JP2004263681A - Power generating facility using pump reversal hydraulic turbine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ逆転水車を用いた発電設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水力発電設備、特に小出力の水力発電設備の中には、発電用の水車として、ポンプをそのまま逆転させて使用するポンプ逆転水車を用いる場合がある。本来の水車は可動式のガイドベーンを設置する等、構造が複雑で高価なため、エネルギー効率は良いのであるが、それ以上にコストが高くなり、小規模の水力発電所に使用するには経済性が劣るからである。そこで汎用のポンプをそのまま水車(ポンプ逆転水車)として使用することで設備費を大幅に削減し、これによって経済的コストの低い発電設備を建設しているのである。
【0003】
しかしながらポンプ逆転水車にはガイドベーンが設置されておらず、また設置されていても固定式である為、流量や有効落差の変動(変流量・変落差)によって、そのポンプ逆転水車の基準要項以外の運転点で運転しなければならないような場合は効率が悪くなり、場合によってキャビテーション発生により運転が不可能な状態が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、たとえ構造が簡単で安価なポンプ逆転水車を用いても、流す水を効率良く発電に利用できるポンプ逆転水車を用いた発電設備を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1に記載の発明は、上水槽と下水槽とを連結する配管中にポンプ逆転水車を設置し、上水槽から下水槽に水を流すことでポンプ逆転水車を回転駆動してポンプ逆転水車に連結した発電機によって発電するポンプ逆転水車を用いた発電設備において、前記ポンプ逆転水車を複数台設置し、これら複数台のポンプ逆転水車を前記配管によって直列と並列に切り換えられるように接続するとともに、制御手段によって上水槽から下水槽に流す水の流量が少ない場合又は有効落差が大きい場合は直列に、流量が多い場合又は有効落差が小さい場合は並列に切り換えることを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備である。
【0006】
本願の請求項2に記載の発明は、上水槽と下水槽とを連結する配管中にポンプ逆転水車を設置し、上水槽から下水槽に水を流すことでポンプ逆転水車を回転駆動してポンプ逆転水車に連結した発電機によって発電するポンプ逆転水車を用いた発電設備において、前記ポンプ逆転水車を流れる水の流量を調整する流量調節手段と、制御手段とを有し、前記制御手段は、ポンプ逆転水車の二次側の圧力を目標の圧力とするのに必要なポンプ逆転水車における必要落差を求め、前記必要落差によって最適出力が得られるポンプ逆転水車の最適回転数及びポンプ逆転水車を通過する水の最適流量を求め、ポンプ逆転水車を流れる水が前記最適流量になるように前記流量調節手段を制御するとともに、ポンプ逆転水車を前記最適回転数で回転するように前記発電機の負荷を調節して制御することを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備である。
【0007】
本願の請求項3に記載の発明は、上水槽と下水槽とを連結する配管中にポンプ逆転水車を設置し、上水槽から下水槽に水を流すことでポンプ逆転水車を回転駆動してポンプ逆転水車に連結した発電機によって発電するポンプ逆転水車を用いた発電設備において、前記ポンプ逆転水車を複数台設置し、これら複数台のポンプ逆転水車を前記配管によって直列と並列に切り換えられるように接続するとともに、制御手段によってポンプ逆転水車の二次側の圧力を目標の圧力とするのに必要なポンプ逆転水車における必要落差を求め、前記必要落差が大きい場合は直列に、前記必要落差が小さい場合は並列に切り換えることを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備である。
【0008】
本願の請求項4に記載の発明は、前記各ポンプ逆転水車を流れる水の流量を調整する流量調整手段を各ポンプ逆転水車の一次側に設けたことを特徴とする請求項3に記載の発電設備である。
【0009】
これらの発明によって、ポンプ逆転水車として構造が簡単で安価なもの(例えば可動のガイドベーンを有さないもの)を採用しても、変流量・変落差に対応でき、流す水を効率良く発電に利用でき、経済的に有効な発電設備を構成できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図1は本発明の第一実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。同図に示すようにこのポンプ逆転水車を用いた発電設備は、上水槽10と下水槽20とを連結する配管30中に、配管30−1,2,3によって直列と並列に切り換えられるように二台のポンプ逆転水車40,50を接続して構成されている。即ち配管30はその途中において三本の配管30−1,2,3を並列に連結するように接続しており、両側の配管30−1,3にそれぞれポンプ逆転水車40,50を接続している。中央の配管30−2と、その上流側及び下流側の所定位置にはそれぞれ開閉弁V1,V2,V3が取り付けられており、これら開閉弁V1,V2,V3によって流路切換機構が構成されている。これら開閉弁V1,V2,V3は下記する制御手段60からの制御信号によって開閉制御される。配管30の配管30−1が分岐する上流側の部分には圧力センサP1が設置され、配管30の配管30−3が合流した下流側の部分にも圧力センサP2が設置され、さらに圧力センサP1近傍部分には流量計Fが設置されている。なお圧力センサP1から上水槽10までの配管30と圧力センサP2から下水槽20までの配管の長さは実際はかなり長く、この部分を流れる流体の流速によってその管路損失が大きく異なる。そして各圧力センサP1,P2と流量計Fの出力信号は制御手段60に入力される。一方制御手段60からは各開閉弁V1,V2,V3にその開閉信号を出力して配管30の直並列状態を切り換えるとともに、両ポンプ逆転水車40,50にそれぞれ連結した可変速発電機41,51の負荷設定器43,53に制御信号を出力して可変速発電機41,51に最も効果的な負荷が掛かるようにする。そして可変速発電機41,51の出力はパワーコンディショナー70を介して場内の電源系統、又は商用の電源系統に接続される。
