JP2001090648A - 発電機用水車の調速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調速機の構成の複雑化、及び、コストの上昇
を招くことなく、水車負荷遮断時における水圧管内の水
圧上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制す
ることが可能な発電機用水車の調速機を提供すること。 【解決手段】 比例制御弁制御部３２は、第１制御部４
１と第２制御部４２とを有している。第１制御部４１
は、ガイドベーン１１を３段腰折れ閉鎖方式にて閉鎖す
るためのもので、第１位置検出器２６及び第２位置検出
器３３からの出力信号が入力されており、油圧サーボモ
ータ２０の作動速度を制御するための制御信号を出力
し、比例制御弁３１を制御する。第２制御部４２は、無
段腰折れ閉鎖方式にて閉鎖するためのもので、回転速度
対応制御部５１と水圧対応制御部５２とを有している。
回転速度対応制御部５１には周波数検出器１６からの出
力信号が入力されており、油圧サーボモータ２０の作動
速度を制御するための信号を出力し、比例制御弁３１を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電機を駆動する
水車の調速制御を行う発電機用水車の調速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、運転中の水車発電機を系統から
解列（水車負荷遮断）すると、負荷から解列されること
により水車の回転速度が上昇するため、調速機の作用に
よって水車のガイドベーンは急閉され、回転上昇を抑え
られる。このようにガイドベーンが急閉されると、水撃
作用によって水圧管内の水圧が異常に上昇したり、ま
た、過渡的に水車の入出力バランスが崩れて水車の回転
速度が上昇するため、ガイドベーンの閉鎖速度を途中か
ら遅くした「２段腰折れ」と言われる閉鎖方式が採用さ
れている。

【０００３】上述した２段腰折れ閉鎖方式を実現するた
めの調速機として、例えば図１１に示されたようなもの
が知られている。調速機１００は、ガイドベーン（図示
せず）と機械的に接続される油圧サーボモータ１０１
と、圧油装置（図示せず）から送られてくる圧油を調整
して油圧サーボモータ１０１に供給、あるいは油圧サー
ボモータ１０１から排出する配圧弁１０２と、油圧サー
ボモータ１０１の作動位置を検出する位置検出器（マイ
クロスイッチ）１０３とを有している。配圧弁１０２
は、油圧サーボモータ１０１の開側油室１０１ａに圧油
を供給すると共に油圧サーボモータ１０１の閉側油室１
０１ｂから圧油を排出する状態と開側油室１０１ａから
圧油を排出すると共に閉側油室１０１ｂに圧油を供給す
る状態とを切替える。油圧サーボモータ１０１は、開側
油室１０１ａに圧油が供給されると共に閉側油室１０１
ｂから圧油が排出されることによりガイドベーンを開作
動させ、閉側油室１０１ｂに圧油が供給されると共に開
側油室１０１ａから圧油が排出されることによりガイド
ベーンを閉作動させる。

【０００４】開側油室１０１ａから配圧弁１０２を介し
て排出される圧油の排出通路は第１排出通路１０４と第
２排出通路１０５とに分れて設けられており、第１排出
通路１０４には圧油が作用することにより第１排出通路
１０４の通路断面積を減少させる第１閉側絞り１０６
が、第２排出通路１０５には圧油が作用することにより
第２排出通路１０５の通路断面積を減少させる第２閉側
絞り１０７が各々設けられている。第１閉側絞り１０６
への圧油の供給状態は第１電磁ソレノイド弁１０８によ
り制御されており、第１電磁ソレノイド弁１０８が励磁
されることにより圧油が第１閉側絞り１０６に供給され
て、第１排出通路１０４の通路断面積が減少する。第２
閉側絞り１０７への圧油の供給状態は第２電磁ソレノイ
ド弁１０９により制御されており、第２電磁ソレノイド
弁１０９が励磁されることにより圧油が第２閉側絞り１
０７に供給されて、第２排出通路１０５の通路断面積が
減少する。図１１においては、第１電磁ソレノイド弁１
０８及び第２電磁ソレノイド弁１０９が非励磁とされた
状態を示している。

【０００５】次に、図１２を用いて、調速機１００にお
けるガイドベーンの２段腰折れ閉鎖方式について説明す
る。例えば、ガイドベーンの開度が１００％の状態で水
車負荷遮断がなされた場合、位置検出器１０３がガイド
ベーンの開度が例えば７０％となる状態を検出するまで
は、第１電磁ソレノイド弁１０８及び第２電磁ソレノイ
ド弁１０９を非励磁とする。これにより、圧油は第１排
出通路１０４及び第２排出通路１０５を介して排出さ
れ、ガイドベーンの閉鎖速度は第１速度（５秒／１００
％）となる（図１２において、領域Ａの部分）。位置検
出器１０３がガイドベーンの開度が例えば７０％となる
状態を検出すると、第１電磁ソレノイド弁１０８及び第
２電磁ソレノイド弁１０９を励磁する。これにより、第
１排出通路１０４及び第２排出通路１０５の通路断面積
が減少し、圧油の排出量が制限され、ガイドベーンの閉
鎖速度は第１速度より遅い第２速度（４０秒／１００
％）となる（図１２において、領域Ｂの部分）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、調速機の構
成の複雑化、及び、コストの上昇を招くことなく、水車
負荷遮断時における水圧管内の水圧上昇、あるいは、水
車の回転速度上昇を大幅に抑制することが可能な発電機
用水車の調速機を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らの調査研究の
結果、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧上昇、あ
るいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制するために
は、ガイドベーンの閉鎖速度を３段以上の閉鎖方式にて
制御することが有効であることが判明した。しかしなが
ら、上述した構成の調速機において３段以上の閉鎖方式
を実現するためには、閉鎖方式の段数に応じて電磁ソレ
ノイド弁及び閉側絞りを設ける必要があり、調速機の構
成が複雑となり、コスト上昇を招く恐れがある。更に、
複数の電磁ソレノイド弁の励磁／非励磁を切替えるた
め、制御系の信頼性が低下する恐れもある。

【０００８】このため、請求項１に記載の本発明による
発電機用水車の調速機は、開側油室と閉側油室とを有
し、水車のガイドベーンを開閉作動させる油圧サーボモ
ータと、開側油室に圧油を供給すると共に閉側油室から
圧油を排出する状態と開側油室から圧油を排出すると共
に閉側油室に圧油を供給する状態とを切替えて、油圧サ
ーボモータを制御する配圧弁とを備えた発電機用水車の
調速機であって、通路断面積が変更されることにより、
開側油室から配圧弁を介して排出される圧油の排出量を
調整して、ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り
手段と、可変絞り手段における通路断面積を変更する比
例制御弁と、ガイドベーンの開度を検出するガイドベー
ン開度検出手段と、ガイドベーン開度検出手段からの出
力信号に応じて、比例制御弁を制御する制御手段とを有
していることを特徴としている。

【０００９】上述の請求項１に記載の発電機用水車の調
速機によれば、制御手段がガイドベーンの開度に応じて
比例制御弁を制御することにより、可変絞り手段におけ
る通路断面積が変更されて、開側油室から配圧弁を介し
て排出される圧油の排出量が調整されるので、開度に対
応した閉鎖速度にてガイドベーンが閉鎖されることにな
る。これにより、調速機の構成の複雑化、及び、コスト
の上昇を招くことなく、水車負荷遮断時における水圧管
内の水圧上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に
抑制することができる。

【００１０】また、制御手段は、ガイドベーンの開度が
所定の第１開度に到達するまでの間、所定の第１速度に
てガイドベーンを閉鎖し、ガイドベーンの開度が第１開
度から所定の第２開度に到達するまでの間、第１速度よ
り遅い所定の第２速度にてガイドベーンを閉鎖し、更
に、ガイドベーンの開度が第２開度から全閉となるまで
の間、第１速度より遅い所定の第３速度にてガイドベー
ンを閉鎖するように、比例制御弁を制御することが好ま
しい。この場合、ガイドベーンが開度に応じて、第１速
度、第２速度及び第３速度のいずれかの閉鎖速度にて閉
鎖される。これにより、調速機の構成の複雑化、及び、
コストの上昇を招くことなく３段腰折れ方式が実現さ
れ、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧上昇、ある
いは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制することができ
る。

【００１１】また、本発明者らは、水車負荷遮断時にお
ける水圧管内の水圧上昇、あるいは、水車の回転速度上
昇を大幅に抑制するために、ガイドベーンの閉鎖速度を
水圧管内の水圧及び水車の回転速度に対応して制御する
こと有効であることも見出した。しかしながら、上述し
た構成の調速機においてガイドベーンの閉鎖速度を水圧
管内の水圧及び水車の回転速度に対応した制御を実現す
るためには、多数組の電磁ソレノイド弁及び閉側絞りを
設ける必要があり、水圧管内の水圧及び水車の回転速度
に対応した制御を実現することは極めて難しい。

【００１２】このため、請求項３に記載の本発明による
発電機用水車の調速機は、開側油室と閉側油室とを有
し、水車のガイドベーンを開閉作動させる油圧サーボモ
ータと、開側油室に圧油を供給すると共に閉側油室から
圧油を排出する状態と開側油室から圧油を排出すると共
に閉側油室に圧油を供給する状態とを切替えて、油圧サ
ーボモータを制御する配圧弁とを備えた発電機用水車の
調速機であって、通路断面積が変更されることにより、
開側油室から配圧弁を介して排出される圧油の排出量を
調整して、ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り
手段と、可変絞り手段における通路断面積を変更する比
例制御弁と、水車の回転速度を検出する回転速度検出手
段と、水車より上流側の水圧管内の水圧を検出する水圧
検出手段と、回転速度検出手段及び水圧検出手段からの
出力信号に応じて、比例制御弁を制御する制御手段とを
有していることを特徴としている。

