株式会社エムアイエフ｜ブログ

皆さんこんにちは

株式会社エムアイエフの更新担当の中西です

 

さて今回は

～“季節とDXで強い所内へ”～

水力は季節の設備。出水・渇水・結氷に合わせたメンテと、ドローン/IoT/CMMSの活用で、安全・発電量・環境配慮を同時に高めます。現場の“明日から使える段取り”をまとめました。🧭

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1｜洪水期前の“3つの安心” 🌧️

1. フェールセーフ：非常用電源・制御盤の無停電確認、ゲート手動操作訓練

2. 流入対策：除塵機・スクリーンの連続運転テスト、巻上機のブレーキ/ワイヤ点検

3. 情報連携：水位計・雨量計の遠隔監視、河川管理者/自治体との連絡手順を“紙＋デジタル”で二重化📞💻

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2｜渇水期は“攻めの大規模OH” 🌤️

• 水位が低い間に水車OH・ペンストック内部点検を集中実施

• ドローン/点検ロボで堤体・法面・導水路の俯瞰と近接を両立🛰️

• コーティング更新やガイドベーンすき間再調整で効率回復を狙う

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3｜冬季・結氷対策 ❄️

• 取水口ヒーター・エアレーションの動作確認

• 落氷・着氷による配管・計器破損を断熱/保温/ドレンで予防

• 山間部は雪崩・路面凍結の巡視ルートを別系統で確保（無理な進入はしない）🚫

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4｜地震・停電・ブラックスタートの備え 🧯

• 地震後点検表：堤体ひび・アンカー・支持金物・油漏れ・母線クリアランス

• ウォーターハンマー想定の緊急停止手順を訓練

• ブラックスタート手順書は号機別に。通信断でも動ける紙版を常備📘

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5｜環境配慮と地域連携 🌿🤝

• 油漏えいゼロ：ドレン受け・吸着マット・バイオ系作動油の採用検討

• 魚道・濁水：清掃とモニタリングを定例化、公開レポートで透明性

• 見学/教育連携：安全帯エリアの明確化・導線分離で地域開放も安全に🏫

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6｜DX（データ×現場）の勘所 📡

• SCADA×PdM：振動・温度・発電量の相関で閾値を動的に

• CMMS：作業票・部品ロット・トルク値・写真をQRで一元化

• ダッシュボード：FOR/MTTR/振動/PD/油清浄度を週次レビュー

• 3D/BIM：干渉チェック→足場/搬出入のやり直しゼロへ

• ドローン：堤体・送電ルートの定点自動航行＋AIひび割れ検出🛸

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7｜見積比較“ここを見て” 💴

1. 停止日数と仮設（水抜き・足場・吊具・排水処理）

2. NDTと試験（UT/MT/PT・絶縁・保護継電器）

3. 部品リードタイム（ランナ・シール・ベアリング）

4. 塗装/コート（塗膜厚・下地処理グレード）

5. 竣工成果物（写真台帳・測定ログ・更新提案）

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8｜よくある質問❓

• 停電はどれくらい？ → 作業内容で変動。部分開放：数時間〜1日／大OH：数日〜。電力会社と計画停止で調整します。

• 騒音/振動は？ → 研磨・ハツリ時は一時的上昇。作業時間帯と防音で低減。

• 観光/見学対応は？ → 安全柵・分離導線・ヘルメット/反射ベスト着用で実施可能。📷

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9｜台風前/大雨前チェックリスト ✅

• ☐ 非常用電源・通信の二重化

• ☐ ゲート手動操作・巻上機ブレーキ

• ☐ 除塵機・スクリーン連続運転テスト

• ☐ 土のう・吸水シート・吸着材の配備

• ☐ 連絡網（自治体・電力・警備）更新

• ☐ 記録様式（時刻・水位・操作）を配備

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10｜アフターの価値を最大化 🗂️

• **“Before/After＋数値”**で報告（振動・効率・PD・油清浄度）

• 残存リスクと次回提案を期日付きで提示

• ダッシュボードに自動反映→次の停止計画へ

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まとめ
季節対応（洪水・渇水・冬季）×DX（SCADA/CMMS/ドローン）で、現場は安全に・短く・強くなります。次の一手は、台風前チェックリストの掲示とダッシュボードの週次運用から。🌪️📊✨

 

