JP2950068B2 - ペルトン水車のデフレクタ制御装置 - Google Patents

ペルトン水車のデフレクタ制御装置

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JP2950068B2
JP2950068B2 JP4324836A JP32483692A JP2950068B2 JP 2950068 B2 JP2950068 B2 JP 2950068B2 JP 4324836 A JP4324836 A JP 4324836A JP 32483692 A JP32483692 A JP 32483692A JP 2950068 B2 JP2950068 B2 JP 2950068B2
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deflector
control device
needle opening
turbine
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B1/00Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
    • F03B1/04Nozzles; Nozzle-carrying members
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Hydraulic Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ペルトン水車をデフ
レクタにより制御するデフレクタ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ペルトン水車は、約200〜1800m
の高落差に適用され、水圧管路が長大となる。ペルトン
水車は、負荷に応じて使用水量を調整するため、ノズル
内にニードルを設け、ニードルを動かしてジェットの断
面積を変える。また、使用ノズル数を負荷に応じて変え
ている。ニードル開度を変えるとき発生する水圧管路の
圧力上昇が過大とならないように、ニードルの操作速度
を遅くしているが、そうすると水車を起動してから系統
に並列投入するまで長時間かかる。そこで、デフレクタ
によりノズルから流出するジェットの方向をランナから
逸らせておき、デフレクタ開度を制御することによりラ
ンナに流入するジェッとの量を調整して水車の回転速度
を制御し、系統に並列させる所謂デフレクタ並列が行わ
れる。水車の負荷が急激に変化した際は、デフレクタで
バケットに当たるジェットを逸らせておいて、徐々にニ
ードルを閉じ、水圧鉄管内の水圧上昇をできるだけおさ
えている。
【0003】上水槽には、余水路を設けるのが普通であ
る。発電所の負荷に対して、余分の水をタンクから放出
し、無圧式トンネルに圧力の作用することを防止し、あ
るいはサージタンクの高さを減少すると同時にサージタ
ンクの高さをも減少させる。しかし最近では、土木設備
の簡素化の目的で余水路を省略することが行われている
が、この場合には余分の水は水車を通して放流すること
になる。ペルトン水車においては、故障時にニードルを
開いたままにして放流するが、水車は停止させなければ
ならないので、デフレクタで放流するようにする。この
場合並列するときにニードル開度の制御によって並列し
ようとすると、放水量が減って上水槽があふれてしまう
ので、デフレクタ並列が行われる。従来は、並列された
後にはデフレクタを全開位置または運転時のニードル開
度によってあらかじめ定められた位置まで常に一定のス
ピードでデフレクタを開動作させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】系統へ並列させるため
の制御としては、水車の起動指令から並列まで常に一定
の時間で短時間に並列運転させることが望ましい。系統
への並列させるための水車の回転速度の変化は、回転系
の慣性とランナへ流入する水による回転トルクによって
決まる。起動から並列まで一定の時間で到達させるに
は、一つの発電所において、回転系の慣性は一定なの
で、回転トルクの変化とデフレクタの操作速度とが一致
するようにする必要がある。ペルトン水車では運転ノズ
ル数、ニードル開度及び有効落差によってランナに流入
する水により発生するトルクがことなる。即ち運転ノズ
ル数が多いとデフレクタの操作量に対してランナトルク