【００１３】上述の請求項３に記載の発電機用水車の調
速機によれば、制御手段が水圧管内の水圧及び水車の回
転速度に応じて比例制御弁を制御することにより、可変
絞り手段における通路断面積が変更されて、開側油室か
ら配圧弁を介して排出される圧油の排出量が調整される
ので、水圧管内の水圧及び水車の回転速度に対応した閉
鎖速度にてガイドベーンが閉鎖されることになる。これ
により、調速機の構成の複雑化、及び、コストの上昇を
招くことなく、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧
上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制する
ことができる。

【００１４】また、制御手段は、回転速度検出手段にて
検出された水車の回転速度と所定の設定値との差に基づ
いて、差の小さい場合には大きい場合に比してガイドベ
ーンの閉鎖速度が早くなるように比例制御弁を制御する
回転速度対応制御部と、水圧検出手段にて検出された水
圧管内の水圧と所定の設定値との差に基づいて、差が大
きい場合には小さい場合に比してガイドベーンの閉鎖速
度が早くなるように比例制御弁を制御する水圧対応制御
部と、回転速度検出手段にて検出された水車の回転速度
に応じて、回転速度対応制御部による制御と水圧対応制
御部による制御とを切替える制御部切替え手段とを有し
ていることが好ましい。この場合、水車負荷遮断時の水
車の回転速度上昇、あるいは、水圧管内の水圧上昇が設
定値内に抑えられる閉鎖速度にてガイドベーンが閉鎖さ
れるため、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧上
昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制するこ
とができる。

【００１５】また、請求項５に記載の本発明による発電
機用水車の調速機は、開側油室と閉側油室とを有し、水
車のガイドベーンを開閉作動させる油圧サーボモータ
と、開側油室に圧油を供給すると共に閉側油室から圧油
を排出する状態と開側油室から圧油を排出すると共に閉
側油室に圧油を供給する状態とを切替えて、油圧サーボ
モータを制御する配圧弁とを備えた発電機用水車の調速
機であって、通路断面積が変更されることにより、開側
油室から配圧弁を介して排出される圧油の排出量を調整
して、ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り手段
と、可変絞り手段における通路断面積を変更する比例制
御弁と、ガイドベーンの開度を検出するガイドベーン開
度検出手段と、水車の回転速度を検出する回転速度検出
手段と、水車より上流側の水圧管内の水圧を検出する水
圧検出手段と、ガイドベーン開度検出手段からの出力信
号に応じて、比例制御弁を制御する第１制御手段と、回
転速度検出手段及び水圧検出手段からの出力信号に応じ
て、比例制御弁を制御する第２制御手段と、第１制御手
段による制御と第２制御手段による制御とを切替える切
替え手段とを有していることを特徴としている。

【００１６】上述の請求項５に記載の発電機用水車の調
速機によれば、切替え手段により第１制御手段による制
御、あるいは、第２制御手段による制御が切替えられ、
第１制御手段による制御に切替えられている際には、第
１制御手段がガイドベーンの開度に応じて比例制御弁を
制御することにより、可変絞り手段における通路断面積
が変更されて、開側油室から配圧弁を介して排出される
圧油の排出量が調整されるので、開度に対応した閉鎖速
度にてガイドベーンが閉鎖されることになる。一方、第
２制御手段による制御に切替えられている際には、第２
制御手段が水圧管内の水圧及び水車の回転速度に応じて
比例制御弁を制御することにより、可変絞り手段におけ
る通路断面積が変更されて、開側油室から配圧弁を介し
て排出される圧油の排出量が調整されるので、水圧管内
の水圧及び水車の回転速度に対応した閉鎖速度にてガイ
ドベーンが閉鎖されることになる。これにより、より適
切な制御に切替えて、調速機の構成の複雑化、及び、コ
ストの上昇を招くことなく、水車負荷遮断時における水
圧管内の水圧上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大
幅に抑制することができる。

【００１７】また、第１制御手段は、ガイドベーンの開
度が所定の第１開度に到達するまでの間、所定の第１速
度にてガイドベーンを閉鎖し、ガイドベーンの開度が第
１開度から所定の第２開度に到達するまでの間、第１速
度より遅い所定の第２速度にてガイドベーンを閉鎖し、
更に、ガイドベーンの開度が第２開度から全閉となるま
での間、第２速度より遅い所定の第３速度にてガイドベ
ーンを閉鎖するように、比例制御弁を制御することが好
ましい。この場合、ガイドベーンが開度に応じて、第１
速度、第２速度及び第３速度のいずれかの閉鎖速度にて
閉鎖される。これにより、調速機の構成の複雑化、及
び、コストの上昇を招くことなく３段腰折れ方式が実現
され、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧上昇、あ
るいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制することがで
きる。

【００１８】また、第２制御手段は、回転速度検出手段
にて検出された水車の回転速度と所定の設定値との差に
基づいて、差の小さい場合には大きい場合に比してガイ
ドベーンの閉鎖速度が早くなるように比例制御弁を制御
する回転速度対応制御部と、水圧検出手段にて検出され
た水圧管内の水圧と所定の設定値との差に基づいて、差
が大きい場合には小さい場合に比してガイドベーンの閉
鎖速度が早くなるように比例制御弁を制御する水圧対応
制御部と、回転速度検出手段にて検出された水車の回転
速度に応じて、回転速度対応制御部による制御と水圧対
応制御部による制御とを切替える制御部切替え手段とを
有していることが好ましい。この場合、水車負荷遮断時
の水車の回転速度上昇、あるいは、水圧管内の水圧上昇
が設定値内に抑えられる閉鎖速度にてガイドベーンが閉
鎖されるため、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧
上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制する
ことができる。

【００１９】また、可変絞り手段は、通路断面積を変更
する可変絞り部と、可変絞り部の通路断面積を変更させ
る可変絞り用油圧サーボモータとを有しており、比例制
御弁は、可変絞り用油圧サーボモータへの圧油の供給状
態を制御することが好ましい。この場合、可変絞り手段
における通路断面積を変更し得る構造を簡易且つ低コス
トで実現可能となる。

【００２０】また、可変絞り手段よりも開側油室からの
圧油の排出方向で見て下流側に設けられ、ガイドベーン
が所定の速度にて閉鎖されるように通路断面積が規定さ
れた固定絞り部を有していることが好ましい。この場
合、可変絞り手段が故障した場合においても、ガイドベ
ーンが固定絞り部における通路断面積に対応した所定の
閉鎖速度にて閉鎖されるので、水圧管内の水圧の異常上
昇、あるいは、水車の回転速度の異常上昇を抑制するこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。なお、図面の説明において同一の要素に
は同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。

【００２２】図１は、本発明による発電機用水車の調速
機の実施形態が用いられた、水力発電所の全体構成を示
している。水力発電所１は、上下ダム２，３、サージタ
ンク４、水車５、発電機６、導水路７、水圧管８などか
ら構成される。上ダム２から導水路７を通ってサージタ
ンク４まで導かれた水は水圧管８により一気に下降し、
入り口弁９を通って１号機の水車５に入る。水圧管８か
ら送られる高圧の水は、ケーシング１０を通ってガイド
ベーン１１に導かれ、ランナ１２を回転駆動する。ラン
ナ１２は発電機６に接続されており、ランナ１２の回転
が発電機６に伝わることにより、発電が行われる。ラン
ナ１２を回転駆動してエネルギを失った水は、吸出し管
１３により減速され、放水路１４を通って下ダム３に放
流される。水圧管８は途中から分岐しており、高圧の水
を図示しない２号機の水車に導いている。２号機の水車
のランナを回転駆動してエネルギを失った水は、放水路
１４の途中にて合流し、下ダム３に放流される。

【００２３】発電機６を駆動する水車５の調速制御は、
ガイドベーン１１の開度を調節し、水車５に流入する水
量を変化させることにより行われている。ガイドベーン
１１の開度は、設定された回転数（周波数）あるいは負
荷のもとで水車５が作動するように調速機１５により自
動的に制御される。ガイドベーン１１の開閉はリンク機
構（図示せず）と油圧サーボモータ２０により行われ、
油圧サーボモータ２０のストロークＳＴがガイドベーン
１１に伝達されることにより、ガイドベーン１１が開閉
作動されることになる。発電機６には、信号発電機（図
示せず）を介して、回転速度検出手段としての周波数検
出器１６が接続されており、この周波数検出器１６はラ
ンナ１２（水車５）の回転速度を検出している。周波数
検出器１６にて検出されたランナ１２の回転速度は、電
気信号に変換されて調速機１５に送られる。入り口弁９
下流のケーシング１０には、水圧検出手段としての水圧
検出器１７が設けられており、この水圧検出器１７はケ
ーシング１０内の水圧を検出することで、間接的に水圧
管８内の水圧を検出している。水圧検出器１７にて検出
された水圧管８内の水圧は、電気信号に変換されて調速
機１５に送られる。なお、水圧検出器１７は、水圧管８
内の水圧を直接的に検出するように、水圧管８に設ける
ようにしてもよい。

