JP2019065762A - Hybrid servo system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水車発電機に流入する水量を調整する弁を制御する油圧サーボモータを駆動するハイブリッドサーボユニットおよびアキュムレータの複合操作による調速制御を行うハイブリッドサーボシステムに関する。 The present invention relates to a hybrid servo unit that drives a hydraulic servomotor that controls a valve that adjusts the amount of water flowing into a water turbine generator, and a hybrid servo system that performs speed control by combined operation of an accumulator.
（水力発電所の油圧サーボモータの設計概要）
水力発電所では、入口弁やガイドベーン（流量調整弁）操作のため、油圧サーボモータの適用が一般的である。油圧サーボモータ操作に必要な圧油は、従来より圧油装置（集油槽、圧油タンク、ポンプ、電動機、電磁弁等で構成）から給油される。近年では、メンテナンス性や設備信頼度の向上等を目的に装置の合理化が図られ、圧油装置、空気圧縮装置、空気タンク等の補機が不要で装置構成がシンプルであって油圧が高く、保守性に優れたハイブリッドサーボシステムが普及・拡大しており、従来の圧油装置に代わって必要な圧油を供給している。
(Design outline of hydraulic servomotor of hydroelectric power plant)
In hydroelectric power plants, the application of a hydraulic servomotor is common because of the operation of inlet valves and guide vanes (flow control valves). Pressure oil necessary for the operation of the hydraulic servomotor is conventionally supplied from a pressure oil device (formed of an oil collection tank, a pressure oil tank, a pump, an electric motor, a solenoid valve, etc.). In recent years, the equipment has been rationalized for the purpose of improvement of maintainability and equipment reliability, etc., no auxiliary equipment such as a pressure oil device, an air compression device, or an air tank is required and the device configuration is simple and the oil pressure is high Hybrid servo systems with excellent maintainability are widespread and expanding, and supply necessary pressure oil in place of conventional pressure oil equipment.
油圧サーボモータ容量（ピストン径、ストローク、油圧）は、圧油の供給方法の種類によらず、油圧サーボモータを設置する発電所の設計諸元（落差、流量）と水車特性（型式、速度変動率、等価閉鎖時間）などからほぼ一義的に決定される。 The hydraulic servomotor capacity (piston diameter, stroke, hydraulic pressure) does not depend on the type of pressure oil supply method, but it depends on the design specifications (height and flow) of the power plant where the hydraulic servomotor is installed and the water turbine characteristics (model, speed fluctuation Rate, equivalent closing time) etc.
高落差・大流量・短等価閉鎖時間の水車になればなるほど、油圧サーボモータはより大きな操作力と多量の油を必要とするため、そのような圧油を供給する圧油装置も大容量化しなければならない。圧油装置の容量は、油圧サーボモータの容量とガイドベーン操作に必要な単位時間当たりの最大油量とによって決まる。 As the hydraulic servomotor requires a larger operating force and a larger amount of oil as the hydraulic head has a higher head, a larger flow rate, and a shorter equivalent closing time, the pressure oil device that supplies such pressure oil also has a larger capacity. There must be. The capacity of the pressure oil system is determined by the capacity of the hydraulic servomotor and the maximum amount of oil per unit time required for the operation of the guide vanes.
一般的に水力発電所のガイドベーン（流量調整弁）は、下表に示すように、その目的に応じて主に３つの操作方法がある。 In general, the guide vanes (flow control valves) of a hydroelectric power station, as shown in the following table, mainly have three operation methods according to the purpose.
油圧サーボモータへ圧油を供給する装置容量（圧油装置、ハイブリッドサーボシステム）は、最も過酷な（２）事故停止操作および（３）負荷遮断時の調速制御操作ができるように設計される。 The capacity of the hydraulic servomotor to supply pressure oil (pressure oil system, hybrid servo system) is designed to enable the most severe (2) accident stop operation and (3) speed control operation at the time of load interruption .
（２）事故停止操作は、事故発生により発電機を緊急停止する必要がある場合にガイドベーンを確実かつ急速に閉操作するものである。図１に、事故停止操作時のガイドベーンストロークおよび水車の回転速度を示すオシロ波形の例を示す。（２）事故停止操作により、ガイドベーンを急速に閉鎖し、ガイドベーンが全閉した状態を維持することにより水が断たれるため、水車は停止に向かう。 (2) The accident stop operation is intended to close the guide vane reliably and rapidly when it is necessary to make an emergency stop of the generator due to the occurrence of an accident. FIG. 1 shows an example of an oscillometric waveform indicating the guide vane stroke and the rotational speed of the water wheel at the time of the accident stop operation. (2) Since the guide vanes are rapidly closed by the accident stop operation and the guide vanes are fully closed, the water is cut off, and the water turbine goes to a stop.
（３）負荷遮断時の調速制御操作は、当該発電所以外の場所で発生した事故の影響により負荷遮断が起こって発電機が単独運転となり、周波数（＝水車の回転速度）が上昇（又は低下）した場合に、水車の回転速度の偏差信号に応じて調速機にてガイドベーンを急速（あるいは低速）に開閉操作して定格回転速度に調速制御することで運転を継続させる操作である。 (3) In the speed control operation at the time of load interruption, load interruption occurs under the influence of an accident that occurs at a place other than the power plant, the generator becomes an isolated operation, and the frequency (= rotation speed of water turbine) increases (or When the motor speed is lowered, the guide vanes are opened and closed rapidly (or low speed) by the governor according to the deviation signal of the rotational speed of the water wheel, and the operation is continued by controlling the speed to the rated rotational speed. is there.
図２に、負荷遮断により速度上昇が発生した場合の調速制御操作時のガイドベーンストロークおよび水車の回転速度を示すオシロ波形の例を示す。負荷が遮断され、行き場を失った水のエネルギーにより水車の回転速度が上昇を示すと、（３）負荷遮断時の調速制御操作により、水車の回転速度を落とすため最大速度でガイドベーンが閉められる（急閉鎖）。速度が低下してくると、定格回転速度（２００ｍｉｎ-1）に調整するため、ガイドベーンの開閉を行う（調速制御）。 FIG. 2 shows an example of an oscillometric waveform indicating the guide vane stroke and the rotational speed of the water wheel during the speed control operation when the speed increase occurs due to the load interruption. If the load speed is cut off and the rotational speed of the water turbine shows an increase due to the energy of the lost water, (3) the speed control operation at the time of load cut-off slows the rotational speed of the water turbine and the guide vanes close at maximum speed. Be closed (rapidly closed). When the speed decreases, the guide vanes are opened and closed in order to adjust to the rated rotational speed (200 min -1 ) (speed control).
