JPH07119609A - Movable blade water turbine control device - Google Patents
Movable blade water turbine control deviceInfo
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- JPH07119609A JPH07119609A JP5284350A JP28435093A JPH07119609A JP H07119609 A JPH07119609 A JP H07119609A JP 5284350 A JP5284350 A JP 5284350A JP 28435093 A JP28435093 A JP 28435093A JP H07119609 A JPH07119609 A JP H07119609A
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- runner
- guide vane
- total head
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ランナベーン，ガイ
ドベーンを有する可動羽根水車の運転を制御する制御装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the operation of a movable impeller having a runner vane and a guide vane.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８はカプラン水車の構成図である。図
８において、水路に配置されたランナはランナベーン１
を備え、渦形ケーシングを通して導かれた水は、ガイド
ベーン２によって流量を調整する。ランナを取り付けた
主軸に発電機５が結合され、主軸の頭部にあるランナベ
ーンサーボモータ３により、ランナベーン１の角度を調
整する。ガイドベーン開度はガイドベーンサーボモータ
４により制御する。図９はチューブラ水車の構成図であ
る。チューブラ水車のランナベーン１は水路に配置され
ランナに結合された主軸に発電機５が結合されていて、
発電機５はバルブ内に収容されている。ガイドベーン２
はガイドベーンサーボモータ４により制御され、ランナ
ベーン１はランナベーンサーボモータ３により制御され
る。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a block diagram of a Kaplan turbine. In FIG. 8, the runners arranged in the waterways are runner vanes 1.
The water guided through the spiral casing is adjusted in flow rate by the guide vanes 2. The generator 5 is coupled to the main shaft to which the runner is attached, and the angle of the runner vane 1 is adjusted by the runner vane servomotor 3 on the head of the main shaft. The guide vane opening degree is controlled by the guide vane servomotor 4. FIG. 9 is a block diagram of a tubular turbine. A runner vane 1 of a tubular turbine has a generator 5 connected to a main shaft which is arranged in a waterway and connected to a runner,
The generator 5 is housed in the valve. Guide vane 2
Are controlled by a guide vane servomotor 4, and the runner vanes 1 are controlled by a runner vane servomotor 3.
【０００３】図１０は可動羽根水車のランナベーン開
度、ガイドベーン開度の組み合わせを求める線図であ
る。横軸は水車出力、立軸は水車効率，ガイドベーン開
度である。ガイドベーン開度に応じてランナベーン開度
φを変え、おのおののランナベーン開度φに対する効率
最良の運転点を選ぶことができる。すなわち各φに対す
る水車出力−水車効率の包絡線上をたどるようにガイド
ベーン開度−ランナベーン開度の関係を模型試験によっ
て設定すればよい。FIG. 10 is a diagram for obtaining a combination of a runner vane opening and a guide vane opening of a movable impeller. The horizontal axis is the turbine output, and the vertical axis is the turbine efficiency and guide vane opening. By changing the runner vane opening φ according to the guide vane opening, it is possible to select the most efficient operating point for each runner vane opening φ. That is, the relationship between the guide vane opening degree and the runner vane opening degree may be set by a model test so as to follow the envelope of turbine output-turbine efficiency for each φ.
【０００４】図１１は可動羽根水車の他のランナベーン
開度、ガイドベーン開度の組み合わせを求める線図であ
る。横軸は水車出力、立軸は水車効率，ランナベーン開
度である。ランナベーン開度に応じてガイドベーン開度
Δγを変え、おのおののガイドベーン開度Δγに対する
効率最良の運転点を選ぶことができる。すなわち各Δγ
に対する水車出力−水車効率の包絡線上をたどるように
ガイドベーン開度−ランナベーン開度の関係を模型試験
によって設定すればよい。FIG. 11 is a diagram for obtaining another combination of the runner vane opening and the guide vane opening of the movable impeller. The horizontal axis is the turbine output, and the vertical axis is the turbine efficiency and runner vane opening. By changing the guide vane opening Δγ according to the runner vane opening, it is possible to select the optimum operating point for each guide vane opening Δγ. That is, each Δγ
The relationship between the guide vane opening degree and the runner vane opening degree may be set by a model test so as to follow the envelope of the turbine output to the turbine-efficiency of the turbine.
【０００５】図１２は可動羽根水車の制御方法を示す概
要図、図１３は図１２の制御方法により求めたカムカー
ブを示す線図である。上ダム６及び下ダム７に取り付け
た圧力検出器８により、上ダム水位及び下ダム水位を検
出し、両方の水位の差から上ダムと下ダムとの総落差Ｈ
Ｇを測定する。９は可動羽根水車である。従来は、種々
の総落差ＨＧ1 ，ＨＧ2 ，ＨＧ3 に対応するガイドベー
ン開度とランナベーン開度との組み合わせであるカムカ
ーブを求め、このカムカーブによって目標の水車出力を
達成するように、ランナベーン開度及びガイドベーン開
度を制御していた。FIG. 12 is a schematic diagram showing a control method of a movable impeller, and FIG. 13 is a diagram showing a cam curve obtained by the control method of FIG. The pressure detector 8 attached to the upper dam 6 and the lower dam 7 detects the upper dam water level and the lower dam water level, and the total head difference H between the upper dam and the lower dam is detected from the difference in both water levels.
