JPH0133668B2 - - Google Patents

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JPH0133668B2
JPH0133668B2 JP58103788A JP10378883A JPH0133668B2 JP H0133668 B2 JPH0133668 B2 JP H0133668B2 JP 58103788 A JP58103788 A JP 58103788A JP 10378883 A JP10378883 A JP 10378883A JP H0133668 B2 JPH0133668 B2 JP H0133668B2
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JP
Japan
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needle
deflector
water turbine
nozzle
pelton
Prior art date
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JP58103788A
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English (en)
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JPS59229062A (ja
Inventor
Yoshuki Niikura
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0133668B2 publication Critical patent/JPH0133668B2/ja
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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
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/20Controlling by varying liquid flow specially adapted for turbines with jets of high-velocity liquid impinging on bladed or like rotors
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、ペルトン水車の制御装置に関し、
特にペルトン水車を備える水力発電所において、
系統故障などで発電不可となつた際デフレクタの
みの操作で水車の運転を止め自然放流する必要が
生じ、その後系統との再並列投入時にこの自然放
流流量を変化させることなく系統との並列を可能
にするものである。
〔従来技術とその問題点〕
一般にペルトン水車は200〜1800mの高落差地
点に適用される衝動水車であり、中容量機以下は
横軸形、大容量機には立軸形が用いられている。
第1図に示す横軸形ペルトン水車によつてその概
要を説明すると、水圧鉄管10からの圧力水は入
口曲管11a,11bで二つのノズル1,2に分
配されそれぞれのノズル1,2で加速され高速の
ジエツト12a,12bとなつてバケツト5aに
水動力を加えて仕事をしたのち下部放水路14に
排出される。それぞれのノズル1,2内のニード
ル1a,2aは通常運転時はそれぞれが備えるニ
ードルサーボモータ1c,2cによつて負荷に応
じて開閉されその流量を調整する。それぞれのノ
ズル1,2とランナ5との間にはデフレクタ1
a,2bが該ノズルに軸支され回動自在に設けら
れ、負荷が急激に減少したときにサーボモータ6
によりリンク機構7を介してそれぞれのデフレク
タ1b,2bが連動して同時に回動されジエツト
の方向を一時バケツト5aの方向からそらせて、
その間にそれぞれのニードル1a,2aを徐々に
閉じて水圧管10内の水撃作用による水圧上昇を
防止しながら水車の回転数が増大するのを抑制し
ている。また、デフレクタ1b,2bを全開する
ことによりジエツト12a,12bの方向がバケ
ツト5aから完全にそれランナ5の回転は停止す
るがこの水車を止めた状態でも放流は継続するこ
とができる。また、ペルトン水車はフランシス水
車などに比べて、負荷に応じてノズルから噴流す
るジエツトの数を増減して運転できるので部分負
荷効率が高く、さらに、ランナの点検や取替えが
容易で、機構が簡単であるから土砂などによる摩
耗腐蝕部品の取替えがたやすく、加えてデフレク
タおよびジエツトブレーキの採用により、速度上
昇、水圧上昇値が小さい等の利点がある。
上記のようにこの種のペルトン水車の制御装置
