JPS58144667A - 水車及びポンプ水車のガイドベ−ン制御装置 - Google Patents

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】 本発明は水車及びポンプ水車に係シ、特にガイドベーン
の章大動作速度制御１ｍ１ｔカイトベーン開莢に応じて
自動切換する制御装置に関する。

近年、原子力発電所及び火力発電所の開発が進められ、
これらの発電所の夜間余剰電力を昼の尖頭負荷電力に有
効活用するため、揚水発電所の建設が進められている。

この揚水発電所は夜間余剰電力を使用して上池に水を汲
み上け、昼間この上池の水によって発電を行なうもので
あシ、最近この揚水発電所は、経済的な観点から高落差
、大容量化の傾向にあシ、また地下式発電所が一般的で
ある。ところで、この揚水発電所に設置されている水圧
管路及び吐出管は、地理的条件から１＃、度に長くなる
場合が多い。従って、水圧管路条件は、水車方向、揚水
方向によシ自ずと異なり、過液現象時のガイドベーン閉
制レートも大巾に異なってくる。

ポンプ水車の場合は、ポンプ運転になったり水車運転に
なったりするため、ポンプ水車上下流の水のＮ、ｎも、
ポンプ方向流れと水車方向流れの２通りの流扛ができ、
また、この運転モード切換の都度に、起動、停止が繰返
され、ポンプ水車の上下流の管路に水撃現象が起きる。

特に、高落差ポンプ水車に電ると８字特性と呼ばｊＬる
特殊な落差（Ｈ）対流量（Ｑ）％性が現わｆＬるため、
水車運転時にカイトベーンを直線的に閉鎖すると異常水
圧上昇が発生し、極めて危険となる。この複雑な水撃問
題で最も重要な役割を来たすのが、ガイドベーン最大速
度切換装置である。その中でも、ここで問題にしている
ガイドベーン一度に応じてその動作速度を自動切換する
装ｆ１１：（所請腰折装置）の信頼性は特に重要である
。従来の上記腰折装置の据付位置は、比較的無意識にｔ
ＪｓＡウッドワード社に愉ってガイドベーンサーボから
智れて据付けられるカバナ盤内に収納配置させ、ガイド
ベーンサーボからの駆動は、ウェイトを他端に付けたワ
イヤロープを介して操作していた。即ち、従来バカイド
ベーンサーボモータのピストンロッドの動き（ガイドベ
ーン１度）をレターンワイヤを介してガバナ（調速機）
盤内に取込み、盤内レヌーンロツドに取付けたカムによ
り検出弁を切換えて、ガイドベーン閉鎖レートの切換を
行なっている。

しかし、不慮の事故によシレヌーンワイヤの切損又は抜
出しが起こって水車を緊急停止する場会に、上記閉鎖レ
ートは無視されることになる。このため、水車運転モー
ド、揚水運転モード時それぞｆにおいて、水圧鉄管内の
水圧異％上昇及び主＠逆転という重大トラブルが発生す
ることになる。

第１図は従来例の水車及びポンプ水車のガイドベーン最
大速度切換装置の系統図である。圧油Ａは一次配圧弁１
から補助サーボモータ２へ供給される。この補助サーボ
モータ２のピストンロッドはバルブサーボ３に連結され
ている。主機起動停止用電磁弁４を介して圧油管５は急
停止弁６に接続さ扛ている。この急停止弁６を介した圧
油は二次配圧弁７に送らｆＬる。この二次配圧弁７には
圧油Ｂが送られる。圧油管８が接続され、また二次配圧
方７には、排油管９が接続されている。この排油管９に
は揚水側絞り弁１０１発電側絞９弁多弁が挿介され、こ
れらの絞多弁にはそれそ牡ピストン１０Ｐ、ＩＩＰが連
結さｎていゐ。こｆＬらピストンＬＯＰ、ＩＩＰには圧
油Ｂがストップ弁１２゜１３１に介して送られている。

また、これらヒストンＩＯＰ、ＩＩＰ＃′ｉ圧油管１４
．１５によシ揚水旬閉餉位置検出弁１６２発電側閉鎖位
置検出弁１７に七扛それ接続されている。前記排油ｔ９
は二次配圧弁７の下部からの排油管と合流している。ま
た、この二次配圧弁７とサーボモータシリンダ１８とは
サーボモータ閉側圧油管１９とサーボモータ閉側圧油管
２０によって接続されている。サーボモータシリンダ１
８のサーボモータピストンロッド２１の動キはレターン
ワイヤ２２に伝えられ、このレターンワイヤ２２の他端
にはウェイト２３が取付けられ、その途中はレヌーンシ
ーブ２４に巻４＝ｊｆｊうｆｌでいる。このレヌーンシ
ーブ２４が固定されている軸にはカム２５．２６及びレ
ターンカム２７が固定されている。これらカム２５．２
６にはそれぞれ発１！側閉鎖位置検出弁１７のロンド端
と揚水側閉鎖位置検出弁１６のロンド端とがそｊＬそれ
摺動接触している。また、レターンカム２７には補助サ
ーボモータ２のピストンロッドに連結された検出端２８
が摺動接触している。なお、こ扛ら揚水側閉鎖位置検出
弁１６と発電側閉鎖位置慣出弁１７には、圧油が水車、
ポンプモード切換用電磁弁２９ｔ−介して供給されてお
シ、また、これら検出弁１６．１７には排油ボート３０
．３１が設けられている。

