JP4690702B2 - Water wheel and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、水力発電設備などにおいて、水車、ポンプ水車等として用いられる水車およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a water wheel used as a water wheel, a pump water wheel, and the like in a hydroelectric power generation facility and the like and a control method therefor.
例えば、水力発電設備などにおいて、水車、ポンプ水車等として用いられる水車の従来構造(下記特許文献1参照)を、図8及び図9に示すものを例にとって説明する。図に示すように、この水車1は、その中心に、周方向へ間隔をあけて複数のランナベーン2が設けられたランナ3を有しており、このランナ3が主軸4の先端部に設けられて回転可能とされている。このランナ3の外周側には、それぞれ周方向へ間隔をあけて設けられた複数のガイドベーン5及びステーベーン6が順に設けられており、その外周側に、渦巻状に形成されたケーシング7が設けられている。また、ランナ3の下方側には、次第に拡径されたドラフトチューブ8が設けられている。
For example, a conventional structure of a water wheel used as a water wheel, a pump wheel, or the like in a hydroelectric power generation facility (see
この水車1は、上池からの水が渦巻状のケーシング7へ送り込まれることにより、旋回しながら次第に中心へ送り込まれ、ステーベーン6及びガイドベーン5を通過してランナ3へ流れ込み、このランナ3のランナベーン2によって回転力が発生し、これによりランナ3が回転して主軸4に接続された図示しない発電機の回転軸が回転されて発電されるようになっている。
このランナ3を回転させた水は、ドラフトチューブ8内を流れて下池や河川へ送り出されるようになっている。なお、この水車1を揚水用のポンプとして用いる場合は、主軸4を回転させることにより、ドラフトチューブ8からランナ3によって下池側の水が吸い上げられて、ガイドベーン5及びステーベーン6からケーシング7内へ送り出されて上池へ送り込まれるようになっている。
When the water from the upper pond is fed into the
The water obtained by rotating the
ガイドベーン5は、小流量時におけるランナからドラフトチューブへの旋回速度成分が小さくなるように、個別にその角度が変更されるようになっている。これにより、旋回速度成分が残留することによって生じるドラフトチューブ8内での水圧脈動に起因する騒音を防止するようになっている。
The angle of the
一般に、最高効率点流量時における水車の更なる効率改善は常に期待されている。
しかしながら、上記特許文献1の開示から、旋回速度成分の低減についての知見は得られるものの、最高効率点流量時における水車の効率を更に上げるためにガイドベーン開度をどのように個別制御すればよいかという示唆はない。
In general, further improvement in the efficiency of the water turbine at the maximum efficiency point flow rate is always expected.
However, from the disclosure of
一方、ステーベーン6からガイドベーン5に向けて流れ込む流体の流入角度分布は、ケーシング7中での二次流れの存在等により、周方向において非一様であることが知られている。この非一様性を有する流入角度分布に応じて、ガイドベーンが流れに沿うようにガイドベーン回動角度を個別制御すれば、水車の効率改善が期待できると予想される。
On the other hand, it is known that the inflow angle distribution of the fluid flowing from the
しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、非一様性を有する流入角度分布に応じてガイドベーン回動角度を単に個別制御しても有意な効率改善が見られないことがわかった。 However, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that no significant efficiency improvement is observed even if the guide vane rotation angle is simply individually controlled according to the inflow angle distribution having non-uniformity.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特に最高効率点流量時において更なる高効率を実現する水車およびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a water turbine that realizes further high efficiency particularly at the time of maximum efficiency point flow rate, and a control method thereof.
上記課題を解決するために、本発明の水車およびその制御方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる水車は、複数のランナベーンが周方向に沿って設けられたランナと、該ランナの外周側に設けられ、回動角度がそれぞれ個別に変更可能とされた複数のガイドベーンと、これらガイドベーンの外周に設けられた複数のステーベーンと、前記各ガイドベーンの回動角度を個別に制御するガイドベーン角度制御手段と、を備えた水車において、前記ガイドベーン角度制御手段は、前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍であって、ガイドベーン衝突損失が急上昇しない低衝突損失領域の範囲内に設定されるように個別制御を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the water turbine and the control method thereof according to the present invention employ the following means.
