横軸バルブ水車の流体設計、構造設計、製作・据付の過程事例です。
まず次のような流体部設計を行って流体解析で性能を求めるのが最初です。
次は実際に造る設計である構造設計を3次元ＣＡＤにて行った図です。
そして次のように製作して現地に据え付けた写真です。。
以上の過程を実施して実際の水力発電機は出来上がっています。
これらの複雑な手間をかけることで効率高く、耐久性のある機械として完成していきます。
水力タービン
横軸バルブ水車の流体設計、構造設計、製作・据付の過程
フランシス水車の設計手順を大まかに紹介します
フランシス水車の設計手順を大まかに紹介します。
次に下図の右下図のようなランナ流線展開図作成結果から平面流線形状と3次元流線形状を求めます。
そして最後にランナ3次元流線形状に羽根厚みを付加した次図のような3次元形状を作成します。
以上でフランシス水車流体主要部であるランナとガイドベーン部形状が完成します。
ケーシング形状は渦巻きケーシングやドラムケーシング、開放型ケーシングなど適切なものをガイドベーン外側に設計計算して構築します。
Ｓ型チューブラー水車の効率アップ設計用解析モデル
Ｓ型チューブラー水車を限界まで効率アップするために、次図にある性能解析モデルを設計して造り、
何度も何度も性能解析しては設計変更を繰り返し、やっと最近効率アップ値が目標に近づいてきました。
次に下図の右下図のようなランナ流線展開図作成結果から平面流線形状と3次元流線形状を求めます。
これまでに設計変更・性能解析を２０パターンぐらいは行っています。
とにかくやればやるほど新しい知見を得られて設計変更のアイデアが出てきますので、根気がいる
性能アップ作業です。
設計変更を６０回以上やればさすがに諦める時もありますが、滅多に諦められません。
Ｓ型チューブラー水車の構造設計途中過程
Ｓ型チューブラー水車の構造設計の途中過程を載せてみます。
次は、ケーシング部を透明化しています。
カプラン型プロペラタービンランナが直径１．６ｍほどあるので、相当に大型のチューブラー水車です。
ですから、軽くて強度は高く造らないといけないので、設計は難しいのです。
１ノズルペルトン水車の外観を計画してみました
１ノズルペルトン水車の外観を計画してみました。
次は、ケーシング部を透明化しています。
機器全体大きさが分かる最もシンプルな外観図です。現場での機器配置検討に使います。
１ノズルペルトン水車完成時写真
１ノズルペルトン水車が工場で完成した時の写真です。
タービン出力は４００ＫＷです。
よって水車にはたらく有効落差は２００ｍ以上になります。