としてデフレクタが知られているが、従来装置に
おいては第2図にその要部を示すように、複数
(この従来例の場合4個であるが)のノズル1,
2,3,4が備えるそれぞれのデフレクタ1b,
2b,3b,4bをリンク機構7を介して連動さ
せそれぞれのデフレクタに共通に設けられた1個
のサーボモータ6でこれらのデフレクタを制御
し、装置の簡略化とデフレクタ回動時各ノズルか
らのジエツトがバケツトに与える水動力のバラン
ス化をはかつている。また、各ノズルはそれぞれ
デフレクタの回動と進退動作に協調をもたすべく
デフレクタの動きにニードルが連動する構成にな
つている。すなわちデフレクタ1b,2b,3
b,4bの動きをリンク機構1d,2d,3d,
4dを介して追尾用カム1e,2e,3e,4e
の動きに変換し、これらのカムがニードル配圧弁
1f,2f,3f,4fに作用することにより図
示しない圧油を制御してニードルサーボモータ1
c,2c,3c,4cを駆動させるシステムであ
る。そのため、このような装置では系統解除後の
水車停止から定格回転数まで増速させて系統に再
並投入するには、上記のようにデフレクタの動き
に連動してニードルが動作するために周知のよう
に各ノズルを一旦全閉にして、その後起動開度ま
で各ニードルと各デフレクタを開動作して水車を
増速していき、さらに各ニードルと各デフレクタ
を閉動作して水車回転数が定格回転数n0になつた
時点で系統と再並列投入を行なつている。この制
御ダイヤグラムを第3図に示す。したがつて、こ
のような制御装置では各ノズルを絞るという操作
があるため、水路内の流量変化が避けられなかつ
た。そのためこの種のペルトン水車の制御装置を
備える水力発電所において系統故障等で発電不可
になり、水路系の放流流量を確保すべくデフレク
タのみの操作で自然放流を継続しても、その後水
車を起動し系統と再並列投入を行なう際放流流量
が変化するという欠点がある。また、その対策と
して従来は土木設備として放流流量が維持できる
余水路を、さらには流量変化による水圧鉄管の水
圧上昇を押えるためにサージタンクを設ける必要
があるといつたことからその設備に多額の費用を
要するという欠点があつた。
〔発明の目的〕
上記従来のペルトン水車の制御装置の欠点に鑑
がみ、この発明は系統故障等で発電を停止しても
水路系流量を変化させることなく、系統との再並
列投入ができ、土木設備として設けられていた余
水路やサージタンクを省略し、さらに、流量変化
によつて生じる水圧上昇がないため水圧鉄管も廉
価なものにすることを目的とする。
〔発明の要点〕
この発明は、これらの目的を達成するために、
進退自在なニードル、該ニードルの進退で開閉さ
れる複数のノズル、該ノズルから噴流するジエツ
トをバケツトに受けその衝動で回転するランナ、
該ランナとそれぞれのノズルとの間に該ノズルに
軸支されその回動によりジエツトの方向をランナ
からそらすデフレクタ、該デフレクタの回動に連
動しニードルサーボモータへの圧油を制御するニ
ードル配圧弁に作用して前記ニードルを進退させ
る追尾用カムを備えるペルトン水車において、前
記ニードル配圧弁と前記ニードルサーボモータと
を接続する油圧回路に制御弁を設け、この制御弁
を閉じることにより前記追尾用カムと前記ニード
ルとの連動を解除し、デフレクタの回動だけで水
車の回転数を制御するようにした。さらにペルト
ン水車に連接する発電機と系統との系統解除後の
再並列投入時にこの制御弁を閉じることによりカ
ムとニードルとの連動を解除しデフレクタの回動
だけで水車の回転数が制御できるようにしたもの
である。
〔発明の実施例〕
以下この発明を実施例を示す図面により詳細に
説明する。
図において従来例を示す図面と同一構成部分は
同一符号を付しその説明を省略する。第4図にこ
の発明によるペルトン水車の制御装置のうち1個
のノズル系についてだけ要部を示す。
したがつて他のノズル系についても同様であ
る。第4図において、従来装置と異なるところは
ニードル配圧弁1fとニードルサーボモータ1c
とを接続する油圧回路105aに制御弁101a
を設けた点である。なお、図において、102は
起動制御弁、103はデフレクタ配圧弁、104
は圧油タンクである。この構成による制御装置を
備えたペルトン水車の制御方法は第5図にその制
御ダイヤグラムで示す。第5図において、水車運
転が停止され放流が続けられている状態で該水車
と系統との再並列が指示されると(この場合スタ
ートは第5図の右側)、まず、制御弁101aを
各ノズルとも閉にして追尾用カムとニードルとの
連動を解除する。この際制御弁101aが閉じら
れるとニードルサーボモータ1cに圧油が行かな
いので各ノズルはニードルが全開状態で保たれ
る。こ状態で図示しない水車のブレーキをOffに
してデフレクタサーボモータ6により各デフレク
タを起動開度まで開動作し水車を起動させ増速し