That is, the water wheel according to the present invention includes a runner in which a plurality of runner vanes are provided along the circumferential direction, and a plurality of guide vanes that are provided on the outer peripheral side of the runner and whose rotation angles can be individually changed. , a plurality of stay vanes provided on an outer periphery of the guide vanes, the guide vane angle control means for individually controlling the rotational angle of the guide vanes, in water wheel provided with the guide vane angle of the control means, The rotation angle of each guide vane is set in the vicinity of the design point where the guide vane collision loss with respect to the fluid flowing into the guide vane is the smallest and within the range of the low collision loss region where the guide vane collision loss does not rapidly increase. The individual control is performed as described above.
ステーベーンを通過した流体の周方向における流入角度分布に応じてガイドベーンの回動角度を設定しても、流線に対するガイドベーンの角度であるインシデンス角がずれてガイドベーン衝突損失が大きい回動角度に設定されてしまうと、結果的に効率は落ちる。そこで、本発明は、ガイドベーン回動角度を低衝突損失領域の範囲内に設定することとした。これにより、ステーベーンを通過した流体の周方向における流入角度分布との関係で、ガイドベーン衝突損失が大きくならない範囲でガイドベーン回動角度を設定することとなり、可及的に効率の高い水車が実現される。
特に、最高効率点流量時(例えばガイドベーン開度65%程度)近傍で本発明のような個別制御を行うのが好ましい。
ガイドベーン角度制御手段が行う個別制御としては、複数のガイドベーンをいくつかのグループに分け、これらグループごとにガイドベーン回動角度を制御する方式としても良く、すべてのガイドベーンについて回動角度を個別に制御する方式としても良い。
Even if the rotation angle of the guide vane is set according to the inflow angle distribution in the circumferential direction of the fluid that has passed through the stay vane, the rotation angle that causes a large guide vane collision loss due to the deviation of the incident angle that is the angle of the guide vane to the stream As a result, the efficiency drops. Accordingly, in the present invention, the guide vane rotation angle is set within the range of the low collision loss region. As a result, the guide vane rotation angle is set within a range where the guide vane collision loss does not increase in relation to the flow angle distribution in the circumferential direction of the fluid that has passed through the stay vanes, and a water turbine that is as efficient as possible is realized. Is done.
In particular, it is preferable to perform the individual control as in the present invention near the maximum efficiency point flow rate (for example, about 65% of the guide vane opening).
As individual control performed by the guide vane angle control means, a plurality of guide vanes may be divided into several groups, and the guide vane rotation angle may be controlled for each group. It is good also as a system controlled individually.
なお、「低衝突損失領域」は、例えば、設計点から両側に約10°、好ましくは約5°の範囲とされているとよい。 The “low collision loss region” is, for example, about 10 °, preferably about 5 ° on both sides from the design point.
また、前記ガイドベーン角度制御手段は、小流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする。 Further, the guide vane angle control means narrows the setting range of the rotation angle of each guide vane when the flow rate is small than when the flow rate is the highest efficiency point.
水車を流れる流体の流量が少ない時すなわち小流量時には、いくつかのガイドベーン回動角度が低衝突損失領域から外れて、大きな衝突損失を示すことになる。したがって、小流量時には、ガイドベーン開動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くする。最も狭くする場合としては、全てのガイドベーン回動角度を同一として、個別制御を行わないようにする場合が相当する。
「小流量」とは、最高効率点流量を下回る流量を意味し、例えば、ガイドベーン開度30%以下をいう。
「最高効率点流量」とは、水車が最高の効率を発揮するときの流量を意味し、例えば、ガイドベーン開度65%近傍をいう。
When the flow rate of the fluid flowing through the water turbine is small, that is, when the flow rate is small, some guide vane rotation angles deviate from the low collision loss region and show a large collision loss. Therefore, when the flow rate is small, the setting range of the guide vane opening angle is narrower than that at the maximum efficiency point flow rate. The narrowest case corresponds to the case where all the guide vane rotation angles are the same and the individual control is not performed.
