《電力》〈水力〉[H28:問1] 水力発電所の入口弁の型式と機能に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,水力発電所の入口弁の型式と機能に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

入口弁は,\( \ \fbox {  (1)  } \ \)の入口に設けられ,水車の始動・停止に伴って開閉される止水弁で,主弁と\( \ \fbox {  (2)  } \ \)からなる。
水車始動時には,主弁の前後の水圧差を解消する目的で,まず\( \ \fbox {  (2)  } \ \)を開いて,主弁前後の水圧を平衡させ,その後,主弁を開いていく。中小水力のうち低落差のものにおいては,主弁操作力の向上から\( \ \fbox {  (2)  } \ \)を省略する場合もある。
入口弁の種類としては,スルース弁,ロータリ弁,ちょう形弁などがあるが,最近では,ちょう形弁に代わり,全界時の\( \ \fbox {  (3)  } \ \)の少ない複葉弁が使われている。ロータリ弁は\( \ \fbox {  (4)  } \ \)の水力発電所に適している。
最近では,落差が\( \ \mathrm {150 \ m} \ \)程度以下で水路の短い発電所では,取水設備に非常用閉鎖装置を有する\( \ \fbox {  (5)  } \ \)を設置することで,入口弁を省略することも多い。

〔問1の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 洪水吐    &(ロ)& ケーシング    &(ハ)& 低落差 \\[ 5pt ] &(ニ)& 漏水量    &(ホ)& 空気弁    &(ヘ)& 高落差 \\[ 5pt ] &(ト)& 圧力損失    &(チ)& 操作トルク    &(リ)& ガイドベーン \\[ 5pt ] &(ヌ)& スクリーン    &(ル)& バイパス弁    &(ヲ)& 大形 \\[ 5pt ] &(ワ)& 吸出管    &(カ)& 安全弁    &(ヨ)& 制水門
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

フランシス水車の構造を下図に示します。入口弁は水の流れからケーシングの入口に設けられ,主弁とバイパス弁があります。これは,火力発電所でも同じであり,タービンの入口に主弁とバイパス弁があります。


出典:中部電力HP

【用語の解説】

(イ)洪水吐
 大雨が降った等で洪水が発生した時,ダムや貯水池を守るために,下流側へ放流する設備
(ロ)ケーシング
 反動水車の入口に設けられる水を流し込むための設備で,上図では渦巻型となっています。
(ハ)低落差,(ヘ)高落差
 代表的な水車は高落差のものから,ペルトン水車,フランシス水車,斜流水車,プロペラ水車,クロスフロー水車があります。
(ホ)空気弁
 設備を停止した際の水抜きや水を充填する際の空気抜きに使用する弁です。
(リ)ガイドベーン
 上図にある通り案内羽根とも呼ばれ,角度を調整して,水車に流入する水量や向きを調整するものです。
(ヌ)スクリーン
 火力発電所等で海水から水を取る取水口に設け,クラゲ等を通さないようにするものです。
(ル)バイパス弁
 主弁の横に設けられる小弁で主弁の前後の圧力差が大きく,開操作できない時等に使用します。
(ワ)吸出管
 ラッパ形にすることで,水車からの流出した水の運動エネルギーを位置エネルギーとして回収し,水車の効率を上げるものです。
(カ)安全弁
 圧力がある一定以上になった際設備を守るため,自動的に外部に逃がす弁です。
(ヨ)制水門
 コンクリート構造の開閉設備で街中の水路でもたまにある水門です。

【解答】

(1)解答:ロ
文脈から,解答候補は(ロ)ケーシング,(リ)ガイドベーンとなると思います。ワンポイント解説にある通り,入口弁はケーシングの入口に設けられます。

(2)解答:ル
文脈から,解答候補は(ホ)空気弁,(ル)バイパス弁,(カ)安全弁となると思いますが,主弁とセットとなるのはバイパス弁です。

(3)解答:ト
文脈から,解答候補は(ニ)漏水量,(ト)圧力損失となると思います。複葉弁は下図のバタフライ弁のディスクが2枚になったもので,整流作用により,圧力損失が少なくなります。


出典:巴バルブ株式会社HP

(4)解答:ヘ
文脈から,解答候補は(ハ)低落差,(ヘ)高落差,(ヲ)大形となると思います。ロータリ弁は下図のようなものです。ロータリ弁は構造上,重量が大きく価格が高くなるので,比較的高落差の水力発電所に使用されます。


出典:イームル工業株式会社HP

(5)解答:ヨ
文脈から,解答候補は(イ)洪水吐,(ヌ)スクリーン,(ヨ)制水門となると思います。近年は経済性を考慮し入口弁を省略し,制水門を設置する小型発電所が増えてきています。



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