Measure G. 9 is a movable impeller. Conventionally, a cam curve, which is a combination of the guide vane opening and the runner vane opening corresponding to various total heads HG 1 , HG 2 , and HG 3 , is obtained, and the runner vane opening is performed by this cam curve so as to achieve the target turbine output. And the guide vane opening was controlled.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の可動羽根水車で
は、運転中の上下水位の差（総落差）を測定し、模型水
車の性能試験結果から予め与えられているオンカムカー
ブから、ランナベーン開度とガイドベーン開度の最適な
関係を決定している。しかし上記のオンカムカーブは、
総落差と水車が利用できる有効落差との差、すなわち水
力発電所の水路損失を推定して作成されており、実際の
水路損失が推定値と異なった場合には、最適な条件から
ずれた組み合わせを与えることになる。しかも可動羽根
水車は低落差の地点に適用されるので、水路損失の推定
誤差による有効落差の変化率が大きくなる場合が多く、
水車性能に与える影響も大きくなりやすい。また、現地
試験の際にランナベーン開度とガイドベーン開度の関係
を種々に変化させて最適な組み合せを見いだすオンカム
試験が実施されることもあるが、限られた試験期間中に
広い落差範囲について試験を行うことは困難な場合が多
い。In the conventional movable vane turbine, the difference between the vertical water level during operation (total head) is measured, and the runner vane opening degree is determined from the on-cam curve given in advance from the performance test results of the model turbine. Determines the optimal relationship for guide vane opening. However, the above on-cam curve is
It is created by estimating the difference between the total head and the effective head that can be used by the water turbine, that is, the waterway loss of the hydropower station.If the actual waterway loss differs from the estimated value, the combination deviates from the optimum condition. Will be given. Moreover, since the movable impeller turbine is applied to the point of low head, the change rate of the effective head is often large due to the estimation error of the water channel loss.
The influence on the turbine performance is likely to be large. In addition, an on-cam test may be carried out to find an optimal combination by changing the relationship between the runner vane opening and the guide vane opening in various ways during the field test. Testing is often difficult.
【０００７】この発明は、ランナベーンとガイドベーン
の２種類の制御機構を備えた可動羽根水車において、予
めオンカムカーブが与えられなくとも、実物水車のラン
ナベーン、ガイドベーンの設定開度を最適な組み合せに
制御できる制御装置を提供することを目的とする。According to the present invention, in a movable vane turbine equipped with two types of control mechanisms, a runner vane and a guide vane, even if an on-cam curve is not given in advance, the set opening of the runner vane and the guide vane of the actual turbine are controlled to an optimum combination. It is an object of the present invention to provide a control device capable of performing the above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】ランナベーン，ガイドベ
ーンの２種類の制御機構を有する可動羽根水車におい
て、インデックス差圧を検出する圧力検出器と、発電機
出力を検出する電力計と、計算機とを備え、運転中の総
落差が既存のデータベース中の総落差に対し１０％以上
の差があるときには、前記計算機から最も近いカムカー
ブデータを呼び出し、このカムカーブデータに従いラン
ナベーン及びガイドベーンを制御して発電機出力を所定
の複数の部分出力に設定し、それぞれの部分出力に対し
得られたランナベーン開度またはガイドベーン開度の何
れか一方を固定し、他方のガイドベーン開度またはラン
ナベーン開度を定められた範囲に変化させて、定められ
た式に前記総落差，前記発電機出力及びインデックス差
圧を代入して水車効率を求め、その効率値，試験のとき
設定したガイドベーン開度，ランナベーン開度から各ラ
ンナベーン開度に対し最高効率が得られるガイドベーン
開度、または各ガイドベーン開度に対し最高効率が得ら
れるランナベーン開度を決定し、これらのデータに基づ
いて前記総落差に対するガイドベーン開度とランナベー
ン開度との関係を示すカム特性を求め、このカム特性を
前記計算機に記録し、これらの水車の現地試験データを
集積し、所要発電機出力に対し前記作成されたカムカー
ブデータに従ってランナベーン開度，ガイドベーン開度
を最適に組み合わせるように制御し、運転中の総落差が
既存のデータベース中の総落差に対し１０％以内の差の
ときには、最も落差が近い２つのカムカーブデータから
制御すべき総落差に対するガイドベーン開度とランナベ
ーン開度とを求め、所要発電機出力に対し前記作成され
たカムカーブデータに従ってランナベーン開度，ガイド
ベーン開度を最適に組み合わせるように制御することに
よって上記目的を達成する。[Means for Solving the Problems] In a movable impeller having two types of control mechanisms, a runner vane and a guide vane, a pressure detector for detecting an index differential pressure, a power meter for detecting a generator output, and a calculator are provided. In preparation, when the total head during operation has a difference of 10% or more with respect to the total head in the existing database, the closest cam curve data is called from the computer, and the runner vanes and guide vanes are controlled according to this cam curve data. Set the generator output to multiple predetermined partial outputs, fix either the runner vane opening or the guide vane opening obtained for each partial output, and set the other guide vane opening or runner vane opening. Change to a specified range and substitute the total head, the generator output and the index differential pressure into the specified formula to determine the turbine efficiency. The efficiency value, the guide vane opening set during the test, the guide vane opening that gives the maximum efficiency for each runner vane opening from the runner vane opening, or the maximum efficiency for each guide vane opening Determine the runner vane opening, determine the cam characteristics showing the relationship between the guide vane opening and the runner vane opening with respect to the total head based on these data, record this cam characteristic in the calculator, the field of these turbines. The test data is accumulated, and the runner vane opening and the guide vane opening are controlled to be optimally combined according to the created cam curve data for the required generator output, and the total head during operation is the total head in the existing database. However, if the difference is within 10%, the guide base for the total head that should be controlled from the two cam curve data with the closest head. Obtains the opening and runner vanes opening, runner vane opening degree in accordance with the cam curve data created in the above with respect to the required generator output, to achieve the above object by controlling to optimally combine the guide vane opening.