“Small flow rate” means a flow rate lower than the maximum efficiency point flow rate, for example, a guide vane opening degree of 30% or less.
The “maximum efficiency point flow rate” means a flow rate when the water turbine exhibits the highest efficiency, for example, near the guide vane opening degree of 65%.
また、前記ガイドベーン角度制御手段は、大流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする。 Further, the guide vane angle control means narrows the setting range of the rotation angle of each guide vane at the time of a large flow rate than at the maximum efficiency point flow rate.
水車を流れる流体の流量が多い時すなわち大流量時には、いくつかのガイドベーン回動角度が低衝突損失領域から外れて、大きな衝突損失を示すことになる。したがって、大流量時には、ガイドベーン開動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くする。最も狭くする場合としては、全てのガイドベーン回動角度を同一として、個別制御を行わないようにする場合が相当する。
「大流量」とは、最高効率点流量を上回る流量を意味し、例えば、ガイドベーン開度70%以上をいう。
When the flow rate of the fluid flowing through the water turbine is large, that is, when the flow rate is large, some guide vane rotation angles deviate from the low collision loss region and show a large collision loss. Therefore, at the time of a large flow rate, the setting range of the guide vane opening angle is made narrower than that at the maximum efficiency point flow rate. The narrowest case corresponds to the case where all the guide vane rotation angles are the same and the individual control is not performed.
“Large flow rate” means a flow rate exceeding the maximum efficiency point flow rate, for example, a guide vane opening degree of 70% or more.
また、本発明の水車の制御方法は、複数のランナベーンが周方向に沿って設けられたランナと、該ランナの外周側に設けられ、回動角度がそれぞれ個別に変更可能とされた複数のガイドベーンと、これらガイドベーンの外周に設けられた複数のステーベーンと、を備えた水車の制御方法において、前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍であって、ガイドベーン衝突損失が急上昇しない低衝突損失領域の範囲内に設定されるように個別制御を行うことを特徴とする。 Further, the method for controlling a water turbine according to the present invention includes a runner in which a plurality of runner vanes are provided along the circumferential direction, and a plurality of guides that are provided on the outer peripheral side of the runner and whose rotation angles can be individually changed. In a method for controlling a water turbine comprising vanes and a plurality of stay vanes provided on the outer periphery of the guide vanes, the rotation angle of each guide vane is such that the guide vane collision loss with respect to the fluid flowing into the guide vanes is the largest. The individual control is performed so that the guide vane collision loss is set within the range of a low collision loss region in which the guide vane collision loss does not rapidly increase.
ガイドベーン回動角度を低衝突損失領域の範囲内に設定することとしたので、ステーベーンを通過した流体の周方向における流入角度分布との関係で、ガイドベーン衝突損失が大きくならない範囲でガイドベーン回動角度を設定することとなり、可及的に効率の高い水車の制御方法を提供することができる。 Since the guide vane rotation angle is set within the range of the low collision loss region, the guide vane rotation is performed within the range where the guide vane collision loss does not increase due to the flow angle distribution in the circumferential direction of the fluid that has passed through the stay vane. The moving angle is set, and a water turbine control method that is as efficient as possible can be provided.
本発明によれば、低衝突損失領域の範囲内でガイドベーンの回動角度を個別に設定することとしたので、ガイドベーン毎に適切なインシデンス角を設定することができ、可及的に効率の高い水車およびその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, since the rotation angle of the guide vane is individually set within the range of the low collision loss region, it is possible to set an appropriate incident angle for each guide vane, and as efficiently as possible. Water turbine and its control method can be provided.
