(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、
これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、
発電運転の低落差時および揚水運転の高揚程時のうち、いずれか一方の運転の際、上記スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車を優先的に運転することを特徴とするポンプ水車の運転方法。
【請求項２】
スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、揚水運転時、実水位差が予め定められた揚水最低水位差を上廻ったとき運転することを特徴とする請求項１記載のポンプ水車の運転方法。
【請求項３】
スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、発電運転時、実水位差が予め定められた発電基準水位差よりも下廻っているとき運転することを特徴とする請求項１記載のポンプ水車の運転方法。
【請求項４】
上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、
これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、
発電運転の部分負荷時、上記スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車に部分負荷運転を行わせ、残りのポンプ水車に定格運転を行わせ、全体として系統からの負荷調整指令を満す運転を行うことを特徴とするポンプ水車の運転方法。
【請求項５】
上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、
これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、
スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、可変速機を組み込み、発電運転の低落差時、揚水運転の高揚程時、あるいは発電運転の部分負荷時のうち、いずれか一方の運転の際、優先的に運転することを特徴とするポンプ水車の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ水車の運転方法に係り、特に、揚水運転の高揚程時または発電運転の低落差時、キャビテーション発生を低く抑えて運転を行うポンプ水車の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の水力発電プラントは、上池と下池とを備え、昼間、上池の貯水を利用して発電運転を行い、夜間、下池の貯水を上池に戻す揚水発電運転を行うことが多い。この場合、揚水発電運転を行う水力機械は、多量の貯水量を処理する能力の高いフランシス型水車ランナを使用している。
【０００３】
このフランシス型水車ランナは、図９および図１０に示すように、円板状のランナクラウン１とランナバンド２との間に、６〜７枚のランナベーン３を一体に成形加工するとともに、ランナベーン３の入口角度を小さくし、ランナベーン３の形状を渦巻状に成形してその長さを長くする構造になっており、主としてポンプ運転の減速流に良好に対処させる一方、発電運転時の増速流にも水力性能を低下させないようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９および図１０に示したフランシス型水車ランナには、水力性能が他のタイプのランナに較べて比較的高いものの、それでも幾つかの問題点があり、その一つに揚水運転時および発電運転時のキャビテーション問題がある。
【０００５】
従来、フランシス型水車ランナは、図１１に示すように、発電運転の低落差時、流入水Ｗが水車入口側から流入角α１でランナベーン３に流入するのに対し、ランナベーン３の取付角度がβ１であり、流入角α１との取付角β１との間にβ１＞α１の角度ずれが発生していると、ランナベーン３の圧力面ＨＰ側にキャビテーションＣＡＶが発生し易くなっている。
【０００６】
また、発電運転の低出力運転時、流入水Ｗの流入量が少なくなっていることも手伝ってランナベーン３に流入した流入水Ｗは、ランナ回転中に発生する遠心力の影響を受け、ランナバンド側に押圧され、ここで二次流れが生じ、しかもランナベーン３の出口側に旋回流の発生に伴う二次流れ渦が生じ、ポンプ水車効率の低下や水圧脈動の増加を招いていた。
【０００７】
また、フランシス型水車ランナは、図１２に示すように、揚水運転の高揚程時、流入水Ｗが水車出口側から流入角α２でランナベーン３に流入するのに対し、ランナベーン３の取付角度がβ２であり、流入角α２と取付角β２との間にβ２＞α２の角度ずれが発生していると、ランナベーン３の負圧面ＬＰ側にキャビテーションＣＡＶが発生し易くなっている。この場合、フランシス型水車ランナは、ランナベーン３の圧力面ＨＰと負圧面ＬＰとのそれぞれに表われる圧力分布を調査したところ、図１３の破線で示す圧力分布になっており、ランナベーン３の出口側がキャビテーション発生領域ＣＡＶＺに入っていた。
【０００８】
このように、従来のフランシス型水車ランナは、発電運転の低落差時または揚水運転の高揚程時、ランナベーン３でキャビテーションＣＡＶが発生しており、何らかの新たな改善策が求められていた。
【０００９】
ところで、キャビテーションＣＡＶが発生する要因の一つにランナベーン３が受け持つ１枚あたりの負荷が高いことにあると考えて、フランシス型ランナは、図１４に示すように、ランナクラウン１およびランナバンド２との間に一体成形され、翼コードの長い渦巻状のランナベーン３ａと隣のランナベーン３ｂとの間に比較的翼コードの短い別のランナベーン３ｃを配置した、いわゆるスプリッタ形ランナベーン４やあるいは図１５に示すようにランナベーン３ａと隣のランナベーン３ｂとのピッチを短くするために、翼コードの長い、渦巻状の別のランナベーン３ｄを配置した、いわゆる多翼形ランナベーン５が例えば特開昭５７−１２６５６６号公報、実開昭５９−１１１７０号公報、実開昭６１−１８４８７６号公報等の数多くの公報に公表されている。
