JP3261632B2 - 変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方法 - Google Patents
変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方法Info
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- supply valve
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/20—Hydro energy
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- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、落差変化の大きい変落
差発電所における水車の吸出し管給気制御方法に関する
ものである。
差発電所における水車の吸出し管給気制御方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来技術】水車出力Ｐは単位時間当りの流量Ｑと有効
落差Ｈ及び効率ηの積、即ちＰ＝９．８ＱＨηで表され
る。水車の設計は貯水池の基準水面と放水路の水面との
落差を基準の落差とし、この時水車に供給される流量を
基に、モデルが選定されランナ及びケ−シング等の寸法
が決定され具体的に設計が行われる。従って、水車は前
記基準点となる落差及び流量の近傍で運転される時が最
も効率がよくなるように設計されている。
落差Ｈ及び効率ηの積、即ちＰ＝９．８ＱＨηで表され
る。水車の設計は貯水池の基準水面と放水路の水面との
落差を基準の落差とし、この時水車に供給される流量を
基に、モデルが選定されランナ及びケ−シング等の寸法
が決定され具体的に設計が行われる。従って、水車は前
記基準点となる落差及び流量の近傍で運転される時が最
も効率がよくなるように設計されている。
【０００３】上記のように設計された水車においては、
水車が上記基準点となる落差及び流量から外れた落差及
び流量で運転されると、水車の吸出し管側の水流に旋回
流が生じ水車の効率は落ち、振動及び騒音が発生し機械
に悪影響を与えるという問題がある。従来、この対策と
して、水車の吸出し管側に給気管を設け、該給気管を通
して吸出し管に所定流量の空気を送ることにより、この
渦の発生を抑え振動及び騒音を抑えている。
水車が上記基準点となる落差及び流量から外れた落差及
び流量で運転されると、水車の吸出し管側の水流に旋回
流が生じ水車の効率は落ち、振動及び騒音が発生し機械
に悪影響を与えるという問題がある。従来、この対策と
して、水車の吸出し管側に給気管を設け、該給気管を通
して吸出し管に所定流量の空気を送ることにより、この
渦の発生を抑え振動及び騒音を抑えている。
【０００４】従来の上記水車の吸出し管への給気による
方法においては、落差変化が殆どない一定落差の場合
は、負荷の変動、即ち流量の変化に応じて給気管に設け
た給気弁の開度を制御し、吸出し管に供給する空気量を
制御していた。即ち、給気弁の開度を水流量に応じて制
御する給気弁自動制御装置を設けていた。そしてこの水
流量情報は水車のガイドベーンの開度から得ていた。
方法においては、落差変化が殆どない一定落差の場合
は、負荷の変動、即ち流量の変化に応じて給気管に設け
た給気弁の開度を制御し、吸出し管に供給する空気量を
制御していた。即ち、給気弁の開度を水流量に応じて制
御する給気弁自動制御装置を設けていた。そしてこの水
流量情報は水車のガイドベーンの開度から得ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の給気弁自動制御
装置による方法は、落差が一定の水力発電専用の貯水池
であれば流量の変化により、給気弁自動制御装置で給気
弁を制御し給気量を自動的に制御することにより、振動
及び騒音を抑えることは可能である。しかしながら、例
えば農業用水等を兼ねた多目的の貯水池を利用した落差
変化の大きい変落差発電所の場合には、渇水時の水位が
満水時の１／２以下になることもあり落差は大きく変動
する。そして落差が変動すると水の流量も図２に示すよ
うに変化し、水車のガイドベーンが一定であっても、流
量が変化するから、従来のようにガイドベーンの開度か
ら水流量情報を得る方法では、流量に応じた正しい給気
弁制御ができないという問題があり、落差が低くなった
場合に吸出し管に旋回流が発生し、振動及び騒音が発生
する。
装置による方法は、落差が一定の水力発電専用の貯水池
