JP4099319B2 - 水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 - Google Patents
水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4099319B2 JP4099319B2 JP2001059890A JP2001059890A JP4099319B2 JP 4099319 B2 JP4099319 B2 JP 4099319B2 JP 2001059890 A JP2001059890 A JP 2001059890A JP 2001059890 A JP2001059890 A JP 2001059890A JP 4099319 B2 JP4099319 B2 JP 4099319B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water supply
- water
- turbine
- power generation
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法に関する。詳しくは、水道用水の送水管路の途中に、該送水管路の残圧により発電を行なうように発電機駆動用のポンプ逆転水車を介設してなる水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的な水道施設は、落差の異なる複数地域の給水施設に水道用水を分配配水するように構成されており、かかる水道施設では、落差の大きい給水施設に対しても落差の小さい給水施設と同等な水量、水圧で送水が行なえるようにするために、送水管路の一次圧力は落差の大きい給水施設への送水量、送水圧を基準にして大きな値に設定されている。そのため、落差の小さい給水施設への送水管路では、その管路途中に圧力調整弁を介在させて減圧することで、所定の送水圧を確保する手段が採られていたが、この場合は送水管路に多くの残圧(エネルギー)を発生し、これを浪費することになる。
【0003】
このような送水管路の残圧の浪費を避けるために、送水管路の途中に発電機駆動用のポンプ逆転水車を介設し、残圧によりポンプ逆転水車を回転させて発電機を駆動し電力を取り出すように構成した水道施設における残圧回収発電装置が従来より開発されている。
【0004】
ところが、従来より開発されている一般的な水道施設における残圧回収発電装置では、送水管路の一次側圧力及び流量によってポンプ逆転水車を回転させて発電を行なうといったように、ポンプ逆転水車の回転が一次側圧力及び流量に全面的に依存する非制御式の運転方法が採用されていたに過ぎず、一次側圧力及び流量の変動によっては発電機の容量オーバーを招くとか、水車の回転のために大きな圧力損失を招いて水道施設において最も重要な給水施設への送水量、送水圧が安定しない等といった致命的な難点があり、水道施設における残圧回収発電装置としては実用に供し得ない。
【0005】
また、上記のような難点を解消するものとして、送水管路におけるポンプ逆転水車の入口側、すなわち、一次側に弁を介設し、この弁の開度調整によりポンプ逆転水車に流入する水圧、水量を制御するようにした水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法も従来、提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとき弁を用いた従来の運転制御方法による場合は、非制御式の運転方法の場合に比べて発電機の容量オーバーの発生防止や給水施設への送水量、送水圧の安定化を図りやすいものの、送水管路の途中に介設した弁の通水抵抗による損失が大きい。そのため、一次側圧力が高い場合では、弁を大きく閉弁させる必要があることからポンプ逆転水車に流入する水圧は非常に低くなり、残圧回収による発電効率を十分に発揮させることができない。また、一次側圧力が大きく低下した時は弁を大きく開弁させるが、この場合でも弁による通水抵抗が非常に大きいために、給水施設への送水量を所定通りに保持することができない。
【0007】
ところで、残圧回収を図る目的で送水管路の途中にポンプ逆転水車を介設してなる水道施設における残圧回収発電装置としては、一次側圧力の変動及び給水施設側での需要水量の変動にかかわらず、給水施設側への送水量、送水圧を一定に維持することが第一義的に要請される一方、残圧が発生する条件下ではその残圧回収による発電効率を高く発揮させること、及び、一次側圧力が大きく低下変動した場合でも断水を生じることなく給水施設へ必要最低限の送水量を確保することが要求される。しかしながら、上記した従来の水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法は、そのような要請及び要求を満たすことができないものであった。
【0008】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、一次側圧力及び需要水量の変動にかかわらず給水施設への送水量、送水圧を安定よくほぼ一定に維持しつつ、最大の残圧回収効率を発揮させることができるとともに、一次側圧力の極端な低下時にも給水施設に必要最低限の送水量を確保することができる水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法は、水道用水の送水管路の途中に発電機駆動用のポンプ逆転水車を介設してなる水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法であって、上記送水管路の二次側圧力が設定値に保持されるようにポンプ逆転水車の回転数を制御して二次圧一定制御を行なうとともに、その二次圧一定制御による回転数低下に伴い減少する発電出力が予め設定された最小出力設定値よりも低い時は上記ポンプ逆転水車に対する通過水量が最大となるようにポンプ逆転水車の回転を制御する最小回転数制御を行ない、かつ、二次圧一定制御による回転数上昇に伴い増大する発電出力が予め設定された最大出力設定値よりも高い時は発電出力が最大となるようにポンプ逆転水車の回転数を制御する最大発電出力制御を行なうことを特徴とするものである。