【００１０】
これら数多くの公報に公表されているスプリッタ形ランナベーン４や多翼形ランナベーン５の諸特性を調査したうち、例えば図１６に示すように、圧力面ＨＰおよび負圧面ＬＰのそれぞれに表われる圧力分布は、破線で示す従来のランナベーンの圧力分布に較べて圧力幅が狭くなっており、キャビテーション発生領域ＣＡＶＺに入っていないことがわかった。
【００１１】
また、スプリッタ形ランナベーン４や多翼形ランナベーン５を用いて、いわゆる実物ポンプ・水車のＰ−Ｈ特性（水車出力Ｐと落差Ｈとの関係）を模型試験で調べてみると、図１７の破線で示す従来のランナベーンを用いたキャビテーション発生限界線に較べて実線で示すキャビテーション発生限界線まで運転幅を拡げられることがわかった。なお、図１７中、Ｈｔｍａｘは最高落差を、Ｈｔｎｏｒは基準落差を、Ｈｔｍｉｎは最低落差をそれぞれ示している。
【００１２】
また、Ｈ−Ｑ特性（ポンプ揚程Ｈと流量Ｑ特性との関係）は、ランナベーン３の取付角度β１、ランナベーン３の外径Ｄ１、ランナベーン３の枚数とで特性付けられるから、通常、ランナベーン３の取付角度β１、ランナベーン３の外径Ｄ１を従来型のランナベーンと同一にすれば、ランナベーンの枚数が増加した分だけ揚程が増加する。
【００１３】
しかし、比較的Ｈ−Ｑ特性の優れている従来のポンプ水車ランナと同程度の特性を得ようとする場合、ランナベーン３の取付角度β１を小さくしているが、この場合、従来のポンプ水車ランナと比較して、キャビテーション性能が向上するので、発電運転の低落差時、低出力領域での運転幅を拡げられることもわかった。
【００１４】
このように、スプリッタ形ランナベーン４や多翼形ランナベーン５は、キャビテーション発生防止限界を拡大できる優れた性能を持っているにも拘らず、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだポンプ水車と、従来のランナベーンを組み込んだポンプ水車とを組み合せた実用的な運転は未だ見当らない。
【００１５】
本発明は、このような点に着目してなされたもので、スプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンを組み込んだポンプ水車を用いてキャビテーション発生防止限界を拡げ、従来に較べて運転幅を拡げて安定運転を行うことのできるポンプ水車の運転方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るポンプ水車の運転方法は、請求項１に記載したように、上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、発電運転の低落差時および揚水運転の高揚程時のうち、いずれか一方の運転の際、上記スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車を優先的に運転することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、揚水運転時、実水位差が予め定められた揚水最低水位差を上廻ったとき運転することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、発電運転時、実水位差が予め定められた発電基準水位差よりも下廻っているとき運転することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、発電運転の部分負荷時、上記スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車に部分負荷運転を行わせ、残りのポンプ水車に定格運転を行わせ、全体として系統からの負荷調整指令を満す運転を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、上池と下池との間を結ぶ水路に複数台のポンプ水車を並列配置し、これら複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上のポンプ水車にスプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込み、スプリッタ形ランナベーンおよび多翼形ランナベーンのうち、いずれか一方を組み込んだポンプ水車は、可変速機を組み込み、発電運転の低落差時、揚水運転の高揚程時、あるいは発電運転の部分負荷時のうち、いずれか一方の運転の際、優先的に運転することを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るポンプ水車の運転方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るポンプ水車の運転方法の第１実施形態を説明するための概略ポンプ水車配置図である。
【００２３】
一般に、水力発電プラントは上池７と下池８とを結ぶ水路２０の中間位置に複数台のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃを並列配置し、昼間、上池７からの貯水を下池８に流す際、複数台のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃを駆動して発電運転を行い、余剰電力のある夜間に下池８からの貯水を上池７にポンピングアップする際、複数台のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃを駆動して揚水運転を行い、エネルギ資源の再利用化を図っている。
【００２４】