以下に、本発明の水車にかかる参考実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図5を用いて説明する。
図1において、水車11は、その中心に、周方向へ間隔をあけて複数のランナベーン12が設けられたランナ13を有している。このランナ13は、主軸14の先端部に設けられており、主軸14とともに回転可能とされている。ランナ13の外周側には、それぞれ周方向へ間隔をあけて設けられた複数のガイドベーン15及び複数のステーベーン16が順に設けられており、その外周側に、渦巻状に形成されたケーシング17が設けられている。
ランナ13の下方側には、漸次拡径されて途中で屈曲されたドラフトチューブ18が設けられている。
A reference embodiment according to the water wheel of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, a
On the lower side of the
このように構成された水車11によれば、上池からの水が渦巻状のケーシング17へ送り込まれて旋回しながら次第に中心へ送り込まれ、ステーベーン16及びガイドベーン15を通過してランナ13へ流れ込み、このランナ13のランナベーン12によって回転力が発生する。これによりランナ13が回転して主軸14に接続された図示しない発電機の回転軸が回転されて発電されるようになっている。
According to the
ランナ13を回転させた水は、ドラフトチューブ18内を流れて下池へ送り出されるようになっている。
The water obtained by rotating the
なお、水車11を揚水用のポンプとして用いる場合は、主軸14を回転させることにより、ドラフトチューブ18からランナ13によって下池側の水が吸い上げられて、ガイドベーン15及びステーベーン16からケーシング17内へ送り出されて上池へ送り込まれるようになっている。
When the
水車11には、個々のガイドベーン15にそれぞれリンク機構21を介してサーボモータ22が設けられており、これらサーボモータ22がガイドベーン角度制御手段30によってそれぞれ個別に駆動されるようになっている。
In the
つまり、ガイドベーン角度制御手段30によってサーボモータ22が駆動されると、図2に示すように、このサーボモータ22の回転軸23に設けられた駆動片24に連結されたリンク部材25を介して、ガイドベーン15の支持軸27に固定されたアーム26に伝達され、ガイドベーン15がそれぞれ回動されるようになっている。
That is, when the
ガイドベーン角度制御手段30は、ガイドベーン15の回動角度を個別に制御する。
本実施形態では、図3に示すように、20枚のガイドベーン15を5つのグループ、すなわち第1グループGr1、第2グループGr2、第3グループGr3、第4グループGr4および第5グループGr5に分け、これらグループ毎にガイドベーン回動角度を個別制御する。
なお、全てを図示していないが、本実施形態におけるステーベーン16は10枚設けられている。
The guide vane angle control means 30 individually controls the rotation angle of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the 20
Although not all are shown, ten
ガイドベーン15の各グループGr1〜Gr5の回動角度は、ステーベーン16から流れ込む流体の周方向における流入角度分布に応じて異なった角度に設定される。
図3の状態は、20枚のガイドベーン15のガイドベーン開度が65%のときであり、このガイドベーン開度65%とは、本実施形態において最高効率点流量における開度を意味する。
ここで、ガイドベーン開度とは、各ガイドベーン15間に形成されるスロート径の大きさの程度を示し、流体が流れないようにガイドベーンを締め切った状態を0%とし、最大のスロート径を有するときを100%としている。
The rotation angles of the groups Gr1 to Gr5 of the
The state of FIG. 3 is when the guide vane opening degree of the 20
Here, the guide vane opening degree indicates the degree of the throat diameter formed between the
ガイドベーン15の第1グループGr1から第5グループGr5に行くに従い漸次ガイドベーン回動角度が大きくなるように設定されている。最小回動角度である第1グループGr1と最大回動角度である第5グループGr5との角度の差は所定範囲に設定されている。この角度範囲は、後述するように、ガイドベーンの衝突損失との関係で一定の範囲内に設定されている。
ここで、回動角度とは、ガイドベーン15を閉め切ってガイドベーン開度を0%としたときの角度を0°とし、この角度から、ガイドベーン15の回動中心C周りの角度αをいう。
The guide vane rotation angle is set to gradually increase from the first group Gr1 to the fifth group Gr5 of the
Here, the rotation angle refers to an angle α around the rotation center C of the
図4には、ガイドベーン開度に対するガイドベーンの回動角度を示している。
同図からわかるように、ガイドベーン開度が小さい小流量のとき、具体的にはガイドベーン開度が18%以下のとき、全ての回動角度を同一にしている(すなわち個別制御を行わない。)。
ガイドベーン開度がさらに大きくなると(流量が多くなると)、徐々にグループ毎の回動角度を異ならせるように個別制御を行う。
ガイドベーン開度が30%以上55%以下では、グループ間で異ならせた回動角度の範囲を5°程度とし、この角度範囲を保ったまま一定としている。
ガイドベーン開度が55%を超えると、グループ間で異ならせた回動角度の範囲を徐々に狭めて行き、ガイドベーン開度70%以上では全ての回動角度を同一にする(すなわち個別制御を行わない)。
FIG. 4 shows the rotation angle of the guide vane with respect to the guide vane opening.
