JPS58138273A - 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
JPS58138273A
JPS58138273A JP57020157A JP2015782A JPS58138273A JP S58138273 A JPS58138273 A JP S58138273A JP 57020157 A JP57020157 A JP 57020157A JP 2015782 A JP2015782 A JP 2015782A JP S58138273 A JPS58138273 A JP S58138273A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
guide vane
movable guide
pressure stage
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP57020157A
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
Priority to JP57020157A priority Critical patent/JPS58138273A/ja
Publication of JPS58138273A publication Critical patent/JPS58138273A/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
    • 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。
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
ける定常運転状態の調整制御方法に関する。
発明の技術的背景と問題点 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
多段水力機械における水口開腹の調整は、各段部のラン
ナの外周に設けたガイドベーンこよって調整され、これ
番こより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をうけて
極めて困−である。
そのため、従来の多段水力機械においては、各段部のラ
ンナの外周に固定ベーンのみを設け、水力機械の入口部
に設けた入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1iv4整が入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番こ水口開度を調
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
ャビテーション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を調節できる可動ガ
イドベーンを備えた多段水力機械が考えられる。
けれども、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は単段の水力機械に比べて流路形
状が複雑であってかつ可動ガイドベーンが2組あるため
番と、多段水力機械全体に作用する静落差の変化に対応
する定常運転時の水位調整制御の際、最高圧段部と最低
圧段部の各可動ガイドベーンの開度を的確に調整する必
要がある。
開度調整が確実に行なわれない場合には、多段水力機械
全体に作用する落差を各段部のランナが分担する割合(
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
となり問題となる。
しかる番こ、最高圧段部と最低圧段部番こ可動ガイドベ
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
多い仁ともあって、運用上特に重要な定常運転時の水位
調整制御を行なう場合lこ対する簡便−こして的確な運
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、定常運転時に静落差の変化に
対し水位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水位調整制御が
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本発明は定常運転時に多段水
力機械全体に作用する静落差の変化に対応する運転状態
の調整制御を行なう場合、最高圧段部の可動ガイドベー
ンには前記静落差lこ応じた制御指令を伝えて最高圧段
部可動ガイドベーンの開度制御を行なわしめながら、他
方の最低圧段部の可動ガイドベーン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指命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、前記靜落差の変
化に対応させて定常運転状態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。
また1本発明は定常運転時に多段水力機械全体に作用す
る静落差の変化に対応する運転状態の調整制御を行なう
場合、最低圧段部の可動ガイドベーンには前記静落差に
応じた制御指命を伝えて最低圧段部可動ガイドベーンの
開度制御を行なわしめながら、他方の最高圧段部の可動
ガイドベーンには最高圧段部入口側水圧と最高圧段部か
ら最低圧段部番ど至る間の中間部水圧との水圧差の制御
指命を伝えて最高圧段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前記静落差の変化に対応させて
定常運転状態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IQ明する。
単一の水車主軸1の軸上には、高圧段ランナ2と低圧段
ランナ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、低圧段ランナ3は上カバー6′J3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
ンナ室9を構成している。前記高圧段ランナ室8と低圧
段ランナ室とは返し通路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@ 才た高圧段ランナ118の外側にはうず巻ケーシング1
3が配蓋され、そのうず1114と上記高圧段ランナ室
8とは連通され、うず室の入口は大口弁加を介して水圧
鉄管4に接続され、水圧鉄管21は上池18に連絡して
いる。
さらにまた、高圧段ランナ2の外側には、水口開度を変
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ナ室9には吸出し管16が接続され
、その下流側は放水路nと接続されて、放水路4は下池
19と連絡している。また第2図甲乙は2段ポンプ水車
本体、冴は回転電機である。
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lOには、C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。
次善こ上記した2段ポンプ水車化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、定常運転時に静落差の変化に対応する氷位調
整制御を行なう場合、運転制御ブロック構成を示した第
3図に示すように、前記静落差の変化番こ対応する水位
調整装置6からの制御指令をガイドベーン制御装置加に
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ナ部の落差分担は低圧段ランナ
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ζζ増加する。このため高圧段部から低圧段部ξこ至