【０００９】なお、運転中の総落差が既存のデータベー
ス中の総落差に対しその差が１０％以上の場合には、そ
の落差での最大発電機出力に対し発電機出力２０％，４
０％，６０％，８０％及び１００％について、ランナベ
ーン開度，ガイドベーン開度を変えて、前記総落差にお
けるカム特性を求めるようにすれば、制御すべき総落差
において、可動羽根水車を性能よく運転する上に好適で
ある。When the total head during operation is 10% or more of the total head in the existing database, the generator output is 20%, 4% of the maximum generator output at that head.
By changing the runner vane opening and the guide vane opening for 0%, 60%, 80%, and 100% to obtain the cam characteristics at the total head, the performance of the movable impeller is controlled at the total head to be controlled. It is suitable for driving well.
【００１０】なお、運転中の総落差が既存のデータベー
ス中の総落差に対しその差が１０％以上の場合には、そ
れぞれの発電機出力に対し、ランナベーン開度を固定
し、ガイドベーン開度を＋２０％ないし−２０％に５段
階に変化させ、運転中の総落差におけるカム特性を求め
るようにすれば、制御すべき総落差において、可動羽根
水車を性能よく運転する上に好適である。When the total head during operation is 10% or more of the total head in the existing database, the runner vane opening is fixed for each generator output, and the guide vane opening is fixed. Is changed from + 20% to -20% in five steps to obtain the cam characteristic at the total head during operation, which is suitable for operating the movable impeller with good performance at the total head to be controlled.
【００１１】さらに、運転中の総落差が既存のデータベ
ース中の総落差に対しその差が１０％以上の場合には、
それぞれの発電機出力に対し、ガイドベーン開度を固定
し、ランナベーン開度を＋２０％ないし−２０％に５段
階に変化させ、運転中の総落差におけるカム特性を求め
るようにすれば、制御すべき総落差において、可動羽根
水車を性能よく運転する上に好適である。Further, when the total head during operation is 10% or more of the total head in the existing database,
For each generator output, the guide vane opening is fixed, the runner vane opening is changed in 5 steps from + 20% to -20%, and the cam characteristics at the total head during operation can be obtained to control. This is suitable for operating the movable impeller with good performance at the total power drop.
【００１２】[0012]
【作用】この発明においては、運転中の総落差が既存の
データベースの総落差に対し１０％以上の差がある場合
には、計算機から最も落差が近いカムカーブデータを呼
び出し、このカムカーブデータに従い、ランナベーン及
びガイドベーンを制御して発電機出力を所定の複数の部
分出力に設定し、それぞれの部分出力における水車効率
を求め、その効率値，試験のとき設定したガイドベーン
開度，ランナベーン開度から各ランナベーン開度に対し
最高効率が得られるガイドベーン開度を決定するか、ま
たは各ガイドベーン開度に対し最高効率が得られるラン
ナベーン開度を決定するかにより、これらのデータに基
づいて前記総落差に対するガイドベーン開度とランナベ
ーン開度との関係を示すカム特性を求め、そのデータを
計算機に記録し、運転中の総落差が既存のデータベース
中の総落差に対し１０％以内の場合には、最も落差が近
いカムカーブデータから運転中の総落差に対するランナ
ベーン開度とガイドベーン開度とを求め、このデータを
計算機に記録する。このようにして得られた水車の現地
試験データを集積し、所要発電機出力に対し作成された
カムカーブデータに従ってランナベーン開度，ガイドベ
ーン開度を最適に組み合わせるように制御することがで
きる。According to the present invention, when the total head during operation has a difference of 10% or more with respect to the total head in the existing database, the cam curve data having the closest head is called from the computer, and the cam curve data is followed according to the cam curve data. , The runner vanes and the guide vanes are controlled to set the generator output to a plurality of predetermined partial outputs, and the turbine efficiency at each partial output is obtained. The efficiency value, the guide vane opening degree and the runner vane opening degree set during the test Based on these data, the guide vane opening that gives the highest efficiency for each runner vane opening is determined, or the runner vane opening that gives the highest efficiency is determined for each guide vane opening. Obtain the cam characteristics showing the relationship between the guide vane opening and the runner vane opening with respect to the total head, record the data in a calculator, If the total head during rolling is within 10% of the total head in the existing database, the runner vane opening and guide vane opening for the total head during operation are calculated from the cam curve data with the closest head, and Record the data on the calculator. The on-site test data of the turbine thus obtained can be accumulated and controlled to optimally combine the runner vane opening and the guide vane opening according to the cam curve data created for the required generator output.
