サイフォン式水力発電装置

超低落差水力発電設備計画

用水路の超低落地点での水力発電設備計画を次の図のように行いました。

プロペラ水車組み立て途中1

次の図は別方向から見た水力発電設備全体3次元計画図となります。

プロペラ水車組み立て途中2

この水力発電所計画は、落差1.3mという低落差を少し長い導水管を使って実現しているものです。

落差が少ない割に使用水量は多くなるため、設備全体は大きめな装置になっています。

超低落差に適用する水力発電装置本体部の3次元組図

超低落でも発電可能なように設計した水力発電装置の本体部の3次元組図が次となります。

この水力発電機は、堰による溜まり水の落差を使用するのですが、流量の変動があるため溜まり水の上水面を一定とする為に流量調整用ガイドベーンが組み込まれています。

水車の型式はプロペラ水車であり、回転数は可変可能な制御を行っています。

落差が小さい為にプロペラの回転数が遅いので、ベルト増速にて回転数を増速して発電機を駆動しています。

プロペラタービンの回転動翼(ランナ)の出来上がり状態

極低落作用プロペラ型タービンの動翼(ランナ)の製作が次の写真のように出来上がりました。

プロペラ水車組み立て途中1

次はランナの流水出口方向から見た写真です。

プロペラ水車組み立て途中2

今回のプロペラランナ設計の要点は、その非常に低落差でしかも流量が半分になってもある程度高効率を保つために、非常に弦長の長い羽根となっているところです。

これにより、今回の羽根は少しスクリュウ型プロペラに似た形になっています。

弦長の非常に長いスクリュウ型らせん水車などは、その長い翼弦長により流量変動時も効率変化が小さいのですが、 その利点を今回のプロペラ羽根形状には取り入れたこととなります。

堰からの吸い上げ方式水力発電装置の本体部組み上がり状態

ペルトン水車400KW発電出力1

堰から水を吸い上げて落差の低い場所との間に流れを作り水力発電を行う水力発電装置のタービン本体部が次写真のように組み上がりました。

まず水力タービン本体部です。

ペルトン水車400KW発電出力2

次は、タービンの底部にある可変ガイドベーンの吸込み部アップ写真です。

ペルトン水車400KW発電出力3

その可変ガイドベーンを組み上げている途中が次写真です。

ペルトン水車400KW発電出力4

そして最後プロペラランナがこのタービン本体内部に組み込まれている状態が次となります。

以上のように組み上がった水力タービン本体部はかなり大きいものであり、設計していた時のイメージより大きく感じたので少しびっくりです。

この水力タービン本体の上部に縦軸の発電機が付き、水車発電機として完成します。

多数台水車発電機設置方式発電所でのプロペラ水車有効性

溜まり水(堰)から吸い上げる方式となる水力発電所の機器据え付け工事が近づきました。

その全体据え付け状態図が次となります。

水路内への機器設置全体図が上図であり、堰のたまりから吸い上げ少し下流の放水トレンチに放水する全体構成です。

この全体構成により現状の堰を改造する必要は全くなくなり、最低限の基礎工事のみで水力発電機の据え付けが可能となるのです。

ただ、土木工事費を低減出来る分、機械部の装置費は上昇しますが、トータルでは圧倒的に土木工事による迂回路構築方式より安価となります。

吸い上げ方式水力発電装置 完成時写真

用水路の堰溜りからの吸い上げ方式水力発電装置が完成し、その完成時写真が次となります。

この軸流プロペラ水車発電機は実際に見るとかなり大きなものであり、でっかいのを設計してしまったな~と思ったりしました。

でも見慣れてくるとそうでもなく、現地に据え付けると周りが広いのでコンパクトに見えるかもしれません。

用水路水量の変動に対して堰の水位を一定とするための手動可変ガイドベーン操作部がありますので少し複雑な機構も見えていますが、全体的にはシンプルな水力発電機です。

水力発電所の設置工事完成状態

堰からの吸い上げ方式水力発電設備の設置工事が次のように完成しました。

プロペラ水車組み立て途中1

水力発電と太陽光発電のハイブリッド発電となっていて、水力タービンの放水管の上にあるのが架台に載った太陽光発電設備です。

プロペラ水車組み立て途中2

水力発電装置部分は写真のようになっており、この時点では倒れている転倒堰があり、それを立てると水車部分に水の溜りが出来、そこからサイフォンで吸い上げられた水が水力タービンを回して発電を行う仕組みとなっています。

落差はわずかに1.3mしかなく、しかも用水路を流れている水量も少ないので、大掛かりな設備の割には小さな発電出力の発電所となっています。

よって水路の上にまたぐ様に設置されている太陽光発電設備も重要な発電源となっています。

発電所試運転

水力発電所の試運転を開始しました。

次の写真は、試運転前に系統連携装置と運転制御盤を一通り点検しているところです。

プロペラ水車組み立て途中1

そして点検を終えた後に次の水車発電機を試験運転開始してみました。

プロペラ水車組み立て途中2

今回は、サイフォン状態の確認まで問題なく終了しています。次回からは、さらに詳しい試験運転に入る予定です。

サイフォン式水力発電装置による発電運転出来ました

今回は前回に続いてサイフォン式水力発電所試運転を行い、発電を達成しました。

サイフォン状態が徐々に流量が増えるにそって発電出力がアップしていきました。

しかしまだ調整段階があり、フル出力までは出していません。

タービン調整の為に現地で分解して吊っているところです。

ターボドリルの性能解析1

タービンランナベーンの角度調整を行っているところです。

ターボドリルの性能解析2

そして再び組み立てサイフォンが成立している状況での水車ドラフトチュープ出口付近の様子が次です。

ターボドリルの性能解析3

サイフォン出口の流れも非常に安定したものであり、静かな安心出来る運転状態となっています。

今後更に色々な微調整を行い、完成運転に持ってゆきます。

試運転開始水力発電所の全体イメージ

今週月曜日から試運転と調整を行っている水力発電所の全体イメージが次となります。

少々複雑な構成になっています。

水力発電所試運転調整を行いました

今日は、水力発電所の試運転を行いました。

天気は曇りでしたが夕方までなんとか雨が降らずにもち、色々と運転調整を行うことが出来ました。

更なる運転の調整方法について、明日から検討を進めます。

今日も発電所運転調整をおこないました

今日九州は大雨状態でしたが、様子を見て慎重に発電所運転調整を行いました。

運転調整後には、次の写真のように濁流が押し寄せる状態となったので、作業を終了しました。

水の力は侮れません。

さらに今日も一日中発電所試運転調整を行いました

更に今日も昨日に引き続き、水力発電所の試運転調整を行いました。

今日は、昨日と打って変わって快晴の暑い一日となり、少々体力を消耗しながら夕方まで試運転調整の試行錯誤でした。

廻りの山々も快晴で素晴らしく景色が良かった状況です。

プロペラ水車組み立て途中1

大雨の後なのに、流れは清流として澄んでいました。

プロペラ水車組み立て途中2

熊本県阿蘇 水力発電と太陽光発電のハイブリッド発電所完工式

最近試運転調整を行っていました発電所建設案件として、熊本県阿蘇に設置した水力発電と太陽光発電のハイブリッド発電所の熊本県による完工式が本日有りました。

次の写真が設備の全体であり、完工式の後に多数のテレビ取材が行われている状況です。

プロペラ水車組み立て途中1

次の写真も発電制御盤の前付近で取材が行われている様子です。

プロペラ水車組み立て途中2

以上のように多数の取材を受けた水力発電所の完成式でしたが、これも再生可能エネルギーへの注目度の高さを表しているように感じました。

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