【００２４】調速機１５は、図２に示されるように、ガ
イドベーン１１と機械的に接続される油圧サーボモータ
２０と、圧油装置（図示せず）から送られてくる圧油を
調整して油圧サーボモータ２０に供給、あるいは油圧サ
ーボモータ２０から排出する配圧弁２１とを有してい
る。配圧弁２１は、電気油圧変換機構（図示せず）とリ
ンク機構２２を介して接続されていると共に、圧油装置
からの圧油供給通路２３と、開側排油通路２４と、閉側
排油通路２５とが接続されている。配圧弁２１は、油圧
サーボ機構（図示せず）の動作により、油圧サーボモー
タ２０の開側油室２０ａに圧油を供給すると共に油圧サ
ーボモータ２０の閉側油室２０ｂから圧油を排出する状
態と、開側油室２０ａから圧油を排出すると共に閉側油
室２０ｂに圧油を供給する状態とに切替えられる。油圧
サーボモータ２０は、開側油室２０ａに圧油が供給され
ると共に閉側油室２０ｂから圧油が排出されることによ
りガイドベーン１１を開作動させ、閉側油室２０ｂに圧
油が供給されると共に開側油室２０ａから圧油が排出さ
れることによりガイドベーン１１を閉作動させる。油圧
サーボモータ２０には、油圧サーボモータ２０のストロ
ークＳＴを検出するための第１位置検出器（ＬＶＤＴ）
２６が設けられており、この第１位置検出器２６は、油
圧サーボモータ２０のストロークＳＴを検出すること
で、間接的にガイドベーン１１の開度を検出しており、
各請求項におけるガイドベーン開度検出手段を構成して
いる。

【００２５】ガイドベーン１１の開作動は、配圧弁２１
が図２において下側に移動することにより、圧油が油圧
サーボモータ２０の開側油室２０ａに供給され、油圧サ
ーボモータ２０が図２において右側にストロークするこ
とにより行われる。このとき、閉側油室２０ｂ内の圧油
は、配圧弁２１及び開側排油通路２４を通して排出され
る。この開側排油通路２４には、所定の通路断面積を有
する開側固定絞り２７が設けられており、開側固定絞り
２７により圧油の排出量が制限されて、ガイドベーン１
１の閉鎖速度が機械的に規定される。また、ガイドベー
ン１１の閉作動は、配圧弁２１が図２において上側に移
動することにより、圧油が油圧サーボモータ２０の閉側
油室２０ｂに供給され、油圧サーボモータ２０が図２に
おいて左側にストロークすることにより行われる。この
とき、開側油室２０ａ内の圧油は、配圧弁２１及び閉側
排油通路２５を通して排出される。この閉側排油通路２
５には、所定の通路断面積を有する閉側固定絞り２８
と、通路断面積を変更可能な閉側可変絞り２９とが設け
られており、閉側固定絞り２８及び閉側可変絞り２９に
より圧油の排出量が制限されて、ガイドベーン１１の閉
鎖速度が機械的に規定される。閉側固定絞り２８は、閉
側排油通路２５における圧油の排出方向で見て、閉側可
変絞り２９よりも下流側に設けられている。ここで、閉
側固定絞り２８は各請求項における固定絞り部を構成し
ており、閉側可変絞り２９は各請求項における可変絞り
部を構成している。

【００２６】閉側固定絞り２９における通路断面積は、
閉側可変絞り２９の通路断面積が最大の状態にてガイド
ベーン１１が全開から全閉まで閉鎖された場合に、ガイ
ドベーン１１の閉鎖速度が、水圧管８の水圧が水圧管８
の降伏応力を超えないような閉鎖速度（例えば、５秒／
１００％）となるように設定されている。

【００２７】調速機１５は、更に、可変絞り用油圧サー
ボモータ３０、比例制御弁３１、比例制御弁制御部３２
とを有している。可変絞り用油圧サーボモータ３０は、
閉側可変絞り２９と機械的に接続されており、開側油室
３０ａと閉側油室３０ｂとを有している。比例制御弁３
１は、圧油装置から送られてくる圧油を調整して可変絞
り用油圧サーボモータ３０に供給、あるいは可変絞り用
油圧サーボモータ３０から排出するためのスプール弁３
１ａを有しており、比例制御弁制御部３２から出力され
た制御信号が入力されて、この制御信号に応じてスプー
ル弁３１ａの位置を制御している。スプール弁３１ａ
は、中立位置を保つように１組のばね３１ｂ，３１ｂか
ら付勢力が与えられており、いずれか一方の付勢力に抗
してその位置が変更される。比例制御弁３１（スプール
弁３１ａ）は、比例制御弁制御部３２からの制御信号に
応じて、可変絞り用油圧サーボモータ３０の開側油室３
０ａに圧油を供給すると共に可変絞り用油圧サーボモー
タ３０の閉側油室３０ｂから圧油を排出する状態と、開
側油室３０ａから圧油を排出すると共に閉側油室３０ｂ
に圧油を供給する状態とに切替えられる。可変絞り用油
圧サーボモータ３０には、可変絞り用油圧サーボモータ
３０のストロークを検出するための第２位置検出器（Ｌ
ＶＤＴ）３３が設けられている。ここで、閉側可変絞り
２９及び可変絞り用油圧サーボモータ３０は、各請求項
における可変絞り手段を構成している。

【００２８】可変絞り用油圧サーボモータ３０は、開側
油室３０ａに圧油が供給されると共に閉側油室３０ｂか
ら圧油が排出されることにより、通路断面積を大きくす
るように閉側可変絞り２９を作動させ、閉側油室３０ｂ
に圧油が供給されると共に開側油室３０ａから圧油が排
出されることにより、通路断面積を小さくするように閉
側可変絞り２９を作動させる。閉側可変絞り２９は、可
変絞り用油圧サーボモータ３０のストロークに応じて、
閉側可変絞り２９における通路断面積が変更されること
になる。閉側可変絞り２９の通路断面積を大きくする方
向への作動は、スプール弁３１ａが図２において下側に
移動することにより、圧油が可変絞り用油圧サーボモー
タ３０の開側油室３０ａに供給され、可変絞り用油圧サ
ーボモータ３０が図２において上側にストロークするこ
とにより行われる。このとき、閉側油室３０ｂ内の圧油
は排出される。また、閉側可変絞り２９の通路断面積を
小さくする方向への作動は、スプール弁３１ａが図２に
おいて上側に移動することにより、圧油が可変絞り用油
圧サーボモータ３０の閉側油室３０ｂに供給され、可変
絞り用油圧サーボモータ３０が図２において下側にスト
ロークすることにより行われる。このとき、開側油室３
０ａ内の圧油は、排出される。

【００２９】比例制御弁制御部３２には、第１位置検出
器２６、第２位置検出器３３、水圧検出器１７及び周波
数検出器１６からの出力信号が入力されている。比例制
御弁制御部３２では、これら第１位置検出器２６、第２
位置検出器３３、水圧検出器１７及び周波数検出器１６
からの出力信号に基づいて演算を行い、比例制御弁３１
を制御する制御信号としての出力信号を出力している。

【００３０】比例制御弁制御部３２は、第１制御部４
１、第２制御部４２、第１切替え器４３、演算増幅器４
４、開閉器４５とを有している。第１制御部４１は、ガ
イドベーン１１を３段腰折れ閉鎖方式にて閉鎖するため
のもので、第１位置検出器２６及び第２位置検出器３３
からの出力信号が入力されており、油圧サーボモータ２
０の作動速度を制御するための制御信号を出力する。油
圧サーボモータ２０はガイドベーン１１と機械的に接続
されているため、比例制御弁制御部３２から出力される
制御信号により、結果的に、ガイドベーン１１の閉鎖速
度が制御されることになる。ここで、第１制御部４１
は、各請求項における第１制御手段を構成している。

【００３１】第２制御部４２は、無段腰折れ閉鎖方式に
て閉鎖するためのもので、回転速度対応制御部５１と水
圧対応制御部５２とを有している。回転速度対応制御部
５１には周波数検出器１６からの出力信号が入力されて
おり、油圧サーボモータ２０の作動速度を制御するため
の信号を出力する。水圧対応制御部５２には水圧検出器
１７からの出力信号が入力されており、同様に、油圧サ
ーボモータ２０の作動速度を制御するための信号を出力
する。回転速度対応制御部５１及び水圧対応制御部５２
からの出力信号は、第２切替え器５３に入力される。第
２切替え器５３には、回転速度対応制御部５１からの出
力信号も入力されており、この回転速度対応制御部５１
からの出力信号に基づいて、回転速度対応制御部５１か
らの出力信号と水圧対応制御部５２からの出力信号のう
ち、いずれか一方の出力信号を第２制御部４２の出力信
号として選択して、出力する。ここで、第２制御部４２
は、各請求項における第２制御手段を構成している。

【００３２】第１切替え器４３には、第１制御部４１及
び第２制御部４２からの出力信号が入力されており、い
ずれか一方の出力信号を選択して、演算増幅器４４に対
して出力する。第１切替え器４３においては、水力発電
所１の運用上、第１制御部４１及び第２制御部４２から
の出力信号のうちどちらかを選択するかが、予め選択さ
れるように構成されており、水力発電所１の運転中には
切替えられるようには構成されていない。ここで、第１
切替え器４３は、各請求項における切替え手段を構成し
ている。

