JPH1182276A - 水車入口弁の制御装置 - Google Patents

水車入口弁の制御装置

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JPH1182276A
JPH1182276A JP9287552A JP28755297A JPH1182276A JP H1182276 A JPH1182276 A JP H1182276A JP 9287552 A JP9287552 A JP 9287552A JP 28755297 A JP28755297 A JP 28755297A JP H1182276 A JPH1182276 A JP H1182276A
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JP
Japan
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inlet valve
valve
opening
motor
casing
Prior art date
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Pending
Application number
JP9287552A
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English (en)
Inventor
Hiroo Ono
寛雄 大野
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Toshiba Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
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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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  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】側弁のない水車入口弁においてケーシングや水
圧鉄管に異常水圧や振動や損傷を与える虞のない水車入
口弁の制御装置を提供する。 【解決手段】電動機9によって開閉される水車入口弁2
の所定の開閉位置において動作するリミットスイッチ1
1,12と、前記電動機を駆動する電気回路の中に設け
られ前記リミットスイッチの信号を受けて前記電動機の
駆動速度を切り換える切換手段とを備えた構成とする。
また、切換手段に前記電動機を所定の時間停止する停止
手段を備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水力発電所等に設
置される水車の入口弁の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水力発電所において上部貯水槽より水を
導いてくる水圧鉄管の最下流部には通常入口弁が設置さ
れる。この入口弁は主機の始動の際まず開放して運転が
可能になるようにする。また、主機停止や主機に異常が
発生したときには速やかに閉じる機能を有している。主
機の始動にあたって入口弁の下流にある水車ケーシング
を充水する必要があり、このために従来より入口弁は側
弁と主弁から構成され、まず小口径の側弁を開いてケー
シング内部を充水し、その後に主弁を開くようにしてい
る。従来の入口弁は一般的に蝶形弁や複葉弁が使用され
ており、その代表例として図6に複葉弁の場合を示す。
この場合、入口弁は側弁1と主弁2からなり、水車はケ
ーシング3、ガイドベーン4、ランナ5およびドラフト
チューブ6より構成される。
【0003】始動にあたり側弁と主弁が全閉となってい
るため、ケーシング2内部やドラフトチューブ6内部は
無圧に近い圧力となっている。まず側弁1が開き始める
と、小口径のバルブの開口面積部より水がケーシング3
に徐々に補給され、ケーシング3内部の水圧が上昇し始
める。充水する時間はケーシング3の体積により決まっ
てくる。充水が終了すると次ぎに主弁2を開き始める。
このとき主弁2の上流側の圧力と下流側の圧力は同一と
なり、主弁2の開動作はスムースに行われる。側弁1や
主弁2の操作は油圧や水圧など液体による場合と、図6
に示すように電動機駆動による場合がある。図6のよう
に側弁1が付加されている場合は、側弁1そのものと取
り付け装置、配管などが必要となり、取り付けスペース
や建屋が大きくなる。制御装置も必要であり、順次動作
のシーケンスも考慮すると複雑なものとなる。また、側