また、複数台のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃのうち、例えば第１のポンプ水車Ａはランナベーンとして図１４で示した翼コードの長いランナベーン３ａ，３ｂと翼コードの短いランナベーン３ｃとを組み合せたスプリッタ形ランナベーン４または図１５で示した翼コードの長いランナベーン３ａ，３ｂ，３ｄを数多く配置した多翼形ランナベーン５を組み込むとともに、残りの第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃは従来型のランナベーン６を組み込む構成になっている。
【００２５】
このように配置されたポンプ水車は、図２に示すように、運転制御部９の演算信号に基づいて揚水（ポンプ）運転または発電（水車）運転が行われる。
【００２６】
運転制御部９は、揚程・落差演算部１１とポンプ水車運転選別部１２とを備え、図１で示した上池７から水位信号Ｈｓｔ１と下池８からの水位信号Ｈｓｔ２とを受信器１０が受信すると、その受信信号に基づいて揚程・落差演算部１１で揚水程または落差の実水位差ΔＨを演算する。このとき、系統から運転指令があると、運転制御部９は、ポンプ水車運転選別部１２で実水位差ΔＨに基づいて演算し、第１のポンプ水車Ａを運転させるかまたは第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃを運転させるかを選別するようになっている。
【００２７】
また、ポンプ水車運転選別部１２は、図３に示すプログラムが組み込まれており、系統からの運転指令があると、発電・揚水運転ステップＳＴ１で揚水運転および発電運転のいずれかが選択され、例えば揚水運転か選択されると、揚水運転判定ステップＳＴ２で予め定められた揚水最低水位差Ｈ０ｐ（上池最低水位Ｈｓｔ１ｍｉｎと下池最低水位Ｈｓｔ２ｍｉｎとの水位差）に、上述の揚程・落差演算部１１で演算した実水位差ΔＨを突き合せ、その実水位差ΔＨが上廻ると、図１で示したスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａに揚水運転を行わせる。なお、揚水運転判定ステップＳＴ２で予め定められた最低水位差Ｈ０ｐが実水位差ΔＨを上廻っているとき、ポンプ水車運転選別部１０は、図１で示した従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃに揚水運転を行わせる。
【００２８】
他方、ポンプ水車運転選別部１２は、運転指令に対し、発電・揚水運転ステップＳＴ１で発電運転が選択されると、発電運転判定ステップＳＴ３で予め定められた発電基準水位差Ｈ０ｔ（上池の水位と下池の水位との基準落差Ｈｔｎｏｒに水圧鉄管系の損失Ｈ１を加算した水位差）に、上述の実水位差ΔＨを突き合せ、その実水位差ΔＨが発電基準水位差Ｈｐｔよりも下廻っているとき、図１で示したスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａに発電運転を行わせる。
【００２９】
また、ポンプ水車運転選別部１２は、発電運転判定ステップＳＴ３で実水位差ΔＨが予め定められた発電基準水位差Ｈ０ｔよりも上廻っているとき、図１で示した従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃに発電運転を行わせる。
【００３０】
このように、本実施形態では、揚水運転の高揚程時、キャビテーションＣＡＶの発生を低く抑えるスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａで運転させ、予め定められた最低水位差Ｈ０ｐが実水位差ΔＨを上廻ったとき、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃで運転させるので、ポンプ水車ランナに安定運転を行わせることができ、信頼度の高い揚水運転を実現することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、発電運転の低落差時、キャビテーションＣＡＶの発生を低く抑えるスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａで運転させ、予め定められた発電基準水位Ｈ０ｔよりも実水位差ΔＨが上廻ったとき、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃで運転させるので、ポンプ水車ランナに安定運転を行わせることができ、信頼度の高い発電運転を実現することができる。
【００３２】
ところで、運転時間に対するキャビテーション壊食量を調べたところ、図４に示すように、破線で示す従来の発電壊食量の分布線に対し、本実施形態では実線で示すキャビテーション壊食量の分布線になっており、ポンプ水車のランナのキャビテーション壊食量における削り代限界の運転時間が従来に較べて約１．７倍延長できることがわかった。
【００３３】
また、運転時間の延長に伴って、ポンプ水車ランナの寿命も、図５に示すように、従来に較べて約２．２倍延長できることが認められた。
【００３４】
なお、本実施形態は、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａと従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃとを組み合せた例として説明したが、この例に限ることなく、例えばスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ可変速ポンプ水車と従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のランナベーン水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃとを組み合せてもよい。
【００３５】
