[发明专利]弗朗西斯式水轮机的起动方法以及弗朗西斯式水轮机

说明书

本发明实施方式的弗朗西斯式水轮机的起动方法具备：第一转速上升工序，以第一开度打开导流叶片，使转轮的转速上升；第二转速上升工序，在第一转速上升工序之后，以比第一开度大的第二开度打开导流叶片，对转轮的转速的上升进行加速；以及转速调整工序，在第二转速上升工序之后，以无负载开度打开导流叶片，将转轮的转速调整为额定转速。第一开度为无负载开度的一半以下的开度。

技术领域

本发明的实施方式涉及弗朗西斯式水轮机的起动方法以及弗朗西斯式水轮机。

背景技术

在弗朗西斯式水轮机的水轮机运转时，来自上池的水通过入口管被引导至壳体。流入壳体的水通过固定叶片以及导流叶片，被导流叶片调整流量，并被引导至转轮。通过向该转轮流入的水来旋转驱动转轮，经由主轴与转轮连结的发电机被驱动，进行发电。之后，水从转轮流出，通过吸出管而被排出到下池或排水路。

这样的弗朗西斯式水轮机通常如以下那样起动。首先，打开设于入口管的入口阀，使水流入壳体内。接下来，以起动开度打开导流叶片，通过流入的水旋转驱动转轮，使转轮的转速上升。接着，以无负载开度打开导流叶片，将转轮的转速调整为额定转速。

然而，在弗朗西斯式水轮机起动时，在以上述起动开度打开导流叶片时，在径向上在导流叶片与转轮之间形成环状流路。然后，通过了导流叶片的水在该环状流路中气势汹汹地流动，能够在转轮的周围产生速度快的回旋流。由于该回旋流与转轮的转轮叶片碰撞，会产生剥离流。特别是，在落差较大的弗朗西斯式水轮机的情况下，回旋流变得更高速，能够产生更强的剥离流。此时，存在转轮内部的压力降低、成为饱和水蒸气压以下的情况。在该情况下，水蒸发而在水中产生水蒸气泡，在该水蒸气泡内的水蒸气冷凝的瞬间能够产生冲击性的压力上升。由此，冲击载荷施加于转轮，存在损伤转轮的隐患。

发明内容

实施方式的弗朗西斯式水轮机的起动方法为具备能够调整引导至转轮的水的流量的导流叶片的弗朗西斯式水轮机的起动方法。弗朗西斯式水轮机的起动方法具备：第一转速上升工序，以第一开度打开导流叶片，使转轮的转速上升；第二转速上升工序，在第一转速上升工序之后，以大于第一开度的第二开度打开导流叶片，对转轮的转速的上升进行加速；以及转速调整工序，在第二转速上升工序之后，以无负载开度打开导流叶片，将转轮的转速调整为额定转速。第一开度为无负载开度的一半以下的开度。

另外，实施方式的弗朗西斯式水轮机具备：转轮；能够调整引导至转轮的水的流量的导流叶片；以及控制导流叶片的控制装置。控制装置控制导流叶片以进行如下工序：第一转速上升工序，以第一开度打开导流叶片，使转轮的转速上升；第二转速上升工序，在第一转速上升工序之后，以大于第一开度的第二开度打开导流叶片，对转轮的转速的上升进行加速；以及转速调整工序，在第二转速上升工序之后，以无负载开度打开导流叶片，将转轮的转速调整为额定转速。第一开度为无负载开度的一半以下的开度。

附图说明

图1是实施方式的弗朗西斯式水轮机的子午面剖面图。

图2是表示图1的弗朗西斯式水轮机的运转时的状态的俯视剖面图。

图3是表示图1的弗朗西斯式水轮机的停止时的状态的俯视剖面图。

图4是表示实施方式的弗朗西斯式水轮机的起动方法中的导流叶片的开度以及转轮的转速的时间线图。

图5是表示一般的弗朗西斯式水轮机的起动方法中的导流叶片的开度的时间线图。

图6是表示在一般的弗朗西斯式水轮机的起动方法中以起动开度打开导流叶片时的水的流动的局部放大俯视剖面图。

图7是表示在实施方式的弗朗西斯式水轮机的起动方法中以微小开度打开导流叶片时的水的流动的局部放大俯视剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的弗朗西斯式水轮机的起动方法以及弗朗西斯式水轮机进行说明。