【００１３】[0013]
【実施例】実施例１ ランナベーン開度を固定しガイドベーン開度を変化させ
る例について説明する。図１はこの発明のランナベーン
開度を固定した実施例の制御装置を備えた可動羽根水車
の構成図である。図１において、図９と同じ部位は同じ
符号を付してある。チューブラ水車のランナベーン１は
水路に配置されランナに結合された主軸に発電機５が結
合されていて、発電機５はバルブ内に収容されている。
ガイドベーン２はガイドベーンサーボモータ４により制
御され、ランナベーン１はランナベーンサーボモータ３
により制御される。この発明の実施例による制御装置
は、インデックス差圧を検出する圧力検出器８と、発電
機出力を検出する電力計１０と、計算機１１とを備え
る。 EXAMPLE 1 An example in which the runner vane opening is fixed and the guide vane opening is changed will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a movable impeller having a control device of an embodiment in which the runner vane opening of the present invention is fixed. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals. A runner vane 1 of a tubular turbine is connected to a main shaft connected to a runner arranged in a water channel, and a generator 5 is connected to the main shaft. The generator 5 is housed in a valve.
The guide vane 2 is controlled by a guide vane servomotor 4, and the runner vane 1 is a runner vane servomotor 3
Controlled by. The control device according to the embodiment of the present invention includes a pressure detector 8 that detects an index differential pressure, a power meter 10 that detects a generator output, and a calculator 11.
【００１４】図２は実施例１の制御装置の動作を示すフ
ローチャートである。まづ運転中の総落差を測定する
（ステップＳ１）。測定された総落差がデータベースの
総落差に対し差が１０％以内か判定する（ステップＳ
２）。差が１０％以上の場合には最も落差の近いカムカ
ーブデータを呼び出す（ステップＳ３）。カムカーブに
従いランナベーン，ガイドベーンを制御して発電機を所
定の出力すなわち２０，４０，６０，８０，１００％に
なるよう順次設定する（ステップＳ４）。発電機の各出
力に対しランナベーン開度を固定し（ステップＳ５）、
各ランナベーン開度に対しガイドベーン開度をオンカム
に対し＋２０，＋１０，０，−１０，−２０％に変えて
（ステップＳ６）、発電機出力ＰＧ、総落差ＨＧ、イン
デックス差圧ΔＨを測定する（ステップＳ７）。ランナ
ベーン開度、ガイドベーン開度の組み合わせの適否を判
断する数値として水車効率ηを下記の式から求める。FIG. 2 is a flow chart showing the operation of the control device of the first embodiment. First, the total head during operation is measured (step S1). It is determined whether the measured total head is within 10% of the total head in the database (step S
2). When the difference is 10% or more, the cam curve data having the closest difference is called (step S3). The runner vanes and the guide vanes are controlled according to the cam curve, and the generator is sequentially set to have a predetermined output, that is, 20, 40, 60, 80, 100% (step S4). Fix the runner vane opening for each output of the generator (step S5),
The guide vane opening is changed to +20, +10, 0, -10, -20% of the on-cam for each runner vane opening (step S6), and the generator output PG, total head HG, and index differential pressure ΔH are measured. (Step S7). The turbine efficiency η is obtained from the following formula as a numerical value for judging the suitability of the combination of the runner vane opening and the guide vane opening.
【００１５】[0015]
【数１】水車効率η＝発電機出力ＰＧ／〔流量係数Ｋ１
・√インデックス差圧ΔＨ・｛静落差ＨＧ−損失係数Ｋ
２・（流量係数Ｋ１）2 ・インデックス差圧ΔＨ｝・9.
8 〕・１００％ ここに、流量係数Ｋ１及び損失係数Ｋ２は発電所別に決
定される係数であり、インデックス差圧ΔＨは図１の圧
力検出器６により測定し、発電機出力ＰＧは電力計８に
より求め、これらの値を計算器９に入力させて、上記式
に基づいて水車効率を求める。[Equation 1] Turbine efficiency η = Generator output PG / [Flow coefficient K1
・ √ Index differential pressure ΔH ・ {Static drop HG-Loss coefficient K
2- (Flow coefficient K1) 2 -Index differential pressure ΔH} -9.
8] 100% Here, the flow coefficient K1 and the loss coefficient K2 are coefficients determined for each power plant, the index differential pressure ΔH is measured by the pressure detector 6 in FIG. 1, and the generator output PG is the power meter 8 Then, these values are input to the calculator 9, and the turbine efficiency is calculated based on the above equation.
