JPS58122369A - 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
JPS58122369A
JPS58122369A JP57004399A JP439982A JPS58122369A JP S58122369 A JPS58122369 A JP S58122369A JP 57004399 A JP57004399 A JP 57004399A JP 439982 A JP439982 A JP 439982A JP S58122369 A JPS58122369 A JP S58122369A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
movable guide
pressure stage
pressure
guide vane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57004399A
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 JPS58122369A publication Critical patent/JPS58122369A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
低圧段部か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、か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、ランチの外周に備えたガイドベー
ンあるいは水力機械の入口部tこ億えた大口弁によって
ランナ内に流通する水流11t−illll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ランナの外周に設けた
ガイドベーン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ベーンを設け、かつ各段部のガ
イドベーンに開閉操作機構を連結させることは構造上の
制約tうけて極めて困難である。
また従来の多段水力機械には、各段部のランナの外周に
は固定ベーンのみを設けた構造とし、水力機械の入口部
に設けた大口弁の開閉制御によつ転 て運−制御を行なうものもあるが、水流量vI4!Iが
大口弁のみで行なわれるため、設計点から離れた小流量
、大流員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Nfを調節
できる可動ガイドベーンを設け、この可動ガイドベーン
によって流tg4整を行なう多段水力機械が考えられる
が、小流I運転時の振動、騒音、キャビテーション等の
問題At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
イドベーン全儂えた多段水力機械が考、先られる。
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
えた場合、単段の水力機械と比べて流路形状が複雑であ
ること、構造が複雑で可動ガイドベーンが2組あること
などのために、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
ャビテーションなどを伴い易い運転状態となり間物とな
る。
しかるに、最高圧段部と最低圧段部に可動ガイドベーン
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I!IIに重IP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。
発明の目的 そこで本発明の目的は、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ンの開度調節を行なう
ことにより、的確な負荷調整料−が、安定した運転状態
のもとに実施できるように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
低圧段部型での各声部にランチを備えて。
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場合、最高圧段
部可動ガイドベーンに負荷の制御指令を伝えて回部可動
ガイドベーンのgi4[制御を行ないながら、他方の最
低圧段部可動ガイドベーンには最高圧段部から最低圧段
部に至る間の中間部水圧と最低圧段部出口側水圧との水
制御を行なうことを特徴とするものである。
発明の実施例 以下7ランシス形2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1の軸上には、高圧段ランチ2と低圧段
ランチ3とが軸方向の距離をおいて固着されている。上
記高圧段ランナ2は上カバー4および下カバー5で包囲
される一方、低圧段ランチ3は上カバー6および下カバ
ー7で包囲され、高圧段ランナ室8および低圧段ランチ
室9t−構成している。前記高圧段ランナ室8と低圧段
ランチ室とは返し通路10で連絡され、通路上には返し
羽根11および水口開度を変えられる低圧段可動ガイド
ベーン12が設けられている。
また高圧段ランチ室8の外側にはうず巻ケーシング13
が配置され、そのうす室14と上記高圧段ランチ室8と
は連通され、うす室の入口は大口仲夏を介して水圧鉄管
21に接続され、水圧鉄管21は第2図に示されるよう
に、上池1Bに連絡している。
さらにまた、高圧段ランナ2の外側には、水口開腹を変
えられる高圧段可動ガイドベーン15が設けられている
なお上記低圧段ランチ室9には吸出し管16が接続され
、その下流儒は放水第四と接続されて、放水路nは下池
19と連絡している。また第2図中nは2段ポンプ水車
本体、詞は回転電機である。
高圧段ランナ室8から低圧段ランナ室9に至る間の中間
部に相当する返し通路1o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2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4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5からの制御指
令をガイドベーン制御装置あに伝えて、高圧段可動ガイ
ドベーン15の開度制御を行なう。
この高圧段可動ガイドベーン15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15の水口開度が
大きくなれば、高圧段ランチ部の落差分担は低圧段ラン
チ部よりも相対的に減少し、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間の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ベーン、すなわち低
圧段可動ガイドベーン12については、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1
0の水圧)と低圧段部出口側水圧(たとえば放水路22
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12の開度制
御を行なう。
すなわち、具体例として第4図に示すように、中間部水
圧検出装[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lOの水圧)と、
最低圧段部出口側水圧検出装置nで検出された出口水圧
(たとえば放水[22の水圧)の水圧差を水圧差検出装
置あて検出し、他方、静落差検出装[29で検出された
多段水力機械全体に作用する静落差(上池18の水位と
下池19の水位の水位差、@2図中Hatで示す)と、
上記水圧差を水圧差比較器(資)で比較する。次に、こ
の水圧差比較農園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
