JPH09100773A - 水車調速機の起動方法 - Google Patents
水車調速機の起動方法Info
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- JPH09100773A JPH09100773A JP7282437A JP28243795A JPH09100773A JP H09100773 A JPH09100773 A JP H09100773A JP 7282437 A JP7282437 A JP 7282437A JP 28243795 A JP28243795 A JP 28243795A JP H09100773 A JPH09100773 A JP H09100773A
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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
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 起動開度の設定及び調整作業が不要で、かつ
落差などが変っても安定した回転上昇速度で円滑に水車
を起動し得るようにする。 【解決手段】 水車を起動する際、水車の水口部の起動
開度を予め設定せずに、初めから調速機によって水車の
回転上昇速度を制御しながら起動する。例えば、調速機
では、水車の停止状態から基準の回転上昇速度に達する
までは水口部を開き続け（Ｓ１０，Ｓ１１）、基準の回
転上昇速度に達してから所定の回転速度に達するまでは
回転上昇速度が一定となるように開度を調整し（Ｓ１
２，Ｓ１３）、所定の回転速度から目標の回転速度に到
達するまでは、目標の回転速度からの偏差を加えて円滑
な回転上昇速度となるように開度を調整して、水車の回
転上昇速度を制御する（Ｓ１４，Ｓ１５）。
落差などが変っても安定した回転上昇速度で円滑に水車
を起動し得るようにする。 【解決手段】 水車を起動する際、水車の水口部の起動
開度を予め設定せずに、初めから調速機によって水車の
回転上昇速度を制御しながら起動する。例えば、調速機
では、水車の停止状態から基準の回転上昇速度に達する
までは水口部を開き続け（Ｓ１０，Ｓ１１）、基準の回
転上昇速度に達してから所定の回転速度に達するまでは
回転上昇速度が一定となるように開度を調整し（Ｓ１
２，Ｓ１３）、所定の回転速度から目標の回転速度に到
達するまでは、目標の回転速度からの偏差を加えて円滑
な回転上昇速度となるように開度を調整して、水車の回
転上昇速度を制御する（Ｓ１４，Ｓ１５）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電用水車の
起動方法に関し、特に調速機の速度制御による水車の起
動方法に関する。
起動方法に関し、特に調速機の速度制御による水車の起
動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水車は水の有する位置エネルギーを機械
的仕事に変える回転機械であり、エネルギーの変換方式
の違いから、いわゆる衝動水車と反動水車とに大別され
る。衝動水車は、圧力水頭を速度水頭に変えた流水をラ
ンナ（羽根車）に作用させる構造の水車をいい、高落差
（一般的に２００〜１８００ｍ）で水量の比較的少ない
ところに用いられるペルトン水車などがある。一方、反
動水車は、圧力水頭をもつ流水をランナに作用させる構
造の水車をいい、比較的広範囲の落差（一般的に４０〜
６００ｍ程度）の水力発電に使用されるフランシス水車
や、低落差（一般的に８０ｍ以下）で大水量の場合に適
するプロペラ水車などがある。
的仕事に変える回転機械であり、エネルギーの変換方式
の違いから、いわゆる衝動水車と反動水車とに大別され
る。衝動水車は、圧力水頭を速度水頭に変えた流水をラ
ンナ（羽根車）に作用させる構造の水車をいい、高落差
（一般的に２００〜１８００ｍ）で水量の比較的少ない
ところに用いられるペルトン水車などがある。一方、反
動水車は、圧力水頭をもつ流水をランナに作用させる構
造の水車をいい、比較的広範囲の落差（一般的に４０〜
６００ｍ程度）の水力発電に使用されるフランシス水車
や、低落差（一般的に８０ｍ以下）で大水量の場合に適
するプロペラ水車などがある。
【０００３】図４は、衝動水車の一種であるペルトン水
車の構造の一例を概略的に示している。この図４におい
て、ペルトン水車４０は、水圧鉄管４１からの水をノズ
ル４２Ａへ導くブランチパイプ４２、ノズル４２Ａから
噴出する水の流量をニードル弁４３により加減するノズ