であれば流量の変化により、給気弁自動制御装置で給気
弁を制御し給気量を自動的に制御することにより、振動
及び騒音を抑えることは可能である。しかしながら、例
えば農業用水等を兼ねた多目的の貯水池を利用した落差
変化の大きい変落差発電所の場合には、渇水時の水位が
満水時の１／２以下になることもあり落差は大きく変動
する。そして落差が変動すると水の流量も図２に示すよ
うに変化し、水車のガイドベーンが一定であっても、流
量が変化するから、従来のようにガイドベーンの開度か
ら水流量情報を得る方法では、流量に応じた正しい給気
弁制御ができないという問題があり、落差が低くなった
場合に吸出し管に旋回流が発生し、振動及び騒音が発生
する。
【０００６】また、落差が大きく変化する変落差発電所
の場合には、落差の変動に応じて手動で給気弁の開度を
調整する方法もあるが、このような変落差発電所は人里
離れた場所に多く、無人運転の場合が多いので給気弁の
手動操作は難しく、一般には給気管を常に全開とし水車
の効率を犠牲にして運転せざるを得ないと云う問題があ
った。
の場合には、落差の変動に応じて手動で給気弁の開度を
調整する方法もあるが、このような変落差発電所は人里
離れた場所に多く、無人運転の場合が多いので給気弁の
手動操作は難しく、一般には給気管を常に全開とし水車
の効率を犠牲にして運転せざるを得ないと云う問題があ
った。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、変落差発電所において、落差が設定値範囲内では給
気を自動制御し水車の効率を上げ、それ以外の範囲では
給気弁を全開して振動や騒音を抑えて運転する給気制御
方法を提供することを目的とする。
で、変落差発電所において、落差が設定値範囲内では給
気を自動制御し水車の効率を上げ、それ以外の範囲では
給気弁を全開して振動や騒音を抑えて運転する給気制御
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図１に示すように、水車５の吸出し管９に給
気する給気管２を設けると共に、給気管２に給気量を制
御する給気弁３を設け、水車５に供給される水流量によ
り、給気弁３を制御して、吸出し管９に給気する給気量
を制御する給気弁自動制御部１−１を具備する水車の吸
出し管給気制御装置において、給気弁３を全開とする落
差を設定する落差設定部１−４と、実際の落差が該落差
設定部１−４で設定された設定落差以上の時は給気弁自
動制御部１−１で給気弁３を制御して給気量を水流量に
より制御させると共に、実際の落差が該落差設定部１−
４で設定された設定落差以下となった場合、給気弁自動
制御部１−１による制御を停止し、給気弁全開信号発生
部１−２の出力による給気弁３を全開とする手段（切替
制御部１−３と切替スイッチ１−５）とを設けたことを
特徴とする。
本発明は、図１に示すように、水車５の吸出し管９に給
気する給気管２を設けると共に、給気管２に給気量を制
御する給気弁３を設け、水車５に供給される水流量によ
り、給気弁３を制御して、吸出し管９に給気する給気量
を制御する給気弁自動制御部１−１を具備する水車の吸
出し管給気制御装置において、給気弁３を全開とする落
差を設定する落差設定部１−４と、実際の落差が該落差
設定部１−４で設定された設定落差以上の時は給気弁自
動制御部１−１で給気弁３を制御して給気量を水流量に
より制御させると共に、実際の落差が該落差設定部１−
４で設定された設定落差以下となった場合、給気弁自動
制御部１−１による制御を停止し、給気弁全開信号発生
部１−２の出力による給気弁３を全開とする手段（切替
制御部１−３と切替スイッチ１−５）とを設けたことを
特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明によれば、上記落差設定部１−４で設定
された設定落差（図２の給気弁全開落差Ｄ）以上の落差
では、給気弁自動制御部１−１により、給気弁３の開度
は制御され、給気は水流量（ガイドベーンの開度）に応
じて制御される（図２の給気弁開度自動制御領域Ａ）か
ら、水車５は効率運転される。設定落差値以下では給気
弁３は給気弁全開信号発生部１−２の出力により全開と
なる（図２の給気弁全開領域Ｂ）。これにより給気量は
多くなるから、落差の低下により水流量が減少しても吸
出し管９内の旋回流の発生が押えられ、振動や騒音も抑
えられる。総合的には従来に比較し、水車は効率良く運
転され、しかも振動や騒音も抑えられることになる。
された設定落差（図２の給気弁全開落差Ｄ）以上の落差
では、給気弁自動制御部１−１により、給気弁３の開度
