JPH08189452A - 直接加圧式圧油装置 - Google Patents

直接加圧式圧油装置

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JPH08189452A
JPH08189452A JP7018424A JP1842495A JPH08189452A JP H08189452 A JPH08189452 A JP H08189452A JP 7018424 A JP7018424 A JP 7018424A JP 1842495 A JP1842495 A JP 1842495A JP H08189452 A JPH08189452 A JP H08189452A
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JP
Japan
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pressure oil
guide vane
oil pump
pump
electric motor
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Application number
JP7018424A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Yoshii
清 吉井
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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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Abstract

(57)【要約】 【目的】水車のガイドベーン、ランナベーンを制御する
ための圧油タンク及び集油タンクを省略して機構を簡略
化させ、小型化させた圧油装置を得る。 【構成】ガイドベーンサーボモータ8と閉鎖循環回路を
形成する圧油ポンプ3と、調速機5からの信号をに入力
させ制御信号を発信する制御アンプ13と、制御アンプ
13からの制御信号を入力させて回転方向と回転速度を
変化させ、圧油ポンプ3を駆動する可変速電動機14と
から圧油装置を構成し、圧油ポンプ3からガイドベーン
サーボモータ8に圧油を直接供給してガイドベーン10
を開閉するので、圧油タンク及び集油タンクを省略き
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、水車のガイドベーン
サーボモータまたはランナベーンサーボモータに圧油を
供給する圧油装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の水車のガイドベーン制御装
置の系統図である。図3において、実線は圧油系統,一
点鎖線は電気信号系統,破線は排油系統を示す。モータ
2で圧油ポンプ3を駆動し、集油タンク1に溜まった油
を加圧して圧油タンクへ送る。調速機5の電気信号がE
/M変換器6へ送られ、E/M変換器6のユニットがレ
バーにより拡大され、配圧弁7のパイロットバルブを動
かし、圧油タンク4の圧油が配圧弁7を経てガイドベー
ンサーボモータ8に送られ、ガイドベーンサーボモータ
8のピストンを前進または後退させる。ピストンに連結
されたガイドベーン調整輪9を回転させることにより、
ガイドベーン調整輪9に連結されたガイドベーン10を
開閉させる。ガイドベーン10の開度はガイドベーン開
度発信器11によって調速機5へフイードバックされ
る。ガイドベーンサーボモータ8に送られた油はピスト
ンを動作させた後、集油タンク1へ集められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の圧油装置では、
圧油ポンプを連続運転し、常時圧油タンク4に規定の油
量と油圧を蓄積しておき、定容量圧油ポンプの出口に方
向制御弁を設けてバイパスしていた。ガイドベーンサー
ボモータ8を制御するために必要な油量は配圧弁7を介
して圧油タンク4から供給される。従ってこの圧油装置
は、大きなスペースを必要とするため、発電所の一角に
圧油装置を集中して設置し、配管によりガイドベーンま
たはランナベーンを駆動する駆動用サーボモータへ導い
ていた。そのため、圧油をあらかじめ蓄積するための圧