皆さんこんにちは

株式会社エムアイエフの更新担当の中西です

 

さて今回は

～“止めない・壊さない・効率を戻す”～

 

水力の価値は高い設備稼働率と長寿命。その鍵は、計画停止の短縮・状態監視の精度・作業の再現性です。取水口から開閉所まで、現場でそのまま使える点検項目・周期・失敗回避策をまとめました。

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1｜設備マップ（対象の全体像）️

• 上流側：取水口・スクリーン・除塵機・ゲート・魚道

• 導水：導水路・サージタンク・ペンストック（鋼管）

• 発電所本体：水車（フランシス/カプラン/ペルトン）・ガイドベーン・ランナ・ドラフトチューブ・ガバナ油圧ユニット

• 電気：発電機（ステータ・ロータ・励磁）・保護継電器・変圧器・開閉装置（GIS/屋外開閉所）・SCADA
  → それぞれに**“劣化のクセ”**があり、点検のツボが違います。

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2｜状態基準保全（PdM）の“標準メニュー”

• 振動解析：軸受・水車発電機の総合値/スペクトル

• 熱画像：端子・ブレーカ・母線のホットスポット️

• 油・グリス分析：粒度・水分・金属摩耗粉️

• 電気絶縁診断：絶縁抵抗・部分放電・極化指数・tanδ⚡

• NDT：UT/MT/PTでランナ/ペンストックの割れ・減肉を確認

• 内視鏡：ランナ背面・ドラフト内のキャビテーション痕を観察
  データはCMMSに集約し、劣化トレンド×停止計画で作業を前倒し。️

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3｜周期点検の目安（現場感）⏱️

• 日/週次：吸い込み口・水位差・振動/温度アラーム・油量・漏えい

• 月次：ガイドベーン開度校正・油圧ユニットフィルタ差圧・スクリーン駆動

• 年次：水車・発電機部分開放／保護継電器総合試験／変圧器油DGA

• 大規模（3〜6年）：水車OH（ランナ研磨/肉盛/コーティング・ガイドベーン摺動部更新）／発電機ステータ楔締め・ロータ極バランス

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4｜代表作業と“成果の出しどころ” ️✨

• 水車：

  • キャビテーション痕→溶接肉盛＋研磨＋耐キャビコート

  • ガイドベーン→すき間調整で効率と振動を同時に改善

• 発電機：

  • ステータコイル絶縁の健全化（PI/tanδ/PD）

  • 楔・スペーサの再固定で騒音/振動低減

  • 励磁装置（ブラシレス/スリップリング）整流子・リング研磨

• 油圧ガバナ：フラッシング・シール更新でドリフト解消

• 変圧器：DGA・含水率・SFRAで内部異常の早期発見

• 開閉装置：遮断器O/C試験・接点抵抗→遮断失敗リスクを抑止

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5｜1日の現場オペ（安全最優先）

1. 朝礼・KY（今日の危険3件）

2. LOTO（ロックアウト・タグアウト）→無電圧確認

3. 酸素濃度/硫化水素（ドラフト内・ピットは酸欠/有害ガス注意）

4. 墜落・挟まれ・感電対策：親綱・監視員・復電手順の読み合わせ

5. 写真台帳：前→中→後、同アングルで記録

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6｜ありがちなNGと回避策 ⚠️️

• ガイドベーン開度ズレ→出力不安定
  　→ ポテンショ校正＋機械側ストッパ調整

• 油圧内の微細ゴミ→サーボバルブ固着
  　→ フラッシング＋差圧監視

• ランナ研磨の過剰除去→バランス悪化
  　→ 研磨量の左右差管理＋最終バランス

• 保護継電器の設定ミス→不要動作/動作遅れ
  　→ 相互レビュー＋試験レポのWサイン

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7｜停止短縮のコツ ⏳

• 治具・特殊工具の先行準備（キー引き抜き・ベーン押さえ等）

• 重要部品は“予備機構成”で先に整備→停止中は載せ替えだけ

• 3Dスキャン/BIMで干渉チェック→足場・吊具のやり直しゼロ

• ボルトトルク表と消耗品の番手表をピットに貼る

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8｜KPIとダッシュボード

• 設備利用率・FOR（強制停止率）

• 振動総合値・PDトレンド・油清浄度

• オーバーホール後のkWh復元率

• MTBF/MTTR
  → 週次会議で**“数字→対策→期限”**を1枚に。

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9｜チェックリスト✅

• ☐ LOTO実施・無電圧確認

• ☐ 酸欠/有害ガス測定・換気

• ☐ 足場・転落防止・クレーン点検

• ☐ 試験器校正期限

• ☐ 部材ロット・塗料・油種の記録

• ☐ 竣工写真・測定ログ・是正票のクローズ

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まとめ
状態監視の精度×作業の再現性×停止短縮。この3点を磨けば、“止めない水力”に近づきます。次回は洪水期/渇水期の運用とDXを深掘りします。