ル開閉機構４４、ノズル４２Ａからのジェット水を受け
て回転するランナ４５、ランナ４５の回転を発電機（図
示せず）に伝える主軸４５Ａ及びランナ４５を囲んだ状
態でノズル４２Ａを支持し、ランナ４５から放出される
水を外部へ排出するハウジング４６等で構成されてい
る。
車の構造の一例を概略的に示している。この図４におい
て、ペルトン水車４０は、水圧鉄管４１からの水をノズ
ル４２Ａへ導くブランチパイプ４２、ノズル４２Ａから
噴出する水の流量をニードル弁４３により加減するノズ
ル開閉機構４４、ノズル４２Ａからのジェット水を受け
て回転するランナ４５、ランナ４５の回転を発電機（図
示せず）に伝える主軸４５Ａ及びランナ４５を囲んだ状
態でノズル４２Ａを支持し、ランナ４５から放出される
水を外部へ排出するハウジング４６等で構成されてい
る。
【０００４】ハウジング４６内に納められたランナ４５
は、主軸４５Ａをベアリング４５Ｂにより軸支されて自
由に回転できるようになっている。一方、ブランチパイ
プ４２は一端を入口バルブ４２Ｂを介して水圧鉄管４１
に接続され、他端に設けられたノズル４２Ａをハウジン
グ４６内に差込むようにして支持されている。ノズル４
２Ａは、ノズル開閉機構４４により制御されるニードル
弁４３により、開口部の開口面積の度合い、即ち水口部
の開度を調整して流量を調節できるようになっている。
ノズル開閉機構４４は、調速機からの指令によって駆動
するサーボモータ（図示せず）によりニードル弁４３を
進退させて水口部の開度を調節する構造のものである。
は、主軸４５Ａをベアリング４５Ｂにより軸支されて自
由に回転できるようになっている。一方、ブランチパイ
プ４２は一端を入口バルブ４２Ｂを介して水圧鉄管４１
に接続され、他端に設けられたノズル４２Ａをハウジン
グ４６内に差込むようにして支持されている。ノズル４
２Ａは、ノズル開閉機構４４により制御されるニードル
弁４３により、開口部の開口面積の度合い、即ち水口部
の開度を調整して流量を調節できるようになっている。
ノズル開閉機構４４は、調速機からの指令によって駆動
するサーボモータ（図示せず）によりニードル弁４３を
進退させて水口部の開度を調節する構造のものである。
【０００５】ノズル４２Ａから噴射されたジェット水
は、ランナ４５のバケット部４５Ｃに当たり、その衝動
力によってランナ４５を回転させながら流れの方向を変
え、ランナ４５の下方に拡散するように放出される。ハ
ウジング４６は、ランナ下方の放水室において放出水を
受止め、放水路４６Ａに流出させるものである。ノズル
４２Ａとランナ４５との間に設けられたデフレクタ（そ
らせ板）４７は、ニードル弁４３の弁操作の際、噴流を
バケット４５Ｃからそらせる板である。衝動水車では水
車を停止する際、急に弁を閉じると水撃作用を生じるか
ら、デフレクタ４７で噴流の一部を曲げて、バケット４
５Ｃに当たらないようにして水車を停止させている。
は、ランナ４５のバケット部４５Ｃに当たり、その衝動
力によってランナ４５を回転させながら流れの方向を変
え、ランナ４５の下方に拡散するように放出される。ハ
ウジング４６は、ランナ下方の放水室において放出水を
受止め、放水路４６Ａに流出させるものである。ノズル
４２Ａとランナ４５との間に設けられたデフレクタ（そ
らせ板）４７は、ニードル弁４３の弁操作の際、噴流を
バケット４５Ｃからそらせる板である。衝動水車では水
車を停止する際、急に弁を閉じると水撃作用を生じるか
ら、デフレクタ４７で噴流の一部を曲げて、バケット４
５Ｃに当たらないようにして水車を停止させている。
【０００６】上記ペルトン水車においては、発電機にか
かる負荷の増減に対する水車出力の対応は、調速機によ
りニードル弁４３（水口部）の開度を制御することによ
って所要水量に調整し、ランナ４５の安定した回転を得
るようにしている。
かる負荷の増減に対する水車出力の対応は、調速機によ
りニードル弁４３（水口部）の開度を制御することによ
って所要水量に調整し、ランナ４５の安定した回転を得
るようにしている。
【０００７】次に、反動水車の代表的なタイプの１つで
あるフランシス水車の構造を説明する。図５は同水車の
主軸を含む垂直断面図を示すもので、フランシス水車５
０は、鉄管又は入口弁（図示せず）に接続されランナ５
１の外周を渦巻状に囲むケーシング５２と、流水のエネ
ルギーを回転エネルギーに変換して主軸５３に伝達する
ランナー５１と、ケーシング５２から供給される流水を
整流してランナ５１の径方向へ導くスピードリング５４
と、その流量を調節して効率よくランナー５１へ供給す
る魚形断面を有する複数の可動式ガイドベーン５５と、
この複数の可動式ガイドベーン５５の開度を変えるガイ