【0011】
以上のように構成された発電設備において、目標値設定器80を用いて制御手段60に上水槽10から下水槽20に流す流体の流量(又は圧力センサP1部分の一次圧又は圧力センサP2部分の二次圧)の目標値を入力することにより、予め制御手段60に記憶しておいた水車性能データから制御手段60は前記ポンプ逆転水車40,50を直列と並列の何れの状態に接続するのが適正かを判断し、適正と判断した接続状態となるように各開閉弁V1,V2,V3を開閉制御する。なお水車性能により、必要に応じてバイパス弁V4によるバイパス回路への分流も行なう。
【0012】
例えば流量の目標値が小流量の場合は、ポンプ逆転水車40,50で利用できる水の落差は高落差(有効落差が大きい状態)になっている。これは上水槽10から配管30−1,2,3までの長い配管30と配管30−1,2,3から下水槽20までの長い配管30における損失が小さいからである。そしてこのときは、図2に示すように、開閉弁V2,V3を閉じて開閉弁V1を開き、これによって二台のポンプ逆転水車40,50を直列接続(直列系統)とする。直列接続とするのは、前述のように上水槽10から配管30−1,2,3までの長い配管30と配管30−1,2,3から下水槽20までの長い配管30における損失が小さいので、その分水車に利用できる有効落差が増え、これによってポンプ逆転水車40,50を二段直列接続してその高落差、小流量を有効利用するためである。
【0013】
一方流量の目標値が大流量の場合は、ポンプ逆転水車40,50で利用できる水の落差は低落差(有効落差が小さい状態)になっている。これは上水槽10から配管30−1,2,3までの長い配管30と配管30−1,2,3から下水槽20までの長い配管30における損失が大きいからである。そしてこのときは、図3に示すように、開閉弁V2,V3を開いて開閉弁V1を閉じ、これによって二台のポンプ逆転水車40,50を並列接続(並列系統)とする。並列接続とするのは、前述のように上水槽10から配管30−1,2,3までの長い配管30と配管30−1,2,3から下水槽20までの長い配管30における損失が大きいので、その分水車に利用できる有効落差が減り、これによってポンプ逆転水車40,50を並列接続してその低落差、大流量を有効利用するためである。なお落差は低くなっているため、ポンプ逆転水車40,50は一段で対応可能である。
【0014】
そして制御手段60は、負荷設定器43,53に制御信号を出力して効率的な可変速発電機41,51の回転数となるように可変速発電機41,51の負荷調整を行なうことも可能である。
【0015】
なお上記設備の運転中、圧力センサP1,P2と流量計Fより制御手段60に流量とポンプの有効落差の現在値を取り込み、前記制御が適正に行なわれているか否かをフィードバック制御してもよい。
【0016】
以上のように、複数台のポンプ逆転水車40,50を制御手段60によって直列と並列とを切り換えるように構成したので、たとえ構造が簡単で安価なポンプ逆転水車40,50を用いても、流す水の流量に応じて効率良く発電を行なうことができ、年間発生電力量を増やし、経済性を向上することができる。
【0017】
なおこの実施形態では複数台のポンプ逆転水車40,50にそれぞれ可変速発電機41,51を接続したが、複数台のポンプ逆転水車40,50に対して一台の可変速発電機を接続したタンデム型とすれば、さらに経済性が向上する。
【0018】
〔第二実施形態〕
図4は本発明の第二実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。この発電設備は、上下水道設備中の水を送水する配管途中に設置される発電設備であり、発電設備から吐出される水の水圧(二次圧)が一定になるように制御する発電設備である。同図に示すようにこのポンプ逆転水車を用いた発電設備は、ダムや浄水場等からなる上水槽110と浄水場や家屋用貯水槽等からなる下水槽120とを連結する配管130中に、ポンプ逆転水車140を接続して構成されている。配管130にはポンプ逆転水車140をバイパスするバイパス配管131が並列に接続されている。そしてポンプ逆転水車140の上流側の配管130とバイパス配管131とにはそれぞれ開度の調節ができる構造の電動弁(流量調節手段)V11,V12が取り付けられている。電動弁V11は水車入口弁であり、電動弁V12はバイパス弁である。またポンプ逆転水車140には可変速発電機141が連結されている。また上水槽110と下水槽120にはそれぞれ水位計161,163が設置されている。
【0019】
この発電設備は制御手段200によって制御される。制御手段200は、ポンプ逆転水車140の二次側(即ち吐出側)の圧力が所望の設定値になるように制御すると同時に、その状態で最適なポンプ逆転水車140の出力を得るように制御するものである。以下具体的に説明する。
【0020】