第２図は従来の水車、ポンプ水車の閉鎖レートを示した
図であシ、縦軸にガイドベーンの閉鎖位ｆ１１を示し、
横軸にガイドベーンの開度を示し、横軸はガイドベーン
の駆動時間を示しており、図中Ｓは揚水モードを示し、
Ｔは発電モードを示している。

次に、第１図及び第２図により従来のガイドベーン最大
速度切換装置の動作例を述べる。先ず、水車運転モード
について説明すると、全負荷運転中は一次配圧弁１のス
プール弁の引上けにより、圧油Ａは補助サーホモータ２
へ通油し、補助サーボモータピストンを上動させ石。こ
のため、ノクルプサーボ３６パイロツトバルブが上動し
、急停止弁６を通し几圧油は二次配圧弁７のバルブサー
ホピストン下部に作用し、圧油Ｂは圧油’Ｉｔ経てガイ
ドベーンのサーボモータシリンダ１８を全開に保持する
。

一方、水車運転中は水車、ポンプモード切換用電磁弁２
９の７４ＣＴ１１磁石が付勢されるため、圧油は発ｔ　
１１Ｊ　Ｉｓ　Ｍ位置検出弁１７に作用している。

ガイドベーン全閉時に圧油管１５を経て発電側絞＃）ｌ
ｌ　１のピストンＩＩＰに作用していた圧油は、ガイド
ベーン全開に応じて回転したカム２５により、発電餞閉
頗位置検出弁１７のロッドが押上げられ圧油管１５は排
油ホード３１に接続されて中の圧油が排油される。この
ため、圧油Ｂがストップ弁１３を経てピストン１１Ｐを
押し込み発を側絞り弁】１の絞りをゆるめるため、シリ
ンダ１８の排油は何の制限も受けないため水車運転中の
サーボモータシリンダ１８の動きは何の制限も受けず、
従って、ガイドベーンの開閉時間は何の制約も受けない
っこのため、ガイドベーンの操作を短時間に行なうこと
が可能である。

水車運転中に何らかの緊急事態が発生し水車を急停止さ
せる場合には、主機起動、停止用電磁弁４の６５Ｔｔａ
ｌＥ石が付勢され、圧油管５の圧油は図示点線の如く排
油される。従って、急停止弁６は図に示した位置となり
、二次配圧弁７のバルブサーボピストン下部に作用して
いた圧油が排油さｆＬ、この配圧弁のメーンバルプを稼
動させる。従って、圧油Ｂはサーボモータ閉側圧油管２
０を通シサーボモータシリンダ１８のピストンに作用し
、一方、サーボモータ開側圧油管１９は排油管９へ接続
されるため、サーボモータシリンダ１８のピストンは図
中右側に急速に駆動し、これに連結されている図示され
ないカイトベーンは急閉鎖方向に動く。しかし、ガイド
ベーンＭ＆が第２図のＧ■１の位置に来ると、サーボモ
ータシリンダ１８のサーボモータピストンロッド２１に
接続さｎたレターシワイヤ２２＠介し、レターンシーブ
２４が左回転するため、カム２５によシ押上げられてい
た発を側閉鎖位置検出弁１７のロッドがばね力により押
下げられる。このため、水車、ホンプモード切換電磁５
Ｐ２９からの圧油は、圧油管１５を経てピストン１１Ｐ
を押し出し発電側絞り弁１１を絞り、サーボモータシリ
ンダ１８の開側排油をＩＩＪ＠する。このため、このサ
ーボモータシリンダ１８により駆動されるカイトベーン
は、第２図の実線に示す発電モードＴを辿って閉餉され
、鉄管水圧の異常上昇を防止している。