皆さんこんにちは

株式会社エムアイエフの更新担当の中西です

 

さて今回は

～精密性～

ということで、その具体的な中身を掘り下げてご紹介します。

 

水力発電は「水の流れを使って電気を生み出す」と一言で表現されがちですが、その背後には極めて高度な精密技術と綿密な制御システムが存在します。電力の安定供給、発電効率、そして安全性それらすべてを支えるのが、「水力発電の精密性」です。

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1. なぜ水力発電に“精密さ”が求められるのか？

水力発電は再生可能エネルギーの中でも安定供給に優れた電源ですが、実際の運用では以下のような繊細な制御が不可欠です

• 水量や水位の変動への即時対応

• 需要に応じた発電出力のリアルタイム調整

• 機械設備の振動・摩耗・温度のモニタリング

• ダムや取水門の開閉による安全・環境配慮

つまり、水力発電とは「自然の不規則性」を「人間の欲する規則的なエネルギー」に変換する、精密変換装置といっても過言ではありません。

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2. 精密性を構成する3つの技術的要素

① 水流制御と水圧管理

ダムや導水路、取水設備における水の流れの速度・量・落差の制御は、発電効率に直結します。
これには以下の技術が関係します

• 水門やバルブの自動制御装置（開度調整は数mm単位で制御）

• リアルタイム水位センサーや流量計による連続監視

• 天候予測を連動させた洪水対応アルゴリズム

例えば、わずかな落差の変化でも出力に大きな影響を及ぼすため、ダムの水位を±数cmの範囲で維持する技術が導入されています。

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② タービンと発電機の精密機械設計

水の運動エネルギーを機械的回転に変える水車（タービン）は、非常に高精度で設計・製造されています。

• ペルトン水車・フランシス水車・カプラン水車など、設置場所や流量に最適化された形式

• 羽根の角度・形状は流体解析ソフト（CFD）によるミクロン単位の最適設計

• 水の衝突による微振動・キャビテーション（空洞現象）を抑制する設計工学

さらに、タービンと接続された発電機のローターとステーターの隙間はわずか数mmで、ここでの摩耗や振動も継続的に監視されます。

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③ 電力変換と負荷調整の精密制御

電力系統への供給は、需要に応じて出力を柔軟に上下させる調整力（レギュレーション機能）が求められます。水力発電はこの点で非常に優れており、以下の技術が活用されています

• SCADA（監視制御・データ収集システム）による全自動監視

• 電力負荷変動に対応するPID制御（比例・積分・微分制御）

• 発電周波数を安定させる回転速度制御機構（50Hz/60Hz切り替えなど）

特に揚水式発電では、夜間に余剰電力で水を汲み上げ、ピーク時に放水して発電するなど、極めて繊細なタイミングと制御が必要です。

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3. 精密さと安全性の関係

水力発電には巨大なエネルギーが関与するため、もし不具合が起きれば大規模な浸水事故や停電リスクを引き起こす可能性があります。

そのため、以下のようなフェイルセーフ（故障時の安全確保）や冗長化設計が導入されています

• 複数センサーによる異常検知の二重化

• 緊急時の自動停止と放流切り替えシステム

• 遠隔監視と人工知能による予兆保全（予知保全）

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4. 未来の水力発電と精密技術

今後、さらなるデジタル化・AI導入・自動化が進むことで、水力発電の精密性はますます高まります。

• ドローンやIoTによるダム点検の自動化

• AIによる最適水量配分・負荷予測

• カーボンニュートラル時代に対応した環境と調和する精密発電

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水の力を“使いこなす”精密技術の粋

水力発電は、自然の大きな力を安全かつ効率的に活用するための精密機械工学・電気制御・環境設計の集積体です。その裏には、ミリ単位の設計、秒単位の制御、そして予測不能な自然への即応性が求められる世界があります。