図5は制御手段200における制御の概略フロー図である。図4においてまず、目標値設定器170から制御手段200にポンプ逆転水車140の二次側(即ち吐出側)圧力として所望の目標値が設定されると、制御手段200は、両水位計161,163より得られる上水槽110と下水槽120間の水位差と、予め入力しておいた管路常数(損失)をもとに、ポンプ逆転水車140の二次側の圧力を前記目標値にするのに必要なポンプ逆転水車140における必要落差(必要減圧量)を求める(ステップ1)。次に、求めた必要落差によって最適出力(この実施形態においては最大出力)が得られるポンプ逆転水車140の最適回転数とポンプ逆転水車140を通過する水の最適流量とを求める(ステップ2)。ポンプ逆転水車140の落差と出力と回転数と流量との関係を示すデータは予め制御手段200に記憶しておく。例えば図6に示すように、多数の回転数Nk(k=1〜n)についてそれぞれ「流量Q−落差H」と「流量Q−出力P」の関係を示すデータを記憶しておき、各回転数Nk(k=1〜n)について前記必要落差Hにおける出力Pとそのときの流量Qとを求め、最も大きい出力Pのときの流量Qと回転数Nkとを求め、これらを最適出力、最適流量、最適回転数とする。
【0021】
次に制御手段200は、ポンプ逆転水車140を流れる水が前記最適流量になるように前記電動弁(流量調節手段)V11の開度を調節・設定すると同時に、ポンプ逆転水車140を前記最適回転数で回転するように前記可変速発電機141の負荷設定器143に制御信号を出力してその負荷を調節・制御する(ステップ3)。なおポンプ逆転水車140において、通過不可能な水量域に関しては、電動弁(流量調節手段)V12を所定開度だけ開いてバイパスし、水量を確保する。なお最大水量が水車許容通過水量以下であれば、バイパス配管131及び電動弁V12は不要である。
【0022】
以上のように制御することにより、ポンプ逆転水車140の二次側の圧力を所望の設定値に近づけると同時に、その状態で最適なポンプ逆転水車140の出力が得られる。
【0023】
なお上記制御を行う際に、配管130に設置した流量計F11によって配管130中を実際に流れる水の流量を測定し、さらにポンプ逆転水車140の一次側と二次側に設置した圧力センサP11,P12によってポンプ逆転水車140の一次側と二次側の圧力を測定し、これらの測定値を制御手段200にフィードバックすることで前記制御精度を安定・向上させるようにしても良い。
【0024】
〔第三実施形態〕
図7は本発明の第三実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。この発電設備も前記第二実施形態と同様に上下水道設備中の水を送水する配管途中に設置される発電設備であり、発電設備から吐出される水の圧力(二次圧)が一定になるように制御する発電設備である。同図において前記図4に示す第二実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態において前記第二実施形態と相違する点は、ポンプ逆転水車140の他に、別のポンプ逆転水車145を用意し、一方配管130の途中において三本の配管130−1,2,3を並列に連結するように接続し、両側の配管130−1,3にそれぞれポンプ逆転水車140,145を接続し、中央の配管130−2とその上流側及び下流側の所定位置にそれぞれ開閉弁V21,V22,V23を取り付け、これら開閉弁V21,V22,V23によって配管130−1,2,3を直列と並列に切り換える流路切換機構を構成した点である。開閉弁V21,V22,V23は制御手段200からの制御信号によって開閉制御される。またポンプ逆転水車145にも可変速発電機146と負荷設定器147とが取り付けられている。
【0025】
そしてまず目標値設定器170から制御手段200に両ポンプ逆転水車140,145の二次側(即ち吐出側)圧力として所望の目標値が設定されると、制御手段200は、両水位計161,163より得られる上水槽110と下水槽120間の水位差と、予め入力しておいた管路常数(損失)をもとに、両ポンプ逆転水車140,145の二次側の圧力を前記目標値にするのに必要な両ポンプ逆転水車140,145における必要落差(必要減圧量)を求める。そして制御手段200は前記求めた必要落差に近づけるには両ポンプ逆転水車140,145を直列と並列の何れの接続状態にした方が良いかを判断し、その接続状態に切り換える。即ち具体的には求めた必要落差が大きい場合は開閉弁V22,23を閉、開閉弁V21を開にすることで両ポンプ逆転水車140,145を直列に接続し、また前記必要落差が小さい場合は開閉弁V22,23を開、開閉弁V21を閉にすることで両ポンプ逆転水車140,145を並列に切り換える。これによって両ポンプ逆転水車140,145の二次側圧力を目標値に近づけることができる。
【0026】
なおさらに、前記開閉弁V21,V22,V23の少なくとも一つを第二実施形態と同様に開度調節ができる構造の電動弁とすれば、その開度を調節・設定することで、ポンプ逆転水車140,145を流れる水を所望の最適流量にすることができ、またポンプ逆転水車140,145を所望の最適回転数で回転するように可変速発電機141,146の負荷設定器143,147に制御手段200から制御信号を出力すればその負荷を調節・制御することができる。
【0027】
以上のように制御しても、ポンプ逆転水車140,145の二次側の圧力を所望の目標値に近づけると同時に、その状態で最適なポンプ逆転水車140,145の出力が得られる。
【0028】
なお上記制御を行う際に、配管130に設置した流量計F11によって配管130中を実際に流れる水の流量を測定し、さらに両ポンプ逆転水車140,145の一次側と二次側に設置した圧力センサP11,P12によってポンプ逆転水車140,145の一次側と二次側の圧力を測定し、これらの測定値を制御手段200にフィードバックすることで前記制御精度を安定・向上させるようにしても良い。
【0029】
〔第四実施形態〕