油タンク4及び制御に使用された排油を戻す集油タンク
1を設けてあり、多量の油を必要とした。また、従来の
直接加圧式圧油装置は圧油ポンプに可逆式可変容量圧油
ポンプを使用するものがあるが、この可変容量圧油ポン
プは構造が複雑で高価であった。
【0004】この発明は、水車のガイドベーン,ランナ
ベーンを制御する圧油を供給するための圧油タンク及び
集油タンクを省略して装置を簡略化させ、小型化させた
圧油装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】水車のガイドベーンサー
ボモータに圧油を供給する圧油装置において、前記ガイ
ドベーンサーボモータに配管を介して連結され、閉鎖循
環回路を形成する圧油ポンプと、調速機からの信号を入
力させ制御信号を発信する制御アンプと、この制御アン
プからの制御信号を入力させて回転方向と回転速度とを
変化させ前記圧油ポンプを駆動する可変速電動機とから
なり、前記圧油ポンプから前記ガイドベーンサーボモー
タに圧油を直接供給して前記ガイドベーンを開閉するこ
とによって、上記目的を達成する。
【0006】また、水車のランナベーンサーボモータに
圧油を供給する圧油装置において、前記ランナベーンサ
ーボモータに配管を介して連結され、閉鎖循環回路を形
成する圧油ポンプと、調速機からの信号を入力させ制御
信号を発信する制御アンプと、この制御アンプからの制
御信号を入力させて回転方向と回転速度とを変化させ前
記圧油ポンプを駆動する可変速電動機とからなり、前記
圧油ポンプから前記ランナベーンサーボモータに圧油を
直接供給して前記ランナベーンを開閉することによっ
て、上記目的を達成する。
【0007】さらに、可変速電動機は交流電動機をベク
トル制御方式により制御するとともに、圧油ポンプは定
容量の容積型ポンプとすれば、ガイドベーンまたはラン
ナベーンを開閉する上に好適である。
【0008】
【作用】この発明においては、調速機からの信号を制御
アンプに入力させ、制御アンプの制御信号により可変速
電動機の回転方向と回転速度を変え、可変速電動機に直
結した圧油ポンプの回転方向と回転速度を変えることに
より、圧油ポンプからサーボモータに供給される圧油の
方向及び流量を変えて、サーボモータを前進または後退
させることができる。一方、圧油ポンプの回転即ち可変
速電動機の回転を止めれば、圧油ポンプから供給する油
量を零にすることができるので、サーボモータを停止状
態に保持することができる。交流電動機のベクトル制御
は、電流を磁化電流成分I0 とトルク電流成分I2に分
けてトルクを制御する方式であり、I0 とI2 を独立に
制御することにより応答を良くすることができる。従っ
て、可変速電動機にベクトル制御方式による交流電動機
を使用すれば、圧油ポンプを停止状態から瞬時に規定回
転速度まで上昇させることができるので、サーボモータ
の即応性を保つことができる。このように可変速電動機
で回転速度を変化させて圧油ポンプを駆動するので、圧
油ポンプに定容量の容積型ポンプを用いても、ポンプか
ら送られる圧油の方向と流量を変え、ガイドベーンサー
ボモータまたはランナベーンサーボモータを制御でき
る。
【0009】
【実施例】実施例1 図1はこの発明のガイドベーンにおける実施例による直
接加圧式圧油装置の系統図である。図1において、実線
は油圧系統を、一点鎖線は電気信号の系統を示す。図1
において図3と同じ部位は同じ符号を付してある。圧油
ポンプ3とガイドベーンサーボモータ8とは配管で連結
され、油の閉鎖循環回路が形成されている。調速機5か
らの信号を入力させ制御信号を発信する制御アンプ13
と、制御アンプ13からの制御信号を入力させて正,逆
の回転方向と,回転速度とを連続的に変化させる可変速
電動機14と、可変速電動機14によって駆動する圧油
ポンプ3とから直接加圧式圧油装置を構成する。調速機
5からの信号を制御アンプ13に入力させ、制御アンプ
13からの制御信号を可変速電動機14に入力させて可
変速電動機14の回転方向と回転速度とを変え、圧油ポ
ンプ3から送られる圧油により、ガイドベーンサーボモ
ータ8を開側または閉側に動作させ、ガイドベーンサー
ボモータ8に連結されたガイドベーン調整輪9を回転さ
せることにより、ガイドベーン調整輪9に連結されたガ
イドベーン10を開閉させる。ガイドベーン10の開度
は、ガイドベーン開度発信器11によって調速機5へフ
イードバックされ、ガイドベーン10が調速機の指示開
