎５とディスチャージリング６との間に間隙が形成されることが防止される。
【００２３】
［実施形態２］
次に、図９ないし図１２を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態２における補修方法は、第１の補修工程から第４の補修工程までは前述した実施形態１と同様である。本実施形態２は第４の補修工程の肉盛り溶接工程で、ディスチャージリング６とコンクリート基礎５の間に間隙１９が発生した場合の補修工法である。
【００２４】
以下、第１の補修工程ないし第４の補修工程については説明を省き、第５の補修工程から説明する。
【００２５】
（ｖ）本実施形態２の第５の補修工程は、第４の補修工程で隙間１９が発生したために、図１０で示すように、この隙間１９と対向するディスチャージリング６の下方部位にグラウト（grout；隙間充填材）注入管接続穴６ｂを、上部部位に空気抜き穴６ｃをそれぞれ開ける。そして、グラウト注入管接続穴６ｂにＬ字形のグラウト注入管２０の一端を取り付ける。このグラウト注入管２０の他端である注入口は空気抜き穴６ｃの位置よりも高くしてある。この状態でグラウト注入管２０の注入口からグラウト２１を注入すると、間隙１９内では空気が空気抜き穴６ｃから抜け、代わってグラウト２１が充填される。
【００２６】
（vi）次に、本実施形態２の第６の補修工程として、図１１で示すようにグラウト注入管２０を取り外してプラグ２２を差し込み、その後、そのプラグ２２と肉盛り溶接部１８とを溶接部２３にて閉止する。空気抜き用の穴６ｃも同様に閉止する。
これによってディスチャージリング６とコンクリート基礎５の間の間隙１９はグラウト２１にて満たされる。
【００２７】
（vii）次に、本実施形態２の第７の補修工程（最終補修工程）として図１２のように肉盛り溶接１８により盛り上がった部分に対し最終機械加工により据え付け時当初の流水面６ａと同じ面となるように切削し・研磨し、当初のディスチャージリング６の形状に復元する。
【００２８】
以上述べたように、本実施形態２によれば、壊食された部分１２の表面を機械加工により若干削りとった加工面１３に肉盛り溶接を行う補修工程でディスチャージリング６とコンクリート基礎５の間に間隙１９が発生したとしても、間隙１９の上部位置に空気抜き穴、下部位置にグラウド注入管接続穴をそれぞれ設け、下部位置の注入管接続穴からグラウト２１を注入するようにしたので、ディスチャージリング６とコンクリート基礎５の間に発生した間隙にグラウト２１を効果的に注入することができる。
【符号の説明】
【００２９】
４…ランナ羽根、５…コンクリート基礎、６…ディスチャージリング、６ａ…据え付け時当初の流水面、６ｂ…グラウト注入管接続穴、６ｃ…空気抜き穴、１２…壊食された部分、１３…事前機械加工による加工面、１４…アンカー挿入穴、１５…アンカー、１６…接着剤、１７…溶接部、１８…肉盛り溶接部、１９…間隙、２０…グラウト注入管、２１…グラウト、２２…プラグ、２３…溶接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012092724.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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