図8は本発明の第四実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。同図において前記図7に示す第三実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この実施形態において前記第三実施形態と相違する点は、各ポンプ逆転水車140,145の上流側の配管130−1,3にそれぞれ流量調整弁V31,V32を取り付け、また両流量調整弁V31,V32の上流側の配管130−1,3が分岐する部分に逃し弁V33を取り付けてその下流側の配管を開閉弁V23の下流側に接続した点である。これら流量調整弁V31,V32と逃し弁V33は、第三実施形態と同様に両ポンプ逆転水車140,145を直並列に切り換えて流量を好適なものに調整した上で、さらに両ポンプ逆転水車140,145に供給する水の流量を最適なものにするための流量調整手段を構成する。
【0030】
以上のように制御すれば、第三実施形態に比べてさらにポンプ逆転水車140,145の二次側の圧力を所望の目標値に近づけることができると同時に、その状態で最適なポンプ逆転水車140,145の出力が得られる。
【0031】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ポンプ逆転水車として構造が簡単で安価なもの(例えば可動のガイドベーンを有さないもの)を採用しても、変流量・変落差に対応でき、流す水を効率良く発電に利用でき、経済的に有効な発電設備を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。
【図2】図1に示す発電設備の動作説明図である。
【図3】図1に示す発電設備の動作説明図である。
【図4】本発明の第二実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。
【図5】制御手段200における制御の概略フロー図である。
【図6】ある回転数Nkにおける「流量Q−落差H」と「流量Q−出力P」の関係を示す図である。
【図7】本発明の第三実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。
【図8】本発明の第四実施形態にかかるポンプ逆転水車を用いた発電設備の概略構成図である。
【符号の説明】
10 上水槽
20 下水槽
30 配管
30−1,2,3 配管
40,50 ポンプ逆転水車
41,51 可変速発電機(発電機)
43,53 負荷設定器
60 制御手段
70 パワーコンディショナー
80 目標値設定器
V1,V2,V3 開閉弁
110 上水槽
120 下水槽
130 配管
131 バイパス配管
140 ポンプ逆転水車
141 可変速発電機(発電機)
143 負荷設定器
145 ポンプ逆転水車
146 可変速発電機
147 負荷設定器
161,163 水位計
170 目標値設定器
200 制御手段
240 ポンプ逆転水車
V11,V12 電動弁(流量調節手段)
V31,V32 流量調整弁(流量調整手段)
V33 逃し弁(流量調整手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation facility using a pump reversing water turbine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In some hydroelectric power generation facilities, in particular, small-output hydroelectric power generation facilities, a pump reversing waterwheel that uses a pump by directly reversing a pump may be used as a water turbine for power generation. Original water turbines are energy-efficient because of their complicated and expensive structure, such as the installation of movable guide vanes.However, they are more costly and economical to use for small hydropower plants. This is because the properties are inferior. Therefore, by using a general-purpose pump as it is as a water turbine (reverse pump water turbine), the equipment cost is greatly reduced, and thereby a power generation facility with low economic cost is being constructed.
[0003]
