JPS58122368A - 多段水力機械の運転制御方法 - Google Patents

多段水力機械の運転制御方法

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Publication number
JPS58122368A
JPS58122368A JP57004398A JP439882A JPS58122368A JP S58122368 A JPS58122368 A JP S58122368A JP 57004398 A JP57004398 A JP 57004398A JP 439882 A JP439882 A JP 439882A JP S58122368 A JPS58122368 A JP S58122368A
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JP
Japan
Prior art keywords
stage
pressure stage
movable guide
pressure
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP57004398A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinsaku Sato
晋作 佐藤
Ichiro Yamagata
山形 一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Priority to US06/456,974 priority patent/US4502831A/en
Priority to DE19833300978 priority patent/DE3300978A1/de
Priority to CH196/83A priority patent/CH663824A5/de
Publication of JPS58122368A publication Critical patent/JPS58122368A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06Regulating, i.e. acting automatically
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、多段水力機械の運転制御方法に係り。
特に最低圧段部力・ら最高圧段部までの各段部の流路が
返し通路によって連絡され、力為つ最高圧段部と最低圧
段部とに可動ガイドベーンを備えた多段水力機械におけ
る定常運転時の負荷調整制御方法に関する。
発明の技術的背景と問題点 一般に水力機械では、う/すの外周に備えたガイドペ−
7あるいは水力機械の入口部に備えた大口弁によってラ
ンナ内を流通する水流量を調節して運転状態を制御して
いる。
水力機械のうち、最高圧段部から最低圧段部までの各段
部にランナを備え、各段部を返し通路によって連絡した
多段水力機械においても各段部のう/すの外周に設けた
ガイドベー7によって各段部の水流状態を制御して運転
制御を行なう方法が考えられる。しかしながら、各段部
のランナの外周にガイドペー7を設け、かつ各段部のガ
イドペ−7に開閉操作機構を連結させることは構造上の
制約をうけて極めて困難である。
また従来の多段水力機械における各段部のう/すの外周
には固定ベーンのみを設けた構造とし。
水力機械の人口部に設けた大口弁の開閉制御によって運
転制御を行なうものもあるが、水流量調整が大口弁のみ
で行なわれるため、設計点から噛れた小流量、大流量時
の多段水力機械の水力性能の低下が著しいという問題が
ある。
このような大口弁制御方式による運転制御方法の有する
問題点の解決策として最高圧段部のみに水口開度を調節
できる可動ガイドベー7を設け。
この可動ガイドペー7によって流量調整を行なう多段水
力機械が考えられるが、小流量運転時の振動、騒音、キ
ャビテーク1フ等の問題点をやはり有している。
そこで、構造上においても合理的で無理がなく。
かつ相対的に高い水力性能を有する多段水力機械として
、最高圧段部および最低圧段部に水口開度の調節できる
可動ガイドペー7を備えた多段水力機械が考えられる。
このように、最高圧段部と最低圧段部に可動ガイドベー
ンを備えた多段水力機械を運用するための具体的な運転
制御のうち、特に重要な定常運転時の負荷調整制御を考
また場合、単段の水力機械と比べて流路形状が複雑であ
ること、m造が複雑で可動方イドベーンが2組あること
などのため。
この最高圧段部、最低圧段部の各可動ガイドベーンを的