【0010】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、二次圧一定制御によって一次側圧力の変動及び給水施設側の需要量の変動にかかわらず、給水施設への送水量及び送水圧をほぼ一定に安定よく維持することが可能である。また、二次圧一定制御に伴って発電出力が最小出力設定値よりも低下したときは、ポンプ逆転水車の回転を通過水量が最大となるような最小回転数制御を行なうことによって、ポンプ逆転水車の介設による通水抵抗を最少限に止めて給水施設に必要最低限の送水量を確保し、かつ、二次圧一定制御に伴って発電出力が最大出力設定値よりも上昇したときは、ポンプ逆転水車の回転を発電出力が最大となるような回転数に制御する最大発電出力制御を行なうことによって送水管路の残圧回収による発電能力を最大限に発揮させるといったように、装置全体を常に最適運転することが可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図1は本発明に係る水道施設における残圧回収発電装置の一例を示す概略構成図であり、水道施設は、図示省略した水源から取り入れ、かつ、浄水施設(図示省略する)で水質が改良浄化された後、送水されてくる水道用水を貯水する配水施設AからポンプP及び共通配水管B並びにこの共通配水管Bから複数に分岐された送水管C…を経て複数の給水施設D…に水道用水を分配配水するように構成されている。かかる水道施設において、上記複数の給水施設D…のうちで落差が小さくて他の施設に比べて一次送水圧が高くなる給水施設D1(図面上では1つで示すが、複数であってもよい)への送水管C1の途中には、図外の発電機駆動用のポンプ逆転水車PTが介設され、このポンプ逆転水車PTの回転により送水管C1の残圧を回収して発電機を駆動し発電可能に構成されている。
【0012】
上記ポンプ逆転水車PTとしては、例えば図2に示すような構成を有し、送水管C1の直管部に直列状に介設することが可能なインライン型ポンプ逆転水車が使用される。このインライン型逆転水車PTは、筒状アウターケーシング1と、断面環状の第1水路2を介してアウターケーシング1の内部に同芯状に配置された筒状の電動機フレーム3と、この電動機フレーム3に収容された電動機4と、電動機フレーム3の軸方向両端部で軸受ボックス50内の軸受5A及び軸受ボックス51内の軸受5Bによって回転自在に支持されて電動機フレーム3の軸方向一端側から導出され電動機4のロータ4Aと一体回転するポンプ主軸6と、アウターケーシング1と電動機フレーム3の軸方向一端に取付けられて外周部に断面環状の第1水路2に連通する断面環状の第2水路7が設けられている吐出しケーシング部9と、出口を断面環状の第2水路7に臨ませて吐出しケーシング部9の先端に取付けられているとともに、内部にポンプ主軸6に取り付けられて該ポンプ主軸6と一体に回転する斜流羽根車(ランナ)10を回転自在に収容したランナケーシング(吸込みベル)11と、アウターケーシング1と電動機フレーム3の軸方向他端に取り付けられて外周部の入口を断面環状の第1水路2に連通させ、出口を一箇所に合流させた吐出通路12が設けられている吐出側ケーシング13とを備えている。
【0013】
上記吐出しケーシング部9における断面環状の第2水路7の内周部には、ランナケーシング11側に片寄った位置に大きい中心孔15Aを設けた第1隔壁15が軸方向に直交して設けられ、この第1隔壁15からランナケーシング11より離れる方向、つまり、電動機フレーム3に近付く方向に所定の間隔を隔ててポンプ主軸6を回転自在に挿通可能な中心孔16Aを設けた第2隔壁16が軸方向に直交して設けられている。第1隔壁15の中心孔15Aは、ポンプ主軸6を回転自在に挿通可能な中心孔のある環状シールカバー17がボルト締結によって第1隔壁15に着脱可能に取り付けられることによって塞がれており、第1隔壁15、第2隔壁16、シールカバー17及び断面環状の第2水路7の内周面で囲まれて構成されたメカニカルシール室18にはメカニカルシール8が収容されている。また、メカニカルシール室18の軸方向で電動機フレーム3側に隣接する箇所には中空部19が設けられ、この中空部19は、円周方向で所定の間隔を隔てて設けた複数の通路20を介して大気に開放され、その開口部はカバー21によって開放可能に閉塞されている。
【0014】
上記メカニカルシール室18には、密封潤滑液供給系22によって清水または液状パラフィンなどの無害潤滑液が密封されて、メカニカルシール8を潤滑するように構成されているとともに、このメカニカルシール室18は密封潤滑液排出系26を介して大気に連通している。また、軸受5A,5Bには、潤滑油供給系23によってグリースを供給して潤滑するように構成されている。さらに、軸受ボックス50及び51には、ポンプ主軸6の外周に対応する軸シール5C及び軸シール5Cと閉塞板5Dが設けられている。なお、図中、29は導電ケーブル、28は保護ケーブルを示し、導電ケーブル29は電動機4に電気的に接続されている。
【0015】
上記構成のインライン型ポンプ逆転水車PTにおいては、図2の矢印Fで示すように、送水管路C1内を圧送される水道用水が吐出側ケーシング13の吐出通路12に流入した後、第1水路2から第2水路7を経てランナケーシング11内に流入し、ここでランナ10を逆回転させたのち、送水管路C1の下流側に送水される。このとき、ランナ10の回転によって、ポンプ主軸6と電動機4のロータ4Aとが逆回転され、電動機4に発電機能を与えて発電し電力を取り出すことになる。つまり、送水管路C1の残圧によりインライン型ポンプ逆転水車PTを回転させることによって、残圧を回収して発電を行なうことができる。
【0016】
ところで、上記のような発電機駆動用のインライン型ポンプ逆転水車PTを送水管路C1の途中に介設してなる水道施設における残圧回収発電装置には、次のような運転制御機能を持ったコントローラ30が設けられている。
【0017】
図3は上記コントローラ30による運転制御機能の概要を示すフローチャートであり、送水管路C1の二次側圧力が、給水施設D1で必要な送水圧力として予め設定された二次圧力設定値に保持されるように、インライン型ポンプ逆転水車PTの回転数をフィードバック式にインバータ調整してポンプ逆転水車PTの出口圧、つまり、二次圧を一定とする制御を行なう(C100)。
【0018】