However, guide vanes are not installed on pump reversing turbines, and even if they are installed, they are of a fixed type. Therefore, due to fluctuations in flow rate and effective head (variable flow rate / falling head), other than the essential requirements for the pump reversing turbines In such a case, it is necessary to operate at the operation point of the above, the efficiency becomes poor, and in some cases, the operation becomes impossible due to the occurrence of cavitation.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a power generating facility using a pump reversing water turbine that can efficiently use flowing water for power generation even if a simple structure and an inexpensive pump reversing water turbine are used. Is to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present application is to provide a pump reversing water wheel in a pipe connecting a water tank and a sewer tank, and to rotate the pump reversing water wheel by flowing water from the water tank to the sewer tank. In a power generation facility using a pump reversing turbine that generates electric power by a generator connected to a reversing turbine, a plurality of the pump reversing turbines are installed, and the plurality of pump reversing turbines are connected so that they can be switched in series and in parallel by the piping. In addition, when the flow rate of the water flowing from the water tank to the sewage tank by the control means is small or the effective head is large, the pump is switched in series when the flow rate is large or the effective head is small. This is a power generation facility using a water wheel.
[0006]
The invention according to claim 2 of the present application is to provide a pump reversing water wheel in a pipe connecting the water tank and the sewer tank, and to rotate the pump reversing water wheel by flowing water from the upper water tank to the sewer tank. In a power generation facility using a pump reversing turbine that generates electric power by a generator connected to a reversing turbine, a flow regulating unit that regulates a flow rate of water flowing through the pump reversing turbine, and a control unit, wherein the control unit includes a pump The required head in the pump reverse turbine required to set the pressure on the secondary side of the reverse turbine to the target pressure is determined, and the optimum output is obtained by the required head and the optimum rotational speed and the pump reverse turbine are passed. The optimum flow rate of water is obtained, and the flow rate adjusting means is controlled so that the water flowing through the pump reversing turbine becomes the optimal flow rate, and the pump reversing turbine is rotated at the optimal rotation speed. A power plant using the pump reverse rotation impeller, characterized in that adjusting to control the load of the serial generator.
