JPH08284792A - 水車の水流制御装置 - Google Patents
水車の水流制御装置Info
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- JPH08284792A JPH08284792A JP7092170A JP9217095A JPH08284792A JP H08284792 A JPH08284792 A JP H08284792A JP 7092170 A JP7092170 A JP 7092170A JP 9217095 A JP9217095 A JP 9217095A JP H08284792 A JPH08284792 A JP H08284792A
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- water turbine
- turbine
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Control Of Water Turbines (AREA)
- Linear Motors (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】調速性能の優れた水車の水流制御装置を提供す
る。 【構成】リニアモータ固定子１６からの電磁力により、
リニアモータ移動子１７を上下両面に取付けた直動ロッ
ド２５が軸線方向に推力を得てガイドリング３が回動
し、ガイドベーンリンク２を介してガイドベーン１を開
閉動作させ、水流を制御する。
る。 【構成】リニアモータ固定子１６からの電磁力により、
リニアモータ移動子１７を上下両面に取付けた直動ロッ
ド２５が軸線方向に推力を得てガイドリング３が回動
し、ガイドベーンリンク２を介してガイドベーン１を開
閉動作させ、水流を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反動形水車及びクロス
フロー水車のガイドベーンや、衝動形水車のノズルパイ
プ内のニードルを操作して、水車ランナへの流入水量を
調整する水車の水流制御装置に関する。
フロー水車のガイドベーンや、衝動形水車のノズルパイ
プ内のニードルを操作して、水車ランナへの流入水量を
調整する水車の水流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、水車のガイドベーンやニードル
は、水車に流入する水量を調整すると同時に、水車の負
荷が遮断されたとき水車の回転数が異常上昇しないよう
に、数秒の短い時間で全閉できることが要求される。こ
のガイドベーン，ニードル等の水流制御装置の閉鎖時間
は、水車に対する影響のほかに水圧鉄管内の水圧上昇値
を所定の値以下に押さえるため、使用場所の発電所に適
する閉鎖特性(閉鎖時間)が決められる。
は、水車に流入する水量を調整すると同時に、水車の負
荷が遮断されたとき水車の回転数が異常上昇しないよう
に、数秒の短い時間で全閉できることが要求される。こ
のガイドベーン，ニードル等の水流制御装置の閉鎖時間
は、水車に対する影響のほかに水圧鉄管内の水圧上昇値
を所定の値以下に押さえるため、使用場所の発電所に適
する閉鎖特性(閉鎖時間)が決められる。
【０００３】水流制御装置に対して所定の閉鎖特性を持
たせ、しかも水圧力によってガイドベーンなどに生じる
大きな水流モーメントに抗してガイドベーンを操作する
装置として、一般には油圧シリンダが用いられる。
たせ、しかも水圧力によってガイドベーンなどに生じる
大きな水流モーメントに抗してガイドベーンを操作する
装置として、一般には油圧シリンダが用いられる。
【０００４】このような油圧式水流制御装置では、圧油
タンク，圧油装置，圧油配管等の機器配置及び据付工事
が容易でなく、また設置スペース確保及び保守も容易で
ない。さらに、河川など水系への漏油流出による公害発
生の要因もある。
タンク，圧油装置，圧油配管等の機器配置及び据付工事
が容易でなく、また設置スペース確保及び保守も容易で
ない。さらに、河川など水系への漏油流出による公害発
生の要因もある。
【０００５】そのため、特開昭55−107075号及び特開昭
62−277045号公報に記載のように、電動機の回転力を軸
方向推力に変換するボールナットを回転させて、ボール
ねじに軸方向推力を得る電動サーボモータによる水流制
御装置にて油圧力による操作方式から電動化し、保守の
省力化及び設備の合理化が検討されている。
62−277045号公報に記載のように、電動機の回転力を軸
方向推力に変換するボールナットを回転させて、ボール
ねじに軸方向推力を得る電動サーボモータによる水流制
御装置にて油圧力による操作方式から電動化し、保守の
省力化及び設備の合理化が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが図６に示す通
り、このような電動機８にてボールナット７を回転さ
せ、ボールねじ６に軸方向推力を得る電動サーボモータ
５による水流制御装置では、電動サーボモータ５内のボ
ールナット７とボールねじ６とに精密加工された螺線溝
の間をボールが回転しながら移動し、ボールねじ６を軸
線方向に移動させるため、ボールの噛り，焼付き，こじ
れの心配があり、装置運転の信頼性の点から、大きな操
作力を必要とする大型水車の水流制御装置には採用でき
ない問題がある。
り、このような電動機８にてボールナット７を回転さ
せ、ボールねじ６に軸方向推力を得る電動サーボモータ
５による水流制御装置では、電動サーボモータ５内のボ