5,6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減少して低圧段ランチ部の落差分
担が減少した場合は低圧段可動ガイドベーンin閉方向
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増大し
て低圧段ランナ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131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まで低圧段可動
ガイドベーン稔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ベーン
15に伝えてその開度制御を行ないながら、他方では高
圧段部から低圧段部に至る間の中間部水圧と低圧段部出
口側水圧との水圧差の制御指令を低圧段可動ガイドベー
ン12に伝えてその開度側#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とる。
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12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12には、第3図に示すように
負荷1lil整装[25からの制御指令をガイドベーン
制御装fl126に伝えて、周部可動ガイドベーン12
の開度制御を行なう。
他方の高圧段可動ガイドベーン15については、前述同
様第4図に示す制御プ田ツク図に沿って周部可動ガイド
ベーン15の開度制御を行なう。ただしこの場合、水圧
差比較630で比較された静落差と高圧段部から低圧段
部に至る間の中間部水圧と低圧段部出口側水圧との水圧
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回部ガイドベーン1
5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回部可動ガイドベー
ンin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に伝えて周部可動ガイドベーン12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、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
イドベーンの開度制御を行ないながら、同ガイドベーン
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組の可動ガイドベーン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、キャビテーシ曹ンおよびランチ出口の旋
回5ずに対する条件が相対的に最もきびしくなる最低圧
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、最高圧段部から最低圧段部に
至る間の中間部水圧と最低圧段部出口側水圧との水圧差
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組の可動ガイドベーンの水口開度変化の
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、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2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、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、問題となる振動、騒
音、キャビテーシ譜ン、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7ランシス形2段ポンプ水車
の縦断面図、第2図は上記2段ポンプ水車を含む水路系
の説明図、第3図および第4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、最高圧段部から最低圧段部
に至る中間部水圧と最低圧段部出口側水圧との相対比も
しくは相対差の規定範囲を示した線図である。 2−高圧段ランチ、3−低圧段ランナ、10・−返し通
路、12−低圧段可動ガイドベーン、15・・・高圧段
可動ガイドベーン、17・−中間部水圧検出器、5・−
負荷調整装置、加、31−ガイドベーン制御装置、n・
−最低圧段部出口側水圧検出装置、四−静落差検出装置
、30−水圧差比IIR器。 出願人代理人  猪 股    清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、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場合、
    最高圧段部可動ガイドベーンに負荷の制御指令を伝えて
    回部可動ガイドベーンの開度制御を行ないながら、他方
    の最低圧段部可動ガイドベーンには最高圧段部から最低
    圧段部に至る間の中間部水圧と最低圧段部出口側水圧と
    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ンを閉方向にまた逆
    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
    ことを特徴とする特許請求の範囲@1項記載の多段水力
    機械の運転制御方法。 3、最高圧段部から最低圧段部までの各段部にランチを
    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場合、
    最低圧段部可動ガイドベーンに負荷の制御指令を伝えて
    回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ベーンには最高圧段部から最低
    圧段部に至る間の中間部水圧と最低圧段部出口側水圧と
    の水圧差の制御信号と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、負荷の調整制御全行
    なうことを特徴とした多段水力機械の運転制御方法。 4、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ンを開方向にまた逆
    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
    しめることにより、負荷の調整制御を行なうことを特徴
    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。
JP57004399A 1982-01-14 1982-01-14 多段水力機械の運転制御方法 Pending JPS58122369A (ja)

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JP57004399A JPS58122369A (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
JPS58140480A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 Toshiba Corp 多段水力機械の運転制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58140480A (ja) * 1982-02-15 1983-08-20 Toshiba Corp 多段水力機械の運転制御方法
JPH044470B2 (ja) * 1982-02-15 1992-01-28

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