JPH0565869A - Needle servomotor for pelton turbine - Google Patents
Needle servomotor for pelton turbineInfo
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- JPH0565869A JPH0565869A JP3254735A JP25473591A JPH0565869A JP H0565869 A JPH0565869 A JP H0565869A JP 3254735 A JP3254735 A JP 3254735A JP 25473591 A JP25473591 A JP 25473591A JP H0565869 A JPH0565869 A JP H0565869A
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- Control Of Water Turbines (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、余水路を省略した流
れ込み式水力発電所に設置されるペルトン水車のニード
ルサーボモータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a needle servomotor for a Pelton turbine installed in a flow-in type hydroelectric power station in which a spillway is omitted.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ペルトン水車は、入口曲管により導かれ
た圧力水はノズルで加速されシェットとなってランナの
バケットにあたり、ランナに回転力を与えた後放水面に
自然落下する。ノズル内のニードルは調速機と連動する
ニードルサーボモータにより負荷に応じて開閉操作され
流量を調整する。余水路を有する流れ込み式の水力発電
所では、水車停止時に運転中に流れていた水を余水路に
流していた。このような水力発電所にペルトン水車を設
置した場合には、ニードルサーボモータを制御する操作
油圧が喪失すれば、ニードルはニードルサーボモータに
よって自己閉鎖しペルトン水車の運転を停止させるよう
に構成されていた。このようなニードルサーボモータで
はニードルロッドの端部に設けたバランスピストンには
ノズル内の水圧によってニードル開方向のバランスピス
トン力が作用し、ニードルにはニードル開度に逆比例し
てニードル閉方向に作用するニードル水推力が作用す
る。従来、バランスピストンの外径はニードル弁部の太
さに比して細く、かつニードルを閉方向に押圧するスプ
リングを用いて、ニードルサーボモータの操作用油圧が
喪失したとき、ニードルが自己閉鎖するように構成され
ていた。2. Description of the Related Art In a Pelton turbine, pressure water guided by an inlet curved pipe is accelerated by a nozzle to become a shet, hitting a bucket of a runner, and imparting a rotational force to the runner, and then naturally falling onto a discharge surface. The needle in the nozzle is opened / closed according to the load by a needle servomotor that works in conjunction with the speed governor to adjust the flow rate. In a run-of-river type hydroelectric power plant that has a spillway, the water that was flowing during operation when the turbine was stopped was flowing into the spillway. When a Pelton turbine is installed in such a hydroelectric power plant, if the operating hydraulic pressure for controlling the needle servomotor is lost, the needle is closed by the needle servomotor and the operation of the Pelton turbine is stopped. It was In such a needle servomotor, the balance piston provided at the end of the needle rod is acted on by the water pressure in the nozzle to exert a balance piston force in the needle opening direction, which causes the needle to move in the needle closing direction in inverse proportion to the needle opening degree. The acting needle water thrust acts. Conventionally, the outer diameter of the balance piston is smaller than the thickness of the needle valve portion, and a spring that presses the needle in the closing direction is used to self-close the needle when the hydraulic pressure for operating the needle servo motor is lost. Was configured as.