【００１６】図３は水車効率が最高となるようなランナ
ベーン開度とガイドベーン開度の設定法を示す線図であ
る。図３において横軸は発電機出力、立軸は水車効率を
示し、発電機出力が２０，４０，６０，８０，１００％
になるランナベーン開度φ1，φ2 ，φ3 ，φ4 を求
め、それぞれのランナベーン開度に対しランナベーン開
度を固定してガイドベーン開度をオンカムに対し＋２０
ないし−２０％に変え、各ランナベーン開度に対し最も
効率が高くなるガイドベーン開度Δγ1 ，Δγ2，Δγ
3 ，Δγ4 を求める。図４は図３から求めたガイドベー
ン開度とランナベーン開度との対応であるカムカーブを
示す線図である。横軸はガイドベーン開度、立軸はラン
ナベーン開度を示す。このようにして得られたカム特性
を新しいカムデータとしてデータベースに登録する（ス
テップＳ９）。このように実物水車の現地運転結果を計
算機に集積し、所要発電機出力において、作成したカム
カーブに従ってランナベーン開度，ガイドベーン開度を
制御する（ステップＳ１０）。FIG. 3 is a diagram showing a method of setting the runner vane opening and the guide vane opening so that the turbine efficiency is maximized. In Fig. 3, the horizontal axis shows the generator output, the vertical axis shows the turbine efficiency, and the generator output is 20, 40, 60, 80, 100%.
The runner vane openings φ 1 , φ 2 , φ 3 , and φ 4 are determined, and the runner vane opening is fixed for each runner vane opening, and the guide vane opening is +20 relative to the on-cam.
Or −20%, the guide vane opening Δγ 1 , Δγ 2 , Δγ becomes the most efficient for each runner vane opening.
3 and Δγ 4 are calculated. FIG. 4 is a diagram showing a cam curve which is the correspondence between the guide vane opening degree and the runner vane opening degree obtained from FIG. The horizontal axis shows the guide vane opening and the vertical axis shows the runner vane opening. The cam characteristics thus obtained are registered in the database as new cam data (step S9). In this way, the actual operation results of the actual water turbine are accumulated in the computer, and the runner vane opening and the guide vane opening are controlled according to the created cam curve at the required generator output (step S10).
【００１７】図２において、運転中の総落差を測定し、
その値がデータベースの総落差に対し１０％以内のとき
は、最も落差の近いのカムカーブデータを呼び出す（ス
テップＳ１１）。測定された総落差に対するカムデータ
をデータベースから下記の計算式（２）により外挿また
は内挿する（ステップＳ１２）。図５は既存のカムカー
ブデータベースから新しい総落差カムを求める方法を示
す線図である。横軸はガイドベーン開度Δγ、立軸はラ
ンナベーン開度φを示す。運転中の総落差ＨＧ4 が計算
機にすでに記憶されているデータベース中の総落差ＨＧ
2 及びＨＧ3 に対し１０％以内のずれである場合、ラン
ナベーン開度φnを固定し、総落差ＨＧ2 におけるガイ
ドベーン開度Δγ2 、総落差ＨＧ3 におけるガイドベー
ン開度Δγ3 から総落差ＨＧ4 におけるガイドベーン開
度Δγ4 を下記の式により求める。In FIG. 2, the total head during operation is measured,
When the value is within 10% of the total head of the database, the cam curve data having the closest head is called (step S11). The cam data for the measured total head is extrapolated or interpolated from the database by the following calculation formula (2) (step S12). FIG. 5 is a diagram showing a method of obtaining a new total free fall cam from an existing cam curve database. The horizontal axis shows the guide vane opening degree Δγ, and the vertical axis shows the runner vane opening degree φ. Total head HG 4 during operation is already stored in the computer Total head HG 4 in the database
If to 2 and HG 3 is a deviation of 10%, to secure the runner vane opening degree phi n, guide vane opening [Delta] [gamma] 2 in the total drop HG 2, total drop from the guide vane opening [Delta] [gamma] 3 in the total fall HG 3 the guide vane opening [Delta] [gamma] 4 in HG 4 determined by the following equation.
【００１８】[0018]
【数２】 Δγ4 ＝Δγ2 ＋（Δγ3 −Δγ2 ）・（ＨＧ4 −ＨＧ2 ） ／（ＨＧ3 −ＨＧ2 ） この式により得られたランナベーン開度φn ，ガイドベ
ーン開度Δγ4 で可動羽根水車を制御する。[Formula 2] Δγ 4 = Δγ 2 + (Δγ 3 −Δγ 2 ) · (HG 4 −HG 2 ) / (HG 3 −HG 2 ) The runner vane opening φ n and the guide vane opening Δγ obtained by this formula. 4 controls the movable impeller.