【００３３】演算増幅器４４には、第１切替え器４３か
らの出力信号及び比例制御弁３１からの帰還信号が入力
されており、最終的に、油圧サーボモータ２０の作動速
度を制御するための制御信号が開閉器４５を介して比例
制御弁３１に出力される。比例制御弁３１は、この制御
信号により制御されて、スプール弁３１ａの位置を変更
する。開閉器４５は、通常、閉状態が選択されている。
しかしながら、ガイドベーン１１が最大速度である閉側
固定絞り２８により規定された第１速度（５秒／１００
％）で常に閉鎖されたとしても、水圧上昇が水圧管８の
保証値より小さい、例えば、他号機（２号機）が停止し
ている状態、自号機（１号機）が部分負荷にて運転して
いる状態、又は、上ダム２の水位が最下位にある状態等
の場合には、開閉器４５にて開状態が選択される。開閉
器４５が開状態にあるときには、比例制御弁３１は、ス
プール弁３１ａの位置を図２において最下側の位置とし
て、可変絞り用油圧サーボモータ３０の開側油室３０ａ
に圧油を供給し、閉側可変絞り２９の通路断面積が最大
となるように可変絞り用油圧サーボモータ３０をストロ
ークさせる。

【００３４】第１制御部４１は、図３に示される制御特
性を有している。第１切替え器４３にて第１制御部４１
からの出力信号を出力するように、第１制御部４１によ
る制御が選択されている場合、ガイドベーン１１の開度
が１００％の状態で水車負荷遮断がなされると、第１制
御部４１は、第１位置検出器２６がガイドベーン１１の
開度が第１開度（７０％）となる油圧サーボモータ２０
のストロークを検出するまでは、ガイドベーン１１の閉
鎖速度が第１速度（５秒／１００％）となる（図３にお
いて、領域Ａ１の部分）ように出力信号を生成する。生
成された出力信号は、演算増幅器４４を介して制御信号
として比例制御弁３１に出力され、比例制御弁３１は、
スプール弁３１ａの位置を図２において最下側の位置と
して、可変絞り用油圧サーボモータ３０の開側油室３０
ａに圧油を供給し、閉側可変絞り２９の通路断面積が最
大となるように可変絞り用油圧サーボモータ３０をスト
ロークさせる。この結果、閉側排油通路２５からの圧油
の排出量は、閉側固定絞り２８により規定され、ガイド
ベーン１１の閉鎖速度が第１速度（５秒／１００％）と
なる。

【００３５】第１位置検出器２６が、ガイドベーン１１
の開度が第１開度（７０％）となる状態を検出すると、
第１制御部４１は、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第１
速度より遅い第２速度（４０秒／１００％）となる（図
３において、領域Ｂ１の部分）ように出力信号を生成す
る。生成された出力信号は、演算増幅器４４を介して制
御信号として比例制御弁３１に出力され、比例制御弁３
１は、スプール弁３１ａの位置を最下側の位置から図２
において上方に移動させて、可変絞り用油圧サーボモー
タ３０の閉側油室３０ｂにも圧油を供給するようにし、
閉側可変絞り２９の通路断面積を小さくするように可変
絞り用油圧サーボモータ３０をストロークさせる。この
結果、閉側排油通路２５からの圧油の排出量は、閉側可
変絞り２９により規定され、ガイドベーン１１の閉鎖速
度が第２速度（４０秒／１００％）となる。このとき、
第２位置検出器３３から出力される可変絞り用油圧サー
ボモータ３０のストロークに基づいて、第２速度（４０
秒／１００％）が維持されるように制御がなされる。

【００３６】第１位置検出器２６が、ガイドベーン１１
の開度が第２開度（４０％）となる状態を検出すると、
第１制御部４１は、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第２
速度より遅い第３速度（１５０秒／１００％）となる
（図３において、領域Ｃ１の部分）ように出力信号を生
成する。生成された出力信号は、演算増幅器４４を介し
て制御信号として比例制御弁３１に出力され、比例制御
弁３１は、スプール弁３１ａの位置を図２において上方
に更に移動させて、可変絞り用油圧サーボモータ３０の
閉側油室３０ｂに圧油を供給するようにし、閉側可変絞
り２９の通路断面積を更に小さくするように可変絞り用
油圧サーボモータ３０をストロークさせる。この結果、
閉側排油通路２５からの圧油の排出量は、閉側可変絞り
２９により規定され、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第
３速度（１５０秒／１００％）となる。このとき、第２
位置検出器３３から出力される可変絞り用油圧サーボモ
ータ３０のストロークに基づいて、第３速度（１５０秒
／１００％）が維持されるように制御がなされる。

【００３７】回転速度対応制御部５１は、図４に示され
る制御特性を有しており、周波数検出器１６にて検出さ
れた水車５（ランナ１２）の回転速度と所定の設定値と
しての保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎを算出し、この差
ｎに基づいて、油圧サーボモータ２０の作動速度、すな
わちガイドベーン１１の閉鎖速度を制御するための出力
信号を生成する。回転速度対応制御部５１は、周波数検
出器１６にて検出された水車５（ランナ１２）の回転速
度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎが小さい場合には、
大きい場合に比して、油圧サーボモータ２０の作動速度
が早くなるように制御することになる。

【００３８】水圧対応制御部５２は、図５に示される制
御特性を有しており、水圧検出器１７にて検出された水
圧管８（ケーシング１０）内の水圧と所定の設定値とし
ての保証値（Ｐｍａｘ）との差εを算出し、この差εに
基づいて、油圧サーボモータ２０の作動速度、すなわち
ガイドベーン１１の閉鎖速度を制御するための出力信号
を生成する。水圧対応制御部５２は、水圧検出器１７に
て検出された水圧管８（ケーシング１０）内の水圧と保
証値（Ｐｍａｘ）との差εが大きい場合には、小さい場
合に比して、油圧サーボモータ２０の作動速度が早くな
るように制御することになる。

【００３９】第２切替え器５３は、回転速度対応制御部
５１から出力される、周波数検出器１６にて検出された
水車５（ランナ１２）の回転速度と保証値（Δｎｍａ
ｘ）との差ｎを表す信号に基づいて、回転速度対応制御
部５１からの出力信号と水圧対応制御部５２からの出力
信号のうち、いずれか一方を選択する。詳細には、周波
数検出器１６にて検出された水車５（ランナ１２）の回
転速度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎが設定値ｎ１以
下となった場合に、回転速度対応制御部５１による制御
が選択されて、回転速度対応制御部５１からの出力信号
が出力される。周波数検出器１６にて検出された水車５
（ランナ１２）の回転速度と保証値（Δｎｍａｘ）との
差ｎが設定値ｎ１に到達するまでは、水圧対応制御部５
２による制御が選択されて、第２切替え器５３からは水
圧対応制御部５２からの出力信号が出力される。周波数
検出器１６にて検出された水車５（ランナ１２）の回転
速度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎが設定値ｎ１に到
達した後は、回転速度対応制御部５１による制御が選択
されて、第２切替え器５３からは回転速度対応制御部５
１からの出力信号が出力される。ここで、第２切替え器
５３は、各請求項における制御部切替え手段を構成して
いる。

【００４０】第１切替え器４３にて第２切替え器５３か
らの出力信号を出力するように、第２制御部４２による
制御が選択されている場合、第２切替え器５３からの出
力信号は、演算増幅器４４を介して制御信号として比例
制御弁３１に出力される。比例制御弁３１は、スプール
弁３１ａを制御信号に対応した位置に移動させて、可変
絞り用油圧サーボモータ３０の開側油室３０ａあるいは
閉側油室３０ｂに圧油を供給し、閉側可変絞り２９の通
路断面積を変更するように可変絞り用油圧サーボモータ
３０をストロークさせる。この結果、閉側排油通路２５
からの圧油の排出量は、閉側可変絞り２９により規定さ
れ、ガイドベーン１１の閉鎖速度が、水車５（ランナ１
２）の回転速度あるいは、水圧管８（ケーシング１０）
内の水圧に基づいて制御されることになる。

【００４１】以下、図６〜図１０に基づいて、本実施形
態における調速機１５の動作について説明する。まず、
調速機１５の全体構成について、図６に示されるブロッ
ク図に基づいて説明する。調速機１５は、負荷設定器
（６５Ｐ）６１、周波数設定器（６５Ｆ）６２、ＰＩＤ
演算部６３、油圧サーボモータ（１／Ｓ）２０を有して
いる。

【００４２】負荷設定器６１は、結合器６４及び結合器
６５を順に介してＰＩＤ演算部６３に接続される。周波
数設定器６２は結合器６５を介してＰＩＤ演算部６３に
接続される。ＰＩＤ演算部６３は、比例動作を行う比例
器（Ｐ）、微分動作を行う微分器（Ｄ）及び積分動作を
行う積分器（Ｉ）を有している。ＰＩＤ演算部６３は、
結合器６６及び利得（Ｋ）６７を順に介して速度変換部
６８に接続される。速度変換部６８は、切替え器（ＳＷ
Ｔ）６９を介して油圧サーボモータ２０に接続される。
油圧サーボモータ２０のストロークＳＴは、ガイドベー
ン１１に伝えられると共に、第１位置検出器２６にて検
出されて、結合器６４及び結合器６６に接続されてい
る。周波数検出器１６の出力端子は結合器６５及び結合
器７０に接続されている。結合器７０には、保証値設定
器７１が接続されており、更に結合器７０は速度変換部
７２に接続されている。水圧検出器１７の出力端子は結
合器７３に接続されている。結合器７３には、保証値設
定器７４が接続されており、更に結合器７３は速度変換
部７５に接続されている。速度変換部７２及び速度変換
部７５は、第２切替え器５３に接続されている。利得６
７は、速度変換部７６にも接続されている。第２切替え
器５３及び速度変換部７６は、第１切替え器４３に接続
されており、この第１切替え器４３は切替え器６９に接
続されている。速度変換部７６は、油圧サーボモータ２
０のストロークＳＴが、７０％以上の場合に速度変換部
６８の特性ａ１を選択し、７０％より小さい場合に速度
変換部６８の特性ａ２を選択するように構成されてい
る。