負荷遮断時に水車の回転速度が上昇した時に、速度偏差が大きな場合は（３）負荷遮断時の調速制御操作においても（２）事故停止操作と同じ操作速度（急閉鎖）が必要とされるが、速度偏差が小さくなるとガイドベーンの開閉という双方向の操作（調速制御）を行う必要がある。 When the rotational speed of the water turbine increases when the load is shut off, if the speed deviation is large, (3) the speed control operation when the load is shut off is also required (2) the same operation speed (rapid closing) as the accident stop operation However, when the speed deviation decreases, it is necessary to perform bidirectional operation (speed control) of opening and closing of the guide vanes.
従来、ハイブリッドサーボシステムが故障した場合のバックアップ回路としてアキュムレータが設けられる場合がある。アキュムレータは（２）事故停止操作が可能な最低限の圧油を密閉された容器内に蓄圧し、事故発生時にはこれを使用して油圧サーボモータを閉操作（急閉鎖）し、水車を停止させることができる。 Conventionally, an accumulator may be provided as a backup circuit when the hybrid servo system fails. Accumulator accumulates (2) minimum pressure oil that can be used for accident stop operation in a sealed container, and when an accident occurs it is used to close the hydraulic servomotor (rapidly close) and stop the water wheel be able to.
一方で、アキュムレータは単純な閉操作などの単一方向の操作しかできず、開閉操作などの双方向の操作が必要な（１）通常操作や（３）負荷遮断時の調速制御操作には適用できない。そのためこれらの操作には双方向の操作が可能なハイブリッドサーボシステムが用いられている。 On the other hand, the accumulator can only operate in a single direction such as simple closing operation, and needs bidirectional operation such as opening / closing operation. (1) Normal operation or (3) For speed control operation at the time of load interruption Not applicable Therefore, a hybrid servo system capable of bi-directional operation is used for these operations.
ハイブリッドサーボシステムは、圧油タンクがなく、必要な油圧はその都度可逆ピストンポンプから供給するので、その瞬間に必要な圧油よりも圧油ポンプの最大吐出量が大きくなくてはならない。そのため従来のハイブリッドサーボシステムでは、油圧サーボモータが大容量化すると、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、その油圧サーボモータの最大出力時に必要な油圧エネルギーに合わせて圧油ポンプおよび電動機を大容量化し、ポンプ吐出量を大きくする必要がある。 Since the hybrid servo system does not have a pressure oil tank and the necessary oil pressure is supplied from the reversible piston pump each time, the maximum displacement of the pressure oil pump must be larger than the pressure oil required at that moment. Therefore, in the conventional hybrid servo system, when the capacity of the hydraulic servomotor is increased, as shown in FIGS. 3A to 3C, the pressure oil pump and the hydraulic pressure pump are adjusted according to the hydraulic energy required at the maximum output of the hydraulic servomotor. It is necessary to increase the capacity of the motor and to increase the pump discharge amount.
しかし、ハイブリッドサーボシステムにおいては、電動機制御のアンプユニット容量の制約から、単機ハイブリッドサーボユニットの大型化には上限がある。そのため、油圧サーボモータの容量がハイブリッドサーボユニット単機容量の上限を超える場合は、ハイブリッドサーボユニット台数を増やさなければならないという課題があった。 However, in the hybrid servo system, there is an upper limit to the increase in size of the single-machine hybrid servo unit due to the restriction of the motor control amplifier unit capacity. Therefore, when the capacity of the hydraulic servomotor exceeds the upper limit of the hybrid servo unit single machine capacity, there is a problem that the number of hybrid servo units has to be increased.
図４に、ハイブリッドサーボユニットを２台用いたハイブリッドサーボシステム２００の構成を示す。このハイブリッドサーボシステム２００は、並列接続されたハイブリッドサーボユニット２１０−１、２１０−２によって油圧サーボモータ１０４を駆動することにより、ケーシング１０１に格納された水車ランナ１０２を囲むように設置された流量調整用のガイドベーン１０３の開閉操作を行うことができる。ガイドベーン１０３の開閉操作は、電動機２１４−１、２１４−２で可逆ピストンポンプ２１３−１、２１３−２を駆動して複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０４に圧油を供給することで、ガイドリング１０５を介して行われる。 FIG. 4 shows the configuration of a hybrid servo system 200 using two hybrid servo units. The hybrid servo system 200 drives the hydraulic servo motor 104 by the hybrid servo units 210-1 and 210-2 connected in parallel to adjust the flow rate set so as to surround the water wheel runner 102 stored in the casing 101. The opening and closing operation of the guide vanes 103 can be performed. The guide vanes 103 are opened and closed by driving the reversible piston pumps 213-1 and 213-2 by the motors 214-1 and 214-2 to supply the hydraulic oil to the hydraulic servo motor 104 having a double acting cylinder. , Through the guide ring 105.
ガイドベーン１０３を開閉操作するには、ソレノイド２１５ａ〜２１５ｄを励磁して油圧回路を開き、ソレノイド２１５ｅを励磁して油圧回路を閉じ、可逆ピストンポンプ２１３−１、２１３−２を開方向または閉方向に回転させることにより、油圧サーボモータ１０４の閉側から開側にまたは開側から閉側に送油する。油圧サーボモータ１０４と可逆ピストンポンプ２１３−１、２１３−２とを接続する油圧回路内の油量は、集油槽２１１との間でシャトル弁２１２−１、２１２−２を介して調整する。 In order to open and close the guide vane 103, the solenoids 215a to 215d are excited to open the hydraulic circuit, the solenoid 215e is excited to close the hydraulic circuit, and the reversible piston pumps 213-1 and 213-2 are opened or closed. The hydraulic servomotor 104 is supplied with oil from the closed side to the open side or from the open side to the closed side. The amount of oil in the hydraulic circuit connecting the hydraulic servomotor 104 and the reversible piston pumps 213-1 and 213-2 is adjusted with the oil collection tank 211 via the shuttle valves 212-1 and 212-2.