ールナット７とボールねじ６とに精密加工された螺線溝
の間をボールが回転しながら移動し、ボールねじ６を軸
線方向に移動させるため、ボールの噛り，焼付き，こじ
れの心配があり、装置運転の信頼性の点から、大きな操
作力を必要とする大型水車の水流制御装置には採用でき
ない問題がある。
【０００７】また、電動機８の回転力をボールナット７
とボールねじ６により軸線方向の推力に変換しているた
め、この機械的変換損失を改善し、装置の効率向上も必
要である。
とボールねじ６により軸線方向の推力に変換しているた
め、この機械的変換損失を改善し、装置の効率向上も必
要である。
【０００８】本発明の目的は、ボールナットとボールね
じを不要とし、装置の信頼性並びに効率も向上させ、大
型水車の水流制御装置にも採用を計ることにある。
じを不要とし、装置の信頼性並びに効率も向上させ、大
型水車の水流制御装置にも採用を計ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、電磁力の変化を与えることにより直動ロッ
ドが軸線方向に変位するリニアモータまたはリニアステ
ップモータによる直動型電磁アクチュエータで、水車の
入口側に設けられた反動形水車及びクロスフロー水車の
ガイドベーン，衝動形水車のニードル等を開閉する水量
調整装置を駆動する水車の水流制御装置とした。
成するため、電磁力の変化を与えることにより直動ロッ
ドが軸線方向に変位するリニアモータまたはリニアステ
ップモータによる直動型電磁アクチュエータで、水車の
入口側に設けられた反動形水車及びクロスフロー水車の
ガイドベーン，衝動形水車のニードル等を開閉する水量
調整装置を駆動する水車の水流制御装置とした。
【００１０】
【作用】本発明である直動型電磁アクチュエータによっ
て水車の入口側に設けられ開閉する水量調整装置を駆動
する水流制御装置の作用を、図２の反動形水車の水流制
御装置の例で述べる。
て水車の入口側に設けられ開閉する水量調整装置を駆動
する水流制御装置の作用を、図２の反動形水車の水流制
御装置の例で述べる。
【００１１】直動型電磁アクチュエータ制御装置３９は
調速機３８からの制御信号を受けて、水量調整装置を駆
動するアクチュエータを操作することにより、水車に流
入する水量を調整し、水車発電機３６の回転数，出力及
び水流調整制御を行う。そして、直動型電磁アクチュエ
ータ１３は動作位置及び速度制御用としてポテンショメ
ータ２１及び速度計２０の信号を制御装置に帰還すると
ともに、ポテンショメータ２１による位置信号を調速機
に帰還する。
調速機３８からの制御信号を受けて、水量調整装置を駆
動するアクチュエータを操作することにより、水車に流
入する水量を調整し、水車発電機３６の回転数，出力及
び水流調整制御を行う。そして、直動型電磁アクチュエ
ータ１３は動作位置及び速度制御用としてポテンショメ
ータ２１及び速度計２０の信号を制御装置に帰還すると
ともに、ポテンショメータ２１による位置信号を調速機
に帰還する。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１３】図１は、水車を反動形水車とし、直動型電
磁アクチュエータをリニアモータとした実施例であっ
て、リニアモータ１４の直動ロッド２５によりガイドリ
ング３が回動され、それによってガイドベーン１は従来
と同様にガイドベーンリンク２を介してガイドリング３
に結合されているため開閉される。リニアモータ１４の
直動ロッド２５の上下両面にはリニアモータ移動子１７
が取付けられており、リニアモータ固定子１６からの電
磁力により直動ロッド２５は軸線方向に推力を得る。そ
してガイドリング３の反力より直動ロッド２５の推力が
大きければ、直動ロッド２５は軸線方向に移動するとと
もにガイドリング３が回動し、それによってガイドベー
ン１が開閉動作する。ガイドベーン１の開閉位置及び動
作速度は、直動ロッド２５の位置及び速度をポテンショ
メータ２１，速度計２０で検出し、この信号でリニアモ
ータ固定子１６への供給電流を制御することにより、精
密に変化できる。尚、リニアモータ固定子１６と移動子
１７との間のエアーギャップを正しく保つため、またガ
イドリング３の反力の直動ロッド２５は軸線直角方向の
分力を受けるため、保持箱１９側からガイドローラ１８
を直動ロッド２５に押し当ててある。
磁アクチュエータをリニアモータとした実施例であっ
て、リニアモータ１４の直動ロッド２５によりガイドリ
ング３が回動され、それによってガイドベーン１は従来
と同様にガイドベーンリンク２を介してガイドリング３
に結合されているため開閉される。リニアモータ１４の
直動ロッド２５の上下両面にはリニアモータ移動子１７
が取付けられており、リニアモータ固定子１６からの電
磁力により直動ロッド２５は軸線方向に推力を得る。そ
してガイドリング３の反力より直動ロッド２５の推力が
大きければ、直動ロッド２５は軸線方向に移動するとと
もにガイドリング３が回動し、それによってガイドベー
ン１が開閉動作する。ガイドベーン１の開閉位置及び動
作速度は、直動ロッド２５の位置及び速度をポテンショ
メータ２１，速度計２０で検出し、この信号でリニアモ
ータ固定子１６への供給電流を制御することにより、精
密に変化できる。尚、リニアモータ固定子１６と移動子
１７との間のエアーギャップを正しく保つため、またガ
イドリング３の反力の直動ロッド２５は軸線直角方向の
分力を受けるため、保持箱１９側からガイドローラ１８
を直動ロッド２５に押し当ててある。
【００１４】同様に直動型電磁アクチュエータをリニア
モータとし、水車をクロスフロー水車に変えた実施例を