【００１９】実施例２ ガイドベーン開度を固定しランナベーン開度を変化させ
る例について説明する。ガイドベーン開度を固定した実
施例の制御装置を備えた可動羽根水車の構成は図１と同
様なので説明を省略する。図６はガイドベーン開度を固
定した実施例の制御装置の動作を示すフローチャートで
ある。まづ運転中の総落差を測定する（ステップＳ
１）。測定された総落差がデータベースの総落差に対し
差が１０％以内か判定する（ステップＳ２）。差が１０
％以上の場合には最も落差の近いカムカーブデータを呼
び出す（ステップＳ３）。カムカーブに従いランナベー
ン，ガイドベーンを制御して発電機を所定の出力すなわ
ち２０，４０，６０，８０，１００％になるよう順次設
定する（ステップＳ４）。発電機の各出力に対しガイド
ベーン開度を固定し（ステップＳ５）、各ガイドベーン
開度に対しランナベーン開度をオンカムに対し＋２０，
＋１０，０，−１０，−２０％に変えて（ステップＳ
６）、発電機出力ＰＧ、総落差ＨＧ、インデックス差圧
ΔＨを測定する（ステップＳ７）。ランナベーン開度、
ガイドベーン開度の組み合わせの適否を判断する数値と
して水車効率ηを前記 Embodiment 2 An example of fixing the guide vane opening and changing the runner vane opening will be described. Since the structure of the movable impeller having the controller of the embodiment in which the guide vane opening is fixed is the same as that of FIG. 1, the description thereof will be omitted. FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the control device of the embodiment in which the guide vane opening is fixed. First, measure the total head during operation (step S
1). It is determined whether the difference between the measured total head and the total head in the database is within 10% (step S2). The difference is 10
If it is more than%, the cam curve data having the closest head is called (step S3). The runner vanes and the guide vanes are controlled according to the cam curve, and the generator is sequentially set to have a predetermined output, that is, 20, 40, 60, 80, 100% (step S4). The guide vane opening is fixed for each output of the generator (step S5), and the runner vane opening for each guide vane opening is +20 for the on-cam,
Change to +10, 0, -10, -20% (step S
6) Measure the generator output PG, total head HG, and index differential pressure ΔH (step S7). Runner vane opening,
The turbine efficiency η is used as a numerical value to judge the suitability of the combination of the guide vane opening.
【数１】の式から求める。It is calculated from the formula of
【００２０】図３において横軸は発電機出力、立軸は水
車効率を示し、発電機出力が２０，４０，６０，８０，
１００％になるガイドベーン開度Δγ1 ，Δγ2 ，Δγ
3 ，Δγ4 ，Δγ5 を求め、それぞれのガイドベーン開
度に対しガイドベーン開度を固定してランナベーン開度
をオンカムに対し＋２０ないし−２０％に変え、各ガイ
ドベーン開度に対し最も効率が高くなるランナベーン開
度φ1 ，φ2 ，φ3 ，φ4 ，φ5 を求める。図４は図３
から求めたガイドベーン開度とランナベーン開度との対
応であるカムカーブを示す線図である。横軸はガイドベ
ーン開度、立軸はランナベーン開度を示す。このように
して得られたカム特性を新しいカムデータとしてデータ
ベースに登録する（ステップＳ９）。このように実物水
車の現地運転結果を計算機に集積し、所要発電機出力に
おいて、作成したカムカーブに従ってランナベーン開
度，ガイドベーン開度を制御する（ステップＳ１０）。In FIG. 3, the horizontal axis represents the generator output, the vertical axis represents the turbine efficiency, and the generator outputs are 20, 40, 60, 80,
Guide vane openings Δγ 1 , Δγ 2 , Δγ that reach 100%
Calculate 3 , Δγ 4 and Δγ 5 and fix the guide vane opening for each guide vane opening and change the runner vane opening to +20 to -20% with respect to the on-cam to obtain the best efficiency for each guide vane opening. runner vane opening phi 1 that is higher, φ 2, φ 3, φ 4, seek phi 5. 4 is shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a cam curve which is a correspondence between the guide vane opening degree and the runner vane opening degree obtained from The horizontal axis shows the guide vane opening and the vertical axis shows the runner vane opening. The cam characteristics thus obtained are registered in the database as new cam data (step S9). In this way, the actual operation results of the actual water turbine are accumulated in the computer, and the runner vane opening and the guide vane opening are controlled according to the created cam curve at the required generator output (step S10).
【００２１】図６において、運転中の総落差を測定し、
その値がデータベースの総落差に対し１０％以内のとき
は、最も落差の近いカムカーブデータを呼び出す（ステ
ップＳ１１）。測定された総落差に対するカムデータを
データベースから下記の計算式（２）により外挿または
内挿する（ステップＳ１２）。図７は既存のカムカーブ
データベースから新しい総落差カムを求める他の方法を
示す線図である。横軸はガイドベーン開度Δγ、立軸は
ランナベーン開度φを示す。運転中の総落差ＨＧ4 が計
算機にすでに記憶されているデータベース中の総落差Ｈ
Ｇ2 及びＨＧ3 に対し１０％以内のずれである場合、ガ
イドベーン開度Δγn を固定し、総落差ＨＧ2 における
ランナベーン開度φ2 、総落差ＨＧ3 におけるランナベ
ーン開度φ3 から総落差ＨＧ4 におけるランナベーン開
度φ4 を下記の式により求める。In FIG. 6, the total head during operation is measured,
If the value is within 10% of the total head of the database, the cam curve data with the closest head is called (step S11). The cam data for the measured total head is extrapolated or interpolated from the database by the following calculation formula (2) (step S12). FIG. 7 is a diagram showing another method for obtaining a new total free fall cam from an existing cam curve database. The horizontal axis shows the guide vane opening degree Δγ, and the vertical axis shows the runner vane opening degree φ. The total head HG 4 during operation is the total head H in the database already stored in the computer.