As can be seen from the figure, when the guide vane opening is a small flow rate, specifically, when the guide vane opening is 18% or less, all the rotation angles are the same (that is, individual control is not performed). .)
When the guide vane opening is further increased (when the flow rate is increased), individual control is performed so as to gradually change the rotation angle for each group.
When the guide vane opening is 30% or more and 55% or less, the range of the rotation angle varied between the groups is set to about 5 °, and the angle range is kept constant.
When the guide vane opening exceeds 55%, the range of the rotation angle varied between the groups is gradually narrowed, and when the guide vane opening is 70% or more, all the rotation angles are made the same (ie, individual control). Do not do).
次に、図5を用いて、図4のようにガイドベーン開度に応じてガイドベーンの回動角度を制御する理由を説明する。
図5(a)には、ガイドベーン15に対して流れ込む流体のインシデンス角が示されている。インシデンス角が0°のとき、即ち流体の流れがガイドベーンに沿うときに設計点となり、最もガイドベーンに対する流体の衝突損失がない状態となる。ガイドベーン15に対して流れ込む流体の角度が、設計点(0°)から両側にずれた角度を、それぞれ正および負の値で示す。
Next, the reason why the rotation angle of the guide vane is controlled according to the guide vane opening as shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
FIG. 5A shows the incident angle of the fluid flowing into the
図5(b)には、インシデンス角に対するガイドベーンの衝突損失例が示されている。同図に示されているように、ガイドベーン15の衝突損失は、設計点(0°)で最も小さくなり、設計点の両側においても低い衝突損失を保ったままとなる。そして、設計点から所定角度(一般には約10°、本参考実施形態の場合は5°)ずれると、急激に衝突損失が大きくなる。
この図からわかるように、急激に衝突損失が大きくならない角度範囲である低衝突損失領域でインシデンス角が設定されるようにガイドベーン15の回動角度αを設定すれば、ガイドベーン15における衝突損失を減少させることができ、水車の効率を可及的に上昇させることができる。したがって、本参考実施形態では、最高効率点流量のときには、ステーベーン16から流れ込む流体の周方向速度分布に応じてガイドベーンの回動角度を設定する際に、衝突損失が大きくならない低衝突損失領域の範囲内にインシデンス角が設定されるようにガイドベーン15の回動角度を設定する。
FIG. 5B shows an example of the collision loss of the guide vane with respect to the incidence angle. As shown in the figure, the collision loss of the
As can be seen from this figure, when the rotation angle α of the
一方、ガイドベーン開度を小さくした小流量のとき、及び、ガイドベーン開度を大きくした大流量のときは、ガイドベーン15の回動角度は設計点(0°)からずれることになる。具体的には、図5(b)において、設計点から両側に離れる方向にインシデンス角が設定されることになる。
小流量時および大流量時に各ガイドベーン15の回動角度に幅を持たせると、図5(b)に示すように、ガイドベーン15の一部分のインシデンス角の絶対値が大きくなり、大きな衝突損失を招いてしまう。これでは、全体の損失が大きくなり、水車の効率向上が図れない。そこで、本参考実施形態では、図4に示したように、小流量時および大流量時には、インシデンス角に幅を持たせないように、ガイドベーン15の回動角度の個別制御は行わないようにした。
On the other hand, the rotation angle of the
If the rotation angle of each
本参考実施形態による水車によれば、以下の作用効果を奏する。
ガイドベーン15の回動角度を低衝突損失領域の範囲内に設定することとしたので、ステーベーン16を通過した流体の周方向における流入角度分布との関係で、ガイドベーン衝突損失が大きくならない範囲でガイドベーン回動角度を設定することとなり、可及的に効率の高い水車が実現することができる。
According to the water wheel according to the reference embodiment has the following advantages.