図３に示す。リニアモータ１４の直動ロッド２５の軸線
方向の位置変化によりガイドベーン１が回転し、水量調
整装置の開閉動作となる。
モータとし、水車をクロスフロー水車に変えた実施例を
図３に示す。リニアモータ１４の直動ロッド２５の軸線
方向の位置変化によりガイドベーン１が回転し、水量調
整装置の開閉動作となる。
【００１５】図１及び図３の実施例は反動形水車及びク
ロスフロー水車のガイドベーンをリニアモータで動作さ
せる水流制御装置を示したものであるが、この発明は衝
動形水車のノズルパイプ内に設けられているニードルの
制御装置にも使用することができる。この実施例を図４
及び図５に、直動型電磁アクチュエータをリニアステッ
プモータとした応用実施例で示す。
ロスフロー水車のガイドベーンをリニアモータで動作さ
せる水流制御装置を示したものであるが、この発明は衝
動形水車のノズルパイプ内に設けられているニードルの
制御装置にも使用することができる。この実施例を図４
及び図５に、直動型電磁アクチュエータをリニアステッ
プモータとした応用実施例で示す。
【００１６】図４の実施例は、リニアステップモータ１
５の直動ロッド２５とニードル２６を連結ピン４で一直
線に接続させたもので、直動ロッド２５の軸線方向の位
置変化は一体的にニードル２６を開閉動作させる。直動
ロッド２５には表面が凹凸状の円筒型リニアステップモ
ータ移動子２４が取付けられており、同様に移動子２４
と対応する内面が凹凸状のリニアステップモータ固定子
２３を各グループ毎にオン，オフ制御の励磁することに
より、軸線方向へステップ的に変位する。その変位量は
オン，オフ励磁する回数に、そして移動速度はオン，オ
フ励磁する速度に比例するが、ニードル２６からの反力
による過負荷でオン，オフ制御が脱調してしまう場合の
復帰対応も考慮し、直動ロッド２５の位置及び速度をポ
テンショメータ２１と速度計２０で検出し、制御信号と
して制御装置に帰還している。図５の実施例は、リニア
ステップモータ１５の直動ロッド２５の位置変化をレバ
ー３０，連結棒３１，レバー２９，ニードルリンク２８
と伝達させ、ニードル２６を開閉動作させるようにした
もので、遠隔位置のリニアステップモータ１５からニー
ドル２６を開閉動作できる。
５の直動ロッド２５とニードル２６を連結ピン４で一直
線に接続させたもので、直動ロッド２５の軸線方向の位
置変化は一体的にニードル２６を開閉動作させる。直動
ロッド２５には表面が凹凸状の円筒型リニアステップモ
ータ移動子２４が取付けられており、同様に移動子２４
と対応する内面が凹凸状のリニアステップモータ固定子
２３を各グループ毎にオン，オフ制御の励磁することに
より、軸線方向へステップ的に変位する。その変位量は
オン，オフ励磁する回数に、そして移動速度はオン，オ
フ励磁する速度に比例するが、ニードル２６からの反力
による過負荷でオン，オフ制御が脱調してしまう場合の
復帰対応も考慮し、直動ロッド２５の位置及び速度をポ
テンショメータ２１と速度計２０で検出し、制御信号と
して制御装置に帰還している。図５の実施例は、リニア
ステップモータ１５の直動ロッド２５の位置変化をレバ
ー３０，連結棒３１，レバー２９，ニードルリンク２８
と伝達させ、ニードル２６を開閉動作させるようにした
もので、遠隔位置のリニアステップモータ１５からニー
ドル２６を開閉動作できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、リニアモータ及びリニ
アステップモータ等の直動型電磁アクチュエータにより
反動形水車及びクロスフロー水車のガイドベーン及び衝
動形水車のニードル等の水量調整装置を駆動する水流制
御装置としたため、ボールねじ等のスクリュウによる回
転力を直線方向力とする機械的変換装置が不要となり、
それによって噛り，焼付き，こじれの心配がなく、装置
運転の信頼性が大幅に向上するため、大きな操作力を必
要とする大型水車の水流制御装置にも採用が図れる。そ
して、従来の油圧力による操作方式から電動化となるた
め、保守の省力化及び設備の合理化が図れる。
アステップモータ等の直動型電磁アクチュエータにより
反動形水車及びクロスフロー水車のガイドベーン及び衝
動形水車のニードル等の水量調整装置を駆動する水流制
御装置としたため、ボールねじ等のスクリュウによる回
転力を直線方向力とする機械的変換装置が不要となり、
それによって噛り，焼付き，こじれの心配がなく、装置
運転の信頼性が大幅に向上するため、大きな操作力を必
要とする大型水車の水流制御装置にも採用が図れる。そ
して、従来の油圧力による操作方式から電動化となるた
め、保守の省力化及び設備の合理化が図れる。
【００１８】また、電磁力により直動する直動型電磁ア
クチュエータのため、機械的変換損失の発生がなく、装
置の効率向上が図れ、さらに水車調速性能は即応性に優
れ、安定性の高いものとなる。
クチュエータのため、機械的変換損失の発生がなく、装
置の効率向上が図れ、さらに水車調速性能は即応性に優
れ、安定性の高いものとなる。
【図１】本発明の第１実施例の要部の断面図。
【図２】本発明の水車の水流制御装置を示すブロック
図。
図。
【図３】本発明の第２実施例の要部の断面図。
【図４】本発明の第３実施例の要部の断面図。
【図５】本発明の第４実施例の要部の断面図。
【図６】従来技術の説明図。
１…ガイドベーン、３…ガイドリング、４…連結ピン、
１４…リニアモータ、１８…ガイドローラ、２０…速度
計、２１…ポテンショメータ、２２…固定スタンド、２
５…直動ロッド。
１４…リニアモータ、１８…ガイドローラ、２０…速度