すなわち、給水施設D1での需要量が大きい場合は、上述の二次圧一定制御によりポンプ逆転水車PTの回転数が低下されて該ポンプ逆転水車PTの負荷が小さくなって、送水抵抗による損失が減少し給水施設D1に所定の水圧、水量での送水を確保することが可能である。このとき、ポンプ逆転水車PTの回転数低下に伴い発電出力は減少するが、ここで、その減少した発電出力と予め設定されている最小出力設定値(これは通常、定格出力の5〜10%に設定される)とが比較され、発電出力が最小出力設定値よりも低い時は上記ポンプ逆転水車PTに対する通過水量が最大となるようにポンプ逆転水車PTを無拘束回転で運転する最小回転数制御を行なう(C101)。これによって、給水施設D1での需要量が大きい場合は、ポンプ逆転水車PTの介設による通水抵抗を最少限に止めて給水施設に必要最低限の送水量を確保することが可能である。
【0019】
一方、給水施設D1での需要量が小さい場合は、上述の二次圧一定制御によりポンプ逆転水車PTの回転数が上昇されて該ポンプ逆転水車PTの負荷が大きくなって、送水管路C1に残圧が発生する。ここで、上昇した発電出力と発電機容量に対応して予め設定されている最大出力設定値(これは通常、定格出力の90〜95%に設定される)とが比較され、発電出力が最大出力設定値よりも高い時は、発電出力が最大となるように、つまり、発電機の能力一杯の発電出力となるように、上記ポンプ逆転水車PTを最高回転数で運転する最大発電出力制御を行なう(C102)。これによって、給水施設D1での需要量が小さくて残圧が大きい場合は、その残圧を効率よく回収して発電能力を最大限に発揮させることが可能である。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、一次側圧力及び需要水量の変動に対応して二次圧一定制御を行なうと同時に、最小回転数制御及び最大発電出力制御を併行する最適運転制御によって、一次側圧力及び需要水量の変動にかかわらず給水施設への送水量、送水圧を安定よくほぼ一定に維持することができるものでありながら、常に最大の残圧回収効率を発揮させることができるととともに、一次側圧力が極端に低下した場合でも給水施設に必要最低限の送水量を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水道施設における残圧回収発電装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】本発明の運転制御方法に適用されるポンプ逆転水車の構造の一例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の運転制御方法による動作概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
C1 送水管路
D1 給水施設
PT 発電機駆動用のポンプ逆転水車
30 コントローラ
Claims (2)
- 水道用水の送水管路の途中に発電機駆動用のポンプ逆転水車を介設してなる水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法であって、
上記送水管路の二次側圧力が設定値に保持されるようにポンプ逆転水車の回転数を制御して二次圧一定制御を行なうとともに、
その二次圧一定制御による回転数低下に伴い減少する発電出力が予め設定された最小出力設定値よりも低い時は上記ポンプ逆転水車に対する通過水量が最大となるようにポンプ逆転水車の回転を制御する最小回転数制御を行ない、
かつ、二次圧一定制御による回転数上昇に伴い増大する発電出力が予め設定された最大出力設定値よりも高い時は発電出力が最大となるようにポンプ逆転水車の回転数を制御する最大発電出力制御を行なうことを特徴とする水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法。 - 上記最小出力設定値は定格出力の5〜10%に設定され、かつ、最大出力設定値は定格出力の90〜95%に設定されている請求項1に記載の水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001059890A JP4099319B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001059890A JP4099319B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002257026A JP2002257026A (ja) | 2002-09-11 |
JP2002257026A5 JP2002257026A5 (ja) | 2006-03-09 |
JP4099319B2 true JP4099319B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=18919388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001059890A Expired - Lifetime JP4099319B2 (ja) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | 水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4099319B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5779403B2 (ja) * | 2011-05-23 | 2015-09-16 | 横浜市 | 水道施設の残圧利用発電装置 |
JP7158336B2 (ja) * | 2019-05-20 | 2022-10-21 | 株式会社クボタ | 流体機器 |
US11685276B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-06-27 | Anthony Macaluso | Methods and apparatus for powering a vehicle |
US11641572B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-05-02 | Anthony Macaluso | Systems and methods for managing a vehicle's energy via a wireless network |