ていき、再び各デフレクタを閉動作して水車を定
格回転数n0にする。
こ時点で系統と再並列投入を行ない、その後制
御弁1fを各ノズル共開にしてデフレクタとニー
ドルを再び連動させ両者が全開状態で全負荷運転
に移行する。
すなわち、この装置では各ニードルは全開状態
のままでデフレクタを回動するでけで系統との再
並列投入時に水車の回転数変化が制御できる。つ
まり通常の起動時は従来と同じくニードルを全閉
する(この場合スタートは第5図の左側)のに対
して、再並列投入時はニードルを絞る操作を不要
としデフレクタだけで水車回転数が制御できるの
で水路流量は変化しない。
〔発明の効果〕
上記のようにこの発明によるペルトン水車の制
御装置は、追尾用カムとニードルとの連動を解除
できるようにし、ニードル配圧弁とニードルサー
ボモータとの間の油圧回路に設けられた制御弁を
閉にすることによりそれをなし、水車に連接する
発電機と系統との系統解除後の再並列投入時、ニ
ードルを全開のままデフレクタの回動だけで水車
の回転数が制御できるようにしたので、系統との
再並列投入時水路内の流量変化がなく、したがつ
て土木設備としての余水路を設けなくても放流流
量が維持でき、しかも水流変化によつて生じる水
圧上昇がないのでサージタンクを省略でき、かつ
水圧鉄管のコストも低減できるという優れた効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図はペルトン水車の
従来例を示すもので、第1図はその概要を示す縦
断面図、第2図はその制御装置の要部説明図、第
3図はその制御ダイヤグラム、第4図および第5
図はこの発明によるペルトン水車の制御装置の要
部説明図およびその制御ダイヤグラムである。 1,2,3,4……ノズル、1a,2a,3
a,4a……ニードル、1b,2b,3b,4b
……デフレクタ、1c,2c,3c,4c,……
ニードルサーボモータ、1d,2d,3d,4d
……リンク機構、1e,2e,3e,4e……追
尾用カム、1f,2f,3f,4f……ニードル
配圧弁、5……ランナ、5a……バケツト、6…
…デフレクタサーボモータ、7……リンク機構、
12a,12b……ジエツト、101a……制御
弁、105a……油圧回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 進退自在なニードル、該ニードルの進退で開
    閉される複数のノズル、該ノズルから噴流するジ
    エツトをバケツに受けその衝動で回転するラン
    ナ、該ランナとそれぞれのノズルとの間に該ノズ
    ルに軸支されその回動によりジエツトの方向をラ
    ンナからそらすデフレクタ、該デフレクタの回動
    に連動しニードルサーボモータへの圧油を制御す
    るニードル配圧弁に作用して前記ニードルを進退
    させる追尾用カムを備えるペルトン水車におい
    て、前記ニードル配圧弁と前記ニードルサーボモ
    ータとを接続する圧油回路に制御弁を設け、この
    制御弁を閉じることにより前記追尾用カムと前記
    ニードルとの連動を解除し、前記デフレクタの回
    動だけで水車の回転数を制御するようにしたこと
    を特徴とするペルトン水車の制御装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載のペルトン水車
    の制御装置において、該ペルトン水車に連接する
    発電機と系統との系統解除後の再並列投入時に、
    制御弁を閉じることにより追尾用カムとニードル
    との連動を解除するようにしたことを特徴とする
    ペルトン水車の制御装置。
JP58103788A 1983-06-10 1983-06-10 ペルトン水車の制御装置 Granted JPS59229062A (ja)

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JP58103788A JPS59229062A (ja) 1983-06-10 1983-06-10 ペルトン水車の制御装置

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5636309A (en) * 1980-06-27 1981-04-09 Hitachi Ltd Controlling mehtod for tension

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JPS5636309A (en) * 1980-06-27 1981-04-09 Hitachi Ltd Controlling mehtod for tension

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