ドベーン開閉機構５６と、ランナ５１を通過して軸方向
に流出する水の流速を漸減させて放水口へ導くドラフト
管５７とから構成されている。
あるフランシス水車の構造を説明する。図５は同水車の
主軸を含む垂直断面図を示すもので、フランシス水車５
０は、鉄管又は入口弁（図示せず）に接続されランナ５
１の外周を渦巻状に囲むケーシング５２と、流水のエネ
ルギーを回転エネルギーに変換して主軸５３に伝達する
ランナー５１と、ケーシング５２から供給される流水を
整流してランナ５１の径方向へ導くスピードリング５４
と、その流量を調節して効率よくランナー５１へ供給す
る魚形断面を有する複数の可動式ガイドベーン５５と、
この複数の可動式ガイドベーン５５の開度を変えるガイ
ドベーン開閉機構５６と、ランナ５１を通過して軸方向
に流出する水の流速を漸減させて放水口へ導くドラフト
管５７とから構成されている。
【０００８】ガイドベーン開閉機構５６は、調速機から
の指令によって駆動するサーボモータ（図示せず）の直
線的な動きをコネクティングロッド５８を介してガイド
リング５９に伝達し、円周方向の動きに変換してリンク
６０及びアーム６１を経て可動式ガイドベーン５５を開
閉させる構造のものである。このようなフランシス水車
においては、発電機にかかる負荷の増減に対する水車出
力の対応は、調速機により可動式ガイドベーン５５（水
口部）の開度を制御することによって所要水量に調整
し、ランナ５１の安定した回転を得るようにしている。
の指令によって駆動するサーボモータ（図示せず）の直
線的な動きをコネクティングロッド５８を介してガイド
リング５９に伝達し、円周方向の動きに変換してリンク
６０及びアーム６１を経て可動式ガイドベーン５５を開
閉させる構造のものである。このようなフランシス水車
においては、発電機にかかる負荷の増減に対する水車出
力の対応は、調速機により可動式ガイドベーン５５（水
口部）の開度を制御することによって所要水量に調整
し、ランナ５１の安定した回転を得るようにしている。
【０００９】このように水力発電用水車においては、動
力源である水の供給量を加減してランナの回転速度を調
整／制御する調速機を備えており、水車の起動（運転開
始）後は、駆動手段であるサーボモータ，ノズル開閉機
構４４やデフレクタ４７の作動機構或いはガイドベーン
開閉機構５６等から成る流量調整機構の駆動制御を調速
機によって行ない、供給電力が一定となるように、水口
部の開度調整により水の流量を調節し、ランナ６の回転
速度を制御している。なお、調速機の速度検出手段の種
類としては、回転体に取り付けられた重錘の遠心力とば
ねの復元力によって機械的変位として検出する機械検出
式のもの、油圧を用いて検出する油圧検出式のもの、周
波数または発電機の発生電圧として検出する電気検出式
のものなどがある。
力源である水の供給量を加減してランナの回転速度を調
整／制御する調速機を備えており、水車の起動（運転開
始）後は、駆動手段であるサーボモータ，ノズル開閉機
構４４やデフレクタ４７の作動機構或いはガイドベーン
開閉機構５６等から成る流量調整機構の駆動制御を調速
機によって行ない、供給電力が一定となるように、水口
部の開度調整により水の流量を調節し、ランナ６の回転
速度を制御している。なお、調速機の速度検出手段の種
類としては、回転体に取り付けられた重錘の遠心力とば
ねの復元力によって機械的変位として検出する機械検出
式のもの、油圧を用いて検出する油圧検出式のもの、周
波数または発電機の発生電圧として検出する電気検出式
のものなどがある。
【００１０】このような構成において、従来の調速機に
よる水車の一般的な起動方法について説明する。図６
は、水力発電用水車の一般的な起動方法を示すフローチ
ャートであり、上述の衝動水車や反動水車は、水車を起
動するときは、水車の起動速度があまり急激に上昇せ
ず、かつ調速機の動作範囲に円滑に移行できるように、
先ず、水車の水口部の開閉動作を制御するサーボモータ
に制御信号を送出し、一定の起動開度まで水口を開き
（ステップＳ１）、水車の回転速度が一定速度に達した
時点で調速機に起動指令を送出するようしている（ステ
ップＳ２，Ｓ３）。そして、起動指令を受けた調速機で
は、現在の回転速度を速度検出手段により検出し、目標
の回転速度からの偏差を加えてサーボモータに対する制
御信号を作成する。そして、サーボ制御による流量調整
機構の開閉動作制御により水口部からの流量を調節し、
ランナの回転速度を常に一定値または規定範囲内に保つ
ように制御（定値制御）している（ステップＳ４）。
よる水車の一般的な起動方法について説明する。図６