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ベーン、すなわち低
圧段可動ガイドベーン12については、高圧段部入口側
水位(たとえば水圧鉄管21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1通路
10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前記ガイドベーン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、最高圧段
部入口側水圧検出装置4で検出された入口水圧(たとえ
ば水圧鉄管乙の水圧)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lOの水圧)の水圧差を水圧差検出装
置塾で検出し、他方、静落差検出装置四で検出された多
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、第2図中Hstで示す)と、上
記水圧差を水圧差比較優艶で比較する。次にこの水圧差
比較器(9)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
分担番ど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、また逆tζ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同部可
動ガイドベーン12を閉方向にそれぞれ操作する制御指
命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まで低圧段可動ガ
イドベーン12の開度制御を行なう。
このように、上記静落差の変化に対応する制御指令を高
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、他方では高圧段部入口側水圧と、高圧段部か
ら低圧段部に至る間の中間部水圧との水高差の制御指令
を低圧段可動ガイドベーン12に伝えてその開度制御を
行なわしめることにより、常lこ上記静落差に対応した
適性な運転状態に至らしめることができる。
次に、上記実施例とは逆に、水位調整装置からの制御指
令を低圧段可動ガイドベーン12に伝える場合の運転制
御方法の実施偶を説明する。
低圧段可動ガイドベーン12には、第3図に示すように
水位調整装置6からの制御指令をガイドベーン制御装置
%に伝えて、同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図に示す制御ブロック図に沿って同部可動
ガイドベーン15の開度制御を行なう。ただしこの場合
、水圧差比較器加で比較された静落差と、高圧段部入口
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番こなるようにあらかじめ設定し
た規定範囲を上音わるものであるときは、高圧段可動ガ
イドベーン15を閉方向に、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。
同郡ガイドベーン12を開方向にそれぞれ操作する制御
指命をガイドベーン制御装置31に伝えて開部可動ガイ
ドベーン栓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
転時に水位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。これは定常運転状態にお
いて、常lこ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きびしくなる最低圧
段部齋こおいて、上記のような問題を伴い易い運転状態
においても、静落差と、最高圧段部入口側水圧と最高圧
段部から最低圧段部に至る間の中間部水圧との水、圧着
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1本発明によれば運用上特に重要な定常運転
時の水位調整制御を行なう場合に問題となる振動、騒音
、キャビテーション、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
性の高い水位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
転制御ブロック構成図、第5図および第6図は定常運転
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
を図示した線図である。 2・・・高圧段ランナ、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、25・・・水位調整装置、 26 、31
・・・ガイドベーン制御装置。 n・・・最高圧段部入口側水圧検出装置、29・・・静
落差検出装置、30・・・水圧比較器。 出願人代理人   諸般 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、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、定常運転時に多段水力機械全体に作用する静落
    差の変化に対応する運転状態の調整制御を行なう場合、
    最高圧段部の可動ガイドベーンには前記静落差lこ応じ
    た制御指◆を伝えて最高圧段部可動ガイドベーンの開度
    制御を行なわしめながら。 他方の最低圧段部の可動ガイドベーンには最高圧段部入
    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指命を伝えて最低圧段部可動ガイ
    ドベーンの開度制御を行なわしめることにより、前記静
    落差の変化番こ対応させて定常運転状態の調整制御を行
    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、前記静落差と前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開方向にまた進
    化下にまわるものであるときは閉方向に最低圧段部可動
    ガイドベーンの開度制御を行なうことにより、定常運転
    状態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
    。 3、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、定常運転時に多段水力機械全体に作用する静落
    差の変化に対応する運転状態の調整制御を行なう場合、
    最低圧段部の可動ガイドベーンには前記静落差に応じた
    制御指◆を伝えて最低圧段部可動ガイドベーンの開度制
    御を行なわしめながら。 他方の最高圧段部の可動ガイドベーンには最高圧段部入
    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指令を伝えて開部可動ガイドベー
    ンの開度制御を行なわしめることにより、前記静落差の
    変化に対応させて定常運転状態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。 4、前記静落差と前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閉方向にまた逆
    に下まわるものであるときは開方向に最高圧段部可動ガ
    イドベーンの開度制御を行なわしめることにより、定常
    運転状態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。
JP57020157A 1982-02-10 1982-02-10 多段水力機械の運転制御方法 Pending JPS58138273A (ja)

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