Since the rotation angle of the
特に、最高効率点流量時には、ガイドベーン15のインシデンス角が設計点近傍にあるので、全てのガイドベーン15のインシデンス角を低衝突損失領域内に設定することができるので、最も高い効率を実現できる。
In particular, at the highest efficiency point flow rate, the incidence angle of the
また、最高効率点流量から離れた小流量時および大流量時には、ガイドベーン15の回動角度の個別制御を行わないようにしたので、衝突損失が大きいインシデンス角にガイドベーンが設定されることを回避できる。これにより、小流量時および大流量時であっても、損失の少ない水車を提供することができる。
In addition, when the flow rate is small and the flow rate is far from the maximum efficiency point flow rate, the individual control of the rotation angle of the
本参考実施形態を前提とした本発明の実施形態として、図6及び図7に示したガイドベーン回動角度の制御方法がある。
この実施形態は、最高効率点流量のときの効率向上を主目的とし、小流量時あるいは大流量時におけるガイドベーン15の衝突損失が全体の損失に比べて小さいと判断できる場合に適用可能なものである。
As an embodiment of the present invention based on this reference embodiment, there is a guide vane rotation angle control method shown in FIGS.
This embodiment is mainly intended to improve the efficiency at the maximum efficiency point flow rate, and can be applied when the collision loss of the
図6には、本実施形態にかかるガイドベーン回動角度の制御方法の第1実施例が示されている。同図では、小流量(ガイドベーン開度小)から大流量(ガイドベーン開度大)にいくにつれて、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲を一定の割合で増大させたものである。
この実施例によれば、小流量の時には各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲が小さくなっているので、小流量時における衝突損失を小さくできる。
最高効率点流量時には、図4における場合と同様に、効率向上を図ることができる。
大流量時には、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲が大きくなり、衝突損失が大きいインシデンス角に一部のガイドベーン15が設定されてしまうことになるが、ガイドベーン15の衝突損失が全体の損失に比べて無視できるほど小さい場合には、このような制御も有用である。
この実施例のようにガイドベーン回動角度の制御を行えば、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲を、ガイドベーン開度に対する等比関数で設定することができるので、制御プログラムが簡便になるという利点がある。
Figure 6 is a first embodiment of a guide vane turning angle control method according to this embodiment. In this figure, the setting range of the rotation angle of each
According to this embodiment, since the setting range of the rotation angle of each
At the maximum efficiency point flow rate, the efficiency can be improved as in the case of FIG.
When the flow rate is large, the setting range of the rotation angle of each
By performing the guiding vane rotation angle control as in this embodiment, the setting range of the rotation angle of each
図7には、本実施形態にかかるガイドベーン回動角度の制御方法の第2実施例が示されている。同図では、小流量(ガイドベーン開度小)から大流量(ガイドベーン開度大)にわたって、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲を一定としたものである。
本実施例であっても、最高効率点流量時には、図4における場合と同様に、効率向上を図ることができる。
一方、小流量時および大流量時には、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲が大きくなり、衝突損失が大きいインシデンス角に一部のガイドベーン15が設定されてしまうことになるが、ガイドベーン15の衝突損失が全体の損失に比べて無視できるほど小さい場合には、このような制御も有用である。
この実施例のようにガイドベーン回動角度の制御を行えば、各ガイドベーン15の回動角度の設定範囲を、ガイドベーン開度にかかわらず等差関数で設定することができるので、制御プログラムが極めて簡便になるという利点がある。
Figure 7 is a second embodiment of the guide vane turning angle control method according to this embodiment. In the figure, the setting range of the rotation angle of each
Even in this embodiment , at the maximum efficiency point flow rate, the efficiency can be improved as in the case of FIG.