は、水力発電用水車の一般的な起動方法を示すフローチ
ャートであり、上述の衝動水車や反動水車は、水車を起
動するときは、水車の起動速度があまり急激に上昇せ
ず、かつ調速機の動作範囲に円滑に移行できるように、
先ず、水車の水口部の開閉動作を制御するサーボモータ
に制御信号を送出し、一定の起動開度まで水口を開き
（ステップＳ１）、水車の回転速度が一定速度に達した
時点で調速機に起動指令を送出するようしている（ステ
ップＳ２，Ｓ３）。そして、起動指令を受けた調速機で
は、現在の回転速度を速度検出手段により検出し、目標
の回転速度からの偏差を加えてサーボモータに対する制
御信号を作成する。そして、サーボ制御による流量調整
機構の開閉動作制御により水口部からの流量を調節し、
ランナの回転速度を常に一定値または規定範囲内に保つ
ように制御（定値制御）している（ステップＳ４）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の水車の起動方法では、水車の回転速度が一定速度に
達するまでは何時でも起動開度が一定なので、水車の落
差が変ると回転上昇の速度が変り、回転速度が急激に上
昇したり定格速度に達しないなどの不具合が生じてい
た。このため、起動開度の設定作業が面倒であり、ま
た、場合によっては落差の条件などで設定値を調整及び
変更する必要があるため、初期設定後も非常に手数がか
かっていた。
来の水車の起動方法では、水車の回転速度が一定速度に
達するまでは何時でも起動開度が一定なので、水車の落
差が変ると回転上昇の速度が変り、回転速度が急激に上
昇したり定格速度に達しないなどの不具合が生じてい
た。このため、起動開度の設定作業が面倒であり、ま
た、場合によっては落差の条件などで設定値を調整及び
変更する必要があるため、初期設定後も非常に手数がか
かっていた。
【００１２】本発明は上述のような事情から成されたも
のであり、本発明の目的は、起動開度の設定及び調整作
業が不要で、かつ落差などが変っても安定した回転上昇
速度で円滑に水車を起動し得る水車調速機の起動方法を
提供することにある。
のであり、本発明の目的は、起動開度の設定及び調整作
業が不要で、かつ落差などが変っても安定した回転上昇
速度で円滑に水車を起動し得る水車調速機の起動方法を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、水車の水口部
の開度の調整により前記水車の回転速度を制御する調速
機を備え、予め設定された起動開度まで前記水口部を開
き、前記水車の回転速度が一定速度に達した時点で前記
調速機を駆動させて前記水車を起動するようになってい
る水車調速機の起動方法に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記水口部の起動開度を設定せずに、前記
水車の起動／再起動時に前記調速機を駆動させ、前記調
速機によって初めから前記水車の回転上昇速度を制御し
ながら前記水車を起動することによって達成される。
の開度の調整により前記水車の回転速度を制御する調速
機を備え、予め設定された起動開度まで前記水口部を開
き、前記水車の回転速度が一定速度に達した時点で前記
調速機を駆動させて前記水車を起動するようになってい
る水車調速機の起動方法に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記水口部の起動開度を設定せずに、前記
水車の起動／再起動時に前記調速機を駆動させ、前記調
速機によって初めから前記水車の回転上昇速度を制御し
ながら前記水車を起動することによって達成される。
【００１４】また、前記回転上昇速度の制御は、前記水
車の停止状態から前記基準の回転上昇速度に達するまで
は前記水口部を開き続け、前記基準の回転上昇速度に達
してから所定の回転速度に達するまでは前記回転上昇速
度が一定となるように前記開度を調整し、前記所定の回
転速度から目標の回転速度に到達するまでは前記目標の
回転速度からの偏差を加えて前記開度を調整して制御す
ることによって、より効果的に達成される。
車の停止状態から前記基準の回転上昇速度に達するまで
は前記水口部を開き続け、前記基準の回転上昇速度に達
してから所定の回転速度に達するまでは前記回転上昇速
度が一定となるように前記開度を調整し、前記所定の回
転速度から目標の回転速度に到達するまでは前記目標の
回転速度からの偏差を加えて前記開度を調整して制御す
ることによって、より効果的に達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明では、起動開度を設定しな