は制御され、給気は水流量（ガイドベーンの開度）に応
じて制御される（図２の給気弁開度自動制御領域Ａ）か
ら、水車５は効率運転される。設定落差値以下では給気
弁３は給気弁全開信号発生部１−２の出力により全開と
なる（図２の給気弁全開領域Ｂ）。これにより給気量は
多くなるから、落差の低下により水流量が減少しても吸
出し管９内の旋回流の発生が押えられ、振動や騒音も抑
えられる。総合的には従来に比較し、水車は効率良く運
転され、しかも振動や騒音も抑えられることになる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の水車吸出し管の給気弁制御
装置を用いた変落差発電所の概略構成を示す図である。
図１において、１０は貯水池であり、該貯水池１０から
の鉄管１１を通る流水はガイドベーン８によってその流
量が調整され、水車５に流れて、吸出し管９を通して、
放水路に放出される。発電機６は水車５の回転により回
転し発電する。吸出し管９には給気管２の一端が開口し
ており、該給気管２には給気弁３が設けられ、該給気弁
３は給気制御部１によりモータ４を介してその開度が制
御されるようになっている。また、７は発電制御装置で
ある。また、給気制御部１は給気弁自動制御部１−１、
給気弁全開信号発生部１−２、切替制御部１−３、落差
設定部１−４及び切替スイッチ１−５で構成されてい
る。
に説明する。図１は本発明の水車吸出し管の給気弁制御
装置を用いた変落差発電所の概略構成を示す図である。
図１において、１０は貯水池であり、該貯水池１０から
の鉄管１１を通る流水はガイドベーン８によってその流
量が調整され、水車５に流れて、吸出し管９を通して、
放水路に放出される。発電機６は水車５の回転により回
転し発電する。吸出し管９には給気管２の一端が開口し
ており、該給気管２には給気弁３が設けられ、該給気弁
３は給気制御部１によりモータ４を介してその開度が制
御されるようになっている。また、７は発電制御装置で
ある。また、給気制御部１は給気弁自動制御部１−１、
給気弁全開信号発生部１−２、切替制御部１−３、落差
設定部１−４及び切替スイッチ１−５で構成されてい
る。
【００１１】上記構成の発電所において、貯水池１０の
満水時には給気弁３は閉じられ、水車５の出力ＰはＰ＝
９．８Ｑ1Ｈ1η1で運転される（但し、Ｑ1は水量、Ｈ1
は落差、η1は効率）。渇水時にはＰ＝９．８Ｑ2Ｈ2η2
で運転され吸出し管９に給気が必要となる（Ｑ2は水
量、Ｈ2は落差、η2は効率）。落差設定部１−４には貯
水池１０の水位が下がり吸出し管９に給気が必要となる
落差が設定されている。発電制御装置７には貯水池１０
の水位を検出するセンサ等からの落差情報が入力されて
おり、該落差情報からの落差デ−タが切替制御部１−３
に入力される。
満水時には給気弁３は閉じられ、水車５の出力ＰはＰ＝
９．８Ｑ1Ｈ1η1で運転される（但し、Ｑ1は水量、Ｈ1
は落差、η1は効率）。渇水時にはＰ＝９．８Ｑ2Ｈ2η2
で運転され吸出し管９に給気が必要となる（Ｑ2は水
量、Ｈ2は落差、η2は効率）。落差設定部１−４には貯
水池１０の水位が下がり吸出し管９に給気が必要となる
落差が設定されている。発電制御装置７には貯水池１０
の水位を検出するセンサ等からの落差情報が入力されて
おり、該落差情報からの落差デ−タが切替制御部１−３
に入力される。
【００１２】切替制御部１−３は、発電制御装置７から
入力される落差デ−タと落差設定部１−４で設定される
設定値とを比較し設定値以上であれば、給気弁自動制御
部１−１の出力をモータ４に出力するように切替スイッ
チ１−５を切替え、設定値以下であれば給気弁全開信号
発生部１−２の出力をモータ４に出力するように切替え
る。即ち、落差が設定値以上であれ給気弁自動制御部１
−１で給気弁３の開度を制御させ、以下であれば給気弁
全開信号発生部１−２の出力で給気弁３を全開とさせる
ようになっている。給気弁自動制御部１−１はガイドベ
−ン８の開度情報（流量に相当）を入力として、それに
従ってモータ４を制御して給気管２の給気弁３の開度を
自動的に調節し、給気管２から吸出し管９に送られる空
気流量を制御する。
入力される落差デ−タと落差設定部１−４で設定される
設定値とを比較し設定値以上であれば、給気弁自動制御
部１−１の出力をモータ４に出力するように切替スイッ
チ１−５を切替え、設定値以下であれば給気弁全開信号
発生部１−２の出力をモータ４に出力するように切替え
る。即ち、落差が設定値以上であれ給気弁自動制御部１
−１で給気弁３の開度を制御させ、以下であれば給気弁
全開信号発生部１−２の出力で給気弁３を全開とさせる
ようになっている。給気弁自動制御部１−１はガイドベ