When the deviation is within 10% with respect to G 2 and HG 3 , the guide vane opening Δγ n is fixed and the runner vane opening φ 2 at the total head HG 2 and the runner vane opening φ 3 at the total head HG 3 are changed to the total head. the runner vane opening degree phi 4 in HG 4 determined by the following equation.
【００２２】[0022]
【数３】 φ4 ＝φ2 ＋（φ3 −φ2 ）・（ＨＧ4 −ＨＧ2 ） ／（ＨＧ3 −ＨＧ2 ） この式により得られたガイドベーン開度Δγn ，ランナ
ベーン開度φ4 で可動羽根水車を制御する。[Equation 3] φ 4 = φ 2 + (φ 3 −φ 2 ) · (HG 4 −HG 2 ) / (HG 3 −HG 2 ) Guide vane opening Δγ n and runner vane opening φ obtained by this formula 4 controls the movable impeller.
【００２３】[0023]
【発明の効果】この発明においては、運転中の総落差に
ついて、最高効率が得られるカム特性を求め、このカム
特性に従って可動羽根水車を運転するので、模型水車の
試験を省略した場合にも高性能の制御が可能となる。ま
た、従来のようなカム試験も不要となる。According to the present invention, the cam characteristic that maximizes the efficiency is obtained for the total head during operation, and the movable impeller is driven according to this cam characteristic. Performance control is possible. Further, the cam test as in the past is not necessary.
【図１】この発明の実施例１の制御装置を備えた可動羽
根水車の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a movable impeller having a control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施例１制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】水車効率が最高となるようなランナベーン開度
とガイドベーン開度の設定法を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing a method of setting a runner vane opening and a guide vane opening so that the turbine efficiency is maximized.
【図４】図３から求めたガイドベーン開度とランナベー
ン開度との対応であるカムカーブを示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a cam curve which is a correspondence between the guide vane opening degree and the runner vane opening degree obtained from FIG. 3;
【図５】既存のカムカーブデータベースから新しい総落
差カムを求める方法を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing a method of obtaining a new total free fall cam from an existing cam curve database.
【図６】この発明の実施例１制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the control device according to the first embodiment of the present invention.
【図７】既存のカムカーブデータベースから新しい総落
差カムを求める他の方法を示す線図である。FIG. 7 is a diagram showing another method for obtaining a new total free fall cam from an existing cam curve database.
【図８】カプラン水車の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a Kaplan turbine.
【図９】チューブラ水車の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a tubular turbine.
【図１０】従来の可動羽根水車のガイドベーン開度とラ
ンナベーン開度との最適組み合わせを求める線図であ
る。FIG. 10 is a diagram for obtaining an optimum combination of a guide vane opening degree and a runner vane opening degree of a conventional movable impeller.
【図１１】従来の可動羽根水車の他のガイドベーン開度
とランナベーン開度との最適組み合わせを求める線図で
ある。FIG. 11 is a diagram for obtaining an optimum combination of another guide vane opening and a runner vane opening of the conventional movable blade turbine.
【図１２】従来の可動羽根水車の制御方法を示す概要図
である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a conventional method for controlling a movable impeller.
【図１３】図１１による可動羽根水車のカム特性を示す
線図である。13 is a diagram showing the cam characteristics of the movable impeller of FIG.
１ ランナベーン ２ ガイドベーン ５ 発電機 ６ 上ダム ７ 下ダム ８ 圧力検出器 ９ 可動羽根水車 １０ 電力計 １１ 計算機 1 runner vane 2 guide vane 5 generator 6 upper dam 7 lower dam 8 pressure detector 9 moving impeller 10 electric power meter 11 calculator
フロントページの続き (72)発明者 大江 静 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号 東北電力株式会社内 (72)発明者 大和 昌一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 中村 彰吾 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 良治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内Front page continued (72) Inventor Shizu Oe 3-7-1, Ichibancho, Aoba-ku, Sendai-shi, Miyagi Tohoku Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Shoichi Yamato 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Issue Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shogo Nakamura 1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Fuji Electric Co., Ltd. (72) Ryoji Suzuki 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd.