水が落ちる。ただそれだけの現象から、人類は精緻なエネルギー制御システムを築き上げたのです。

皆さんこんにちは

株式会社エムアイエフの更新担当の中西です

 

さて今回は

～はじまり～

ということで、水力発電の起源から現代までの歴史的な流れを詳しくご紹介します。

 

これは、再生可能エネルギーの中でも最も古く、最も安定した発電方法のひとつです。今日のダムや発電所の姿に至るまで、人類は水の力をいかにして制御し、利用してきたのでしょうか？

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水の力を活かす文化の始まり

● 古代文明と水車の利用

水力利用の歴史は非常に古く、電気以前から始まっていました。

• 紀元前3世紀頃の古代ギリシャでは、水車を使って粉をひく「水車小屋」が登場。

• 古代ローマでは灌漑や鉱山排水に水力が利用されていました。

• 中国やペルシャでも早くから水力を用いた農業用装置が存在していました。

この段階ではまだ「電力」ではなく、水の運動エネルギーを直接機械的に使う時代でした。

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近代技術と水力発電の誕生（19世紀）

● 電気技術の発展とともに

19世紀に入り、電気を生み出す技術が進化します。
1831年、ファラデーが電磁誘導の原理を発見し、これが電気を「発電」する基礎理論となります。

● 世界初の水力発電

• 1878年：イギリスのクランバーフォード邸で、アーサー・アーシェットが開発した小型水力発電機が実用化され、世界で初めて水力によって照明に電力が供給されました。

• 1882年：アメリカ・ウィスコンシン州アップルトンにて、世界初の水力発電所が稼働。この発電所は木材工場に電力を供給し、産業用電力としての水力の可能性が開かれました。

これが「水力＋発電」の組み合わせが実用レベルに達した最初の事例です。

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ダム式発電と大規模化（20世紀前半）

● ダム建設と水力インフラの発展

20世紀に入ると、水の落差（高低差）を活かしたダム式発電（貯水池式）が主流になります。

• アメリカではフーバーダム（1936年完成）が有名で、大規模な水力発電を可能にしました。

• ヨーロッパでもアルプス山脈の水源を活用した発電が発達し、産業の発展と電化に貢献。

● 日本の導入と拡大

日本でも明治時代から水力発電が導入され、

• 1891年：京都・蹴上発電所（日本初の本格的水力発電所）開設

• 大正～昭和期：ダム建設ラッシュにより、山間部に数多くの発電所が建設されました。
  この頃には水力が国内電力の主力となり、戦後復興にも大きな役割を果たします。

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高度経済成長と火力・原子力への移行（20世紀後半）

● エネルギーミックスの変化

戦後の経済成長に伴い、日本を含む多くの国で電力需要が爆発的に増加。
その供給をまかなうために、石炭・石油による火力発電や原子力発電の比率が上昇し、水力の比重はやや低下していきます。

しかし、水力発電は依然として以下のような利点をもち、重要な役割を果たしていました。

• 発電コストが安い

• 二酸化炭素を出さない

• 調整可能な電源（貯水式では需要に応じて供給）

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21世紀の再評価と新技術

● 再生可能エネルギーとしての再評価

地球温暖化やエネルギー安全保障の観点から、近年、水力発電は再生可能エネルギーの柱として再注目されています。
特に、

• 中小水力（ミニ水力、マイクロ水力）

• 流水式・揚水式・海洋応用型水力
  など、新しい形態の発電技術が登場しています。

● 世界の巨大プロジェクト

• 中国の三峡ダム（完成2009年）は世界最大の水力発電所で、2200万kW以上を発電。

• ブラジル、カナダ、ノルウェーなども水力依存度が高く、安定した電力供給と脱炭素政策の中心となっています。

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水の力は未来をも動かす

水力発電は、
✅ 古代から使われてきた「自然エネルギー」
✅ 産業革命期に「電力」と結びついて発展
✅ 現代では「再生可能エネルギー」として再評価

という長くも進化し続けるエネルギーのかたちです。

これからの社会が目指すカーボンニュートラルな未来においても、水力発電は「持続可能で安定した電源」として重要な役割を果たし続けることでしょう。

 

今後ともよろしくお願いいたします。