弁取付曲管8は、主機始動時に側弁1を開く際に急激に
水流を流すために、曲管内面にキャビテーション等によ
り壊食や腐食を生じ寿命が短い場合が多い。
【0004】そのような問題を避けるため、側弁を省略
する場合がある。これは落差が比較的低かったり、放水
路水位が水車中心と同じくらいの高さにある場合で、ケ
ーシング充水の際に側弁により徐々にケーシング内部に
水を補給してやる必要がないものについて行われてい
る。しかるに、側弁を省略した入口弁において主弁を急
速に開放した場合にはケーシングに異常水圧がかかり、
また主弁を急速に閉鎖した場合には水圧鉄管に異常水圧
がかかって振動や損傷を与える虞がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み、側弁のない水車入口弁においてケーシングや水圧
鉄管に異常水圧や振動や損傷を与える虞のない水車入口
弁の厠御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の発明は、電動機によって開閉される
水車入口弁の所定の開閉位置において動作するリミット
スイッチと、前記電動機を駆動する電気回路の中に設け
られ前記リミットスイッチの信号を受けて前記電動機の
駆動速度を切り換える切換手段とを備えた構成とする。
この発明によれば入口弁の任意の開度において入口弁の
開閉速度を変化させることができる。すなわち、入口弁
を開く過程においては始めは遅くし、ある開度から速く
することができ、入口弁を閉じる過程においては始めは
速くし、ある開度から遅くすることができる。その結
果、ケーシングや水圧鉄管に異常水圧や振動や損傷を与
える虞がない。また、請求項2の発明は、請求項1の発
明における切換手段に前記電動機を所定の時間停止する
停止手段を備えた構成とする。この発明によれば入口弁
の任意の開度において入口弁の開閉動作を停止すること
ができ、そのあいだに入口弁のその開度を通して徐々に
水が流れるので、ケーシングや水圧鉄管に異常水圧や振
動や損傷を与える虞がない。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1から図
5を参照しつつ説明する。図1は水圧鉄管と入口弁部分
の構造を示すが、これは側弁や側弁取付曲管が省略され
たものとなっている。このように、従来から用いている
側弁を省略することにより、主弁で側弁の機能である鉄
管7からケーシング3への充水作業を代替させることに
なる。従来設置されている側弁の機能は、適正な時間で
鉄管7の流水をケーシング3に通水しながら徐々にケー
シング3内の水圧を高めていき、一定時間後に鉄管7と
ケーシング3の水圧を同じにするものであるが、このよ
うな側弁の機能を主弁で代替させるために、主弁の開閉
方法を任意に変更できる装置を具備し、当該水車の特性
にあった開閉時間や動作途中での変更ができるようにし
たものである。
【0008】図2にその装置の実施例を示す。主弁操作
モータ9を操作する回路は開時間を調整する回路と閉時
間を調整する回路を別々に持ち、別々に調整できるよう
になっている。なお、図1に示すように主弁の開度を検
出するリミットスイッチが開方向リミットスイッチ11
と閉方向リミットスイッチ12として別々に取り付けて
あり、任意の位置で切換えるように調整できる構造にな
っている。図2は開閉切換リレー20によって開方向の
シーケンスに切り替わっている状態を示している。この
ときの開時間は開時間切換リレー21により開時間調整
抵抗23により開時間が決定されるようになっている。
この状態で開き動作を開始したのち、図1に示す開方向
切換スイッチ11が動作すると、開時間切換リレー21
が切り替わり、開時間調整抵抗24により設定される開
時間になるように速度が切り替わることになる。
【0009】この状態の動作線図を図3に示している。
第1段開過程51で開き始め、開切換点50に達する
と、図1に示す開方向切換スイッチ11が動作し、第2
段開過程52に移行し全開する。この場合、開方向切換
スイッチ11の開切換接点の位置を変更することによ
り、開切換点50の時点を移動することが可能である。
また、開時間調整抵抗23を変更することにより第1段
開過程51を任意の速度に調整が可能となる。同様に第
2段開過程を調整しようとする場合は、開時間調整抵抗
24を調整することにより容易におこなうことができ
る。このように開切換点50、第1段開過程51、第2
段開過程52をそれぞれ変更した場合の線図を図3に示
す。
【0010】また、図2に示す開時間停止タイマー26
を動作させると入口弁開度のすべての領域で一定時間停
止させることができるようになっている。これはタイマ
ー26の設定により停止時間を決めることができ、停止