いで初めから調速機を動作させ、調速機によって水車の
回転上昇速度を制御しながら水車を起動するようになっ
ている。即ち、調速機は、制御部から水車の起動指令を
受けると、水車の回転上昇速度を監視しながら水口部の
開度を調整して流量を調節し、回転上昇速度が一定とな
るように制御して水車を起動する。この制御は電子回路
にて実施することも可能であるが、ここでは水車調速機
内のコンピュータにより制御する場合を例として説明す
る。以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。
いで初めから調速機を動作させ、調速機によって水車の
回転上昇速度を制御しながら水車を起動するようになっ
ている。即ち、調速機は、制御部から水車の起動指令を
受けると、水車の回転上昇速度を監視しながら水口部の
開度を調整して流量を調節し、回転上昇速度が一定とな
るように制御して水車を起動する。この制御は電子回路
にて実施することも可能であるが、ここでは水車調速機
内のコンピュータにより制御する場合を例として説明す
る。以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明における水車調速機の起動方
法の一例を示すフローチャートであり、水車の起動，停
止や供給電力の負荷状況の監視など、全体の制御を行な
う制御部は、水車の起動或いは再起動の指示がされる
と、調速機に起動指令を送出する。調速機内の制御部
は、起動指令を受けた当初、水車が停止していると、図
２に示すように、水車が起動してから、現在の回転上昇
速度ｄｖ／ｄｔが基準の回転上昇速度ｄｖ0 ／ｄｔ（＝
Ｓ0 ）に達するまでの間（図２中の“Ｐ0 ”〜
“Ｐ1 ”）は、サーボモータに制御信号を送出して水口
を開き続ける。
法の一例を示すフローチャートであり、水車の起動，停
止や供給電力の負荷状況の監視など、全体の制御を行な
う制御部は、水車の起動或いは再起動の指示がされる
と、調速機に起動指令を送出する。調速機内の制御部
は、起動指令を受けた当初、水車が停止していると、図
２に示すように、水車が起動してから、現在の回転上昇
速度ｄｖ／ｄｔが基準の回転上昇速度ｄｖ0 ／ｄｔ（＝
Ｓ0 ）に達するまでの間（図２中の“Ｐ0 ”〜
“Ｐ1 ”）は、サーボモータに制御信号を送出して水口
を開き続ける。
【００１７】ここで、基準の回転上昇速度Ｓ0 は、速度
制御パラメータとして水車発電機の仕様や使用環境に応
じて変更可能に予め設定されており、調速機では、速度
検出手段により検出した回転速度検出値に基づいて回転
上昇速度ｄｖ／ｄｔ（回転速度の微分値）を算出し、算
出した回転上昇速度ｄｖ／ｄｔの値と上記基準回転上昇
速度の設定値Ｓ0 とを、速度検出間隔ごと或いは所定時
間ごとに比較して上記処理を行なう。なお、基準の回転
上昇速度Ｓ0 に達するまでの時間は、定格速度に到達す
るまでの時間に比べれば、実際には無視できる程度の時
間である（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
制御パラメータとして水車発電機の仕様や使用環境に応
じて変更可能に予め設定されており、調速機では、速度
検出手段により検出した回転速度検出値に基づいて回転
上昇速度ｄｖ／ｄｔ（回転速度の微分値）を算出し、算
出した回転上昇速度ｄｖ／ｄｔの値と上記基準回転上昇
速度の設定値Ｓ0 とを、速度検出間隔ごと或いは所定時
間ごとに比較して上記処理を行なう。なお、基準の回転
上昇速度Ｓ0 に達するまでの時間は、定格速度に到達す
るまでの時間に比べれば、実際には無視できる程度の時
間である（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００１８】基準の回転上昇速度Ｓ0 に達してから目標
の回転速度Ｖ0 に近づくまでの間（図２中の“Ｐ1 ”〜
“Ｐ2 ”）は、回転上昇速度が一定（ｄｖ／ｄｔ＝
Ｓ0 ）になるように、サーボ制御により水口の開度の調
整制御を行なう。ここで、回転速度Ｖ0 に近づいたか否
かの判断、即ち、速度制御を切換えるポイント（図２中
の“Ｐ2 ”）の判断は、例えば、目標の回転速度Ｖ0 の
ｋ％（但し、“ｋ”は予め設定された比率）に達したか
否かを判定することにより行なう（ステップＳ１２，Ｓ
１３）。
の回転速度Ｖ0 に近づくまでの間（図２中の“Ｐ1 ”〜
“Ｐ2 ”）は、回転上昇速度が一定（ｄｖ／ｄｔ＝
Ｓ0 ）になるように、サーボ制御により水口の開度の調
整制御を行なう。ここで、回転速度Ｖ0 に近づいたか否
かの判断、即ち、速度制御を切換えるポイント（図２中
の“Ｐ2 ”）の判断は、例えば、目標の回転速度Ｖ0 の