Claims (4)
御機構を有する可動羽根水車において、インデックス差
圧を検出する圧力検出器と、発電機出力を検出する電力
計と、計算機とを備え、 運転中の総落差が既存のデータベース中の総落差に対し
１０％以上の差があるときには、前記計算機から最も近
いカムカーブデータを呼び出し、このカムカーブデータ
に従いランナベーン及びガイドベーンを制御して発電機
出力を所定の複数の部分出力に設定し、それぞれの部分
出力に対し得られたランナベーン開度またはガイドベー
ン開度の何れか一方を固定し、他方のガイドベーン開度
またはランナベーン開度を定められた範囲に変化させ
て、定められた式に前記総落差，前記発電機出力及びイ
ンデックス差圧を代入して水車効率を求め、その効率
値，試験のとき設定したガイドベーン開度，ランナベー
ン開度から各ランナベーン開度に対し最高効率が得られ
るガイドベーン開度または各ガイドベーン開度に対し最
高効率が得られるランナベーン開度を決定し、これらの
データに基づいて前記総落差に対するガイドベーン開度
とランナベーン開度との関係を示すカム特性を求め、こ
のカム特性を前記計算機に記録し、これらの水車の現地
試験データを集積し、所要発電機出力に対し前記作成さ
れたカムカーブデータに従ってランナベーン開度，ガイ
ドベーン開度を最適に組み合わせるように制御し、運転
中の総落差が既存のデータベース中の総落差に対し１０
％以内の差のときには、最も落差が近い２つのカムカー
ブデータから制御すべき総落差に対するガイドベーン開
度とランナベーン開度とを求め、所要発電機出力に対し
前記作成されたカムカーブデータに従ってランナベーン
開度，ガイドベーン開度を最適に組み合わせるように制
御することを特徴とする可動羽根水車の制御装置。1. A movable impeller having two types of control mechanisms, a runner vane and a guide vane, comprising a pressure detector for detecting an index differential pressure, a power meter for detecting a generator output, and a calculator. When there is a difference of 10% or more with respect to the total head in the existing database, the closest cam curve data is called from the computer and the runner vanes and guide vanes are controlled according to the cam curve data to output the generator output. Set to multiple predetermined partial outputs, fix either runner vane opening or guide vane opening obtained for each partial output, and set the other guide vane opening or runner vane opening within the specified range To calculate the turbine efficiency by substituting the total head, the generator output, and the index differential pressure into the defined formula. Determine the guide vane opening that gives the maximum efficiency for each runner vane opening or the runner vane opening that gives the maximum efficiency for each guide vane opening from the rate value, the guide vane opening set during the test, and the runner vane opening Then, based on these data, the cam characteristic showing the relationship between the guide vane opening and the runner vane opening with respect to the total head is obtained, the cam characteristic is recorded in the computer, and the on-site test data of these turbines are accumulated. , The runner vane opening and the guide vane opening are controlled to be optimally combined according to the generated cam curve data for the required generator output, and the total head during operation is 10 with respect to the total head in the existing database.
When the difference is within%, the guide vane opening and the runner vane opening for the total head to be controlled are obtained from the two cam curve data with the closest heads, and the runner vane is calculated according to the created cam curve data for the required generator output. A control device for a movable impeller, which controls to optimally combine the opening degree and the guide vane opening degree.
おいて、運転中の総落差が既存のデータベースに対しそ
の差が１０％以上のときには、その落差での最大発電機
出力に対し発電機出力２０％，４０％，６０％，８０％
及び１００％について、ランナベーン開度，ガイドベー
ン開度を変えて、前記総落差におけるカム特性を求める
ことを特徴とする可動羽根水車の制御装置。2. The control device for a movable impeller according to claim 1, wherein when the total head difference during operation is 10% or more with respect to the existing database, the generator is the maximum generator output at that head. Output 20%, 40%, 60%, 80%
And 100%, the runner vane opening and the guide vane opening are changed to obtain the cam characteristic at the total head, the control device for the movable impeller.
おいて、それぞれの発電機出力に対し、ランナベーン開
度を固定し、ガイドベーン開度を＋２０％ないし−２０
％に変化させ、運転中の総落差におけるカム特性を求め
ることを特徴とする可動羽根水車の制御装置。3. The control device for a movable impeller according to claim 2, wherein the runner vane opening is fixed and the guide vane opening is + 20% to −20 for each generator output.
%, And obtains the cam characteristic in the total head during operation, which is a control device for a movable impeller.
おいて、それぞれの発電機出力に対し、ガイドベーン開
度を固定し、ランナベーン開度を＋２０％ないし−２０
％に変化させ、運転中の総落差におけるカム特性を求め
ることを特徴とする可動羽根水車の制御装置。4. A control device for a movable impeller according to claim 2, wherein the guide vane opening is fixed and the runner vane opening is + 20% to -20 for each generator output.
%, And obtains the cam characteristic in the total head during operation, which is a control device for a movable impeller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284350A JPH07119609A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Movable blade water turbine control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284350A JPH07119609A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Movable blade water turbine control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07119609A true JPH07119609A (en) | 1995-05-09 |
Family
ID=17677451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284350A Pending JPH07119609A (en) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Movable blade water turbine control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119609A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108708818A (en) * | 2018-04-11 | 2018-10-26 | 中国长江电力股份有限公司 | A kind of governor head and no-load opening combination curve self-correction self-adaptation control method |
| CN108843479A (en) * | 2018-06-28 | 2018-11-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Cylindrical valve overcurrent characteristic test method and measuring device |
| CN110594088A (en) * | 2019-08-19 | 2019-12-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Method for controlling unit curve transition process characteristics in pumped storage power station |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP5284350A patent/JPH07119609A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108708818A (en) * | 2018-04-11 | 2018-10-26 | 中国长江电力股份有限公司 | A kind of governor head and no-load opening combination curve self-correction self-adaptation control method |
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| CN108843479B (en) * | 2018-06-28 | 2024-03-19 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Cylindrical valve overcurrent characteristic test method and measurement device |
| CN110594088A (en) * | 2019-08-19 | 2019-12-20 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Method for controlling unit curve transition process characteristics in pumped storage power station |
| CN110594088B (en) * | 2019-08-19 | 2021-02-09 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Method for controlling unit curve transition process characteristics in pumped storage power station |
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