ハイブリッドサーボユニット台数の増加は補機点数を増やし、システムを複雑化させることとなり、設備を合理化しコスト競争力ある水力発電所を目指す上で、経済性・保守性を悪くし、また設備信頼度を低下させる要因となっていた。 An increase in the number of hybrid servo units will increase the number of auxiliary units and complicate the system, which will result in poor economy and maintainability, and equipment reliability in order to rationalize the equipment and aim at a cost-competitive hydroelectric power plant. Was a factor to lower
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、アキュムレータとハイブリッドサーボモータを複合操作することで、ハイブリッドサーボユニット容量又は台数の増加を伴わずに、必要とされる大量の圧油を高速に供給することが可能なハイブリッドサーボユニットおよびアキュムレータの複合操作による調速制御を行うハイブリッドサーボシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to operate the accumulator and the hybrid servomotor in combination so as not to increase the capacity or number of hybrid servo units. Hybrid servo unit capable of supplying a large amount of pressure oil at high speed, and a hybrid servo system performing speed control by combined operation of an accumulator.
上記の課題を解決するために、本発明は、水車発電機のガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、可逆ピストンポンプを駆動源とするハイブリッドサーボユニットおよびアキュムレータで駆動するハイブリッドサーボシステムであって、前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行った後に、前記水車発電機の回転速度調整制御のために、前記水車発電機を停止させることなく前記ハイブリッドサーボユニットにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンを開閉操作することにより調速制御を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a hybrid servo system in which a hydraulic servomotor for opening and closing a guide vane of a water turbine generator is driven by a hybrid servo unit and an accumulator driven by a reversible piston pump. After the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to perform the closing operation (rapid closing) of the guide vanes, the rotation speed adjustment control of the water turbine generator is performed without stopping the water turbine generator. The hydraulic servomotor is driven by a hybrid servo unit to open and close the guide vanes, thereby performing speed control.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記水車発電機の回転速度偏差が所定の値よりも大きく、かつガイドベーン開度が所定の値よりも大きい場合に、前記ハイブリッドサーボユニット用ソレノイドの励磁を解いて油圧回路を閉じ、前記アキュムレータ用ソレノイドの励磁を解いて油圧回路を開き、前記調速制御を行う前に前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the hybrid servo system according to claim 1, in which the rotational speed deviation of the water turbine generator is larger than a predetermined value, and the guide vane opening is larger than the predetermined value. The excitation of the hybrid servo unit solenoid is released to close the hydraulic circuit, the excitation of the accumulator solenoid is released, the hydraulic circuit is opened, and the hydraulic servomotor is driven by the accumulator before the speed control is performed. A closing operation (rapid closing) of the guide vane is performed.
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行った後に、前記水車発電機の回転速度偏差が所定の値以下となったときに前記ハイブリッドサーボユニットにより前記油圧サーボモータを駆動して開閉操作を行い前記調速制御を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the hybrid servo system according to claim 1 or 2, wherein the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to perform the closing operation (rapid closing) of the guide vane, the water turbine When the rotational speed deviation of the generator becomes equal to or less than a predetermined value, the hydraulic servomotor is driven by the hybrid servo unit to perform the opening / closing operation to perform the speed control.
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行った後に、前記水車発電機のガイドベーン開度が所定の値以下となったときに前記ハイブリッドサーボユニットにより前記油圧サーボモータを駆動して開閉操作を行い前記調速制御を行うことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the hybrid servo system according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to perform the closing operation (rapid closing) of the guide vanes. The hydraulic servomotor is driven by the hybrid servo unit when the guide vane opening degree of the generator becomes equal to or less than a predetermined value to perform the opening / closing operation to perform the speed control.
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のハイブリッドサーボシステムにおいて、前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行っている間、前記ハイブリッドサーボユニット用ソレノイドの励磁を解いて油圧回路を閉じるが、調速制御装置からハイブリッドサーボシステムへの制御信号（閉指令）は従来のまま出力を継続することにより、前記ハイブリッドサーボユニットにより逆止弁を備えた前記アキュムレータ充填用の油圧回路を経由して前記アキュムレータからの圧油の供給を補助し、前記アキュムレータ内の圧油の使用量を節約することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the hybrid servo system according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to perform the closing operation (rapid closing) of the guide vanes. While the solenoid for the hybrid servo unit is de-energized to close the hydraulic circuit, the hybrid servo unit continues by outputting the control signal (close command) from the speed control device to the hybrid servo system as it is conventionally. Thus, the supply of pressure oil from the accumulator is assisted via the hydraulic circuit for charging the accumulator provided with a check valve, and the amount of pressure oil used in the accumulator is saved.
本発明は、アキュムレータとハイブリッドサーボユニットを複合操作することで、ハイブリッドサーボユニットの単機容量または台数、および場合によってはアキュムレータの容量または本数を増加させずに、高落差・大流量・短等価閉鎖時間の水力発電所に適用する油圧サーボモータの大容量化に伴い必要とされる大量の圧油を高速に供給することを可能とする。 According to the present invention, the combined operation of an accumulator and a hybrid servo unit allows high drop, large flow, short equivalent closing time without increasing the single machine capacity or the number of hybrid servo units and, in some cases, the capacity or the number of accumulators. It is possible to supply at a high speed a large amount of pressure oil, which is required as the capacity of the hydraulic servomotor applied to a hydroelectric power station of
大容量油圧サーボモータの負荷遮断時の調速制御（急閉鎖と開閉操作）に対して、従来、単一方向の単純な閉操作しかできないアキュムレータ３１７の適用は不可能であり、油圧サーボモータの容量に見合ったハイブリッドサーボユニット容量・台数が必要であったが、本発明では、小容量・単ユニットのハイブリッドサーボユニット３１０とアキュムレータ３１７を複合的に操作することで、従来と同様の調速制御を実現する。 Conventionally, it is impossible to apply the accumulator 317 that can only perform simple closing operation in a single direction with respect to speed control (rapid closing and opening / closing operation) when the load of the large capacity hydraulic servomotor is disconnected. Although the capacity and number of hybrid servo units matched to the capacity were necessary, in the present invention, the speed control as in the prior art is achieved by operating the small capacity single unit hybrid servo unit 310 and the accumulator 317 in combination. To achieve.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図５に、本発明の一実施形態に係る水車発電機用のアキュムレータ複合操作のハイブリッドシステムの構成を示す。本発明のハイブリッドサーボシステム３００は、ケーシング１０１に格納された水車ランナ１０２を囲むように設置された流量調整用のガイドベーン１０３の急閉鎖および開閉操作を行うことができる。ガイドベーン１０３の開閉操作は、電動機３１４で可逆ピストンポンプ３１３を駆動して複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０４に圧油を供給することで、ガイドリング１０５を介して行われる。閉鎖機構としては、アキュムレータを用いることができる。 FIG. 5 shows the configuration of a hybrid system of accumulator combined operation for a water turbine generator according to an embodiment of the present invention. The hybrid servo system 300 of the present invention can perform rapid closing and opening / closing operations of the flow control guide vane 103 installed so as to surround the water runner 102 stored in the casing 101. The opening and closing operation of the guide vanes 103 is performed via the guide ring 105 by supplying hydraulic fluid to the hydraulic servomotor 104 having a double acting cylinder by driving the reversible piston pump 313 with the electric motor 314. An accumulator can be used as the closing mechanism.