【００４３】上述した構成においては、負荷設定器６１
からの出力信号は、結合器６４に加算入力される。結合
器６４には、第１位置検出器２６からの出力信号も減算
入力され、負荷設定器６１からの出力信号と第１位置検
出器２６からの出力信号とが結合されて結合器６５に出
力される。結合器６５には、周波数設定器６２からの出
力信号が加算入力されると共に、周波数検出器１６から
の出力信号が減算入力され、結合器６４からの出力信号
と、周波数設定器６２からの出力信号と、周波数検出器
１６からの出力信号とが結合されてＰＩＤ演算部６３に
出力される。ＰＩＤ演算部６３からの出力信号は、利得
６７を介して速度変換部６８に入力され、速度変換部６
８からは、油圧サーボモータ２０の作動速度を表す信号
Ｖが出力される。また、ＰＩＤ演算部６３からの出力信
号は、利得６７を介して速度変換部７６に入力され、速
度変換部７６からは、油圧サーボモータ２０の作動速度
を表す信号Ｘが第１切替え器４３に出力される。

【００４４】周波数検出器１６からの出力信号は、結合
器７０に減算入力される。結合器７０には、保証値設定
器７１からの出力信号も加算入力され、周波数検出器１
６からの出力信号と保証値設定器７１からの出力信号と
が結合されて速度変換部７２に出力される。速度変換部
７２からは、油圧サーボモータ２０の作動速度を表す信
号Ｎが出力される。水圧検出器１７からの出力信号は、
結合器７３に減算入力される。結合器７３には、保証値
設定器７４からの出力信号も加算入力され、水圧検出器
１７からの出力信号と保証値設定器７４からの出力信号
とが結合されて速度変換部７５に出力される。速度変換
部７５からは、油圧サーボモータ２０の作動速度を表す
信号Ｐが出力される。速度変換部７２から出力された油
圧サーボモータ２０の作動速度を表す信号Ｎ、及び、速
度変換部７５から出力された油圧サーボモータ２０の作
動速度を表す信号Ｐは、第２切替え器５３に入力され、
いずれか一方の信号が信号Ｙとして第１切替え器４３に
出力される。

【００４５】第１切替え器４３からは、信号Ｘと信号Ｙ
のうち、いずれか一方が切替え器６９に出力される。そ
して、切替え器６９からは、速度変換部６８から出力さ
れた油圧サーボモータ２０の作動速度を表す信号Ｖと、
第１切替え器４３から出力された信号（信号Ｘと信号Ｙ
のうち、いずれか一方）とを比較して、小値となる方が
油圧サーボモータ２０に出力される。

【００４６】次に、調速機１５の動作を説明する。ここ
では、第１切替え器４３において、信号Ｙが選択され
る、すなわち、第２制御部４２（回転速度対応制御部５
１、あるいは、水圧対応制御部５２）による制御が選択
された場合について説明する。

【００４７】図７は、１号機及び２号機のガイドベーン
１１の開度が１００％の状態で、１号機及び２号機にお
いて水車負荷遮断がなされた場合を示している。

【００４８】水車負荷遮断がなされると、負荷から解列
されることにより水車５（ランナ１２）の回転速度が上
昇するため、調速機１５（ＰＩＤ演算部６３）の作用に
よってガイドベーン１１は急閉される。このとき、信号
Ｙ（信号Ｐ）に比して信号Ｖの方が小値となるため、切
替え器６９では、信号Ｖが選択されることになる。すな
わち、第２制御部４２にて生成された出力信号は、演算
増幅器４４を介して制御信号として比例制御弁３１に出
力され、比例制御弁３１は、スプール弁３１ａの位置を
図２において最下側の位置として、可変絞り用油圧サー
ボモータ３０の開側油室３０ａに圧油を供給し、閉側可
変絞り２９の通路断面積が最大となるように可変絞り用
油圧サーボモータ３０をストロークさせる。この結果、
閉側排油通路２５からの圧油の排出量は、閉側固定絞り
２８により規定され、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第
１速度（５秒／１００％）となる（図７において、Ｄ１
の領域）。

【００４９】ガイドベーン１１の閉鎖に伴い、水車５
（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケーシング１
０）内の水圧が上昇する。水圧管８（ケーシング１０）
内の水圧と保証値Ｐｍａｘとの差εが設定値ε１となる
と（時刻Ｔ１）、信号Ｖに比して信号Ｙの方が小値とな
るため、切替え器６９では、信号Ｙが選択されることに
なる。この時点では、水車５（ランナ１２）の回転速度
と保証値Δｎｍａｘとの差ｎがｎ１より大きく、ｎ１に
到達していないため、第２切替え器５３では、信号Ｐが
選択されて、出力されることになる。すなわち、水圧対
応制御部５２にて生成された出力信号が、第２制御部４
２の出力信号として出力され、この出力信号が制御信号
として比例制御弁３１に入力される。水圧対応制御部５
２にて生成された出力信号は、図５に示されるように、
水圧検出器１７にて検出された水圧管８（ケーシング１
０）内の水圧と保証値（Ｐｍａｘ）との差εに応じた大
きさを有しており、比例制御弁３１は、スプール弁３１
ａの位置を水圧対応制御部５２にて生成された出力信号
の大きさに対応した位置として、可変絞り用油圧サーボ
モータ３０の閉側油室３０ｂにも圧油を供給し始める。
可変絞り用油圧サーボモータ３０の閉側油室３０ｂへの
圧油の供給により、可変絞り用油圧サーボモータ３０が
ストロークして、閉側可変絞り２９の通路断面積が、水
圧管８（ケーシング１０）内の水圧と保証値（Ｐｍａ
ｘ）との差εに対応した通路断面積となり、結果的に、
水圧管８（ケーシング１０）内の水圧と保証値（Ｐｍａ
ｘ）との差εに対応したガイドベーン１１の閉鎖速度が
得られることになる。（図７において、Ｄ２の領域）。

【００５０】その後、水車５（ランナ１２）の回転速度
と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎが設定値ｎ１に到達す
ると（時刻Ｔ２）、第２切替え器５３では、信号Ｎが選
択されて、出力されることになる。なお、この時点で
も、信号Ｖに比して信号Ｙの方が小値となるため、切替
え器６９では、信号Ｙが選択される。すなわち、回転速
度対応制御部５１にて生成された出力信号が、第２制御
部４２の出力信号として出力され、この出力信号が制御
信号として比例制御弁３１に入力される。回転速度対応
制御部５１にて生成された出力信号は、図４に示される
ように、周波数検出器１６にて検出された水車５（ラン
ナ１２）の回転速度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎに
応じた大きさを有しており、比例制御弁３１は、スプー
ル弁３１ａの位置を回転速度対応制御部５１にて生成さ
れた出力信号の大きさに対応した位置として、可変絞り
用油圧サーボモータ３０の閉側油室３０ｂにも圧油を供
給し始める。可変絞り用油圧サーボモータ３０の閉側油
室３０ｂへの圧油の供給により、可変絞り用油圧サーボ
モータ３０がストロークして、閉側可変絞り２９の通路
断面積が、水車５（ランナ１２）の回転速度と保証値
（Δｎｍａｘ）との差ｎに対応した通路断面積となり、
結果的に、水車５（ランナ１２）の回転速度と保証値
（Δｎｍａｘ）との差ｎに対応したガイドベーン１１の
閉鎖速度が得られることになる。（図７において、Ｄ３
の領域）。

【００５１】ガイドベーン１１が更に閉鎖されて、ガイ
ドベーン１１の開度が小さくなり、水車５（ランナ１
２）の回転速度が低下すると、信号Ｙに比して信号Ｖ
（信号Ｎ）の方が小値となるため（時刻Ｔ３）、切替え
器６９では信号Ｖが選択されることになる。すなわち、
ＰＩＤ演算部６３からの出力信号に基づいて油圧サーボ
モータ２０が制御されることにより、ガイドベーン１１
が閉鎖されて（図７において、Ｄ４の領域）、その後全
閉とされる（時刻Ｔ４）。

【００５２】このように、１号機及び２号機をガイドベ
ーン１１の開度が１００％の状態で水車負荷遮断した場
合において、水圧管８（ケーシング１０）内の水圧及び
水車５（ランナ１２）の回転速度が、各々の保証値（Ｐ
ｍａｘ）（Δｎｍａｘ）を越えることなく、ガイドベー
ン１１が閉鎖される。

【００５３】図８は、１号機のみガイドベーン１１の開
度が１００％の状態において、水車負荷遮断がなされた
場合を示している。

【００５４】水車負荷遮断がなされると、負荷から解列
されることにより水車５の回転速度が上昇するため、調
速機１５（ＰＩＤ演算部６３）の作用によってガイドベ
ーン１１は急閉される。このとき、信号Ｙ（信号Ｐ）に
比して信号Ｖの方が小値となるため、切替え器６９で
は、信号Ｖが選択されることになる。すなわち、第２制
御部４２にて生成された出力信号は、演算増幅器４４を
介して制御信号として比例制御弁３１に出力される。比
例制御弁３１は、スプール弁３１ａの位置を図２におい
て最下側の位置として、可変絞り用油圧サーボモータ３
０の開側油室３０ａに圧油を供給し、閉側可変絞り２９
の通路断面積が最大となるように可変絞り用油圧サーボ
モータ３０をストロークさせる。この結果、閉側排油通
路２５からの圧油の排出量は、閉側固定絞り２８により
規定され、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第１速度（５
秒／１００％）となる。