[0007]
The invention according to claim 3 of the present application is to provide a pump reversing water wheel in a pipe connecting a water tank and a sewer tank, and to rotate the pump reversing water wheel by flowing water from the water tank to the sewer tank. In a power generation facility using a pump reversing turbine that generates electric power by a generator connected to a reversing turbine, a plurality of the pump reversing turbines are installed, and the plurality of pump reversing turbines are connected so that they can be switched in series and in parallel by the piping. In addition, the control unit determines the required head in the pump reverse turbine required to set the pressure on the secondary side of the pump reverse turbine to the target pressure, and if the required head is large, it is connected in series, and if the required head is small, Is a power generation facility using a pump reversing water turbine characterized by switching in parallel.
[0008]
The invention according to claim 4 of the present application is characterized in that flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of water flowing through each of the pump reversing turbines is provided on the primary side of each pump reversing turbine. Equipment.
[0009]
According to these inventions, even if a pump reversing turbine having a simple structure and an inexpensive one (for example, one having no movable guide vanes) is adopted, it is possible to cope with variable flow rates and head differences, and to efficiently supply flowing water for power generation. It can be used and economically effective power generation equipment can be constructed.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the power generation equipment using the pump reversing water turbine is connected in
[0011]
In the power generation equipment configured as described above, the flow rate of the fluid flowing from the
[0012]
For example, when the target value of the flow rate is a small flow rate, the head available for the
[0013]
On the other hand, when the target value of the flow rate is a large flow rate, the head available for the
[0014]
Then, the control means 60 may output a control signal to the
[0015]
During the operation of the above equipment, even if the current values of the flow rate and the effective head of the pump are taken into the control means 60 from the pressure sensors P1 and P2 and the flow meter F, the feedback control is performed to determine whether or not the control is performed properly. Good.
[0016]
As described above, since the plurality of
[0017]
In this embodiment, the
[0018]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to the second embodiment of the present invention. This power generation equipment is a power generation equipment installed in the middle of a pipe for supplying water in the water and sewage equipment, and is a power generation equipment that controls the pressure (secondary pressure) of water discharged from the power generation equipment to be constant. is there. As shown in the figure, a power generation facility using this pump reversing water turbine has a
[0019]
This power generation equipment is controlled by the control means 200. The control means 200 controls the pressure on the secondary side (that is, the discharge side) of the pump
[0020]
FIG. 5 is a schematic flow chart of the control in the control means 200. In FIG. 4, first, when a desired target value is set from the
[0021]
Next, the control means 200 adjusts and sets the degree of opening of the motor-operated valve (flow rate adjusting means) V11 so that the water flowing through the
[0022]
By controlling as described above, the pressure on the secondary side of the
[0023]
When performing the above control, the flow rate of water actually flowing in the
[0024]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a third embodiment of the present invention. This power generation equipment is also a power generation equipment installed in the middle of the pipe for supplying water in the water and sewage equipment as in the second embodiment, and the pressure (secondary pressure) of the water discharged from the power generation equipment becomes constant. Power generation equipment controlled in this way. In this figure, the same parts as those of the second embodiment shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The difference of this embodiment from the second embodiment is that another pump reversing
[0025]
Then, first, when a desired target value is set from the
[0026]
Still further, if at least one of the on-off valves V21, V22, V23 is an electric valve having a structure capable of adjusting the opening in the same manner as in the second embodiment, by adjusting and setting the opening, the pump reversing water turbine is provided. The water flowing through the
[0027]
Even with the control as described above, the pressure on the secondary side of the
[0028]
In performing the above control, the flow rate of water actually flowing in the