【０００３】建設コストを安くするために余水路を省略
した流れ込み式の水力発電所がある。このような発電所
では水車の水量を調整するサーボモータが故障または操
作電源喪失の場合に、水車は水路から流れ込む水量を流
し続けなければならない。There is a flow-in type hydroelectric power plant in which a spillway is omitted in order to reduce the construction cost. In such a power plant, in the event of a failure of the servomotor that regulates the amount of water in the water turbine or loss of operating power, the water turbine must continue to flow the water flowing from the waterway.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来、バランスピスト
ンの径が細いためニドルサーボモータは自己閉鎖特性を
備えていて、油圧喪失時にニードルが自己閉鎖しないよ
うにするためには、自己閉鎖力以上の開方向力を有する
スプリングを必要とする。しかし、このようなスプリン
グを採用すれば、スプリングをサーボモータ内に取り付
けるため外装式のニードルサーボモータではサーボモー
タが大きくかつ重くなりコストが高くなる。また、内蔵
式のニードルサーボモータではサーボモータがノズルに
内蔵されているため、スプリングを採用すればサーボモ
ータが一層大きくなってノズル内の水の流れを妨げるた
め、水車の効率低下を招くことがあった。Conventionally, since the balance piston has a small diameter, the middle servomotor has a self-closing characteristic. In order to prevent the needle from self-closing when the hydraulic pressure is lost, a self-closing force is required. Requires a spring having an opening force of. However, if such a spring is adopted, the spring is mounted inside the servo motor, so that the servo motor is large and heavy in the external needle servo motor, and the cost is increased. Further, in the built-in needle servo motor, the servo motor is built in the nozzle. Therefore, if a spring is used, the servo motor becomes larger and the flow of water in the nozzle is impeded, which may lead to a reduction in the efficiency of the water turbine. there were.
【０００５】この発明は、余水路を省略した流れ込み式
の水力発電所において、ペルトン水車を採用した場合
に、ニードルサーモータの油圧喪失時にニードルが自己
閉鎖しないようにしたニードルサーボモータを提供する
ことを目的とする。The present invention provides a needle servomotor in a flow-in type hydroelectric power plant in which a spillway is omitted, in which a needle is not closed by itself when a hydraulic pressure of the needle motor is lost when a Pelton turbine is adopted. With the goal.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】余水路を省略した流れ込
み式水力発電所に設置されるペルトン水車において、油
圧操作式のニードルサーボモータに結合されたバランス
ピストンの外径をノズルチップ口径の０．８倍以上に構
成し、油圧喪失時にニードルが自己閉鎖しないようにし
たことによって、上記目的を達成する。In a Pelton turbine installed in a flow-in type hydroelectric power plant in which a spillway is omitted, the outer diameter of a balance piston connected to a hydraulically operated needle servomotor is set to 0. The object is achieved by making the needle 8 times or more and preventing the needle from self-closing when the oil pressure is lost.
【０００７】また、ニードルサーボモータを外装式とす
れば、ニードルサーボモータの油圧喪失時にニードルが
自己閉鎖しないようにする上に好適である。If the needle servomotor is of an exterior type, it is suitable for preventing the needle from self-closing when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost.
【０００８】さらに、ニードルサーボモータを内装式と
すれば、ニードルサーボモータの油圧喪失時にニードル
が自己閉鎖しないようにする上に好適である。Further, if the needle servomotor is of an internal type, it is suitable for preventing the needle from self-closing when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost.
【０００９】[0009]
【作用】この発明においては、モデル試験の結果、バラ
ンスピストンの外径がノズルチップ口径の０．８倍のと
き、ニードル閉方向に作用するニードル水推力とニード
ル開方向に作用するバランスピストン力とがバランスす
るので、バランスピストンの外径をノズルチップ口径の
０．８倍に構成すれば、ニードルサーボモータの油圧喪
失時にニードルは閉じることなく、運転中の開度のまま
となる。従ってノズルから水を流通させることができ
る。また、モデル試験の結果モデル試験の結果、バラン
スピストンの外径がノズルチップ口径の０．８倍以上の
とき、ニードル閉方向に作用するニードル水推力よりも
ニードル開方向に作用するバランスピストン力が大きく
なるので、バランスピストンの外径をノズルチップ口径
の０．８倍以上に構成すれば、ニードルサーボモータの
油圧喪失時にニードルは運転中の開度よりもさらに開く
ようになる。従ってノズルから水を流通させることがで
きる。In the present invention, as a result of the model test, when the outer diameter of the balance piston is 0.8 times the nozzle tip diameter, the needle water thrust acting in the needle closing direction and the balance piston force acting in the needle opening direction are Therefore, if the outer diameter of the balance piston is 0.8 times the nozzle tip diameter, the needle does not close when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost, and the opening remains the same during operation. Therefore, water can be circulated from the nozzle. Also, as a result of the model test, as a result of the model test, when the outer diameter of the balance piston is 0.8 times or more the nozzle tip diameter, the balance piston force acting in the needle opening direction is more than the needle water thrust acting in the needle closing direction. Therefore, if the outer diameter of the balance piston is 0.8 times or more the nozzle tip diameter, the needle will open further than the opening during operation when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost. Therefore, water can be circulated from the nozzle.
