JPS59168277A - 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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JPS59168277A
JPS59168277A JP58042691A JP4269183A JPS59168277A JP S59168277 A JPS59168277 A JP S59168277A JP 58042691 A JP58042691 A JP 58042691A JP 4269183 A JP4269183 A JP 4269183A JP S59168277 A JPS59168277 A JP S59168277A
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JP
Japan
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guide vane
pressure stage
opening degree
stage
movable guide
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Pending
Application number
JP58042691A
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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
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Publication date
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Priority to US06/588,362 priority patent/US4640664A/en
Priority to FR8403848A priority patent/FR2542817B1/fr
Priority to DE19843409340 priority patent/DE3409340A1/de
Publication of JPS59168277A publication Critical patent/JPS59168277A/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

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  • 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、特に最高
圧段部から最低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の定常運転時におけ
る流量調整制御方法に関する。
〔発明の技術的背景と問題点〕
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
、各段部を返し通路によって連絡した多段水力機械の運
転制御は、各段部のランナの外側に設けたガイドベーン
の開度を調整し各段部の水流状態を制御することにより
行なわれる。しかしながら、各段部のランチの外側に可
動ガイドベーンを設け、かつ各段部の可動ガイドベーン
に開閉操作機構を連絡させることは、構造上の制約を受
けて極めて困難である。
そのため従来の多段水力機械においては、各段部のラン
ナの外側に固定ベーンのみを設け、水力機械の入口部に
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った。
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あるいは最低圧段部の
みに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水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整できる可動ガ
イドベーンを備えた多段水力機械が考えられる。
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、定常運転時の流量調整制御の際、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。この開度調
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(落差分
担)が異なって不均一となり、各段部では基準点から外
れた不安定な水力特性領域におち入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、運用上特に重要な定常運転時の調整制御
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〜)。
〔発明の目的〕
そこで、本発明の目的は、定常運転時に流量調整制御を
行なう場合、各可動ガイドベーンの開度制御を確実に行
なうことにより安定した運転状態の下に、的確な流量調
整制御を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、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、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最低圧段部
の各段部ランナの外側に水口開度を調節する可動ガイド
ベーンを設けた多段水力機械の運転制御方法において、
定常運転時に流量の調整制御を行なう場合、最高圧段部
または最低圧段部のいずれか一方の可動ガイドベーンの
開度はあらかじめ規定した流量とガイドベーン開度の相
対関係を満足する目標流量に相当する開度に制御すると
共に、他方の可動ガイドベーンの開度は前記可動ガイド
ベーンとの相対開度関係を満たすような開度に調整制御
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
参照して説明する。
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9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と上記高圧段ランナ室8とは連通され、うす室14
0入口は図示しない大口弁を介して水圧鉄管に接続され
、水圧鉄管は上池に連絡している。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
チ室9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、放水路は下池と連絡している。