【００５５】ガイドベーン１１の閉鎖に伴い、水車５
（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケーシング１
０）内の水圧が上昇するが、１号機及び２号機をガイド
ベーン１１の開度が１００％の状態で水車負荷遮断した
場合に比して、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水
圧管８（ケーシング１０）内の水圧の上昇は緩やかにな
り、水圧管８（ケーシング１０）内の水圧と保証値（Ｐ
ｍａｘ）との差ε２は設定値ε１に達することはなく
（ε２＞ε１）、また、水車５（ランナ１２）の回転速
度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎ２も設定値ｎ１に達
することはない（ｎ２＞ｎ１）。このため、ガイドベー
ン１１の閉鎖速度が第１速度（５秒／１００％）とされ
た状態が維持される（図８において、Ｅ１の領域）。ガ
イドベーン１１が更に閉鎖され、ガイドベーン１１の開
度が小さくなると（時刻Ｔ５）、ガイドベーン１１は、
速度変換部６８の特性に従って、ガイドベーン１１の閉
鎖速度が第１速度（５秒／１００％）より遅い閉鎖速度
にて閉鎖され（図８において、Ｅ２の領域）、その後全
閉とされる（時刻Ｔ６）。

【００５６】このように、１号機のみガイドベーン１１
の開度が１００％の状態で水車負荷遮断がなされた場合
において、速やかにガイドベーン１１が閉鎖される（Ｔ
４＞Ｔ６）。１号機のみを水車負荷遮断するので、水車
５（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケーシング
１０）内の水圧の上昇代には、１号機及び２号機をガイ
ドベーン１１の開度が１００％の状態で水車負荷遮断し
た場合に比して、余裕があり、ガイドベーン１１の閉鎖
速度を第１速度（５秒／１００％）としても、水車５
（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケーシング１
０）内の水圧が、各々の保証値（Ｐｍａｘ），（Δｎｍ
ａｘ）を越えることはない。

【００５７】図９は、１号機及び又は２号機をガイドベ
ーン１１の開度が５０％の状態において、水車負荷遮断
がなされた場合を示している。

【００５８】水車負荷遮断がなされると、負荷から解列
されることにより水車５の回転速度が上昇するため、調
速機１５（ＰＩＤ演算部６３）の作用によってガイドベ
ーン１１は急閉される。このとき、信号Ｙ（信号Ｐ）に
比して信号Ｖの方が小値となるため、切替え器６９で
は、信号Ｖが選択されることになる。すなわち、第２制
御部４２にて生成された出力信号は、演算増幅器４４を
介して制御信号として比例制御弁３１に出力される。比
例制御弁３１は、スプール弁３１ａの位置を図２におい
て最下側の位置として、可変絞り用油圧サーボモータ３
０の開側油室３０ａに圧油を供給し、閉側可変絞り２９
の通路断面積が最大となるように可変絞り用油圧サーボ
モータ３０をストロークさせる。この結果、閉側排油通
路２５からの圧油の排出量は、閉側固定絞り２８により
規定され、ガイドベーン１１の閉鎖速度が第１速度（５
秒／１００％）となる。

【００５９】ガイドベーン１１の閉鎖に伴い、水車５
（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケーシング１
０）内の水圧が上昇するが、１号機及び２号機をガイド
ベーン１１の開度が１００％の状態で水車負荷遮断した
場合に比して、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水
圧管８（ケーシング１０）内の水圧の上昇は、更に緩や
かになり、水圧管８（ケーシング１０）内の水圧と保証
値（Ｐｍａｘ）との差ε３は設定値ε１よりも更に小さ
くなり（ε３≫ε１）、また、水車５（ランナ１２）の
回転速度と保証値（Δｎｍａｘ）との差ｎ３も設定値ｎ
１よりかなり小さい（ｎ３≫ｎ１）。このため、ガイド
ベーン１１の閉鎖速度が第１速度（５秒／１００％）と
された状態が維持される（図９において、Ｆ１の領
域）。ガイドベーン１１が更に閉鎖され、ガイドベーン
１１の開度が小さくなると（時刻Ｔ７）、ガイドベーン
１１は、速度変換部６８の特性に従って、ガイドベーン
１１の閉鎖速度が第１速度（５秒／１００％）より遅い
閉鎖速度にて閉鎖され（図９において、Ｆ２の領域）、
その後全閉とされる（時刻Ｔ８）。

【００６０】このように、１号機及び又は２号機をガイ
ドベーン１１の開度が５０％の状態で水車負荷遮断がな
された場合、１号機のみガイドベーン１１の開度が１０
０％の状態で水車負荷遮断がなされた場合と同様に、速
やかにガイドベーン１１が閉鎖される（Ｔ４＞Ｔ８）。
ガイドベーン１１の開度が５０％の状態から水車負荷遮
断するので、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水圧
管８（ケーシング１０）内の水圧の上昇代には、１号機
及び２号機をガイドベーン１１の開度が１００％の状態
で水車負荷遮断した場合に比して、余裕があり、ガイド
ベーン１１の閉鎖速度を第１速度（５秒／１００％）と
しても、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８
（ケーシング１０）内の水圧が、各々の保証値（Ｐｍａ
ｘ），（Δｎｍａｘ）を越えることはない。

【００６１】比較例として、図１０に、従来の２段腰折
れ閉鎖方式を採用した場合を示す。

【００６２】１号機及び２号機のガイドベーン１１の開
度が１００％の状態で、１号機及び２号機において水車
負荷遮断がなされると、ガイドベーン１１の開度が７０
％に達するまでの間（図１０において、Ｇ１の領域）、
ガイドベーン１１は第１速度（５秒／１００％）の閉鎖
速度にて閉鎖される。その後、ガイドベーン１１の開度
が７０％に達した時点で（時刻Ｔ９）、第２速度（４０
秒／１００％）の閉鎖速度にて閉鎖され（図１０におい
て、Ｇ２の領域）、その後全閉とされる（時刻Ｔ１
０）。

【００６３】従来の２段腰折れ閉鎖方式では、水圧管８
（ケーシング１０）内の水圧と保証値（Ｐｍａｘ）との
差が設定値ε１以上とならないように、また、水車５
（ランナ１２）の回転速度と保証値（Δｎｍａｘ）との
差も設定値ｎ１以上とならないように、ガイドベーン１
１の閉鎖速度が設定されており、図１０に示されるよう
に、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８（ケ
ーシング１０）内の水圧の上昇は抑制される。しかしな
がら、従来の２段腰折れ閉鎖方式では、水車５（ランナ
１２）の回転速度あるいは水圧管８（ケーシング１０）
内の水圧の上昇代に余裕がある場合においても、予め設
定された閉鎖速度にてガイドベーン１１が閉鎖されるの
で、ガイドベーン１１が全閉されるまでの時間が長くな
る（Ｔ６＜Ｔ１０，Ｔ８＜Ｔ１０）。

【００６４】このように、第１切替え器４３により第１
制御部４１による制御と第２制御部４２による制御のう
ち、いずれか一方の制御が選択され、第１制御部４１に
よる制御が選択されている際には、第１制御部４１が第
１位置検出器２６により検出された油圧サーボモータ２
０のストロークに応じて比例制御弁３１を制御すること
により、可変絞り用油圧サーボモータ３０を介して閉側
可変絞り２９における通路断面積が変更されて、油圧サ
ーボモータ２０の開側油室２０ａから配圧弁２１を介し
て排出される圧油の排出量が調整されるので、油圧サー
ボモータ２０のストローク、すなわちガイドベーン１１
の開度に対応した閉鎖速度にてガイドベーン１１が閉鎖
されることになる。一方、第２制御部４２による制御に
切替えられている際には、第２制御部４２が水圧検出器
１７により検出された水圧管８（ケーシング１０）内の
水圧及び周波数検出器１６により検出された水車５（ラ
ンナ１２）の回転速度に応じて比例制御弁３１を制御す
ることにより、可変絞り用油圧サーボモータ３０を介し
て閉側可変絞り２９における通路断面積が変更されて、
油圧サーボモータ２０の開側油室２０ａから配圧弁２１
を介して排出される圧油の排出量が調整されるので、水
圧管８（ケーシング１０）内の水圧及び水車５（ランナ
１２）の回転速度に対応した閉鎖速度にてガイドベーン
１１が閉鎖されることになる。これにより、調速機１５
の構成の複雑化、及び、コストの上昇を招くことなく、
水車負荷遮断時における水圧管８（ケーシング１０）内
の水圧上昇、あるいは、水車５（ランナ１２）の回転速
度上昇を大幅に抑制することができる。

【００６５】水車負荷遮断時における水圧管８（ケーシ
ング１０）内の水圧上昇を抑制することにより、水圧管
８、ケーシング１０等を設計する際に考慮すべき最大水
圧が小さくなり、水圧管８、ケーシング１０等の板厚を
薄くして設計することが可能となる。この結果、水力発
電所１の建設費を低減することができる。また、サージ
タンク４を有している水力発電所１においては、水圧管
８（ケーシング１０）内の水圧上昇を抑制することによ
り、サージタンク４の容積を小さくすることが可能とな
り、水力発電所１の建設費を更に低減することができ
る。また、水車負荷遮断時における水車５（ランナ１
２）の回転速度上昇を大幅に抑制することにより、発電
機６の慣性モーメントＧＤ²を小さくしても水車５の回
転速度変動を小さくできるので、水車５の軽量化及び低
コスト化を図ることができると共に、水車５の疲労強度
上の信頼性及び速応性を向上することができる。