ｋ％（但し、“ｋ”は予め設定された比率）に達したか
否かを判定することにより行なう（ステップＳ１２，Ｓ
１３）。
【００１９】さらに、目標の回転速度Ｖ0 に近づいた時
から目標速度Ｖ0 に達するまでの間（図２中の“Ｐ2 ”
〜“Ｐ3 ”）は、速度の目標値Ｖ0 からの偏差を加え、
円滑に目標速度Ｖ0 に達するように開度の調整制御を行
なう。なお、ここでの偏差に応じた回転速度の制御は公
知の技術によるものである（ステップＳ１４，Ｓ１
５）。そして、目標速度Ｖ0 に達してから（図２中の
“Ｐ3 ”以降）は、一定速度（ｖ＝Ｖ0 ）で回転するよ
うに定値制御を行なう（ステップＳ１６）。このよう
に、調速機によって回転上昇速度を制御しながら起動す
る方法を採ることにより、起動開度の初期設定や設定変
更／調整作業が不要になると共に、落差などが変っても
安定した上昇速度を得ることが可能となる。
から目標速度Ｖ0 に達するまでの間（図２中の“Ｐ2 ”
〜“Ｐ3 ”）は、速度の目標値Ｖ0 からの偏差を加え、
円滑に目標速度Ｖ0 に達するように開度の調整制御を行
なう。なお、ここでの偏差に応じた回転速度の制御は公
知の技術によるものである（ステップＳ１４，Ｓ１
５）。そして、目標速度Ｖ0 に達してから（図２中の
“Ｐ3 ”以降）は、一定速度（ｖ＝Ｖ0 ）で回転するよ
うに定値制御を行なう（ステップＳ１６）。このよう
に、調速機によって回転上昇速度を制御しながら起動す
る方法を採ることにより、起動開度の初期設定や設定変
更／調整作業が不要になると共に、落差などが変っても
安定した上昇速度を得ることが可能となる。
【００２０】次に、本発明方法を電気検出式の調速機に
適用した場合の起動制御の一例を、図３のブロック図を
用いて説明する。調速機２０は、水車発電機１０の回転
数ｎを周波数として捉える。そして、検出した周波数ｆ
（現在の回転速度に相当）が基準周波数Ｆ0 （＝目標速
度）の所定の割合（図３の例では“８０％”であり、以
下“８０％”とする）より小さいときは、制御目標を基
準回転上昇速度ｄｆ0／ｄｔとし、サーボモータ３０に
制御信号ＳＶＳを送出して水車発電機１０の開度ＯＰＧ
を連続的に増大し、水口部を開き続けて流量を増加させ
る。
適用した場合の起動制御の一例を、図３のブロック図を
用いて説明する。調速機２０は、水車発電機１０の回転
数ｎを周波数として捉える。そして、検出した周波数ｆ
（現在の回転速度に相当）が基準周波数Ｆ0 （＝目標速
度）の所定の割合（図３の例では“８０％”であり、以
下“８０％”とする）より小さいときは、制御目標を基
準回転上昇速度ｄｆ0／ｄｔとし、サーボモータ３０に
制御信号ＳＶＳを送出して水車発電機１０の開度ＯＰＧ
を連続的に増大し、水口部を開き続けて流量を増加させ
る。
【００２１】そして、Ｐ．Ｉ．Ｄ（Proportional and I
ntegral Derivative；比例積分／微分）演算手段により
得た周波数ｆの微分値（回転上昇速度）ｄｆ／ｄｔが、
基準回転上昇速度ｄｆ0 ／ｄｔに達した時点からは、検
出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 の８０％に達するま
で、回転上昇速度ｄｆ／ｄｔが一定になるように、即ち
基準回転上昇速度ｄｆ0 ／ｄｔを維持するように、制御
信号ＳＶＳを送出してサーボ制御による流量制御を行な
い、水車発電機１０の回転上昇速度を制御する。さら
に、検出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 の８０％以上に
なると、制御目標を基準周波数Ｆ0 に変え、基準周波数
Ｆ0 からの偏差を加えた制御信号ＳＶＳをサーボモータ
３０に送出し、回転速度が円滑に上昇するように制御す
る。そして、検出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 に達し
た時点からは、通常の定値制御を行なう。
ntegral Derivative；比例積分／微分）演算手段により
得た周波数ｆの微分値（回転上昇速度）ｄｆ／ｄｔが、
基準回転上昇速度ｄｆ0 ／ｄｔに達した時点からは、検
出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 の８０％に達するま
で、回転上昇速度ｄｆ／ｄｔが一定になるように、即ち
基準回転上昇速度ｄｆ0 ／ｄｔを維持するように、制御
信号ＳＶＳを送出してサーボ制御による流量制御を行な
い、水車発電機１０の回転上昇速度を制御する。さら
に、検出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 の８０％以上に