度に達するまで圧油ポンプ3が制御される。ガイドベー
ン10が調速機の指示開度に達した時は、圧油ポンプを
停止させてガイドベーンサーボモータ8への圧油の供給
を停止し、指示開度を維持するように制御される。
【0010】交流電動機のベクトル制御について説明す
る。誘導電動機では、回転磁界上で観測し電流を磁束φ
2 を作る磁化電流成分I0とトルク電流成分I2 に分解
すると、I0 及びI2 は時間とともに変化しない量、す
なわち直流値である。磁化電流成分I0 ,トルク電流成
分I2 はそれぞれ直流電動機界磁電流If と電機子電流
a に相当する。発生トルクτはτ=φ2 ×I2 とな
る。ベクトル制御は、この考えによってトルク制御する
方式でありI0とI2 を独立に制御することにより応答
を良くすることができる。誘導電動機は一般に3相機が
使われるが、回転磁束座標系で考えるためには、3相固
定子座標系a,b,c軸から2相固定子座標軸α,β軸
へさらに2相回転磁束座標系d,q軸へと2段階の座標
変換を行う必要がある。2次磁束の方向をd軸、これと
直角方向をq軸とすると、φ2d=φ2 ,φ2q=0とおく
ことができる。この式を基準にベクトル制御を構成する
とき、磁界オリエンテーション形ベクトル制御と呼ぶ。
この形のベクトル制御においては、磁束指令とトルク指
令より磁化電流指令とトルク電流指令を求め、次にd,
q軸からα,β軸へ、さらに3相固定子座標系a,b,
c軸へと変換する。このようにして得られた電流指令を
電力変換器に与えて誘導電動機への供給電流がそれに一
致するようにフイードバック制御を行う。この形の制御
アンプ13は、磁化電流演算器,トルク電流演算器,ベ
クトル回転器,2φ−3φ変換器,ベクトルアナライザ
等から構成されている。
【0011】その他すべり角周波数ωs を基準にベクト
ル制御を構成したものにスベリ周波数形ベクトル制御が
ある。この形のベクトル制御においては、磁束指令とト
ルク指令を用いて磁化電流指令,トルク電流指令を計算
する。ついですべり周波数指令値を計算する。さらに極
座標表示されたα,β軸上の電流をa,b,c軸に変換
すれば、電力変換器に与えるべき3相電流指令が求めら
れる。この形の制御アンプ13は、磁化電流演算器,ト
ルク電流演算器,ベクトル回転器,2φ−3φ変換器,
ベクトルアナライザ,すべり周波数演算器、磁束位置演
算器等から構成される。
【0012】このようにして制御アンプ13及び可変速
電動機14によって回転速度を変化させ、定容量の容積
型ポンプである圧油ポンプ3を駆動し、圧油ポンプ3か
ら送られる圧油の方向と流量を変えてガイドベーンサー
ボモータ8に供給することによりガイドベーンを開閉で
きる。圧油ポンプ3としてギアポンプ,スクリューポン
プ等を使用する。このように直接加圧式圧油装置を構成
すれば、圧油タンクや集油タンクは不要となる。
【0013】実施例2 図2はこの発明のランナベーンにおける実施例による直
接加圧式圧油装置の系統図である。図2において、実線
は油圧系統を、一点鎖線は電気信号の系統を示す。図2
において図3と同じ部位は同じ符号を付してある。圧油
ポンプ3とランナベーンサーボモータ8aとは配管で連
結され、油の閉鎖循環回路が形成されている。調速機5
からの信号を入力させ制御信号を発信する制御アンプ1
3と、制御アンプ13からの制御信号を入力させて正,
逆の回転方向と,回転速度とを連続的に変化させる可変
速電動機14と、可変速電動機14によって駆動する圧
油ポンプ3とから直接加圧式圧油装置を構成する。調速
機5からの信号を制御アンプ13に入力させ、制御アン
プ13からの制御信号を可変速電動機14に入力させて
可変速電動機14の回転方向と回転速度とを変え、圧油
ポンプ3から送られる圧油により、ガイドベーンサーボ
モータ8を開側または閉側に動作させ、ガイドベーンサ
ーボモータ8に連結されたガイドベーン調整輪9を回転
させることにより、ガイドベーン調整輪9に連結された
ガイドベーン10を開閉させる。ランナベーンの開度
は、ランナベーン開度発信器11aによって調速機5へ
フイードバックされ、ランナベーンが調速機の指示開度
に達するまで圧油ポンプ3が制御される。ランナベーン
調速機の指示開度に達した時は、圧油ポンプを停止させ
てランナベーンサーボモータ8aへの圧油の供給を停止
し、指示開度を維持するように制御される。可変速電動
機14として交流電動機をベクトル制御方式により制御