【００１０】[0010]
【実施例】実施例１ 図１はこの発明の第１の実施例の外装式ニードルサーボ
モータを備えたニードルの断面図である。ノズル１は図
示しない入口曲管に接続されていて、先端にノズルチッ
プ１ａを有し、ノズル１の中にニードル２が移動自在に
支持されている。ニードル２の先端は先細となってお
り、ニードル２の他端にはシリンダ４ａ，ピストン４ｂ
およびピストンロッド４ｃからなる油圧操作式のニード
ルサーボモータ４がノズル１に結合されている。バラン
スピストン３はニードルロット４ｃに結合されている。
給油口４ｄから圧油を供給すると、ピストン４ｂは左に
移動してニードル１を閉じ、給油口４ｅから圧油を供給
するとヒピストン４ｂは右に移動してニードル１を開
く。ノズル１の中に流水が満ちているので、ニードル２
にはニードル２を閉じる方向のニードル水推力が働く、
このニードル水推力はニードル開度に逆比例する。バラ
ンスピストン３にはニードル２を開く方向のバランスピ
ストン力が働く。このバランスピストン力はバランスピ
ストン３の外径ＤB に比例する。Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a needle having an exterior needle servomotor according to a first embodiment of the present invention. The nozzle 1 is connected to an inlet bend pipe (not shown), has a nozzle tip 1a at its tip, and a needle 2 is movably supported in the nozzle 1. The tip of the needle 2 is tapered, and the other end of the needle 2 has a cylinder 4a and a piston 4b.
A hydraulically operated needle servomotor 4 including a piston rod 4c and a piston rod 4c is connected to the nozzle 1. The balance piston 3 is connected to the needle lot 4c.
When pressure oil is supplied from the oil supply port 4d, the piston 4b moves to the left to close the needle 1, and when pressure oil is supplied from the oil supply port 4e, the high piston 4b moves to the right and opens the needle 1. Since the nozzle 1 is filled with running water, the needle 2
, The needle water thrust in the direction to close the needle 2 works,
This needle water thrust is inversely proportional to the needle opening. A balance piston force in the direction of opening the needle 2 acts on the balance piston 3. This balance piston force is proportional to the outer diameter D B of the balance piston 3.
【００１１】ペルトン水車のモデルによるモデル試験の
結果、バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口径Ｄ
T の０．８倍と等しいとき、ニードル水推力とバランス
ピストン力とがバランスすることを確認した。従って、
バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口径ＤT の
０．８倍とすれば、ニードルサーボモータの油圧が喪失
したとき、ニードル２は開いたままの状態を保ち水を流
し続ける。バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口
径ＤT の０．８倍より大きくすれば、バランスピストン
力はニードル水推力より大きくなり、ニードルサーボモ
ータの油圧が喪失したときニードル２はさらに開くよう
になる。As a result of a model test using a model of Pelton turbine, the balance piston outer diameter D B is the nozzle tip diameter D.
It was confirmed that the needle water thrust and the balance piston force were balanced when it was equal to 0.8 times T. Therefore,
If the balance piston outer diameter D B is 0.8 times the nozzle tip diameter D T , when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost, the needle 2 remains open and water continues to flow. If the balance piston outer diameter D B is larger than 0.8 times the nozzle tip diameter D T , the balance piston force becomes larger than the needle water thrust, and the needle 2 opens further when the hydraulic pressure of the needle servo motor is lost. ..