【００６６】また、第１切替え器４３により第１制御部
４１による制御と第２制御部４２による制御のうち、い
ずれか一方の制御が選択されるので、水力発電所１の運
転に対して、より適切な制御を選択することができる。

【００６７】また、第１制御部４１は、第１位置検出器
２６により検出された油圧サーボモータ２０のストロー
クＳＴに基づいて、ガイドベーン１１の開度が第１開度
（７０％）に到達するまでの間、第１速度（５秒／１０
０％）にてガイドベーン１１を閉鎖し、ガイドベーン１
１の開度が第１開度（７０％）から第２開度（４０％）
に到達するまでの間、第１速度より遅い第２速度（４０
秒／１００％）にてガイドベーン１１を閉鎖し、更に、
ガイドベーン１１の開度が第２開度（４０％）から全閉
（０％）となるまでの間、第２速度より遅い第３速度
（１５０秒／１００％）にてガイドベーン１１を閉鎖す
るように、比例制御弁３１を制御し、閉側可変絞り２９
における通路断面積を変更して、油圧サーボモータ２０
の開側油室２０ａから配圧弁２１を介して排出される圧
油の排出量を調整するので、ガイドベーン１１が、ガイ
ドベーン１１の開度（油圧サーボモータ２０のストロー
クＳＴ）に応じて、第１速度、第２速度及び第３速度の
順にて閉鎖される。これにより、調速機１５の構成の複
雑化、及び、コストの上昇を招くことなく３段腰折れ方
式が実現され、水車負荷遮断時における水圧管８（ケー
シング１０）内の水圧上昇、あるいは、水車５（ランナ
１２）の回転速度上昇を大幅に抑制することができる。

【００６８】また、第２制御部４２は、周波数検出器１
６にて検出された水車５（ランナ１２）の回転速度と保
証値（Δｎｍａｘ）との差に基づいて、この差の小さい
場合には大きい場合に比してガイドベーン１１の閉鎖速
度が早くなるように比例制御弁３１を制御する回転速度
対応制御部５１と、水圧検出器１７にて検出された水圧
管８（ケーシング１０）内の水圧と保証値（Ｐｍａｘ）
との差に基づいて、差が大きい場合には小さい場合に比
してガイドベーン１１の閉鎖速度が早くなるように比例
制御弁３１を制御する水圧対応制御部５２と、周波数検
出器１６にて検出された水車５（ランナ１２）内の回転
速度に応じて、回転速度対応制御部５１による制御と水
圧対応制御部５２による制御とを選択する第２切替え器
５３とを有しているので、水車負荷遮断時の水車５（ラ
ンナ１２）の回転速度上昇、あるいは、水圧管８（ケー
シング１０）内の水圧上昇が各々の保証値（Ｐｍａ
ｘ），（Δｎｍａｘ）内に抑えられる閉鎖速度にてガイ
ドベーン１１が閉鎖されるため、水車負荷遮断時におけ
る水圧管８（ケーシング１０）内の水圧上昇、あるい
は、水車５（ランナ１２）の回転速度上昇を大幅に抑制
することができる。

【００６９】また、閉側排油通路２５に、通路断面積を
変更可能な閉側可変絞り２９を設けると共に、この閉側
可変絞り２９における通路断面積を変更させるための可
変絞り用油圧サーボモータ３０を設け、比例制御弁３１
は、可変絞り用油圧サーボモータ３０への圧油の供給状
態を制御するように構成しているので、閉側排油通路２
５の通路断面積を変更し得る構造を簡易且つ低コストで
実現可能となる。

【００７０】また、閉側排油通路２５における圧油の排
出方向で見て閉側可変絞り２９よりも下流側に、所定の
通路断面積を有する閉側固定絞り２８を設け、この閉側
固定絞り２８における通路断面積が、閉側可変絞り２９
の通路断面積が最大の状態にてガイドベーン１１が全開
から全閉まで閉鎖された場合に、ガイドベーン１１の閉
鎖速度が、水圧管８の水圧が水圧管８の降伏応力を超え
ないような閉鎖速度（第１速度（５秒／１００％））と
なるように設定されているので、閉側可変絞り２９の通
路断面積が最大の状態にて故障した場合においても、ガ
イドベーン１１が閉側固定絞り２８における通路断面積
に対応した閉鎖速度（第１速度（５秒／１００％））に
て閉鎖されるので、水圧管８（ケーシング１０）内の水
圧の異常上昇、あるいは、水車５（ランナ１２）の回転
速度の異常上昇を抑制することができる。

【００７１】また、水圧管８（ケーシング１０）内の水
圧と保証値（Ｐｍａｘ）との差εが設定値ε１となる
と、水圧対応制御部５２による制御が選択され、あるい
は、水車５（ランナ１２）の回転速度と保証値（Δｎｍ
ａｘ）との差ｎが設定値ｎ１となると、回転速度対応制
御部５１による制御が選択されるので、１号機及び又は
２号機をガイドベーン１１の開度が５０％の状態で水車
負荷遮断がなされた場合、あるいは、１号機のみガイド
ベーン１１の開度が１００％の状態で水車負荷遮断がな
された場合のように、負荷が低い状態にて水車負荷遮断
された場合には、ガイドベーン１１を全閉とするまでの
期間が短くなり、速やかにガイドベーン１１を閉鎖する
ことができる。この結果、過渡現象の収束も早くなり、
次の起動指令に対する待機状態に迅速に移行することが
できると共に、水車５の信頼性の低下を抑制することが
できる。なお、負荷が低い状態にて水車負荷遮断された
場合には、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水圧管
８（ケーシング１０）内の水圧の上昇代には、１号機及
び２号機をガイドベーン１１の開度が１００％の状態で
水車負荷遮断した場合に比して、余裕があり、ガイドベ
ーン１１の閉鎖速度を第１速度（５秒／１００％）とし
ても、水車５（ランナ１２）の回転速度及び水圧管８
（ケーシング１０）内の水圧が、各々の保証値（Ｐｍａ
ｘ），（Δｎｍａｘ）を越えることはない。

【００７２】なお、本実施形態においては、第１制御部
４１及び第２制御部４２を設け、第１切替え器４３によ
り第１制御部４１による制御と第２制御部４２による制
御のうち、いずれか一方の制御を選択し得るように構成
しているが、第１制御部４１と第２制御部４２のうちい
ずれか一方のみを設け、比例制御弁３１を制御するよう
に構成してもよい。

【００７３】また、本実施形態においては、調速機１５
又は比例制御弁制御部３２の各要素を個別に構成するこ
ととしているが、ディジタル式制御装置を用い、これら
の要素を当該制御装置中のソフトウェアにて構成しても
よい。

【００７４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、請求項１
に記載の発電機用水車の調速機によれば、制御手段がガ
イドベーンの開度に応じて比例制御弁を制御することに
より、可変絞り手段における通路断面積が変更されて、
開側油室から配圧弁を介して排出される圧油の排出量が
調整されるので、開度に対応した閉鎖速度にてガイドベ
ーンが閉鎖されることになる。これにより、調速機の構
成の複雑化、及び、コストの上昇を招くことなく、水車
負荷遮断時における水圧管内の水圧上昇、あるいは、水
車の回転速度上昇を大幅に抑制することができる。

【００７５】また、請求項３に記載の発電機用水車の調
速機によれば、制御手段が水圧管内の水圧及び水車の回
転速度に応じて比例制御弁を制御することにより、可変
絞り手段における通路断面積が変更されて、開側油室か
ら配圧弁を介して排出される圧油の排出量が調整される
ので、水圧管内の水圧及び水車の回転速度に対応した閉
鎖速度にてガイドベーンが閉鎖されることになる。これ
により、調速機の構成の複雑化、及び、コストの上昇を
招くことなく、水車負荷遮断時における水圧管内の水圧
上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大幅に抑制する
ことができる。

【００７６】また、請求項５に記載の発電機用水車の調
速機によれば、切替え手段により第１制御手段による制
御、あるいは、第２制御手段による制御が切替えられ、
第１制御手段による制御に切替えられている際には、第
１制御手段がガイドベーンの開度に応じて比例制御弁を
制御することにより、可変絞り手段における通路断面積
が変更されて、開側油室から配圧弁を介して排出される
圧油の排出量が調整されるので、開度に対応した閉鎖速
度にてガイドベーンが閉鎖されることになる。一方、第
２制御手段による制御に切替えられている際には、第２
制御手段が水圧管内の水圧及び水車の回転速度に応じて
比例制御弁を制御することにより、可変絞り手段におけ
る通路断面積が変更されて、開側油室から配圧弁を介し
て排出される圧油の排出量が調整されるので、水圧管内
の水圧及び水車の回転速度に対応した閉鎖速度にてガイ
ドベーンが閉鎖されることになる。これにより、より適
切な制御に切替えて、調速機の構成の複雑化、及び、コ
ストの上昇を招くことなく、水車負荷遮断時における水
圧管内の水圧上昇、あるいは、水車の回転速度上昇を大
幅に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
が用いられた、水力発電所の全体構成図である。

【図２】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
を示す要部構成図である。

【図３】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
に含まれる、第１制御部における制御特性を示す図表で
ある。

【図４】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
に含まれる、回転速度対応制御部における制御特性を示
す図表である。

【図５】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
に含まれる、水圧対応制御部における制御特性を示す図
表である。