[0029]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a fourth embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those of the third embodiment shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. This embodiment differs from the third embodiment in that flow control valves V31 and V32 are attached to the pipes 130-1 and 130 on the upstream side of the
[0030]
By controlling as described above, the pressure on the secondary side of the
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to cope with the variable flow rate / variable head even if a pump reversing turbine having a simple structure and an inexpensive one (for example, having no movable guide vanes) is adopted. In addition, the flowing water can be efficiently used for power generation, and economically effective power generation equipment can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the power generation equipment shown in FIG.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the power generation equipment shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic flow chart of control in the control means 200.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between “flow rate Q—head H” and “flow rate Q—output P” at a certain rotation speed Nk.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a power generation facility using a pump reversing turbine according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
43, 53
143
V31, V32 Flow control valve (flow control means)
V33 relief valve (flow control means)
Claims (4)
前記ポンプ逆転水車を複数台設置し、これら複数台のポンプ逆転水車を前記配管によって直列と並列に切り換えられるように接続するとともに、制御手段によって上水槽から下水槽に流す水の流量が少ない場合又は有効落差が大きい場合は直列に、流量が多い場合又は有効落差が小さい場合は並列に切り換えることを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備。A pump that installs a pump reversing turbine in the pipe connecting the water tank and the sewage tank, and that drives water from the upper water tank to the sewage tank to rotate the pump reversing turbine and generate electricity using a generator connected to the pump reversing turbine. In a power generation facility using a reversing turbine,
A plurality of the pump reversing turbines are installed, and the plurality of pump reversing turbines are connected so that they can be switched in series and in parallel by the pipe, and when the flow rate of water flowing from the water tank to the sewer tank is small by the control means or A power generation facility using a pump reversing turbine characterized by switching in series when the effective head is large and in parallel when the flow rate is large or the effective head is small.
前記ポンプ逆転水車を流れる水の流量を調整する流量調節手段と、制御手段とを有し、
前記制御手段は、ポンプ逆転水車の二次側の圧力を目標の圧力とするのに必要なポンプ逆転水車における必要落差を求め、前記必要落差によって最適出力が得られるポンプ逆転水車の最適回転数及びポンプ逆転水車を通過する水の最適流量を求め、ポンプ逆転水車を流れる水が前記最適流量になるように前記流量調節手段を制御するとともに、ポンプ逆転水車を前記最適回転数で回転するように前記発電機の負荷を調節して制御することを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備。A pump that installs a pump reversing turbine in the pipe connecting the water tank and the sewage tank, and that drives water from the upper water tank to the sewage tank to rotate the pump reversing turbine and generate electricity using a generator connected to the pump reversing turbine. In a power generation facility using a reversing water turbine,
Having a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of water flowing through the pump reversing water wheel, and a control means,
The control means determines a required head in the pump reverse water turbine necessary to set the pressure on the secondary side of the pump reverse water turbine to the target pressure, and an optimum rotation speed of the pump reverse water turbine whose optimum output is obtained by the required head. Determine the optimal flow rate of water passing through the pump reversing turbine, control the flow rate adjusting means so that the water flowing through the pump reversing turbine becomes the optimal flow rate, and rotate the pump reversing turbine at the optimal rotation speed. A power generation facility using a pump reversing water turbine, wherein the load is adjusted and controlled.
前記ポンプ逆転水車を複数台設置し、これら複数台のポンプ逆転水車を前記配管によって直列と並列に切り換えられるように接続するとともに、制御手段によってポンプ逆転水車の二次側の圧力を目標の圧力とするのに必要なポンプ逆転水車における必要落差を求め、前記必要落差が大きい場合は直列に、前記必要落差が小さい場合は並列に切り換えることを特徴とするポンプ逆転水車を用いた発電設備。A pump that installs a pump reversing turbine in the pipe connecting the water tank and the sewage tank, and that drives water from the upper water tank to the sewage tank to rotate the pump reversing turbine and generate electricity using a generator connected to the pump reversing turbine. In a power generation facility using a reversing turbine,
A plurality of the pump reversing turbines are installed, and the plurality of pump reversing turbines are connected so that they can be switched in series and in parallel by the piping, and the control unit controls the pressure on the secondary side of the pump reversing turbine to a target pressure. A power generating facility using a pump reversing water turbine, wherein a required head of a pump reversing water turbine necessary for performing the operation is determined, and the required head is switched in series when the required head is large and in parallel when the required head is small.
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- 2003-03-04 JP JP2003057731A patent/JP4398167B2/en not_active Expired - Lifetime
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