しかし、第１図に示した従来の制御系では、主憬、起動
、停止用電磁弁４の６５Ｔ！磁石付勢後において、レタ
ーンワイヤ２２が切損した場合には、レターンンーブ２
４がウェイト２３により右回転することになジ、カム２
５はガイドベーン全ＩｙＦＪ位置を保持した１まとなる
。このため、ガイドベーンが第２図のＧ　Ｖ　を位置に
閉じても、圧油管１５−は通油さｎず、発ｔａ絞り弁１
１は開のま１となる。従って、サーボモータシリンダ１
８σ）開側の排油が制限さｊＬす、このサーボモータシ
リンダ１８のピストンロッド２１は急速に右側に移動す
る。このためこのピストンロッド２１に連結されている
図示さｔないカイトベーンは、第２図の一点鎖線で示し
たＰ−Ｑレートに沿って急閉鎖することになる。このた
め、水圧管路の急閉鎖に工り鉄管水圧は異常上昇し、管
路の破損等の重大トラブルが発生する恐れが生じ、信頼
性に欠ける欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点を解消し、水車運転中に水
車を急停止させる際の鉄管水圧の異常上昇を防止した信
頼性の高い水車及びポンプ水車のガイドベージ制御装置
を提供することにある。

本発明は、ガイドベーンの一度検出弁を、ワイヤ等の介
在物を介してガイドベーンを駆動するサーボモータピス
トンロッドの動きに連動させるこトラ廃し、サーボモー
タピストンロッドに直接操作レバーを取付け、この操作
レノ（−により前記カイトベーンの開度検出弁を動作さ
せることにより、上記の目的を達成する。

以下本発明の一実施例を従来例と同部品は同符号を用い
て第３図により説明する。

第３図は本発明の水車及びポンプ水車のカイトベーン制
御装置の一実施例を示した系統図であ＾。

サーボモータシリンダ１８のサーボモータピストンロッ
ド２１に、軸方向とは直角方向に操作ロット’３２．３
３が取付けである。この操作ロッド３２．３３の移Ｍ組
上には前記操作ロッドの移１を検出する検出波［３４，
３５が設置されている。

この検出装置３４には発１！Ｌ９ＡＩＪ閉鎖位置検出弁
１７のロッドが当接し、検出装置３５には揚水側閉鎖位
置検出弁１６のロッドが当接している、これら、揚水側
閉鎖位置検出弁１６と発電側閉鎖位置検出弁１７には水
車、ポンプモード切換用電磁弁２９全通して圧油が供給
されている。サーボモータピストンロッド２１の＃きは
従来と同様にレターンワイヤ２２を介してレヌーンシー
ブ２４に伝達されているが、このレヌーンシーブ２４が
固定・されている軸にはレターンカム２７のみが固定さ
れており、従来例におつ友他のカムは除かれている。

以上述べた所が本実施例の％徴部分で、他の構成（は第
１図に示した従来例と同一であるため説明は省略する。

本実施例によ扛ば、揚水側閉鎖位置検出弁１６のロッド
と、発電側閉鎖位置検出弁１７のロッドは、検出波［３
４，３５を介して直接サーボモータシリンダ１８のサー
ボモータピストンロッド２１の動＠を、操作ロッド３２
，３３により検出してガイドベーン動作速度の切換操作
が行なわ扛るため、水車運転中の緊急事態による水車の
急停止の際等に、例え、レターンワイヤ２２が切倒して
も、揚水側閉鎖位置検出弁１６及び発電側閉鎖位置検出
弁１７の検出切換操作には影参がなく、発電側閉鎖位置
検出弁１７が確実に切換わっでサーボモータシリンダ１
８の開側排油が制限されて、第２図の実線（示すような
発電モードＴでガイドベーンが閉鎖されるため、鉄管水
圧の異常上昇を確実に防止し得る効果がめ９、また、揚
水側閉鎖位置検出弁１６と発電側閉鎖位置検出弁１７の
サーボモータピストンロッド２１の動きに応じた（ガイ
ドベーンの開度に応じた）切換操作を信頼性制く行ない
得る効果がある。

以上記述した如く本発明の水車及びポンプ水車のカイト
ベーンｆｔｔｌＪ（ｆｉｌ装置に↓′ｎ−は、水車運転
中に水車を急停止させる際の鉄管水圧の異常上昇全防止
した信頼性の高い水車及びポンプ水車のカイトベーン制
御装置を提供することかでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水車及びポンプ水車のガイドベーン制御
装置の構成例を示す系統図、第２図は水車及びポンプ水
車の閉鎖レートの特性金示しｆｃ線図、第３図は本発明
の水車及びポンプ水車のガイドベーン１ＩｌｌｌＪ御装
置の一実施例を示した系統図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、水車及びポンプ水車のカイトベーンを開閉するサー
   ボモータと、このカイトベーンの一度をサーボモータの
   動作により検出する検出弁とを有し、カイトベーンの開
   度に応じて前記検出弁にニジ圧油の流ｔを切換えて、ガ
   イドベーンの最大動作速度を制御する水車及びポンプ水
   車のガイドベーン制御装置において、サーボモータのピ
   ストンロットに操作ロッドを直接固定し、この操作ロッ
   ド全弁して前記検出弁のロッドを前記ピストンロットの
   動きに応じて動作させることを特徴とする水車及びポン
   プ水車のガイドベーン制御装置。