【図６】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
を示すブロック図である。

【図７】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
における、ガイドベーン開度、水車の回転速度及び水圧
管内の水圧の変化を示す図表である。

【図８】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
における、ガイドベーン開度、水車の回転速度及び水圧
管内の水圧の変化を示す図表である。

【図９】本発明による発電機用水車の調速機の実施形態
における、ガイドベーン開度、水車の回転速度及び水圧
管内の水圧の変化を示す図表である。

【図１０】従来の発電機用水車の調速機における、ガイ
ドベーン開度、水車の回転速度及び水圧管内の水圧の変
化を示す図表である。

【図１１】従来の発電機用水車の調速機を示す要部構成
図である。

【図１２】従来の発電機用水車の調速機における、ガイ
ドベーンの閉鎖特性を示す図表である。

【符号の説明】

１…水力発電所、４…サージタンク、５…水車、６…発
電機、８…水圧管、１０…ケーシング、１１…ガイドベ
ーン、１２…ランナ、１５…調速機、１６…周波数検出
器、１７…水圧検出器、２０…油圧サーボモータ、２０
ａ…開側油室、２０ｂ…閉側油室、２１…配圧弁、２３
…圧油供給通路、２４…開側排油通路、２５…閉側排油
通路、２６…第１位置検出器、３０…可変絞り用油圧サ
ーボモータ、３０ａ…開側油室、３０ｂ…閉側油室、３
１…比例制御弁、３１ａ…スプール弁、３２…比例制御
弁制御部、３３…第２位置検出器、４１…第１制御部、
４２…第２制御部、４３…第１切替え器、４４…演算増
幅器、４５…開閉器、５１…回転速度対応制御部、５２
…水圧対応制御部、５３…第２切替え器、６１…負荷設
定器、６２…周波数設定器、６３…ＰＩＤ演算部、６８
…速度変換部、６９…切替え器、７１…保証値設定器、
７２…速度変換部、７４…保証値設定器、７５…速度変
換部、７６…速度変換部、１００…調速機、１０１…油
圧サーボモータ、１０１ａ…開側油室、１０１ｂ…閉側
油室、１０２…配圧弁、１０３…位置検出器、１０４…
第１排出通路、１０５…第２排出通路、１０６…第１閉
側絞り、１０７…第２閉側絞り、１０８…第１電磁ソレ
ノイド弁、１０９…第２電磁ソレノイド弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郡 武亀 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 岩崎 純弘 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 石黒 光宏 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 羽田 尚之 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 三宮 靖典 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H072 AA06 BB15 BB29 CC25 3H073 AA07 BB31 CC12 CD03 CE06 CE10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開側油室と閉側油室とを有し、水車のガ
   イドベーンを開閉作動させる油圧サーボモータと、 前記開側油室に圧油を供給すると共に前記閉側油室から
   圧油を排出する状態と前記開側油室から圧油を排出する
   と共に前記閉側油室に圧油を供給する状態とを切替え
   て、前記油圧サーボモータを制御する配圧弁とを備えた
   発電機用水車の調速機であって、 通路断面積が変更されることにより、前記開側油室から
   前記配圧弁を介して排出される圧油の排出量を調整し
   て、前記ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り手
   段と、 前記可変絞り手段における前記通路断面積を変更する比
   例制御弁と、 前記ガイドベーンの開度を検出するガイドベーン開度検
   出手段と、 前記ガイドベーン開度検出手段からの出力信号に応じ
   て、前記比例制御弁を制御する制御手段とを有している
   ことを特徴とする発電機用水車の調速機。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、 前記ガイドベーンの開度が所定の第１開度に到達するま
   での間、所定の第１速度にて前記ガイドベーンを閉鎖
   し、前記ガイドベーンの開度が前記第１開度から所定の
   第２開度に到達するまでの間、前記第１速度より遅い所
   定の第２速度にて前記ガイドベーンを閉鎖し、更に、前
   記ガイドベーンの開度が前記第２開度から全閉となるま
   での間、前記第２速度より遅い所定の第３速度にて前記
   ガイドベーンを閉鎖するように、前記比例制御弁を制御
   することを特徴とする請求項１に記載の発電機用水車の
   調速機。
3. 【請求項３】 開側油室と閉側油室とを有し、水車のガ
   イドベーンを開閉作動させる油圧サーボモータと、 前記開側油室に圧油を供給すると共に前記閉側油室から
   圧油を排出する状態と前記開側油室から圧油を排出する
   と共に前記閉側油室に圧油を供給する状態とを切替え
   て、前記油圧サーボモータを制御する配圧弁とを備えた
   発電機用水車の調速機であって、 通路断面積が変更されることにより、前記開側油室から
   前記配圧弁を介して排出される圧油の排出量を調整し
   て、前記ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り手
   段と、 前記可変絞り手段における前記通路断面積を変更する比
   例制御弁と、 前記水車の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記水車より上流側の水圧管内の水圧を検出する水圧検
   出手段と、 前記回転速度検出手段及び前記水圧検出手段からの出力
   信号に応じて、前記比例制御弁を制御する制御手段とを
   有していることを特徴とする発電機用水車の調速機。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、 前記回転速度検出手段にて検出された前記水車の回転速
   度と所定の設定値との差に基づいて、前記差の小さい場
   合には大きい場合に比して前記ガイドベーンの閉鎖速度
   が早くなるように前記比例制御弁を制御する回転速度対
   応制御部と、 前記水圧検出手段にて検出された前記水圧管内の水圧と
   所定の設定値との差に基づいて、前記差が大きい場合に
   は小さい場合に比して前記ガイドベーンの閉鎖速度が早
   くなるように前記比例制御弁を制御する水圧対応制御部
   と、 前記回転速度検出手段にて検出された前記水車の回転速
   度に応じて、前記回転速度対応制御部による制御と前記
   水圧対応制御部による制御とを切替える制御部切替え手
   段とを有していることを特徴とする請求項３に記載の発
   電機用水車の調速機。
5. 【請求項５】 開側油室と閉側油室とを有し、水車のガ
   イドベーンを開閉作動させる油圧サーボモータと、 前記開側油室に圧油を供給すると共に前記閉側油室から
   圧油を排出する状態と前記開側油室から圧油を排出する
   と共に前記閉側油室に圧油を供給する状態とを切替え
   て、前記油圧サーボモータを制御する配圧弁とを備えた
   発電機用水車の調速機であって、 通路断面積が変更されることにより、前記開側油室から
   前記配圧弁を介して排出される圧油の排出量を調整し
   て、前記ガイドベーンの閉鎖速度を制御する可変絞り手
   段と、 前記可変絞り手段における前記通路断面積を変更する比
   例制御弁と、 前記ガイドベーンの開度を検出するガイドベーン開度検
   出手段と、 前記水車の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記水車より上流側の水圧管内の水圧を検出する水圧検
   出手段と、 前記ガイドベーン開度検出手段からの出力信号に応じ
   て、前記比例制御弁を制御する第１制御手段と、 前記回転速度検出手段及び前記水圧検出手段からの出力
   信号に応じて、前記比例制御弁を制御する第２制御手段
   と、 前記第１制御手段による制御と前記第２制御手段による
   制御とを切替える切替え手段とを有していることを特徴
   とする発電機用水車の調速機。
6. 【請求項６】 前記第１制御手段は、 前記ガイドベーンの開度が所定の第１開度に到達するま
   での間、所定の第１速度にて前記ガイドベーンを閉鎖
   し、前記ガイドベーンの開度が前記第１開度から所定の
   第２開度に到達するまでの間、前記第１速度より遅い所
   定の第２速度にて前記ガイドベーンを閉鎖し、更に、前
   記ガイドベーンの開度が前記第２開度から全閉となるま
   での間、前記第２速度より遅い所定の第３速度にて前記
   ガイドベーンを閉鎖するように、前記比例制御弁を制御
   することを特徴とする請求項５に記載の発電機用水車の
   調速機。
7. 【請求項７】 前記第２制御手段は、 前記回転速度検出手段にて検出された前記水車の回転速
   度と所定の設定値との差に基づいて、前記差の小さい場
   合には大きい場合に比して前記ガイドベーンの閉鎖速度
   が早くなるように前記比例制御弁を制御する回転速度対
   応制御部と、 前記水圧検出手段にて検出された前記水圧管内の水圧と
   所定の設定値との差に基づいて、前記差が大きい場合に
   は小さい場合に比して前記ガイドベーンの閉鎖速度が早
   くなるように前記比例制御弁を制御する水圧対応制御部
   と、 前記回転速度検出手段にて検出された前記水車の回転速
   度に応じて、前記回転速度対応制御部による制御と前記
   水圧対応制御部による制御とを切替える制御部切替え手
   段とを有していることを特徴とする請求項５に記載の発
   電機用水車の調速機。
8. 【請求項８】 前記可変絞り手段は、通路断面積を変更
   する可変絞り部と、前記可変絞り部の前記通路断面積を
   変更させる可変絞り用油圧サーボモータとを有してお
   り、 前記比例制御弁は、前記可変絞り用油圧サーボモータへ
   の圧油の供給状態を制御することを特徴とする請求項１
   〜７のいずれか一項に記載の発電機用水車の調速機。
9. 【請求項９】 前記可変絞り手段よりも前記開側油室か
   らの圧油の排出方向で見て下流側に設けられ、前記ガイ
   ドベーンが所定の速度にて閉鎖されるように通路断面積
   が規定された固定絞り部を有していることを特徴とする
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の発電機用水車の調
   速機。