させる開度を任意に選びたい場合は、入口弁の開度検出
スイッチを追加することにより可能である。開停止過程
53を設けた場合の例を図4に示す。次ぎに閉動作の場
合を図5に示す。閉動作においては、図2の開閉切換リ
レー20が復帰すると閉側シーケンスが生き、開動作の
設定とは別に図5に示すように第1段閉過程54、第2
段閉過程55、閉停止時間56および閉切換点57が調
整できるようになっている。
【0011】このような本発明の実施の形態によれば、
主弁の開放速度を充水の初期段階には遅い速度で開いた
り、小開状態で休止させるなどし、ケーシング内部に急
激な異常水圧がかからないようにすることができる。主
弁のいかなる開度からも速度や休止の信号が与えられ
る。また、主機停止に際して主弁を閉鎖させる場合にお
いては、ガイドベーンはすでに閉鎖状態となっている
が、漏水がある場合には水が流れた状態での閉鎖とな
る。このような場合においても主弁の閉鎖速度を閉止直
前で遅くしたり休止させたりできるので、水圧鉄管の水
圧異常を防止することができる。このように開閉過程を
任意に調整することにより、開方向においてはケーシン
グに異常な水圧上昇を生じさせたり圧縮空気による異常
音の発生や鉄管の圧力変動発生を最小限に抑えることが
できる。また閉方向においても、主弁が閉まるときに発
生しやすい水圧の異常上昇を防止すると同時に弁体に付
いているパッキンの損傷なども防止することができる。
【0012】
【発明の効果】本発明の水車入口弁の制御装置によれ
ば、側弁を省略した入口弁において主弁の開閉方法を変
更することができ、ケーシングへの充水時に発生する衝
撃音や空気の圧縮による振動ならびにケーシング圧力の
急上昇による応力値オーバーを低減することが可能とな
る。また、閉操作においては全閉付近で発生する鉄管水
圧の上昇を最小限に抑えると同時に、このときに発生す
る脈動や圧力波による繰り返し圧力を防止することが可
能となる。なお更に、圧力波形により最大値になったと
きに入口弁を開き最小値付近で閉じるような制御をさせ
ることにより、鉄管水圧振動を積極的に消滅させる効果
が発生する。なお、側弁を持たない主弁だけの入口弁は
水力用に限らず火力用冷却水管などにも使用されるケー
スがある。そのような配管系においても特に配管が長い
場合は水圧脈動や圧力波が発生する。本発明によれば、
このような場合にも主弁の開き方や閉め方を小開領域で
遅くしたり休止させたりすることができ、脈動や圧力波
の低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のうちの水車入口弁周りを
示す図
【図2】本発明の実施の形態のうちの電動機駆動回路を
示す図
【図3】本発明の水車入口弁の制御装置による入口弁開
制御過程を例示する図
【図4】本発明の水車入口弁の制御装置による入口弁開
制御過程において開停止過程のある場合を例示する図
【図5】本発明の水車入口弁の制御装置による入口弁閉
制御過程を例示する図
【図6】従来の入口弁を備えた水車を示す図
【符号の説明】
1…側弁、 2…主弁、 3…ケーシング、 4…ガイ
ドベーン、 5…ランナ、 6…ドラフトチューブ、
7…水圧鉄管、 8…側弁取付曲管、 9…主弁操作モ
ータ、 10…側弁操作モータ、 11…開方向切換ス
イッチ、 12…閉方向切換スイッチ、 20…開閉切
換リレー、 21…開時間切換リレー、22…開時間停
止タイマー、 23,24…開時間調整抵抗、 25…
閉時間切換リレー、 26…閉時間停止タイマー、 2
7,28…閉時間調整抵抗、50…開切換点、 51…
第1段開過程、 52…第2段開過程、 53…開停止
過程、 54…第1段閉過程、 55…第2段閉過程、
56…閉停止過程、57…閉切換点。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動機によって開閉される水車入口弁の所
    定の開閉位置において動作するリミットスイッチと、前
    記電動機を駆動する電気回路の中に設けられ前記リミッ
    トスイッチの信号を受けて前記電動機の駆動速度を切り
    換える切換手段とを備えたことを特徴とする水車入口弁
    の制御装置。
  2. 【請求項2】切換手段は、電動機を所定の時間停止する
    停止手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の水車
    入口弁の制御装置。
JP9287552A 1997-09-11 1997-09-11 水車入口弁の制御装置 Pending JPH1182276A (ja)

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