−ン８の開度情報（流量に相当）を入力として、それに
従ってモータ４を制御して給気管２の給気弁３の開度を
自動的に調節し、給気管２から吸出し管９に送られる空
気流量を制御する。
【００１３】上記給気制御部の動作を図２及び図３を用
いて詳細に説明する。図２は水車特性と給気弁開度自動
制御領域を示す図である。同図の給気弁全開落差線Ｄよ
り右側が給気弁３による吸出し管９へ送る空気量を自動
的に制御する給気弁開度自動制御領域Ａであり、左側が
給気弁全開領域Ｂを示す。図３はガイドベ−ン開度と給
気弁開度の関係を示す図である。給気弁開度自動制御領
域でガイドベ−ン開度が１００〜７０％の範囲Ｅ内では
給気弁自動制御部１−１が給気弁３の開度を制御し給気
量を制御することを示す。その他の領域、即ちガイドベ
−ン開度が０〜７０％の範囲Ｆでは給気弁３は全開で運
転される。
いて詳細に説明する。図２は水車特性と給気弁開度自動
制御領域を示す図である。同図の給気弁全開落差線Ｄよ
り右側が給気弁３による吸出し管９へ送る空気量を自動
的に制御する給気弁開度自動制御領域Ａであり、左側が
給気弁全開領域Ｂを示す。図３はガイドベ−ン開度と給
気弁開度の関係を示す図である。給気弁開度自動制御領
域でガイドベ−ン開度が１００〜７０％の範囲Ｅ内では
給気弁自動制御部１−１が給気弁３の開度を制御し給気
量を制御することを示す。その他の領域、即ちガイドベ
−ン開度が０〜７０％の範囲Ｆでは給気弁３は全開で運
転される。
【００１４】落差設定部１−４には図２の給気弁全開落
差線の落差Ｄが設定されており、発電制御装置７からの
落差データより落差が該設定値Ｄ以上の場合は、切替制
御部１−３は切替スイッチ１−５を給気弁自動制御部１
−１側にする。これにより給気弁自動制御部１−１はガ
イドベーン８からのガイドベーン開度情報により給気弁
３の開度を制御して給気管２から吸出し管９へ送る空気
量を自動的に制御する（図２の給気弁開度自動制御領域
Ａ）。そしてガイドベーン開度が７０％以下となった
ら、給気弁３を全開とする。即ち、空気量の制御を行わ
ない（図２の給気弁全開領域Ｃ）。
差線の落差Ｄが設定されており、発電制御装置７からの
落差データより落差が該設定値Ｄ以上の場合は、切替制
御部１−３は切替スイッチ１−５を給気弁自動制御部１
−１側にする。これにより給気弁自動制御部１−１はガ
イドベーン８からのガイドベーン開度情報により給気弁
３の開度を制御して給気管２から吸出し管９へ送る空気
量を自動的に制御する（図２の給気弁開度自動制御領域
Ａ）。そしてガイドベーン開度が７０％以下となった
ら、給気弁３を全開とする。即ち、空気量の制御を行わ
ない（図２の給気弁全開領域Ｃ）。
【００１５】また、発電制御装置７からの落差データよ
り落差が該設定値Ｄ以下となった場合は、切替制御部１
−３は切替スイッチ１−５を給気弁全開信号発生部１−
２側にする。これにより給気弁自動制御部１−１は開放
され、給気弁全開信号発生部１−２からの信号により給
気弁３を全開とする。即ち、空気量の制御を行わない
（図２の給気弁全開領域Ｂ）。
り落差が該設定値Ｄ以下となった場合は、切替制御部１
−３は切替スイッチ１−５を給気弁全開信号発生部１−
２側にする。これにより給気弁自動制御部１−１は開放
され、給気弁全開信号発生部１−２からの信号により給
気弁３を全開とする。即ち、空気量の制御を行わない
（図２の給気弁全開領域Ｂ）。
【００１６】なお、上記説明では落差設定部１−４を給
気制御部１に設けたが、落差設定部１−４を発電制御部
７に設け、落差デ−タと落差設定部の設定値の差信号を
ＯＮ−ＯＦＦ出力信号として直接切替スイッチ１−５を
動作させてもよい。
気制御部１に設けたが、落差設定部１−４を発電制御部
７に設け、落差デ−タと落差設定部の設定値の差信号を
ＯＮ−ＯＦＦ出力信号として直接切替スイッチ１−５を
動作させてもよい。
【００１７】また、上記給気制御部１の構成もこれに限
定されるものではなく、要は給気弁３を全開する落差を
設定する落差設定手段と、実際の落差が該落差設定手段
で設定された設定落差以上の時は給気弁自動制御手段で
給気弁を制御して給気量を水流量により制御させると共
に、実際の落差が該落差設定手段で設定された設定落差
以下となった場合、該給気弁自動制御手段により給気弁
の制御を停止し該給気弁全開とする制御手段とを設けた
構成であればよい。
定されるものではなく、要は給気弁３を全開する落差を
設定する落差設定手段と、実際の落差が該落差設定手段
で設定された設定落差以上の時は給気弁自動制御手段で
給気弁を制御して給気量を水流量により制御させると共
に、実際の落差が該落差設定手段で設定された設定落差