【００１２】実施例２ 図２はこの発明の第２の実施例の内蔵式ニードルサーボ
モータを備えたニードルの断面図である。ノズル１は図
示しない入口曲管に接続されていて、先端にノズルチッ
プ１ａを有し、ノズル１の中に油圧操作式のニードルサ
ーボモータ４を内蔵している。サーボ・モータ４はシリ
ンダ４ａ，ビストン４ｂ，ピストンロッド４ｃを備え
る。シリンダ４ａとバランスピストン３は一体に構成さ
れている。ニードル１はシリンダ４ａ内に移動可能に構
成されている。バランスピストン３はニードルロッド４
ｃに結合されている。給油口４ｄから圧油を供給する
と、ニードル２は左側へ移動してノズル１を閉じ、給油
口４ｅから圧油を供給するとニードル２は右側へ移動し
てノズル１を開く。ノズル１の中に流水が満ちているの
で、ニードル２にはニードル２を閉じる方向のニードル
水推力が働く、このニードル水推力はニードル開度に逆
比例する。バランスピストン３にはニードル２を開く方
向のバランスピストン力が働く。このバランスピストン
力はバランスピストン３の外径ＤB に比例する。 Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view of a needle having a built-in needle servomotor according to a second embodiment of the present invention. The nozzle 1 is connected to an inlet bent pipe (not shown), has a nozzle tip 1a at its tip, and incorporates a hydraulically operated needle servomotor 4 in the nozzle 1. The servo motor 4 includes a cylinder 4a, a piston 4b, and a piston rod 4c. The cylinder 4a and the balance piston 3 are integrally formed. The needle 1 is movable in the cylinder 4a. Balance piston 3 is needle rod 4
bound to c. When pressure oil is supplied from the oil supply port 4d, the needle 2 moves to the left to close the nozzle 1, and when pressure oil is supplied from the oil supply port 4e, the needle 2 moves to the right and opens the nozzle 1. Since the nozzle 1 is filled with flowing water, the needle water thrust in the direction of closing the needle 2 acts on the needle 2. This needle water thrust is inversely proportional to the needle opening. A balance piston force in the direction of opening the needle 2 acts on the balance piston 3. This balance piston force is proportional to the outer diameter D B of the balance piston 3.
【００１３】ペルトン水車のモデルによるモデル試験の
結果、バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口径Ｄ
T の０．８倍と等しいとき、ニードル水推力とバランス
ピストン力とがバランスすることを確認した。従って、
バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口径ＤT の
０．８倍とすれば、ニードルサーボモータの油圧が喪失
したとき、ニードル２は開いたままの状態を保ち水を流
し続ける。バランスピストン外径ＤB がノズルチップ口
径ＤT の０．８倍より大きくすれば、バランスピストン
力はニードル水推力より大きくなり、ニードルサーボモ
ータの油圧が喪失したときニードル２はさらに開くよう
になる。As a result of a model test using a model of Pelton turbine, the balance piston outer diameter D B is the nozzle tip diameter D.
It was confirmed that the needle water thrust and the balance piston force were balanced when it was equal to 0.8 times T. Therefore,
If the balance piston outer diameter D B is 0.8 times the nozzle tip diameter D T , when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost, the needle 2 remains open and water continues to flow. If the balance piston outer diameter D B is larger than 0.8 times the nozzle tip diameter D T , the balance piston force becomes larger than the needle water thrust, and the needle 2 opens further when the hydraulic pressure of the needle servo motor is lost. ..