なると、制御目標を基準周波数Ｆ0 に変え、基準周波数
Ｆ0 からの偏差を加えた制御信号ＳＶＳをサーボモータ
３０に送出し、回転速度が円滑に上昇するように制御す
る。そして、検出した周波数ｆが基準周波数Ｆ0 に達し
た時点からは、通常の定値制御を行なう。
【００２２】なお、上述した実施の形態では、本発明方
法を電気検出式の調速機に適用した場合を例として説明
したが、機械検出式の調速機や油圧検出式の調速機にも
適用することができる。また、流量調整機構の駆動手段
としてサーボモータを使用し、サーボ制御により水車発
電機の回転速度を制御する場合を例として説明したが、
当然のことながら油圧式の駆動手段を用いた場合でも本
発明方法を適用することができる。また、デフレクタを
有する水車の中には、デフレクタとノズル開閉機構とを
それぞれの駆動手段を用いて独立に制御できるように構
成されているものもあるが、そのような水車の場合に
は、デフレクタの開閉動作を本発明方法によって制御し
て水車を起動／再起動すれば良い。
法を電気検出式の調速機に適用した場合を例として説明
したが、機械検出式の調速機や油圧検出式の調速機にも
適用することができる。また、流量調整機構の駆動手段
としてサーボモータを使用し、サーボ制御により水車発
電機の回転速度を制御する場合を例として説明したが、
当然のことながら油圧式の駆動手段を用いた場合でも本
発明方法を適用することができる。また、デフレクタを
有する水車の中には、デフレクタとノズル開閉機構とを
それぞれの駆動手段を用いて独立に制御できるように構
成されているものもあるが、そのような水車の場合に
は、デフレクタの開閉動作を本発明方法によって制御し
て水車を起動／再起動すれば良い。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の水車調
速機の起動方法によれば、起動開度を予め設定せずに、
初めから調速機によって水車の回転上昇速度を制御しな
がら水車を起動するようにしているので、落差などが変
っても安定した上昇速度が得られ、いわゆる変落差方式
の発電所等に適用して有用な方法である。また、起動開
度の設定作業や調整作業が不要になるとともに、設定ミ
スに起因する過剰負荷や、落差などの環境変化に起因す
る過剰負荷によって生じる不具合を無くすことができ
る。
速機の起動方法によれば、起動開度を予め設定せずに、
初めから調速機によって水車の回転上昇速度を制御しな
がら水車を起動するようにしているので、落差などが変
っても安定した上昇速度が得られ、いわゆる変落差方式
の発電所等に適用して有用な方法である。また、起動開
度の設定作業や調整作業が不要になるとともに、設定ミ
スに起因する過剰負荷や、落差などの環境変化に起因す
る過剰負荷によって生じる不具合を無くすことができ
る。
【００２４】また、従来の起動方法では、水車の回転速
度の急激な上昇を回避するために、緩やか速度で水口を
一定の起動開度まで開いてから調速機によって回転速度
を制御するようにしていたが、本発明の起動方法では、
調速機によって回転上昇速度を監視しながら開閉速度を
調整して回転上昇速度を制御するようにしているので、
安定した上昇速度を得ることができるとともに、定格速
度に達するまでの時間を大幅に短縮させることができ
る。さらに、衝動水車で噴出水をデフレクタで遮断して
水車を停止しているところから、本発明方法を適用して
そのままデフレクタを制御して水車を起動／再起動させ
るなど、特殊な制御も可能となる。
度の急激な上昇を回避するために、緩やか速度で水口を
一定の起動開度まで開いてから調速機によって回転速度
を制御するようにしていたが、本発明の起動方法では、
調速機によって回転上昇速度を監視しながら開閉速度を
調整して回転上昇速度を制御するようにしているので、
安定した上昇速度を得ることができるとともに、定格速
度に達するまでの時間を大幅に短縮させることができ
る。さらに、衝動水車で噴出水をデフレクタで遮断して
水車を停止しているところから、本発明方法を適用して
そのままデフレクタを制御して水車を起動／再起動させ
るなど、特殊な制御も可能となる。
【図１】本発明の水車調速機の起動方法を説明するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２】本発明方法による水車起動時の回転上昇速度の
制御例を説明するための図である。
制御例を説明するための図である。
【図３】本発明方法を電気検出式の調速機に適用した場
合の起動制御の一例を示すブロック図である。
合の起動制御の一例を示すブロック図である。