以下となった場合、該給気弁自動制御手段により給気弁
の制御を停止し該給気弁全開とする制御手段とを設けた
構成であればよい。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が得られる。 （１）落差変化の大きい変落差発電所の場合でも効果的
に給気弁の自動制御が可能となる。基準設計落差近辺に
おいては、給気弁自動制御装置を動作させるため、水車
効率を下げることなく有効に水車の運転が可能となる。 （２）また、給気弁自動制御領域と給気弁全開領域を給
気弁全開落差で判別し行うため、制御装置の構成が簡単
となる。
れば、下記のような優れた効果が得られる。 （１）落差変化の大きい変落差発電所の場合でも効果的
に給気弁の自動制御が可能となる。基準設計落差近辺に
おいては、給気弁自動制御装置を動作させるため、水車
効率を下げることなく有効に水車の運転が可能となる。 （２）また、給気弁自動制御領域と給気弁全開領域を給
気弁全開落差で判別し行うため、制御装置の構成が簡単
となる。
【図１】本発明の水車吸出し管の給気弁制御装置を用い
た変落差発電所の概略構成を示す図である。
た変落差発電所の概略構成を示す図である。
【図２】水車特性と給気弁開度自動制御領域を示す図で
ある。
ある。
【図３】ガイドベ−ン開度と給気弁開度の関係を示す図
である。
である。
１ 給気制御部 １−１ 給気弁自動制御部 １−２ 給気弁全開信号発生部 １−３ 切替制御部 １−４ 落差設定部 １−５ 切替スイッチ ２ 給気管 ３ 給気弁 ４ モ−タ ５ 水車 ６ 発電機 ７ 発電制御装置 ８ ガイドベ−ン ９ 吸出し管 １０ 貯水池 １１ 鉄管 １２ 放水路
Claims (1)
- 【請求項１】 水車の吸出し管に給気する給気管を設け
ると共に、該給気管に給気量を制御する給気弁を設け、
水車に供給される水流量により、前記給気弁を制御し
て、前記吸出し管に給気する給気量を制御する給気弁自
動制御手段を具備する水車の吸出し管給気制御方法にお
いて、 前記給気弁を全開とする落差を設定する落差設定手段
と、 実際の落差が該落差設定手段で設定された設定落差以上
の時は前記給気弁自動制御手段で給気弁を制御して前記
給気量を水流量により制御させると共に、実際の落差が
該落差設定手段で設定された設定落差以下となった場
合、該給気弁自動制御手段による給気弁の制御を停止し
該給気弁を全開とする制御手段とを設けたことを特徴と
する変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35418992A JP3261632B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35418992A JP3261632B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185039A JPH06185039A (ja) | 1994-07-05 |
| JP3261632B2 true JP3261632B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=18435887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35418992A Expired - Fee Related JP3261632B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 変落差発電所における水車の吸出し管給気制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261632B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110242478B (zh) * | 2019-06-19 | 2024-02-27 | 浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司 | 配电网接地故障检测处理分析系统 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP35418992A patent/JP3261632B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06185039A (ja) | 1994-07-05 |
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