ガイドベーン１０３を開閉操作するには、ソレノイド３１５ａ、３１５ｂを励磁して油圧回路を開き、ソレノイド３１５ｄを励磁して油圧回路を閉じ、可逆ピストンポンプ３１３を開方向または閉方向に回転させることにより、油圧サーボモータ１０４の閉側から開側にまたは開側から閉側に送油する。油圧サーボモータ１０４と可逆ピストンポンプ３１３とを接続する油圧回路内の油量は、集油槽３１１との間でシャトル弁３１２を介して調整する。 In order to open and close the guide vane 103, the solenoids 315a and 315b are excited to open the hydraulic circuit, the solenoid 315d is excited to close the hydraulic circuit, and the reversible piston pump 313 is rotated in the opening direction or the closing direction. The hydraulic servomotor 104 is supplied with oil from the closed side to the open side or from the open side to the closed side. The amount of oil in the hydraulic circuit connecting the hydraulic servomotor 104 and the reversible piston pump 313 is adjusted via the shuttle valve 312 with the oil collection tank 311.
尚、油圧回路については、ＮＣ（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｌｏｓｅ、常時閉）のソレノイド３１５ａ〜３１５ｃ、ＮＯ（Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ、常時開）のソレノイド３１５ｄ、および逆止弁３１６を図５のように配置することで、通常時の操作に加え、操作電源が断となった場合であっても、自動的に確実にアキュムレータ３１７の圧油を用いてガイドベーン１０３を閉鎖することを可能としている。 As for the hydraulic circuit, normally, solenoids 315a to 315c of NC (Normal Close, normally closed), solenoid 315d of NO (Normal Open, normally open), and check valve 316 are arranged as shown in FIG. In addition to the operation at the time, even when the operation power is cut off, it is possible to automatically and surely use the pressure oil of the accumulator 317 to close the guide vanes 103.
次に、各操作時の動作について説明する。尚、ソレノイド３１５ｄは、電源故障時以外は常に励磁し油圧回路を閉じておく。 Next, the operation at each operation will be described. The solenoid 315 d is always energized to close the hydraulic circuit except when the power source fails.
電源故障等が発生した場合などの異常時は、全てのソレノイド３１５ａ〜３１５ｄの励磁が解け、図５の状態となる。これは、アキュムレータ３１７の圧油を油圧サーボモータ１０４閉側に送油し、油圧サーボモータ１０４の開側の圧油を集油槽３１１へ戻すことでガイドベーン１０３を閉操作する油圧回路が自然と構成されるようになっており、電源が無くなっても安全に水車を停止できる。 At the time of abnormality such as when a power supply failure or the like occurs, the excitation of all the solenoids 315a to 315d is released, and the state shown in FIG. 5 is obtained. This is because the hydraulic circuit for closing the guide vanes 103 by feeding the pressure oil of the accumulator 317 to the hydraulic servo motor 104 closing side and returning the pressure oil on the open side of the hydraulic servo motor 104 to the oil collecting tank 311 is natural It is designed to be able to safely stop the water turbine even if the power is lost.
ハイブリッドサーボユニット３１０の容量は、（１）通常操作に必要な容量で設計し、アキュムレータ３１７の容量は、（２）事故停止操作および（３）負荷遮断時の閉操作（急閉鎖）に必要な容量で設計する。 The capacity of the hybrid servo unit 310 is designed as (1) the capacity necessary for normal operation, and the capacity of the accumulator 317 is necessary for (2) accident stop operation and (3) closing operation (rapid closing) at load disconnection Design by capacity.
（負荷遮断時の調速制御操作）
図６に、本発明の一実施形態に係る水車発電機用のハイブリッドサーボユニット３１０およびアキュムレータ３１７の複合操作を用いた負荷遮断時の調速制御操作を説明するフローチャートを示す。調速制御装置が水車の定格回転速度と実際の回転速度に一定以上の速度偏差があることを検出し（Ｓ４０１）、負荷遮断による回転速度上昇を受け調速制御装置からハイブリッドサーボシステムへ制御信号（閉指令）が出力され、ハイブリッドサーボユニット３１０は閉方向に動作する（Ｓ４０２）。これと同時に水車の速度偏差が所定の値以下であり、あるいはガイドベーン開度が所定の値以下であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。
(Speed control operation at the time of load interruption)
FIG. 6 is a flowchart illustrating the speed control operation at the time of load interruption using the combined operation of the hybrid servo unit 310 for the water turbine generator and the accumulator 317 according to the embodiment of the present invention. The speed controller detects that the rated rotational speed of the water turbine and the actual rotational speed deviate more than a fixed speed (S401), and receives an increase in the rotational speed due to the load interruption and receives a control signal from the speed controller to the hybrid servo system. (Close command) is output, and the hybrid servo unit 310 operates in the close direction (S402). At the same time, it is determined whether the speed deviation of the water turbine is equal to or less than a predetermined value or the guide vane opening is equal to or less than a predetermined value (S403).
速度偏差が所定の値を超えかつガイドベーン開度が所定の値を超え、急閉鎖が必要な場合、ハイブリッドサーボユニット用のソレノイド３１５ａ・３１５ｂの励磁を解き油圧回路を閉じ、アキュムレータ３１７用のソレノイド３１５ｃの励磁を解き油圧回路を開く（Ｓ４０４）。これにより、ガイドベーン１０３はアキュムレータ３１７により閉鎖される。またこの時も、調速制御装置からの制御信号（閉指令）は継続されているため（Ｓ４０２）、ハイブリッドサーボユニット３１０は閉方向に動作を続けるため、逆止弁３１６を備えたアキュムレータ充填用の油圧回路を経由しアキュムレータ３１７から油圧サーボモータ１０４への圧油の供給を補助する（Ｓ４０５）。これにより、アキュムレータ３１７の容量を小さくまたは本数を低減することが可能となる。 When the speed deviation exceeds a predetermined value and the guide vane opening exceeds a predetermined value and a sudden closing is required, the solenoids 315a and 315b for the hybrid servo unit are unenergized to close the hydraulic circuit and the solenoid for the accumulator 317 The excitation of 315c is released and the hydraulic circuit is opened (S404). Thus, the guide vanes 103 are closed by the accumulator 317. Also at this time, since the control signal (close command) from the speed control device is continued (S402), the hybrid servo unit 310 continues to operate in the closing direction. The supply of pressure oil from the accumulator 317 to the hydraulic servomotor 104 is assisted via the hydraulic circuit of (S405). Thereby, the capacity of the accumulator 317 can be reduced or the number thereof can be reduced.