確に開度調整する必要があり、これが確実に行なわれな
い場合は、多段水力機械全体に作用する落差を各段部の
ランチが分担する割合(以下落差分担と称す)が各々異
なり不均一となるので水力性能の低下を招いたり、低圧
側段部の過大水圧上昇、振動、騒音、キャビテーシ四ン
などを伴い易い運転状態となり問題となる。
しかるに、最高圧段部と最低圧段部に可動ガイドベー7
を備えた多段水力機械自体が技術的に未開な分野が多い
こともあって、運用上特に重要な定常運転時の負荷調整
制御を行なう場合に対する簡便にして的確な運転制御方
法が未だ提案されていないのが実情である。
発明の目的 そこで1本発明の目的は、定常運転時に負荷調整制御を
行なう場合、確実な可動ガイドベー7の開度調節を行な
うことにより的確な負荷調整制御が安定した運転状態の
もとに実施できるようKした多段水力機械の運転制御方
法を提供することにある。
発明の概要 上記目的を達成するため1本発明は、最高圧段部から最
低圧段部までの各段部にランナを備えて。
各段部が返し通路によつて連絡され、かつ前記最高圧段
部と前記最低圧段部の各段部の入口側に水口開度が変え
られる可動ガイドペー7を設けた多段水力機械において
、定常運転時に負荷の調整制御を行なう場合、最高圧段
部可動ガイドベー7に負荷の制御指令を伝えて回部可動
ガイドペー7の開度制御を行ないながら、他方の最低圧
段部可動ガイドベー7には、最高圧段部入口側水圧と、
最高圧段部から最低圧段部に至る間の中間部水圧との水
圧差の制御信号を伝えて回部可動ガイドベーンの開度制
御を行なわしめることにより、負荷の調整制御を行なう
ようにしたことを特徴とするものである。
発明の実施例 以下フランシス形λ段ポンプ水車を例にとって本発明に
よる多段水力機械の運転制御方法の一実施例を図面を参
照して説明する。
単一の水車主軸lの軸上に社、高圧段ランナコと低圧段
う/すJとが軸方向の距離をおいて固着されている。上
記高圧段う/ナコは上カバー参および下カバー!で包囲
される一方、低圧段ランナ3は上カバーtおよび下カバ
ー7で包囲され、高圧段ランナ室tおよび低圧段う/す
室りを構成している。前記高圧段ランナ室lと低圧段ラ
ンチ室とは返し通路10で連絡され1通路上には返し羽
根l/お上び水口開度を変えられる低圧段可動ガイドベ
ーンl−が設けられている。
また高圧段ランチ室tの外側にはうず巻ケーシング13
が配置され、そのうす室/44と上記高圧段ランナ室r
とは連通され、うす室の入口は大口弁Iを介して水圧鉄
管2ノに接続され、水圧鉄管Uは第2図に示されるよう
に上池/lに連絡している。
さらにまた、高圧段ランナコの外側には、水口開度を変
えられる高圧段可動ガイドベーン/3が設けられている
なお上記低圧段ランナ室デには吸出し管16が接続され
、その下流側は放水路−と接続されて、放水路−は下池
/qと連絡している。また第一図中力は一段ボンブ水車
本体、評は回転電機である。
高圧段う/す室lから低圧段ランチ室2に至る間の中間
部に相当する返し通路IOには、この返し通路部の水圧
を検出する中間部水圧検出装置17が設けられている。
次に、上記したコ段ポンプ水車における本発明による運
転制御方法の実施例について述べる◎すなわち、第3図
、第参図に示す運転制御ブロック構成図例を参照して、
定常運転時に負荷の調整制御を行なう場合、第3図に示
すように負荷調整装置jからの制御指令をガイドベーン
制御装置3に伝えて、高圧段可動ガイドペー7/jの開
度制御を行なう。
この高圧段可動ガイドペー7/3の開度制御により、高
圧段ランナ部および低圧段ランナ部の落差分担が変化す
る。すなわち高圧段可動ガイドベーンljの水口開度が
大きくなれば、高圧段ランナ部の落差分担は低圧段ラン
チ部よシも相対的に減少し、逆に水口開度が小さくなれ
ば高圧段部の落差分担は相対的に増加する。このため高
圧段部から低圧段部に至る中間部に位置する返し通路部
の水圧が変化する。
ここで、他方の最低圧膜可動ガイドペー7.すなわち低
圧段可動ガイドベーンl−については、高圧段部入口側
水圧(たとえば水圧鉄管νの水圧)と、上記高圧段部か
ら低圧段部に至る間の中間部水圧(たとえば返し通路I
Qの水圧)との水圧差の制御信号を伝えて、水力的に適
性な落差分担になるように上記ガイドベーン/Jの開度
制御を行なう。
すなわち、具体例として第参図に示すように。
最高圧段部入口側水圧検出装置コアで検出された人口水
圧(たとえば水圧鉄管コlの水圧)と、中間部水圧検出
装置17で検出された高圧段部から低圧段部に至る間の
中間部水圧(たとえば返し通路10の水圧)の水圧差を
水圧差検出装置Uで検出し、他方、静落差検出装置コタ