最近、巻線形誘導発電機をサイクロコンバータで制御し、ポンプ水車ランナの回転速度を広範囲に亘って任意に変化させ、その回転数を落差・揚程に応じて変えて高い効率で運転できる可変速機を組み込んだ可変速ポンプ水車が注目されている。
【００３６】
本実施形態は、このような点に着目したもので、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ可変速ポンプ水車に、従来型のランナベーン６を込み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃを組み合せ水力性能を向上させたものである。
【００３７】
模型試験による発電運転の際のＰ−Ｈ（水車出力−落差）特性カーブによれば、図６に示すように、従来型のランナベーン６を組み込んだ第１，第２および第３のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃが最大出力Ｐｔに対し５０％ＰｔになるとキャビテーションＣＡＶが発生するのに対し、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａに、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃを組み合せた場合、最大出力Ｐｔに対し３７％Ｐｔになると発電ＣＡＶが発生することがわかった。したがって、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａでは、従来に較べて約１３％の運転幅を拡げられることがわかった。
【００３８】
また、実物ポンプ・水車のＰ−Ｈカーブによれば、従来型のランナベーン６を組み込んだ第１，第２および第３のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃが発電運転の際に発生するキャビテーションＣＡＶと、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ可変速ポンプ水車に、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃを組み合せたポンプ水車が発電運転の際に発生するキャビテーションＣＡＶとを比較したところ、可変速ポンプ水車のポンプが約２０％の運転幅を拡げられることがわかった。
【００３９】
また、模型試験による揚水運転の際のＰ−Ｈ（ポンプ入力−揚程）特性カーブによれば、図７に示すように、従来型のランナベーン６を組み込んだ第１，第２および第３のポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃが発生する流入水逆流現象と、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ可変速ポンプ水車に、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃを組み合せたポンプ水車が発生する流入逆流現象とを比較したところ、可変速ポンプ水車のポンプが約３％の運転幅を拡げられることがわたった。
【００４０】
図８は、本発明に係るポンプ水車の運転方法の第２実施形態を説明するための概略ポンプ水車の概略運転ブロック図である。
【００４１】
本実施形態は、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａを、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃよりも優先して発電運転負荷調整を行わせるものである。
【００４２】
一般に、系統からの指令が発電運転であり、系統からの要求出力量Ｐｊが第１のポンプ水車Ａ、第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃの最大出力の合計である場合、運転部は全ポンプ水車に対して１００％出力運転指令を出して運転させる。
【００４３】
しかし、１００％出力運転中に系統から負荷調整指令が出された場合、第１のポンプ水車Ａ、第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃのうち、幾つかは運転停止指令を受け、残りは例えば５０％出力の部分負荷運転の負荷調整を行うことが多い。
【００４４】
この場合、従来型のランナベーン６を組み込んだ全てのポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃは、部分負荷運転時の機器信頼度の観点から、このような部分負荷運転での運転頻度を考慮して、ある程度、水圧脈動を低く抑える運転を行ってはいるものの、それでも限界があり、全ての運転範囲で水圧脈動を低く抑えることが難しい。
【００４５】
本実施形態は、このような点に考慮したもので、図８に示すように、系統から負荷調整指令、例えば要求出力量Ｐｊがある場合、運転指令部１３から演算部１４に要求出力量Ｐｊか与えられる。このとき、演算部１４には、水位検出器１５で検出された上池の水位Ｈｓｔ１と下池の水位Ｈｓｔ２との落差ΔＨが与えられている。
【００４６】
演算部１４は、要求出力量Ｐｊと落差ΔＨとに基づき、負荷の分散割合を演算し、その演算信号に基づいて従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃに定格運転を行わせ、残りのスプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａに部分負荷運転を行わせ、全体としての要求出力量Ｐｊに見合う運転を各ポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃに行わせている。具体的には、演算部１４は、第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃのそれぞれのガイドベーン（図示せず）に開度信号Ｘ２を与える一方、第１のポンプ水車Ａのガイドベーンに、開度信号Ｘ１を与えてＸ２＞Ｘ１になるようにし、第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃの出力Ｐ２と第１のポンプ水車Ａの出力Ｐ１とをフィードバックさせ、ガイドベーンの開度を各ポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃの予め定められた出力に見合うように修正している。