その後、速度偏差が所定の値以下と判定され（Ｓ４０３）、あるいはガイドベーン開度が所定の値以下と判定され、最大速度での閉鎖が不要になると、ハイブリッドサーボユニット用のソレノイド３１５ａ・３１５ｂを励磁して油圧回路を開け、アキュムレータ３１７用のソレノイド３１５ｃを励磁し油圧回路を閉じる（Ｓ４０６）。これによりアキュムレータ３１７によるガイドベーン１０３の閉鎖を止め、ハイブリッドサーボユニット３１０にて調速制御（開閉操作）を行う（Ｓ４０７）。 After that, if it is determined that the speed deviation is less than or equal to the predetermined value (S403) or if the guide vane opening is determined less than or equal to the predetermined value and closing at the maximum speed is unnecessary, the solenoids 315a and 315b for the hybrid servo unit Excitation is performed to open the hydraulic circuit, and the solenoid 315c for the accumulator 317 is excited to close the hydraulic circuit (S406). Thereby, the closing of the guide vanes 103 by the accumulator 317 is stopped, and the hybrid servo unit 310 performs the speed control (opening and closing operation) (S407).
このような複合操作により、高落差・大流量の発電所に適用される大容量の油圧サーボモータ１０４に対して、（１）通常操作を基に容量設計された小容量のハイブリッドサーボユニット３１０を用いて、（３）負荷遮断時の急閉鎖および調速制御が可能となる。尚、（２）事故停止操作は、アキュムレータ３１７にて急閉鎖を行うことができる。 With respect to the large-capacity hydraulic servomotor 104 applied to a high-drop, large-flow power plant by such a combined operation, (1) the small-capacity hybrid servo unit 310 whose capacity is designed based on normal operation (3) rapid closing and speed control can be performed when the load is disconnected. In the (2) accident stop operation, the accumulator 317 can perform quick closing.
このようにして本発明のアキュムレータ複合操作のハイブリッドシステムでは、高落差・大流量・短等価閉鎖時間の発電所に必要な大きな油圧サーボモータに対して、ハイブリッドサーボのユニット容量またはユニット台数を低減できる。 In this way, in the hybrid system of the accumulator combined operation of the present invention, the unit capacity or the number of units of the hybrid servo can be reduced with respect to the large hydraulic servomotor required for the power plant with high head, large flow and short equivalent closing time. .
（２）事故停止操作には、従来と同様に、構造が単純で、可動部が少なくメンテナンスフリーであるアキュムレータ３１７にてガイドベーン閉操作を行うため、仮にハイブリッドサーボユニット３１０が故障しても確実な閉操作が可能である。 (2) For the accident stop operation, as in the conventional case, the guide vane closing operation is performed by the accumulator 317 having a simple structure and a small number of movable parts and maintenance free, so even if the hybrid servo unit 310 breaks down Closing operation is possible.
また、ハイブリッドサーボユニット台数は通常操作が行える台数あればよいので、大容量の油圧サーボモータを使用する場合もシンプル（小容量・少ユニット数）な装置にてシステムを構成できる。その結果、発電所の設備信頼度が向上するとともに、補機点数が減ることで保守コストを低減できる。 Further, since the number of hybrid servo units can be any number that allows normal operation, the system can be configured with a simple (small capacity / small number of units) device even when using a large capacity hydraulic servo motor. As a result, the facility reliability of the power plant is improved, and the maintenance cost can be reduced by reducing the number of auxiliary equipment.
これまで、高落差・大流量・短等価閉鎖時間の水力発電所の中には、配置スペースの関係から設置可能なハイブリッドサーボユニット数に制約があり、設置可能なハイブリッドサーボユニット数では要求される容量を確保することができず、ハイブリッドサーボを適用できなかったケースもあった。しかし、本発明のハイブリッドサーボシステムを使用することで、これまでハイブリッドサーボユニットを適用できなかった水力発電所に対してもハイブリッドシステムの採用が可能となる。 Until now, there are restrictions on the number of hybrid servo units that can be installed due to the arrangement space among hydropower stations with high head, high flow rate and short equivalent closing time, which is required for the number of hybrid servo units that can be installed In some cases, the capacity could not be secured and hybrid servo could not be applied. However, by using the hybrid servo system of the present invention, the hybrid system can be adopted even to a hydroelectric power plant to which the hybrid servo unit can not be applied.
このシステムは、メンテナンスフリーで物理的に故障が発生しにくいアキュムレータと、広く市場に普及している汎用品であって安価に短納期で入手可能なソレノイドのみで構成することができ、複雑な制御回路や操作盤等を要しない。そのため、障害発生時の復旧時間を非常に短くできる。さらに、水力発電所のオーバーホールや、操作機構部の更新工事に合わせて、事後的に本発明の応用が可能である。また、イニシャルコストを低減するのみならず、長期運用においてメンテナンスコストも低減できる。 This system can be configured with only a maintenance-free, physically hard-to-fault accumulator, and a general-purpose product widely spread in the market, and inexpensive and can be obtained only by a solenoid that can be obtained in a short delivery time. It does not require a circuit or control panel. Therefore, the recovery time in the event of a failure can be made extremely short. Furthermore, according to the overhaul of the hydroelectric power plant and the renewal work of the operation mechanism part, the application of the present invention is possible after the fact. In addition to reducing initial costs, maintenance costs can also be reduced in long-term operation.