で検出された多段水力機械全体に作用する静落差(上池
l#の水位と下池/9の水位の水位差、第コ図中Hdで
示す)と、上記水圧差を水圧差比較器30で比較する。
次にこの水圧差比較器30で比較された前記静落差と水
圧差との相対比もしくは相対差が各段部で高性能運転が
行なえる落差分担になるようにあらかじめ設定した規定
範囲(第s、を図に一例を示す)を上まわるものである
ときは、すなわち中間部水圧が増大して低圧段ランチ部
の落差分担が増大した場合は低圧段可動ガイドベーンノ
コを開方向に、また逆に上記相対比もしくは相対差が規
定範囲を下まわるものであるときは、すなわち中間部水
圧が減少して低圧段ランナ部の落差分担が減少した場合
は低圧段可動ガイドベーンノコを閉方向にそれぞれ操作
する制御指令をガイドベーン制御装置31に伝えて。
上記相対比もしくは相対差が再び規定範囲内に至る萱で
低圧段可動ガイドベーンノコの開度制御を行なう。
このように、負荷の制御指令を高圧段可動ガイドペー7
/!Iに伝えてその開度制御を行ないながら。
他方では高圧段部人口側水圧と、高圧段部から低圧段部
に至る間の中間部水圧差の制御指令を低圧段可動ガイド
ベーン制御装置えてその開度制御を行なわしめることに
より、所定の負荷における運転状態に至ることができる
次に、上記実施例とは逆に、負荷制御指令を低圧段可動
ガイドベーン/2に伝える場合の運転制御方法の実施例
を説明する。
低圧段可動ガイドベーンノコには、第3図に示すよりに
負荷調整装置jからの制御指令をガイドベーン制御装置
ツに伝えて、回部可動ガイドベーンlコの開度制御を行
なう。
他方の高圧段可動ガイドベーン/3については。
前述同様第弘図に示す制御ブロック図に沿って回部可動
ガイドベーンlSの開度制御を行なう。ただしこの場合
、水圧差比較器30で比較された静落差と、高圧段部人
口側水圧と高圧段部から低圧段部に至る間の中間部水圧
との水圧差の相対比もしくは相対差が、各段部で高性能
運転が行なえる落差分担になるようにあらかじめ設定し
た規定範囲を上まわるものであるときは、高圧段可動ガ
イドペ−//3を閉方向に、−!だ逆に上記相対比もし
くは相対差が規定範囲を下まわる本のであるときは。
回部ガイドベーン12を開方向にそれぞれ操作する制御
指令をガイドベーン制御装置31に伝えて回部可動ガイ
ドベーン/コの開度制御を行なう。
発明の効果 以上の説明から明らかなように1本発明によれば定常運
転時に負荷調整制御を行なう場合、一方の段部の可動ガ
イドベー7の開度制御を行ないながら、同ガイドベー7
の水口開度の変化に合わせて、他方の段部の可動ガイド
ベーンの開度制御を行なうことが可能となるため、常に
上記2組の可動ガイドペー7開度の組合せを水力性能上
最適なものとして選択できる。これは定常運転負荷状態
において、常に水力性能の最もすぐれた運転が可能であ
ることを意味する。
また、各段部における落差分担を常に制御することが可
能である゛ため、キャビテーションおよびランナ出口の
旋回うずに対する条件が相対的に最も白びしくなる最低
圧段部において、上記のような問題を伴い易い運転負荷
状態においても、静落差と、最高圧段部入口側水圧と最
高圧段部がら最低圧段部に至る間の中間部水圧との水圧
差の相対比もしくは相対差の規定範囲を調整することで
上記運転状態を回避することができる。
さらに、前記2組の可動ガイドペー7の水口開度変化の
組合せによっては、過渡的な異常水圧上昇が低圧側段部
に発生する危険性があるが1本発明によれば前記中間部
水圧をたえず検出しながら。
上記コ組の可動ガイドベーンを制御することが可能であ
るため、低圧側段部水圧の異常上昇を防止することがで
きる。
このように1本発明によれば運用上特に重要な定常運転
時の負荷調整制御を行なう場合に1問題となる振動、騒
音、キャビテーシ冒/、異常な水圧変動などを伴う不安
定な運転状態を回避して、常に高性能運転を行なえる信
頼性の高い負荷調整制御方法を提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
□ 第1図は本発明を適用するフランシス形一段ポンプ
水車の縦断面図、第一図は上記一段ポンプ水車を含む水
路系の説明図、第3図および第参図は定常運転時におけ
る運転制御を示したブロック図、第5図および第6図は
定常運転範囲における静落差と、最高圧段部入口側水圧
と最高圧段部から最低圧段部に至る間の中間部水圧との
相対比もしくは相対差の規定範囲を示した線図である。 コ・・・高圧段ランナ、3・・・低圧段ランナ、10・
・・返し通路、lコ・・・低圧段可動ガイドベーン、/
j・・・高圧段可動ガイドベーン、/7・・・中間部水
圧検出器、2J・・・負荷調整装置、:u、3/・・・
