水力発電機事例

ペルトン水車用 ランナバケット

ペルトン水車用 ランナバケット

ステンレスにて鋳造されたランナバケットの一つ一つをある程度仕上げた状態でのものです。
お椀が二つ組み合わさったようなものが、高速水ジェットを受けるバケットと呼ばれるもので、ペルトン水車の性能を決める重要な部品です。

ペルトン水車用 ランナバケット

ランナバケット群をシャフトディスクに取り付けたばかりの状態です。
バケットとバケットの間隔が割と密集していますが、それにより水ジェット噴射水を余さず羽根に作用させるように設計しています。

羽根に水ジェットが作用するときは、羽根が回転しているので、ジェット水とバケットは相対速度の関係状態で運動しているため、ランナバケット羽根裏面形状に気を使わないと効率の低下を招くこともあります。

ペルトン水車用 ランナバケット

そして最後の写真は、ランナバケットをペルトン水車本体に取り付けて芯だしなどの作業を行っているところです。
ペルトンランナは、水車本体下部ケーシングに両持ち状態で載せるような状態なので、
芯だし基準となるようなインロウ部はとりにくくなり、作業には気を使うこととなります。

両持ち軸受け小型ペルトン水車発電機

両持ち軸受け小型ペルトン水車発電機1

ペルトン水車発電機の組立上がりとなりますが、以前ご紹介した小型ペルトン水車では羽根部が見えるようにランナ片持ち構造でアクリルパネルを採用していましたが、今回のペルトン水車発電機は小型ですがランナバケットディスクを両持ちの軸受けで支えている為に、運転中の内部は見れない構造となっています。

両持ち軸受け小型ペルトン水車発電機2

上部ケーシングを取り外しているため内部の羽根を見ることが出来ています。
軸受けを両持ち構造とする利点につきましては、特に軸シール部の構造をオイルシールなどからラビリンスシール構造に変更出来るため、シール耐久性と メンテナンス性の向上が行えるというところと、軸受け自体が プランマブロック形式で良いため、軸受け交換が簡単になる点となります。

両持ち軸受け小型ペルトン水車発電機3

ランナバケットなどが黒光りしている理由は、耐水性のタール系塗料を使って塗装している為です。
そして、ランナの回転はVベルトにより増速されて発電機を駆動しますが、 小型の発電機は4極の発電機つまり60Hzであれば1800rpm、50Hzであれば 1500rpmの回転数を持つものが多く値段も安くなるので、比較的回転数の低いペルトン水車では既存発電機を使うためにベルト増速は必須とも言えましょう。

渦巻きケーシングフランシス式水力発電機

渦巻きケーシングフランシス式水力発電機 渦巻きケーシングフランシス式水力発電機2

上写真が小型水力発電機の組立完成時のものです。

入口口径が100mmほどの渦巻き型(スパイラル型)の鋳造ケーシングを使っていますが、全体がかなり小型の水力発電装置となっています。

全体は小型ですが、ちゃんと水車流量調整用のガイドベーン可動機構は持っており、本格的なタービンとなっています。
そして水車軸発生動力は、Vベルトにより発電機に伝達されますが、写真でお気づきのように実は減速をして発電機を駆動しています。

この水力発電機は工場内の排水残圧を利用した言わば動力回収型水力発電機となっており、その場合の使用水の圧力は高いけれども流量は少ない仕様となっていたので、水車の回転数が高速となっています。

渦巻きケーシングフランシス式水力発電機3

そして最後の写真は、水車排水側のドラフトチューブを外して動翼ランナとその周りの可変ガイドベーンを見たものとなります。

動翼ランナが相当に小さいことを推察して頂けると思いますが、この小さいランナはかえって仕上げるのが大変で相当な手間がかかったものとなっています。
工場プラントなどでの無駄に捨てられている水の圧力エネルギーを回収して有効に使うことの出来る個所は、まだまだ多数あると考えています。 そのような個所の利用がより推進されることを願っています。

プロペラ水車ランナ(動翼)

プロペラ水車ランナ1

プロペラ水車とは、低落差・大水量に使われるまさにプロペラのような羽根を持つ水力タービンです。
そのプロペラ水車の動翼ランナとして、特に小型に設計・製作した事例をご紹介します。
上写真がプロペラ水車の回転する翼、ランナと呼ばれるものです。
2つありますが、両方とも直径は100mm程度しかなく、かなり小型であり、用途はポータブル型水力発電装置用プロペラ水車として設計したものです。

2つあるプロペラの違いは、プロペラブレード部分を形作る翼断面の翼型形状のみが異なるので、見た目にはあまり違いが分かりません。
翼型による性能の差を見るために異なる翼型ブレードを作ったのですが、 実際は5種類ほど羽根を作って比較しました。
翼面の仕上げは手仕上げで行っていますので、手間はかかっています。
プロペラ水車ランナとしての特徴としては、羽根枚数が5枚なので プロペラ水車でも比速度の低いほうとなります。