【００１４】[0014]
【発明の効果】この発明においては、バランスピストン
の外径をノズルチップ口径の０．８倍以上とし、モデル
試験の結果バランスピストンに作用するニードル開方向
のバランスピストン力はニードルに作用するニードル閉
方向のニードル水推力とバランスするかまたはバランス
ピストン力がニードル水推力より大きくなるので、ニー
ドルサーボモータの油圧が喪失したとき、ニードルを運
転中の開度に保つかまたはさらに開くようになる。従っ
て、余水路を省略した流れ込み式の水力発電所にペルト
ン水車を設置したとき、ニードルは自己閉鎖することな
く水を流し続けることができる。しかも、ニードルサー
ボモータを従来と同じ大きさとし、コストを高くするこ
とはない。なお、内蔵式のニードルサーボモータにおい
ても、寸法を大きくすることがないので、ペルトン水車
の効率低下を招くことはない。According to the present invention, the outer diameter of the balance piston is 0.8 times or more of the nozzle tip diameter, and the result of the model test shows that the balance piston force acting on the balance piston in the needle opening direction is the needle closing force acting on the needle. Directional needle water thrust or the balance piston force is greater than the needle water thrust, so that when the hydraulic pressure of the needle servomotor is lost, the needle is maintained at the operating opening or further opened. Therefore, when the Pelton turbine is installed in a run-of-river type hydroelectric power plant where the spillway is omitted, the needle can continue to flow water without self-closing. Moreover, the needle servomotor is made the same size as the conventional one, and the cost is not increased. Even in the built-in needle servo motor, since the size is not increased, the efficiency of the Pelton turbine does not decrease.
【図１】この発明の第１の実施例による外装式ニードル
サーボモータを備えたニードルの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a needle equipped with an exterior needle servomotor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施例による内蔵式ニードル
サーボモータを備えたニードルの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a needle equipped with a built-in needle servo motor according to a second embodiment of the present invention.
１ ノズル １ａ ノズルチップ ２ ニードル ３ バランスピストン ４ ニードルサーボモータ 1 Nozzle 1a Nozzle tip 2 Needle 3 Balance piston 4 Needle servo motor
Claims (3)
設置されるペルトン水車において、油圧操作式のニード
ルサーボモータに結合されたバランスピストンの外径を
ノズルチップ口径の０．８倍以上に構成し、油圧喪失時
にニードルが自己閉鎖しないようにしたことを特徴とす
るペルトン水車のニードルサーボモータ。1. In a Pelton turbine installed in a run-of-river hydroelectric power plant in which a spillway is omitted, the outer diameter of a balance piston connected to a hydraulically operated needle servomotor is 0.8 times or more of the nozzle tip diameter. A needle servomotor for a Pelton turbine that is configured so that the needle does not self-close when the oil pressure is lost.
ーボモータにおいて、ニードルサーボモータは外装式の
ニードルサーボモータであることを特徴とするペルトン
水車のニードルサーボモータ。2. A needle servomotor for a Pelton turbine according to claim 1, wherein the needle servomotor is an exterior needleservomotor.
ーボモータにおいて、ニードルサーボモータは内装式の
ニードルサーボモータであることを特徴とするペルトン
水車のニードルサーボモータ。3. The needle servomotor for a Pelton turbine according to claim 1, wherein the needle servomotor is an internal needleservomotor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3254735A JPH0565869A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Needle servomotor for pelton turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3254735A JPH0565869A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Needle servomotor for pelton turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0565869A true JPH0565869A (en) | 1993-03-19 |
Family
ID=17269132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3254735A Pending JPH0565869A (en) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | Needle servomotor for pelton turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0565869A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279541A (en) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Star Micronics Co Ltd | Machine tool |
| JP2008279559A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Star Micronics Co Ltd | Machine tool |
| CZ306294B6 (en) * | 2012-11-13 | 2016-11-16 | Fite A.S. | Pelton water wheel |
-
1991
- 1991-09-05 JP JP3254735A patent/JPH0565869A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008279541A (en) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Star Micronics Co Ltd | Machine tool |
| JP2008279559A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Star Micronics Co Ltd | Machine tool |
| CZ306294B6 (en) * | 2012-11-13 | 2016-11-16 | Fite A.S. | Pelton water wheel |
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