の変化量は大きくなり、また、ニードル開度や有効落差
が大きくなるとランナトルクは大きく変化する。従っ
て、この3条件が異なる場合に同じ操作速度でデフレク
タを制御すると、周波数変化が条件によって異なり、一
定の時間で並列運転させることができなくなる。ノズル
数の少ない、ードル開度の小さい条件に合わせてデフレ
クタ操作速度を速くすると、ノズル数の多い、ニードル
開度の大きな条件においてはランナトルクの変化量が大
きくなり、周波数変化量も大きくなってしまうので、過
制御になってハンチング現象が発生する危険がある。反
対に、ノズル数が多く、ニードル開度の大きい条件に合
わせると、ノズル数の少ない、ニードル開度の小さい条
件においてはランナトルクの変化量が小さく周波数制御
に長い時間を要することになる。
【0005】この発明は、デフレクタ並列を行うペルト
ン水車において、ペルトン水車の運転条件に関わらず系
統への並列までの時間を常に一定に、かつ最短にするペ
ルトン水車のデフレクタ制御装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】水圧鉄管が長い発電所に
設置され、デフレクタにより系統に並列させるペルトン
水車のデフレクタ制御装置において、ノズル数に対応す
るデフレクタの操作速度を記憶させた制御装置と、運転
ノズル数を検出するノズル数検出器とからなり、前記ノ
ズル数検出器からの信号を前記制御装置に入力させ、前
記水車を起動してから系統に並列させるまでの揃速運転
時に、前記制御装置の指令に基づく操作速度で前記デフ
レクタを操作することによって、上記目的を達成する。
【0007】また、水圧鉄管が長い発電所に設置され、
デフレクタにより系統に並列させるペルトン水車のデフ
レクタ制御装置において、ニードル開度に対応するデフ
レクタの操作速度を記憶させた制御装置と、ニードル開
度を発信するニードル開度発信器とからなり、前記ニー
ドル開度発信器からの信号を前記制御装置に入力させ、
前記水車を起動してから系統に並列させるまでの揃速運
転時に、前記制御装置の指令に基づく操作速度で前記デ
フレクタを操作することによって、上記目的を達成す
る。
【0008】また、水圧鉄管が長い発電所に設置され、
デフレクタにより系統に並列させるペルトン水車のデフ
レクタ制御装置において、ノズル数とニードル開度に対
応するデフレクタの操作速度を記憶させた制御装置と、
運転ノズル数を検出するノズル数検出器とニードル開度
を発信するニードル開度発信器とからなり、前記ノズル
数検出器からの信号と前記ニードル開度発信器からの信
号を前記制御装置に入力させ、前記水車を起動してから
系統に並列させるまでの揃速運転時に、前記制御装置の
指令に基づく操作速度で前記デフレクタを操作すること
によって、上記目的を達成する。
【0009】さらに、水圧鉄管が長い発電所に設置さ
れ、デフレクタにより系統に並列させるペルトン水車の
デフレクタ制御装置において、ノズル数とニードル開度
と落差とに対応するデフレクタの操作速度を記憶させた
制御装置と、運転ノズル数を検出するノズル数検出器と
ニードル開度を発信するニードル開度発信器と落差を検
出する落差検出装置とからなり、前記ノズル数検出器か
らの信号と前記ニードル開度発信器からの信号と前記落
差検出器からの信号を前記制御装置に入力させ、前記水
車を起動してから系統に並列させるまでの揃速運転時
に、前記制御装置の指令に基づく操作速度で前記デフレ
クタを操作することによって、上記目的を達成する。
【0010】
【作用】この発明においては、制御装置にあらかじめノ
ズル数に対応するデフレクタの操作速度を記憶させ、ノ
ズル数検出器からの信号を制御装置に入力させ、水車を
起動してから系統に並列させるまでの揃速運転時に、制
御装置の指令に基づく操作速度でデフレクタを操作する
ので、デフレクタ操作速度に対するランナトルクの変化
量に大きな相違がないようにすることができる。その結
果、運転ノズル数が変わっても並列までの時間を常に一
定にかつ最短にすることができる。
【0011】この発明においては、制御装置にあらかじ
めニードル開度に対応するデフレクタの操作速度を記憶
させ、ニードル開度発信器からの信号を制御装置に入力
させ、水車を起動してから系統に並列させるまでの揃速
運転時に、制御装置の指令に基づく操作速度でデフレク
タを操作するので、デフレクタ操作速度に対するランナ
トルクの変化量に大きな相違がないようにすることがで