１０１ ケーシング
１０２ 水車ランナ
１０３ ガイドベーン
１０４ 油圧サーボモータ
１０５ ガイドリング
２００、３００ 圧油装置
２１０−１、２１０−２、３１０ ハイブリッドサーボユニット
２１１、３１１ 集油槽
２１２−１、２１２−２、３１２ シャトル弁
２１３−１、２１３−２、３１３ 可逆ピストンポンプ
２１４−１、２１４−２、３１４ 電動機
２１５ａ〜２１５ｅ、３１５ａ〜３１５ｄ ソレノイド
３１６ 逆止弁
３１７ アキュムレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Casing 102 Water wheel runner 103 Guide vane 104 Hydraulic servomotor 105 Guide ring 200, 300 Pressure oil apparatus 210-1, 210-2, 310 Hybrid servo unit 211, 311 Oil collection tank 212-1, 212-2, 312 Shuttle valve 213 -1, 213-2, 313 Reversible piston pump 214-1, 214-2, 314 Electric motor 215a-215e, 315a-315d Solenoid 316 Check valve 317 Accumulator
（２）事故停止操作は、事故発生により水車発電機を緊急停止する必要がある場合にガイドベーンを装置の設計最大速度で閉操作（以下、「急閉鎖」という）するものである。図１に、事故停止操作時のガイドベーンストロークおよび水車の回転速度を示すオシロ波形の例を示す。（２）事故停止操作により、ガイドベーンを急速に閉鎖し、ガイドベーンが全閉した状態を維持することにより水が断たれるため、水車発電機は停止に向かう。 (2) The accident stop operation is to close the guide vane at the design maximum speed of the device (hereinafter referred to as "rapid close") when it is necessary to stop the water turbine generator urgently due to an accident. FIG. 1 shows an example of an oscillometric waveform indicating the guide vane stroke and the rotational speed of the water wheel at the time of the accident stop operation. (2) Since the guide vanes are rapidly closed by the accident stop operation and the guide vanes are completely closed, the water is cut off, and the water turbine generator goes to a stop.
（３）負荷遮断時の調速制御操作は、当該発電所以外の場所で発生した事故の影響により負荷遮断が起こって発電機が単独運転となり、周波数（＝水車発電機の回転速度）が上昇（又は低下）した場合に、水車発電機の回転速度の偏差信号に応じて調速機にてガイドベーンを急速（あるいは低速）に開閉操作して水車発電機を定格回転速度に調速制御する（以下、「調速制御」という）ことで運転を継続させる操作である。 (3) In the speed control operation at the time of load interruption, load interruption occurs under the influence of an accident that occurred at a place other than the power plant, the generator becomes an isolated operation, and the frequency (= rotation speed of water turbine generator ) rises When (or decreases), according to the deviation signal of the rotational speed of the water turbine generator, the guide vane is opened and closed rapidly (or low speed) by the governor to control the temperature of the water turbine generator to the rated rotation speed. This operation is to continue the operation (hereinafter referred to as “speed control”) .
図２に、負荷遮断により速度上昇が発生した場合の調速制御操作時のガイドベーンストロークおよび水車発電機の回転速度を示すオシロ波形の例を示す。負荷が遮断され、行き場を失った水のエネルギーにより水車発電機の回転速度が上昇を示すと、（３）負荷遮断時の調速制御操作により、水車発電機の回転速度を落とすため設計最大速度でガイドベーンが閉められる（急閉鎖）。回転速度が低下してくると、定格回転速度（２００ｍｉｎ-1）に調整するため、ガイドベーンの開閉を行う（調速制御）。 FIG. 2 shows an example of an oscillometric waveform indicating the guide vane stroke and the rotational speed of the water turbine generator at the time of the speed control operation when the speed increase occurs due to the load interruption. If the rotational speed of the water turbine generator shows an increase due to the energy of water that has lost load and where it has lost its place, (3) the design maximum speed to reduce the rotational speed of the water turbine generator by the speed control operation at the time of load interruption. The guide vanes are closed at When the rotational speed decreases, the guide vanes are opened and closed in order to adjust to the rated rotational speed (200 min −1 ) (speed control).
ガイドベーン１０３を開閉操作するには、電磁弁２１５ａ〜２１５ｄのソレノイドを励磁して油圧回路を開き、電磁弁２１５ｅのソレノイドを励磁して油圧回路を閉じ、可逆ピストンポンプ２１３−１、２１３−２を開方向または閉方向に回転させることにより、油圧サーボモータ１０４の閉側から開側にまたは開側から閉側に送油する。油圧サーボモータ１０４と可逆ピストンポンプ２１３−１、２１３−２とを接続する油圧回路内の油量は、集油槽２１１との間でシャトル弁２１２−１、２１２−２を介して調整する。 In order to open and close the guide vane 103, the solenoids of the solenoid valves 215a to 215d are excited to open the hydraulic circuit, the solenoids of the solenoid valve 215e are excited to close the hydraulic circuit, and the reversible piston pumps 213-1 and 213-2. Is rotated in the opening direction or in the closing direction, oil is supplied from the closing side to the opening side of the hydraulic servomotor 104 or from the opening side to the closing side. The amount of oil in the hydraulic circuit connecting the hydraulic servomotor 104 and the reversible piston pumps 213-1 and 213-2 is adjusted with the oil collection tank 211 via the shuttle valves 212-1 and 212-2.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、水車発電機のガイドベーンの開閉を行う油圧サーボモータを、ポンプを駆動源とするハイブリッドサーボユニットおよびアキュムレータで駆動するハイブリッドサーボシステムであって、前記水車発電機の回転速度偏差が所定の値よりも大きく、かつガイドベーン開度が所定の値よりも大きくなったとき、前記油圧サーボモータと前記ハイブリッドサーボユニットとを接続する第１の油圧回路上に配置された第１の弁を閉じ、前記油圧サーボモータと前記アキュムレータとを接続する第２の油圧回路上に配置された第２の弁を開き、前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作を行い、前記水車発電機の回転速度偏差が所定の値以下又は前記水車発電機のガイドベーン開度が所定の値以下となったとき、前記第２の弁を閉じ、前記アキュムレータを用いた前記ガイドベーンの閉操作を止め、前記第１の弁を開き、前記ハイブリッドサーボユニットにより前記油圧サーボモータを駆動して開閉操作を行って前記水車発電機の調速制御を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention, a hydraulic servo motor for opening and closing the guide vanes of the water turbine generator in a hybrid servo system for driving a hybrid servo unit and the accumulator to the pump as a driving source First connecting the hydraulic servomotor and the hybrid servo unit when the rotational speed deviation of the water turbine generator is larger than a predetermined value and the guide vane opening degree is larger than the predetermined value; Closing a first valve disposed on the hydraulic circuit, and opening a second valve disposed on a second hydraulic circuit connecting the hydraulic servomotor and the accumulator; To drive the valve to close the guide vanes, and the rotational speed deviation of the water turbine generator is less than a predetermined value or the When the guide vane opening degree of the machine becomes equal to or less than a predetermined value, the second valve is closed, the closing operation of the guide vane using the accumulator is stopped, the first valve is opened, the hybrid servo unit Thus, the hydraulic servomotor is driven to perform the opening / closing operation to perform the speed control of the water turbine generator .