ガイドベーン制御装置、27・・・最高圧段部人口側水
圧検出装置、29・・・静落差検出装置、 30・・・
水圧差比較器 出願人代理人   猪 股    清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 最高圧段部から最低圧段部までの各段部にう/すを
    備えて、各段部が返し通路によって連絡され、かつ前記
    最高圧段部と前記最低圧段部の各段部の入口側に水口開
    度が変えられる可動ガイドベーンを設けた多段水力機械
    において、定常運転時に負荷の調整制御を行なう鳩舎、
    最高圧段部可動ガイドペー7に負荷の制御指令を伝えて
    開部可動ガイドペー7の開度制御を行ないながら、他方
    の最低圧段部可動ガイドベー7に杜、最高圧段部入口側
    水圧と、最高圧段部から最低圧段部に至る間の中間部水
    圧との水圧差の制御信号を伝えて開部可動ガイドペー7
    の開度制御を行なわしめることKよシ、負荷の調整制御
    を行なうようにしたことを特徴とした多段水力機械の運
    転制御方法。 2多段水力機械全体に作用する静落差と上記水圧差との
    相対比もしくは相対差が規定範囲を上まわるものである
    ときは、最低圧段部可動ガイドベー7を開方向Kまた逆
    に下まわるものであるときは閉方向に開度制御を行なわ
    しめることによシ負荷の調整制御を行なうようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多段水力機
    械の運転制御方法。 ま最高圧段部から最低圧段部までの各段部にランナを備
    えて、各段部が返し通路によって連絡され、かつ前記最
    高圧段部と前記最低圧段部の各、段部の入口側に水口開
    度が変えられる可動ガイドベー7を設けた多段水力機械
    にシいて、定常運転時に負荷の調整制御を行なり場合、
    最低圧段部可動ガイドベー7に負荷の制御指令を伝えて
    面部可動ガイドベーンの開度制御を行ないながら、他方
    の最高圧段部可動ガイドペー7に、 は最高圧段部入口
    側水圧と、最2高圧段部から最低圧段部に至る間の中間
    部水圧との水圧差の制御信号を伝えて開部可動ガイドベ
    ー7の開度制御を行なわしめることにより、負荷の調整
    制御を行なうようにしたことを特徴とした多段水力機械
    の運転制御方法。 仏多段水力機械全体に作用する静落差と上記水圧差との
    相対比もしくは相対差が規定範囲を上まわるものである
    ときは、最高圧段部可動ガイドベー/を閉方向にまた逆
    に下まわるものであるときは開方向に開度制御を行なわ
    しめることによp、負荷の調整制御を行なうようKした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の多段水力
    機械の運転制御方法。
JP57004398A 1982-01-14 1982-01-14 多段水力機械の運転制御方法 Pending JPS58122368A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57004398A JPS58122368A (ja) 1982-01-14 1982-01-14 多段水力機械の運転制御方法
US06/456,974 US4502831A (en) 1982-01-14 1983-01-10 Method of controlling operation of multistage hydraulic machines
DE19833300978 DE3300978A1 (de) 1982-01-14 1983-01-13 Verfahren zur steuerung des betriebes einer mehrstufigen hydraulischen maschine
CH196/83A CH663824A5 (de) 1982-01-14 1983-01-14 Verfahren zur steuerung einer mehrstufigen, hydraulischen maschine.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59168279A (ja) * 1983-03-15 1984-09-21 Toshiba Corp 多段水力機械の運転制御方法

Cited By (2)

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