【００４７】
このように、本実施形態では、定格発電運転から部分負荷発電運転に移行する際、従来型のランナベーン６を組み込んだ第２のポンプ水車Ｂおよび第３のポンプ水車Ｃに水車効率の高い定格運転を行わせ、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のポンプ水車Ａに部分負荷発電運転を行わせ、全体として系統からの要求出力量Ｐｊを満たす運転を行うので、キャビテーションＣＡＶの発生の低い安定した運転を各ポンプ水車Ａ，Ｂ，Ｃに行わせることができる。なお、スプリッタ形ランナベーン４または多翼形ランナベーン５を組み込んだ第１のランナポンプ水車Ａは、可変速ポンプ水車にしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、上池と下池との中間位置に並列設置した複数台のポンプ水車のうち、少なくとも一つ以上にスプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンを組み込むとともに、残りに従来型のランナベーンを組み込み、発電運転の低落差時、揚水運転の高揚程時、あるいは発電負荷調整時、スプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンを組み込んだポンプ水車を優先的に運転させ、流入水が安定しているとき、従来型のランナベーンを組み込んだポンプ水車を運転させてキャビテーションの発生を低く抑えるので、運転幅を従来に較べて広く拡大することができ、水力性能の向上と相俟ってポンプ水車ランナの寿命を従来に較べて長く維持することができる。
【００４９】
また、本発明に係るポンプ水車の運転方法は、発電運転の低落差時、揚水運転の高揚程時、発電負荷調整時、スプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンを組み込んだポンプ水車に可変速機を組み合せた可変速ポンプ水車を優先的に運転させるので、従来の較べてより一層の運転幅を拡大することができ、安定運転を高く維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポンプ水車の運転方法の第１実施形態を説明するための概略ポンプ水車配置図。
【図２】本発明に係るポンプ水車の運転方法の第１実施形態を説明するための概略運転制御ブロック図。
【図３】本発明に係るポンプ水車の運転方法の第１実施形態を説明するポンプ水車運転選別部に組み込まれるフローチャート図。
【図４】従来と本発明とを対比させたキャビテーション壊食量分布線図。
【図５】従来と本発明とを対比させたポンプ水車ランナの寿命線図。
【図６】発電運転における従来と本発明とを対比させた運転領域を示す線図。
【図７】揚水運転における従来と本発明とを対比させた運転領域を示す線図。
【図８】本発明に係るポンプ水車の運転方法の第２実施形態を説明するための概略運転制御ブロック図。
【図９】従来のフランシス型ポンプ水車ランナを示す平面断面図。
【図１０】図９の半分側断面図。
【図１１】発電運転時、ランナベーンに発生するキャビテーションを説明する図。
【図１２】揚水運転時、ランナベーンに発生するキャビテーションを説明する図。
【図１３】揚水運転の高揚程時、ランナベーンに発生する圧力分布線図。
【図１４】長いランナベーンと短いランナベーンとを組み合せたスプリッタ形ランナベーンを示す平面断面図。
【図１５】長いランナベーンを短くして多数配置した多翼形ランナベーンを示す平面断面図。
【図１６】従来型のランナベーンとスプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンとを対比させた部分線図。
【図１７】水車運転時における従来型のランナベーンの運転幅とスプリッタ形ランナベーンまたは多翼形ランナベーンの運転幅を対比させた線図。
【符号の説明】
１  ランナクラウン
２  ランナバンド
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  ランナベーン
４  スプリッタ形ランナベーン
５  多翼形ランナベーン
６  従来型のランナベーン
７  上池
８  下池
９  運転制御部
１０  受信器
１１  揚程・落差演算部
１２  ポンプ水車運転選別部
１３  運転指令部
１４  演算部
１５  水位検出器
２０  水路
【図１】
0003869168.tif 000002
【図２】
0003869168.tif 000003
【図３】
0003869168.tif 000004
【図４】
0003869168.tif 000005
【図５】
0003869168.tif 000006
【図６】
0003869168.tif 000007
【図７】
0003869168.tif 000008
【図８】
0003869168.tif 000009
【図９】
0003869168.tif 000010
【図１０】
0003869168.tif 000011
【図１１】
0003869168.tif 000012
【図１２】
0003869168.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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