計、２１…ポテンショメータ、２２…固定スタンド、２
５…直動ロッド。
Claims (6)
- 【請求項１】直動型電磁アクチュエータの直線方向に変
位するロッドと、水車の入口側に設けられ前記ロッドの
軸線方向の変位によって開閉する水量調整装置とを有す
ることを特徴とする水車の水流制御装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記水車を反動形水車
とし、前記水量調整装置をガイドベーンとした水車の水
流制御装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記水車をクロスフロ
ー水車とし、前記水量調整装置をガイドベーンとした水
車の水流制御装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記水車を衝動形水車
とし、前記水量調整装置をノズルパイプ内のニードルと
した水車の水流制御装置。 - 【請求項５】請求項１において、前記直動型電磁アクチ
ュエータを回転型電動機の軸を通る一平面で切り直線状
に展開したリニアモータとし、電磁力の変化を与えるこ
とにより、直動するロッドの軸線方向の変位によって開
閉する水量調整装置とした水車の水流制御装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記直動型電磁アクチ
ュエータをリニアステップモータとし、固定子を各グル
ープ毎にオン，オフ制御の励磁により、ステップ的に直
動する移動子ロッドの軸線方向の変位によって開閉する
水量調整装置とした水車の水流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7092170A JPH08284792A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 水車の水流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7092170A JPH08284792A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 水車の水流制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284792A true JPH08284792A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=14046965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7092170A Pending JPH08284792A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 水車の水流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08284792A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002027732A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Shinko Electric Co Ltd | リニアアクチュエータ |
| JP2009167948A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | ガイドベーンの操作機構 |
| CN105909451A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-31 | 刘湘静 | 一种具有遥控功能的水轮机导水系统 |
| CN114876694A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-09 | 西安理工大学 | 适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP7092170A patent/JPH08284792A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002027732A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Shinko Electric Co Ltd | リニアアクチュエータ |
| JP2009167948A (ja) * | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | ガイドベーンの操作機構 |
| CN105909451A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-08-31 | 刘湘静 | 一种具有遥控功能的水轮机导水系统 |
| CN114876694A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-09 | 西安理工大学 | 适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置 |
| CN114876694B (zh) * | 2022-06-10 | 2024-03-01 | 西安理工大学 | 适用于混流式水轮机的可主动调控的双活动导叶装置 |
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