【図４】一般的な衝動水車の構造の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】一般的な反動水車の構造の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の水車調速機の起動方法を説明するための
フローチャートである。
フローチャートである。
【符号の説明】 １０ 水車発電機 ２０ 調速機 ３０ サーボモータ ４０ ペルトン水車 ４１ 水圧鉄管 ４２ ブランチパイプ ４２Ａ ノズル ４２Ｂ 入口バルブ ４２ ニードル弁 ４４ ノズル開閉機構 ４５ ランナ ４５Ａ 主軸 ４５Ｂ ベアリング ４５Ｃ バケット ４６ ハウジング ４６Ａ 放水路 ４７ デフレクタ ５０ フランシス水車 ５１ ランナ ５２ ケーシング ５３ 主軸 ５４ スピードリング ５５ 可動式ガイドベーン ５６ ガイドベーン開閉機構 ５７ ドラフト管 ５８ コネクティングロッド ５９ ガイドリング ６０ リンク ６１ アーム
Claims (2)
- 【請求項１】 水車の水口部の開度の調整により前記水
車の回転速度を制御する調速機を備え、予め設定された
起動開度まで前記水口部を開き、前記水車の回転速度が
一定速度に達した時点で前記調速機を駆動させて前記水
車を起動するようになっている水車調速機の起動方法に
おいて、前記水口部の起動開度を設定せずに、前記水車
の起動／再起動時に前記調速機を駆動させ、前記調速機
によって初めから前記水車の回転上昇速度を制御しなが
ら前記水車を起動するようにしたことを特徴とする水車
調速機の起動方法。 - 【請求項２】 前記回転上昇速度の制御は、前記水車の
停止状態から前記基準の回転上昇速度に達するまでは前
記水口部を開き続け、前記基準の回転上昇速度に達して
から所定の回転速度に達するまでは前記回転上昇速度が
一定となるように前記開度を調整し、前記所定の回転速
度から目標の回転速度に到達するまでは前記目標の回転
速度からの偏差を加えて前記開度を調整して制御するよ
うになっている請求項１に記載の水車調速機の起動方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282437A JPH09100773A (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 水車調速機の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282437A JPH09100773A (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 水車調速機の起動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09100773A true JPH09100773A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17652410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7282437A Pending JPH09100773A (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 水車調速機の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09100773A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109763932A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-05-17 | 中国长江电力股份有限公司 | 调速器水头开度与有功功率协联曲线自适应控制方法 |
-
1995
- 1995-10-04 JP JP7282437A patent/JPH09100773A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109763932A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-05-17 | 中国长江电力股份有限公司 | 调速器水头开度与有功功率协联曲线自适应控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060411 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060815 |