きる。その結果、ニードルル開度が変わっても並列まで
の時間を常に一定にかつ最短にすることができる。
【0012】この発明においては、制御装置にあらかじ
めノズル数とニードル開度に対応するデフレクタの操作
速度を記憶させ、ノズル数検出器からの信号とニードル
開度発信器からの信号を制御装置に入力させ、水車を起
動してから系統に並列させるまでの揃速運転時に、制御
装置の指令に基づく操作速度でデフレクタを操作するの
で、デフレクタ操作速度に対するランナトルクの変化量
に大きな相違がないようにすることができる。その結
果、運転ノズル数及びニードルル開度が変わっても並列
までの時間を常に一定にかつ最短にすることができる。
【0013】この発明においては、制御装置にあらかじ
め落差とノズル数とニードル開度に対応するデフレクタ
の操作速度を記憶させ、落差検出装置からの信号とノズ
ル数検出器からの信号とニードル開度発信器からの信号
を制御装置に入力させ、水車を起動してから系統に並列
させるまでの揃速運転時に、制御装置の指令に基づく操
作速度でデフレクタを操作するので、デフレクタ操作速
度に対するランナトルクの変化量に大きな相違がないよ
うにすることができる。その結果、有効落差,運転ノズ
ル数及びニードルル開度が変わっても並列までの時間を
常に一定にかつ最短にすることができる。
【0014】
【実施例】実施例1 図1はこの発明のノズル数検出器を備えた実施例による
デフレクタ制御装置の構成図である。ノズル1から噴射
したジェット2はランナ3に当たってランナ3を回転さ
せる。図示しないニードルの開度を変えて噴射するジェ
ットの断面積を加減している。デフレクタ4は、ノズル
1の出口にそれぞれ設置され、その開閉動作によってラ
ンナ3に流入するジェット2を調整する。デフレクタ制
御装置は、ノズル数に対応するデフレクタの操作速度を
記憶させた制御装置5と、運転ノズル数を検出するノズ
ル数検出器6とからなる。ノズル数検出器6からの信号
を制御装置5に入力させ、水車を起動してから系統に並
列させるまでの揃速運転時に、制御装置5からの指令に
基づく操作速度でデフレクタを操作する。図1の例は、
落差が殆ど変わらないペルトン水車または制御に対する
要求がきびしくない場合には、ノズル数制御のみで揃速
させ、系統への並列までの時間を常に一定にかつ最短に
することができる。
【0015】実施例2 図2はこの発明のニードル開度発信器を備えた実施例に
よるデフレクタ制御装置の構成図である。デフレクタ制
御装置は、ニードル開度に対応するデフレクタの操作速
度を記憶させた制御装置5と、ニードル開度を発信する
ニードル開度発信器7とからなる。ニードル開度発信器
7からの信号を制御装置5に入力させ、水車を起動して
から系統に並列させるまでの揃速運転時に、制御装置5
からの指令に基づく操作速度でデフレクタ4を操作す
る。図2の例は、落差が殆ど変わることなく、かつノズ
ル数切換運転のないペルトン水車では、この方法により
系統への並列までの時間を常に一定にかつ最短にするこ
とができる。
【0016】実施例3 図3はこの発明のノズル数検出器とニードル開度発信器
を備えた実施例によるデフレクタ制御装置の構成図であ
る。デフレクタ制御装置は、ノズル数とニードル開度に
対応するデフレクタの操作速度を記憶させた制御装置5
と、ノズル数を検出するノズル数検出器6とニードル開
度を発信するニードル開度発信器7とからなる。ノズル
数検出器6からの信号とニードル開度発信器7からの信
号を制御装置5に入力させ、水車を起動してから系統に
並列させるまでの揃速運転時に、制御装置5からの指令
に基づく操作速度でデフレクタ4を操作する。図3の例
は、実施例1よりもさらにきめ細かくデフレクタ4を制
御できる。
【0017】実施例4 図4はこの発明のノズル数検出器とニードル開度発信器
と落差検出装置を備えた実施例によるデフレクタ制御装
置の構成図である。デフレクタ制御装置は、ノズル数と
ニードル開度と落差に対応するデフレクタの操作速度を
記憶させた制御装置5と、ノズル数を検出するノズル数
検出器6とニードル開度を発信するニードル開度発信器
7と落差を検出する落差検出器8とからなる。ノズル数
検出器6からの信号とニードル開度発信器7からの信号
と落差検出装置8からの信号とを制御装置5に入力さ
せ、水車を起動してから系統に並列させるまでの揃速運
転時に、制御装置5からの指令に基づく操作速度でデフ
レクタ4を操作する。図4の例は、落差変動の大きいペ
ルトン水車では、落差信号も入力させてデフレクタを制