本発明の別の態様は、さらに前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作を行っている間、前記第１の弁は閉じられているが、調速制御装置からハイブリッドサーボシステムへの制御信号（閉指令）は従来のまま出力を継続させることにより、前記ハイブリッドサーボユニットにより逆止弁を備えた前記アキュムレータ充填用の油圧回路を経由して前記アキュムレータからの圧油の供給を補助し、前記アキュムレータ内の圧油の使用量を節約することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, while the first servo valve is closed while the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to close the guide vanes, the first valve is closed, but from the speed control device to the hybrid The control signal (close command) to the servo system continues to be output as it is conventionally, so that the pressure of the pressure oil from the accumulator is transferred via the hydraulic circuit for charging the accumulator provided with a check valve by the hybrid servo unit. It is characterized in that it assists the supply and saves the amount of pressure oil used in the accumulator .
本発明の別の態様は、さらに前記第１の弁および前記第２の弁が電磁弁であり、前記第１の弁は電磁弁のソレノイドを励磁することにより弁が開き、かつソレノイドの励磁を解くことにより弁が閉じ、前記第２の弁は前記電磁弁のソレノイドを励磁することにより弁が閉じ、かつソレノイドの励磁を解くことにより弁が開くことにより、操作電源が断となった場合に、自動的にアキュムレータの圧油を用いてガイドベーンを閉鎖することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention , the first valve and the second valve are solenoid valves, and the first valve is opened by energizing a solenoid of the solenoid valve, and the solenoid valve is opened. The valve is closed by releasing the valve, the second valve is closed by exciting the solenoid of the solenoid valve, and the valve is opened by de-energizing the solenoid, whereby the operation power is cut off. , Automatically closing the guide vanes using accumulator pressure oil .
本発明の別の態様は、さらに前記ポンプが可逆ピストンポンプであることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is further characterized in that the pump is a reversible piston pump .
図５に、本発明の一実施形態に係る水車発電機用のアキュムレータ複合操作のハイブリッドシステムの構成を示す。図５は電源喪失時の状態を示し、ハイブリッドサーボシステムが故障した場合のアキュムレータによるガイドベーン急閉鎖時の状態と同じである。本発明のハイブリッドサーボシステム３００は、ケーシング１０１に格納された水車ランナ１０２を囲むように設置された流量調整用のガイドベーン１０３の急閉鎖および開閉操作を行うことができる。ガイドベーン１０３の開閉操作は、電動機３１４でポンプ３１３を駆動して複動型シリンダを備えた油圧サーボモータ１０４に圧油を供給することで、ガイドリング１０５を介して行われる。閉鎖機構としては、アキュムレータを用いることができる。ポンプ３１３は可逆ピストンポンプとすることで駆動源の構成を簡略化し、コンパクトにすることができる。 FIG. 5 shows the configuration of a hybrid system of accumulator combined operation for a water turbine generator according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a state at the time of power loss, which is the same as the state at the time of rapid closing of the guide vane by the accumulator when the hybrid servo system fails. The hybrid servo system 300 of the present invention can perform rapid closing and opening / closing operations of the flow control guide vane 103 installed so as to surround the water runner 102 stored in the casing 101. The opening and closing operation of the guide vanes 103 is performed via the guide ring 105 by driving the pump 313 with the electric motor 314 to supply the hydraulic oil to the hydraulic servomotor 104 having a double acting cylinder. An accumulator can be used as the closing mechanism. By making the pump 313 a reversible piston pump, the configuration of the drive source can be simplified and made compact.
ガイドベーン１０３を開閉操作するには、弁３１５ａ、３１５ｂを開き、弁３１５ｄを閉じ、可逆ピストンポンプ３１３を開方向または閉方向に回転させることにより、油圧サーボモータ１０４の閉側から開側にまたは開側から閉側に送油する。油圧サーボモータ１０４と可逆ピストンポンプ３１３とを接続する油圧回路内の油量は、集油槽３１１との間でシャトル弁３１２を介して調整する。 In order to open and close the guide vane 103, the valves 315a and 315b are opened, the valve 315d is closed, and the reversible piston pump 313 is rotated in the opening direction or closing direction to open the closed side of the hydraulic servomotor 104 Send oil from the open side to the closed side. The amount of oil in the hydraulic circuit connecting the hydraulic servomotor 104 and the reversible piston pump 313 is adjusted via the shuttle valve 312 with the oil collection tank 311.
尚、油圧回路については、弁３１５ａ〜３１５ｄを電磁弁とし、ＮＣ（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｌｏｓｅ、常時閉）の電磁弁３１５ａ・３１５ｂ、ＮＯ（Ｎｏｒｍａｌ Ｏｐｅｎ、常時開）の電磁弁３１５ｃ・３１５ｄ、および逆止弁３１６を図５のように配置することで、通常時の操作に加え、操作電源が断となった場合であっても、自動的に確実にアキュムレータ３１７の圧油を用いてガイドベーン１０３を閉鎖することを可能としている。 Incidentally, the hydraulic circuit, the valve 315a~315d a solenoid valve, NC (Normal Close, normally closed) solenoid valve 315a · 315 b of NO (Normal Open, Normally Open) solenoid valve 315c · 315d, and non-return By arranging the valve 316 as shown in FIG. 5, in addition to the normal operation, even when the operation power is cut off, the guide vane 103 is automatically reliably used with the pressure oil of the accumulator 317. It is possible to close it.
次に、各操作時の動作について説明する。ここで、ポンプ３１３は可逆ピストンポンプ、弁３１５ａ・３１５ｂがＮＣの電磁弁、３１５ｃ・３１５ｄがＮＯの電磁弁であるものとする。尚、電磁弁３１５ｃ・３１５ｄのソレノイドは、通常時は常に励磁し油圧回路を閉じておく。 Next, the operation at each operation will be described. Here, it is assumed that the pump 313 is a reversible piston pump, the valves 315a and 315b are solenoid valves of NC, and the solenoid valves 315c and 315d are NO. The solenoids of the solenoid valves 315 c and 315 d are always energized to close the hydraulic circuit at normal times .
電源故障等が発生した場合などの異常時は、全ての電磁弁３１５ａ〜３１５ｄのソレノイドの励磁が解け、図５の状態となる。これは、アキュムレータ３１７の圧油を油圧サーボモータ１０４閉側に送油し、油圧サーボモータ１０４の開側の圧油を集油槽３１１へ戻すことでガイドベーン１０３を閉操作する油圧回路が自然と構成されるようになっており、電源が無くなっても安全に水車を停止できる。 At the time of abnormality such as when a power supply failure or the like occurs, the excitation of the solenoids of all the solenoid valves 315a to 315d is released , and the state shown in FIG. 5 is obtained. This is because the hydraulic circuit for closing the guide vanes 103 by feeding the pressure oil of the accumulator 317 to the hydraulic servo motor 104 closing side and returning the pressure oil on the open side of the hydraulic servo motor 104 to the oil collecting tank 311 is natural It is designed to be able to safely stop the water turbine even if the power is lost.
速度偏差が所定の値を超えかつガイドベーン開度が所定の値を超え、急閉鎖が必要な場合、ハイブリッドサーボユニット用の電磁弁３１５ａ・３１５ｂのソレノイドの励磁を解き油圧回路を閉じ、アキュムレータ３１７用の電磁弁３１５ｃ・３１５ｄのソレノイドの励磁を解き油圧回路を開く（Ｓ４０４）。これにより、ガイドベーン１０３はアキュムレータ３１７により閉鎖される。またこの時も、調速制御装置からの制御信号（閉指令）は継続されているため（Ｓ４０２）、ハイブリッドサーボユニット３１０は閉方向に動作を続けるため、逆止弁３１６を備えたアキュムレータ充填用の油圧回路を経由しアキュムレータ３１７から油圧サーボモータ１０４への圧油の供給を補助する（Ｓ４０５）。これにより、アキュムレータ３１７の容量を小さくまたは本数を低減することが可能となる。 If the speed deviation exceeds a predetermined value and the guide vane opening exceeds a predetermined value and rapid closing is required, the solenoid of solenoid valve 315a · 315b for the hybrid servo unit is de-energized and the hydraulic circuit is closed, and accumulator 317 The solenoids of the solenoid valves 315c and 315d are de- energized to open the hydraulic circuit (S404). Thus, the guide vanes 103 are closed by the accumulator 317. Also at this time, since the control signal (close command) from the speed control device is continued (S402), the hybrid servo unit 310 continues to operate in the closing direction. The supply of pressure oil from the accumulator 317 to the hydraulic servomotor 104 is assisted via the hydraulic circuit of (S405). Thereby, the capacity of the accumulator 317 can be reduced or the number thereof can be reduced.
その後、速度偏差が所定の値以下と判定され（Ｓ４０３）、あるいはガイドベーン開度が所定の値以下と判定され、最大速度での閉鎖が不要になると、ハイブリッドサーボユニット用の電磁弁３１５ａ・３１５ｂのソレノイドを励磁して油圧回路を開け、アキュムレータ３１７用の電磁弁３１５ｃ・３１５ｄのソレノイドを励磁し油圧回路を閉じる（Ｓ４０６）。これによりアキュムレータ３１７によるガイドベーン１０３の閉鎖を止め、ハイブリッドサーボユニット３１０にて調速制御（開閉操作）を行う（Ｓ４０７）。 Thereafter, it is determined that the speed deviation is equal to or less than a predetermined value (S403), or the guide vane opening is determined to be equal to or less than a predetermined value, and when closing at the maximum speed is unnecessary, the solenoid valve 315a · 315b for the hybrid servo unit of exciting the solenoid open the hydraulic circuit, and energizes the solenoid of the solenoid valve 315c · 315d for accumulator 317 closes the hydraulic circuit (S406). Thereby, the closing of the guide vanes 103 by the accumulator 317 is stopped, and the hybrid servo unit 310 performs the speed control (opening and closing operation) (S407).
このシステムは、メンテナンスフリーで物理的に故障が発生しにくいアキュムレータと、広く市場に普及している汎用品であって安価に短納期で入手可能な電磁弁のみで構成することができ、複雑な制御回路や操作盤等を要しない。そのため、障害発生時の復旧時間を非常に短くできる。さらに、水力発電所のオーバーホールや、操作機構部の更新工事に合わせて、事後的に本発明の応用が可能である。また、イニシャルコストを低減するのみならず、長期運用においてメンテナンスコストも低減できる。 This system can be configured with only a maintenance-free, physically hard-to-fault accumulator, and a general-purpose product widely spread in the market, and can be made only with a solenoid valve that can be obtained inexpensively and with a short delivery time. No need for control circuit or control panel. Therefore, the recovery time in the event of a failure can be made extremely short. Furthermore, according to the overhaul of the hydroelectric power plant and the renewal work of the operation mechanism part, the application of the present invention is possible after the fact. In addition to reducing initial costs, maintenance costs can also be reduced in long-term operation.
１０１ ケーシング
１０２ 水車ランナ
１０３ ガイドベーン
１０４ 油圧サーボモータ
１０５ ガイドリング
２００、３００ ハイブリッドサーボシステム
２１０−１、２１０−２、３１０ ハイブリッドサーボユニット
２１１、３１１ 集油槽
２１２−１、２１２−２、３１２ シャトル弁
２１３−１、２１３−２、３１３ 可逆ピストンポンプ
２１４−１、２１４−２、３１４ 電動機
２１５ａ〜２１５ｅ、３１５ａ〜３１５ｄ 電磁弁
３１６ 逆止弁
３１７ アキュムレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Casing 102 Water wheel runner 103 Guide vane 104 Hydraulic servomotor 105 Guide ring 200, 300 Hybrid servo system 210-1, 210-2, 310 Hybrid servo unit 211, 311 Oil collection tank 212-1, 212-2, 312 Shuttle valve 213 -1, 213-2, 313 Reversible piston pump 214-1, 214-2, 314 Electric motor 215a-215e, 315a-315d solenoid valve 316 Check valve 317 Accumulator
Claims (5)
前記アキュムレータにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンの閉操作（急閉鎖）を行った後に、前記水車発電機の回転速度調整制御のために、前記水車発電機を停止させることなく前記ハイブリッドサーボユニットにより前記油圧サーボモータを駆動して前記ガイドベーンを開閉操作することにより調速制御を行うことを特徴とするハイブリッドサーボシステム。 A hybrid servo system in which a hydraulic servo motor for opening and closing guide vanes of a water turbine generator is driven by a hybrid servo unit driven by a reversible piston pump and an accumulator,
After the hydraulic servomotor is driven by the accumulator to perform the closing operation (rapid closing) of the guide vanes, the hybrid for the rotation speed adjustment control of the water turbine generator without stopping the water turbine generator A hybrid servo system characterized in that speed control is performed by driving the hydraulic servomotor with a servo unit to open and close the guide vanes.
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