水力発電機事例

ペルトン水車製作例


比速度23程度のペルトン水車を設計製作した事例です。

比速度23程度なのでペルトンランナバケットは組立式として製作出来、バケット単体での精密なNC機械加工が可能となり、 流体的な高性能や組立精度、バランスの良さ、構造的な強度良さなど多くの利点を持つランナとなっています。

ステンレス塊からの完全削り出しプロペラ水車羽根


プロペラ水車のブレードをステンレス塊から5軸加工完全削り出しにより製作したものです。

プロペラ水車組み立て途中1

次は、チップ側ブレード翼断面形状が見えるアングルです。

プロペラ水車組み立て途中2

このプロペラ水車ブレード全体をステンレス材から削り出すためには、その素材は分厚い角材となるため、
加工費にはお金がかかる製法です。
しかし、流体性能にかかわる部分は精度高く出来、強度も十分で、一番良いところは3次元ブレードデータがあれば、 鋳造で仕上げる場合に比べて非常に短期間で出来上がる点です。

短納期のタービン設計製作が弊社では非常に多いので、頻繁に使うブレード製作方法です。

水流駆動型2重反転タービンの運転状況写真


水流駆動型2重反転タービンの運転開始直後ぐらいの様子写真です。

用水路水深が元々浅かったので堰を造り、2重反転タービンが水中に没するようにして運転をするための
全体設備になっています。

その為には堰での堰止めだけではなく、タービン出口下流側にも水深が必要となりますから、タービン出口部に溜まりを造る流量調整部を付けています。 流量調整部の調整がこの時はまだ難しい状況だったですが、可変出口部機構を付けることによりやり易くなりました。
タービン部に流速毎秒3mが流れ込むと、発電出力は2KWとなります。

最近は横軸バルブ水車を多く設計します


国内水力地点では低落差・大水量の場所がまだ開発されず残っていたりするので、最近は横軸バルブ水車を多く設計しています。
5年ほど前に据え付けた初期の横軸バルブ水車です。

この横軸バルブ水車は、ランナは手動可変ピッチプロペラ、ガイドベーンはリンク機構による手動可変となっています。
発電機は訳あって縦軸型を横に寝かして使っています。
バルブ水車ケーシング直径に対して入口弁口径が小さくなり、入口弁で一度縮流が起き、圧力損失が大きくなってしまいました。 以外に圧力損失は色々な要素で発生しているのです。

高比速度(Ns730)プロペラ形バルブ水車


比速度730というプロペラ水車比速度限界と言える高比速度のバルブ水車です。
比速度が高いとはどういうことかと言えば、落差が小さく水量が多いのに回転数を高速にして大水量を処理出来る ようにしたプロペラ水車となります。

よって小さいタービンケーシングに大量の水を無理やりぐらいに流し込み、圧力エネルギーの回収というよりも速度エネルギーの回収が中心となるタービンの運転状態となっています。
つまり狭い空間に水を無理やり押し込むので、摩擦損失割合が高くなり、タービン羽根出口での排出速度エネルギー回収率が重要になったりします。

中比速度(Ns480)プロペラ水車羽根(ランナ)


Ns480という中比速度プロペラ水車製作例です。
手動可変ピッチが可能なブレード組み立て式ランナになっています。

これはかなり低落差向けプロペラ水車の羽根ですが、流量もそんなに多くなかったので、中比速度ランナとなりました。 羽根はステンレスの完全削り出しブレードです。