御できるので、図3の例よりもきめ細かい制御が可能で
ある。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、デフレクタ並列を行
うペルトン水車において、水車を起動してから系統に並
列させるまでの揃速運転時に、制御装置によりあらかじ
め設定された速度に従ってデフレクタの操作速度を変え
てデフレクタを操作するので、運転条件が変わっても起
動指令から並列までのデフレクタ操作速度に対するラン
ナトルクの変化量に大きな相違がないようにすることが
できる。その結果、常に一定の時間でかつ速やかに並列
運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1のデフレクタ制御装置の構
成図である。
【図2】この発明の実施例2のデフレクタ制御装置の構
成図である。
【図3】この発明の実施例3のデフレクタ制御装置の構
成図である。
【図4】この発明の実施例4のデフレクタ制御装置の構
成図である。
【符号の説明】
1 ノズル 2 ジェット 3 ランナ 4 デフレクタ 5 制御装置 6 ノズル数検出器 7 ニードル開度発信器 8 落差検出装置

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水圧鉄管が長い発電所に設置され、デフレ
    クタにより系統に並列させるペルトン水車のデフレクタ
    制御装置において、ノズル数に対応するデフレクタの操
    作速度を記憶させた制御装置と、運転ノズル数を検出す
    るノズル数検出器とからなり、前記ノズル数検出器から
    の信号を前記制御装置に入力させ、前記水車を起動して
    から系統に並列させるまでの揃速運転時に、前記制御装
    置の指令に基づく操作速度で前記デフレクタを操作する
    ことを特徴とするペルトン水車のデフレクタ制御装置。
  2. 【請求項2】水圧鉄管が長い発電所に設置され、デフレ
    クタにより系統に並列させるペルトン水車のデフレクタ
    制御装置において、ニードル開度に対応するデフレクタ
    の操作速度を記憶させた制御装置と、ニードル開度を発
    信するニードル開度発信器とからなり、前記ニードル開
    度発信器からの信号を前記制御装置に入力させ、前記水
    車を起動してから系統に並列させるまでの揃速運転時
    に、前記制御装置の指令に基づく操作速度で前記デフレ
    クタを操作することを特徴とするペルトン水車のデフレ
    クタ制御装置。
  3. 【請求項3】水圧鉄管が長い発電所に設置され、デフレ
    クタにより系統に並列させるペルトン水車のデフレクタ
    制御装置において、ノズル数とニードル開度に対応する
    デフレクタの操作速度を記憶させた制御装置と、運転ノ
    ズル数を検出するノズル数検出器とニードル開度を発信
    するニードル開度発信器とからなり、前記ノズル数検出
    器からの信号と前記ニードル開度発信器からの信号を前
    記制御装置に入力させ、前記水車を起動してから系統に
    並列させるまでの揃速運転時に、前記制御装置の指令に
    基づく操作速度で前記デフレクタを操作することを特徴
    とするペルトン水車のデフレクタ制御装置。
  4. 【請求項4】水圧鉄管が長い発電所に設置され、デフレ
    クタにより系統に並列させるペルトン水車のデフレクタ
    制御装置において、ノズル数とニードル開度と落差とに
    対応するデフレクタの操作速度を記憶させた制御装置
    と、運転ノズル数を検出するノズル数検出器とニードル
    開度を発信するニードル開度発信器と、落差を検出する
    落差検出装置とからなり、前記ノズル数検出器からの信
    号と前記ニードル開度発信器からの信号と前記落差検出
    器からの信号を前記制御装置に入力させ、前記水車を起
    動してから系統に並列させるまでの揃速運転時に、前記
    制御装置の指令に基づく操作速度で前記デフレクタを操
    作することを特徴とするペルトン水車のデフレクタ制御
    装置。
JP4324836A 1992-11-10 1992-11-10 ペルトン水車のデフレクタ制御装置 Expired - Lifetime JP2950068B2 (ja)

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