US11289974B2 (en) | 2019-06-07 | 2022-03-29 | Anthony Macaluso | Power generation from vehicle wheel rotation |
US11615923B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-03-28 | Anthony Macaluso | Methods, systems and apparatus for powering a vehicle |
US11837411B2 (en) | 2021-03-22 | 2023-12-05 | Anthony Macaluso | Hypercapacitor switch for controlling energy flow between energy storage devices |
JP7434541B2 (ja) * | 2019-10-14 | 2024-02-20 | アンソニー・マカルーソ | 移動流体から電気を生成するための方法および装置 |
US11472306B1 (en) | 2022-03-09 | 2022-10-18 | Anthony Macaluso | Electric vehicle charging station |
US11577606B1 (en) | 2022-03-09 | 2023-02-14 | Anthony Macaluso | Flexible arm generator |
US11955875B1 (en) | 2023-02-28 | 2024-04-09 | Anthony Macaluso | Vehicle energy generation system |
-
2001
- 2001-03-05 JP JP2001059890A patent/JP4099319B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002257026A (ja) | 2002-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4099319B2 (ja) | 水道施設における残圧回収発電装置の運転制御方法 | |
CN101335473B (zh) | 发电机 | |
US8080913B2 (en) | Hollow turbine | |
CN100416094C (zh) | 具有闭合冷却回路的风力透平 | |
KR102342943B1 (ko) | 공기압축기 | |
JP5166429B2 (ja) | 可逆水力発電装置 | |
EP0571486B1 (en) | A wind-powered energy production and storing system | |
JP4181041B2 (ja) | 風力原動機 | |
FR2582876A1 (fr) | Groupe generateur hydro-electrique portatif | |
US20120086204A1 (en) | System and method for controlled hydroelectric power generation | |
JP2007074894A (ja) | 発電装置 | |
KR20010032535A (ko) | 물 윤활 베어링 및 밸브를 갖는 증기 터보 제네레이터 | |
JP2007299691A (ja) | 車両駆動用燃料電池における空気供給システムおよび空気供給方法 | |
JP7010063B2 (ja) | 車両用冷却装置 | |
JP2005054779A (ja) | ガスタービン発電設備及びその運転方法 | |
CN206522213U (zh) | 一种应用于循环水及供水系统中的发电装置 | |
WO2015007547A1 (en) | Fluid regulating valve | |
CN209241294U (zh) | 一种电力吊舱用多介质滑环结构 | |
JP2000291525A (ja) | 発電システム | |
CN108386238B (zh) | 一种电机-小汽轮机变转速双驱动系统 | |
JP4750251B2 (ja) | 排水ポンプ装置 | |
CN219672878U (zh) | 一种可调控水流量及转速的给水泵控制装置 | |
CN109436270A (zh) | 一种电力吊舱用多介质滑环结构 | |
CA2147082A1 (fr) | Procede et dispositif d'alimentation d'un moteur electrique polyphase, en phase de demarrage | |
RU217266U1 (ru) | Маломощный роторный источник энергии, монтируемый в трубопровод |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040908 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080311 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080317 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4099319 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110321 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110321 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120321 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120321 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130321 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140321 Year of fee payment: 6 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |