[发明专利]水力机械及其调相运行方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及水力机械及其调相运行方法。

背景技术

图9是表示一般的水力机械的构造的截面图。图9的水力机械是发电用的水力机械，具体而言相当于弗朗西斯（Francis）水车。

图9的水力机械具备：水所流入的壳体（casing）1；固定叶片（stay vane）2，设置在壳体1的内周侧；导向叶片（guide vane）3，设置在固定叶片2的内周侧；以及转轮（runner）4，位于导向叶片3的下游，将从导向叶片3流入的水所拥有的能量（energy）变换为旋转能。图9的水力机械还具备：吸出管5，位于转轮4的下游；主轴6，将转轮4的旋转能传递至发电机；上盖（cover）7，设置在导向叶片3的上侧；以及下盖8，设置在导向叶片3的下侧。

图9的水力机械还具备：入口阀11，设在壳体1上游的铁管上，作为随着水力机械的运行或停止而进行开闭操作的止水阀起作用；供水阀12，设在与壳体1连结的供水管上；以及控制配管13，与吸出管5连结，分支为20DG1配管13a和20DG2配管13b。图9的水力机械还具备：阀14、15，分别设在配管13a、13b上；转轮室的开口部16，与配管13a连结；以及下盖8的开口部17，与配管13b连结。开口部16、17设于导向叶片3的内周侧（下游侧）。

在图9所示的发电用的水力机械中，为了调整所发出的电力的频率而需要进行调相运行。在调相运行时，将导向叶片3全闭关闭，将压缩空气送入转轮室而将转轮4周边的水排除，使转轮4成为空转状态。此时，由于壳体1内的水未被排除，为了使转轮室内的压缩空气不移动到壳体1内，打开供水阀12而将壳体1内的压力加压至比转轮室稍高的压力。

因此，在调相运行时，由于转轮4的旋转，来自导向叶片3的漏水或来自主轴6的封水部的漏水在转轮4与导向叶片3之间积聚成积水，形成沿着与转轮4同一方向旋转的水帘（curtain）21。而且，通过转轮4的旋转而积水被搅拌，因此积水的水温上升。

此时，如果水帘21的膜厚较薄（即积水量较少），则积水因温度上升而变为热水，转轮4被该热水加热。结果，空转的转轮4热膨胀，转轮4可能与水力机械的固定部分接触。另一方面，如果水帘21的膜厚较厚（即积水量较多），则积水的搅拌损失增加，空转所需的电动机输入增大，变为不经济的调相运行。于是，在图9中设置控制配管13（配管13a、13b），将转轮4与导向叶片3之间的积水通过阀14、15的开闭向吸出管5排出，从而调整水帘21的膜厚，并且对水帘21的水温进行调整，以始终用冷水接触转轮4。

图10是表示一般的另一水力机械的构造的截面图。

图10的水力机械取代入口阀11而具备圆筒闸门（cylinder gate）9，该圆筒闸门9设置在固定叶片2与导向叶片3之间。圆筒闸门9与导向叶片3同样，设置在上盖7与下盖8之间。

在图10的水力机械的调相运行中，在固定叶片2与导向叶片3之间存在圆筒闸门9，因此产生另一问题：即使将壳体1内加压，也不产生从导向叶片3向转轮室的漏水。具体而言，由于不产生漏水，无法对水帘21的膜厚进行调整。因此，如果水帘21的膜厚过厚或过薄，则会产生电动机输入增大或积水温度上升等问题，无法进行适当的调相运行。

专利文献1：日本特开平11-270453号公报。

发明内容

本发明的课题在于，提供一种水力机械及其调相运行方法，能够适当地控制水帘的膜厚及温度，进行稳定的调相运行。

根据一个实施方式的水力机械具备：固定叶片，设置在水所流入的壳体的内周侧；导向叶片，设置在所述固定叶片的内周侧；圆筒闸门，设置在所述固定叶片与所述导向叶片之间；上盖，设置在所述导向叶片的上侧；下盖，设置在所述导向叶片的下侧；以及吸出管，位于所述导向叶片的下游；所述上盖、所述下盖或所述圆筒闸门具有开口部，该开口部用于将水注入所述圆筒闸门与所述导向叶片之间的流路，所述开口部设于所述上盖或所述下盖中的、所述圆筒闸门与所述导向叶片之间的位置，或者设于贯通所述圆筒闸门的内周和外周的位置。

根据另一实施方式的水力机械具备：固定叶片，设置在水所流入的壳体的内周侧；导向叶片，设置在所述固定叶片的内周侧；圆筒闸门，设置在所述固定叶片与所述导向叶片之间；上盖，设置在所述导向叶片的上侧；下盖，设置在所述导向叶片的下侧；吸出管，位于所述导向叶片的下游；以及开度调整装置，用于调整所述圆筒闸门的开度。