On the other hand, at the time of a small flow rate and a large flow rate, the setting range of the rotation angle of each
By controlling the guide vane rotation angle as in this embodiment, the setting range of the rotation angle of each
なお、本実施形態では、ガイドベーン15を5つのグループに分けて回動角度を個別制御することとしたが、本発明はこれに限定されず、2以上4以下のグループでもよく、6以上のグループでもよい。あるいは、全てのガイドベーン15を個別に制御することとしてもよい。
In this embodiment, the
11 水車
12 ランナベーン
13 ランナ
15 ガイドベーン
16 ステーベーン
17 ケーシング
30 ガイドベーン角度制御手段
11
Claims (4)
前記ガイドベーン角度制御手段は、前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍となるように設計点から両側に約10°の範囲内に設定されるように個別制御を行い、小流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする水車。 A plurality of runner vanes provided along the circumferential direction, a plurality of guide vanes provided on the outer peripheral side of the runner, the rotation angles of which can be individually changed, and an outer periphery of the guide vanes. In a water turbine comprising a plurality of stay vanes, and guide vane angle control means for individually controlling the rotation angle of each guide vane,
The guide vane angle of the control means, the rotation angle of each guide vane, the guide for the fluid flowing into the vane guide vane shock loss on both sides to approximately 10 ° from the design point to be the smallest design point near There rows individually controlled so as to be set within the range, at the time of small flow rate, water wheel, characterized in that narrower than the maximum efficiency point flow time setting range of the rotation angle of each guide vane.
前記ガイドベーン角度制御手段は、前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍となるように設計点から両側に約10°の範囲内に設定されるように個別制御を行い、大流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする水車。 A plurality of runner vanes provided along the circumferential direction, a plurality of guide vanes provided on the outer peripheral side of the runner, the rotation angles of which can be individually changed, and an outer periphery of the guide vanes. In a water turbine comprising a plurality of stay vanes, and guide vane angle control means for individually controlling the rotation angle of each guide vane,
The guide vane angle control means has a range of about 10 ° on both sides from the design point so that the rotation angle of each guide vane is in the vicinity of the design point where the guide vane collision loss with respect to the fluid flowing into the guide vane is the smallest. A water wheel characterized by performing individual control so as to be set within the range, and narrowing the setting range of the rotation angle of each guide vane at a large flow rate than at a maximum efficiency point flow rate.
前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍となるように設計点から両側に約10°の範囲内に設定されるように個別制御を行い、
小流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする水車の制御方法。 A plurality of runner vanes provided along the circumferential direction, a plurality of guide vanes provided on the outer peripheral side of the runner, the rotation angles of which can be individually changed, and an outer periphery of the guide vanes. In a method of controlling a water turbine equipped with a plurality of stay vanes,
Individually, the rotation angle of each guide vane is set within a range of about 10 ° on both sides from the design point so that the guide vane collision loss with respect to the fluid flowing into the guide vane is near the design point. control stomach line,
A method for controlling a water turbine, characterized in that, when the flow rate is small, the setting range of the rotation angle of each guide vane is narrower than that at the maximum efficiency point flow rate .
前記各ガイドベーンの回動角度が、前記ガイドベーンに流入する流体に対するガイドベーン衝突損失が最も少ない設計点近傍となるように設計点から両側に約10°の範囲内に設定されるように個別制御を行い、
大流量時には、前記各ガイドベーンの回動角度の設定範囲を最高効率点流量時よりも狭くすることを特徴とする水車の制御方法。 A plurality of runner vanes provided along the circumferential direction, a plurality of guide vanes provided on the outer peripheral side of the runner, the rotation angles of which can be individually changed, and an outer periphery of the guide vanes. In a method of controlling a water turbine equipped with a plurality of stay vanes,
Individually, the rotation angle of each guide vane is set within a range of about 10 ° on both sides from the design point so that the guide vane collision loss with respect to the fluid flowing into the guide vane is near the design point. control stomach line,
A method for controlling a water turbine, characterized in that, when the flow rate is large, the setting range of the rotation angle of each guide vane is narrower than when the maximum efficiency point flow rate.
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