することについては、ガイドベーンの制御と同様なの
で、説明を省略する。このように可変速電動機14によ
って回転速度を変化させて、定容量の容積型ポンプであ
る圧油ポンプ3を駆動し、圧油ポンプ3から送られる圧
油の方向と流量を変えてランナベーンサーボモータ8a
に供給することによりランナベーンを開閉できる。圧油
ポンプ3としてギアポンプ,スクリューポンプ等を使用
する。このように直接加圧式圧油装置を構成すれば、圧
油タンクや集油タンクは不要となる。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、調速機からの信号を
制御アンプに入力させ、制御アンプからの制御信号によ
り可変速電動機の回転方向と回転速度を制御し、圧油ポ
ンプからガイドベーンサーボモータへ直接供給する圧油
の方向と流量を変え、ガイドベーンを開閉させるので、
圧油タンクや集油タンクが不要となって、圧油装置全体
をコンパクトにできる。
【0015】この発明によれば、調速機からの信号を制
御アンプに入力させ、制御アンプからの制御信号により
可変速電動機の回転方向と回転速度を制御し、圧油ポン
プからランナベーンサーボモータへ供給する圧油の方向
と流量を変え、ランナベーンを開閉するので、圧油タン
クや集油タンクが不要となって、圧油装置全体をコンパ
クトにできる。
【0016】なお、可変速電動機として交流電動機をベ
クトル制御すれば、直流電動機のごとく回転方向ならび
に回転速度を速やかに変化させるので、圧油ポンプとし
てギアポンプ,スクリューポンプなどの定容量の容積型
ポンプを使用することができ、圧油ポンプから供給する
圧油の方向及び流量を変化させることにより、ガイドベ
ーンまたはランナベーンを開閉できる。また、ベクトル
制御方式を用いれば制御装置を小型化できて、大容量の
圧油装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による直接加圧式圧油装置
の系統図である。
【図2】この発明の実施例2による直接加圧式圧油装置
の系統図である。
【図3】従来の直接加圧式圧油装置の系統図である。
【符号の説明】
3 圧油ポンプ 5 調速機 8 ガイドベーンサーボモータ 8a ランナベーンサーボモータ 11 ガイドベーン開度発信器 11a ランナベーン開度発信器 13 制御アンプ 14 可変速電動機

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水車のガイドベーンサーボモータに圧油を
    供給する圧油装置において、前記ガイドベーンサーボモ
    ータに配管を介して連結され、閉鎖循環回路を形成する
    圧油ポンプと、調速機からの信号を入力させ制御信号を
    発信する制御アンプと、この制御アンプからの制御信号
    を入力させて回転方向と回転速度とを変化させ前記圧油
    ポンプを駆動する可変速電動機とからなり、前記圧油ポ
    ンプから前記ガイドベーンサーボモータに圧油を直接供
    給して前記ガイドベーンを開閉することを特徴とする直
    接加圧式圧油装置。
  2. 【請求項2】水車のランナベーンサーボモータに圧油を
    供給する圧油装置において、前記ランナベーンサーボモ
    ータに配管を介して連結され、閉鎖循環回路を形成する
    圧油ポンプと、調速機からの信号を入力させ制御信号を
    発信する制御アンプと、この制御アンプからの制御信号
    を入力させて回転方向と回転速度とを変化させ前記圧油
    ポンプを駆動する可変速電動機とからなり、前記圧油ポ
    ンプから前記ランナベーンサーボモータに圧油を直接供
    給して前記ランナベーンを開閉することを特徴とする直
    接加圧式圧油装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載の直接加圧式
    圧油装置において、可変速電動機は交流電動機をベクト
    ル制御方式により制御するとともに、圧油ポンプは定容
    量の容積型ポンプとすることを特徴とする直接加圧式圧
    油装置。
JP7018424A 1995-01-10 1995-01-10 直接加圧式圧油装置 Pending JPH08189452A (ja)

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