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。
第2図および第3図は定常運転下で流量の調整制御を行
なう場合の実施例を示している。
先ず水位検出装置17を使って上池の水位と下池の水位
との間の水位差Hstを検出し、その信号を演算制御装
置18に入力する。この演算制御装置18には、データ
入力装置19を介してあらかじめ流量Qとガイドベーン
開度Aとの関係を規定したデータが記憶されている。こ
の流量Qとガイドベーン開度Aとの関係は、第4図に示
したように水位差Hs tをパラメータとして水力性能
模型試験によって求められたものであって、目標流量Q
〜が設定されるとその目標流量を実現するガイドベーン
開度Aoが特定されるようになっている。そして、目標
流量Q。は、目標流量入力装置20からの入力信号を演
算制御装置18に与えることによって設定される。さら
に、演算制御装置18によって求められたガイドベーン
開度A。を表わす出力信号は高圧段ガイドベーン制御装
置21に与えられ、高圧段可動ガイドベーン15の開度
をAoに設定する。
このように、高圧段可動ガイドベーン15の開度を運転
目標流量Q。に対応するガイドベーン開度Aoとなるよ
うに制御すると、高圧段ランナ2と低圧段ランナ3にお
けるガイドベーン開度が相対的に異なってくるので落差
の分担割合が変化して実流量が変化する。
一方、低圧段可動ガイドベーン12の開度制御は、本発
明によれば、高圧段可動ガイドベーン15の開度と低圧
段可動ガイドベーン12の開度が一定の相対関係を満た
したときに水力特性上安定した運転を行なうことができ
るという点に着目し、この相対関係を満たすように低圧
段可動ガイドベーン12の開度を制御する。
すなわち、高圧段可動ガイドベーン開度Aと低圧段可動
ガイドベーン開度aとの間の関係は、第5図に示したよ
うに水位差Hstをパラメータとして水力性能模型試験
によって求められる。したがって、水位差が例えばHs
tl のときには、高圧段可動ガイドベーンの開度がA
oのとき低圧段可動ガイドベーンの開度がaoのときに
水力特性上張も安定した運転を行なうことができる。
このような高圧段側のガイドベーン開度Aと低圧段側の
ガイドベーン開度aとの相対関係をあらかじめ求めてお
き、その結果を第3図において、ガイドベーン開度関係
入力装置23を介して演算制御装置18に入力し記憶さ
せておく。そして、水位検出装置17を使って上池の水
位と下池の水位との間の水位差Hstを検出し、その信
号を演算制御装置18に入力する。この演算制御装置1
8には、前述したように高圧段側のガイドベーン開度A
と低圧段側のガイドベーン開度aとの相対関係が記憶さ
れているから、例えば水位差Hstl における高圧段
可動ガイドベーン開度Aoに対する低圧段可動ガイドベ
ーン開度a0が決定される。さらに、演算制御装置18
によって求められたガイドベーン開度a0を表わす出力
信号は低圧段ガイドベーン制御装置22に与えられ、低
圧段可動ガイドベーン12の開度をao に設定する。
このように目標流量Q、oに対応したガイドベーン開度
A。の制御指令を高圧段可動ガイドベー715に伝えて
開度制御を行なう一方、この高圧段可動ガイドベーン1
5の開度Aoとの間に相対開度関係を満たす開度a0 
を低圧段可動ガイドベーン12に伝えてその開度制御を
行なうことにより所定の目標流量下で水力特性が安定し
た運転状態を実現できる。
上記実施例においては、目標流量に対応したガイドベー
ン開度の制御指令を高圧段可動ガイドベーン15に対し
て与えたが、これとは逆に上記流量開度制御指令を低圧
段可動ガイドベーン12に対して与えてもよい。
すなわち、水位検出装置17によって検出された運転水
位例えばHs t l  と目標流i:Qoとの信号を
演算制御装置18に入力し、水位差をパラメータとして
決定される目標流量Qoに対応するガイドベーン開度A
oを決定し、このガイドベーン開度〜に応じた制御信号
を演算制御装置18からガイドベーン制御装置21に伝
えて低圧段可動ガイドベーン12の開度制御を行なう。
一方、高圧段可動ガイドベーン15については、第3図
に示したように、水位検出装置17からの水位検出信号
Hstl を演算制御装置18に入力する一方、この水
位差Hstl下における低圧段ガイドベーン開度Aoに
対応する高圧段ガイドベーン開度a0 を演算し、高圧
段のガイドベーン制御装置22を介して高圧段可動ガイ
ドベーンの開度をaoに設定してもよい。
〔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
運転時に流量の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、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となる。
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
段部において、上記のような問題を伴い易い運転状態に
おいても、高圧段および低圧段可動ガイドベーンの開度
関係すなわち各段部における落差分担の割合を調整する
ことで上記運転状態を回避できる。
このように本発明によれば、定常運転時の流量調整制御
を行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なう不安定な運転状態を回避
して常に高性能運転を行なうことができる。
【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図および第3図は定常運転時における
運転制御の構成を示したブロック図、第4図は目標流量
とガイドベーン開度との関係を示した線図、第5図は2
つの可動ガイドベーン間の相対開度関係を示した線図で
ある。 2・・・高圧段ランナ、3・・・低圧段ランチ、10・
・・返し通路、12・・・低圧段可動ガイドベーン、1
5・・・高圧段可動ガイドベーン、17・・・水位検出
装置、18・・・演算制御装置、21 、22・・・ガ
イドベーン制御装置、23・・・ガイドベーン開度関係
入力装置。 出願人代理人  猪  股    清 81図 −へ n く にススく−へ−8〈く 戦χ諷で一へ区青 。

Claims (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を調節
    する可動ガイドベーンを設けた多段水力機械において;
    定常運転時に目標流量への調整制御を行なう場合、前記
    最高圧段部または最低圧段部のいずれか一方の可動ガイ
    ドベーンは、所与の運転水位下で高性能運転が行なえる
    ようにあらかじめ規定された流量とガイドベーン開度と
    の相対関係を満足するような目標流量相当ガイドベーン
    開度に設足すると共に他方の段部の可動ガイドベーンは
    、所与の運転水位下で安定した水力性能を維持できる高
    圧段ガイドベーンの開度と低圧段ガイドベーンの開度と
    の間の相対的開度関係を満たすような開度に制御するよ
    うにしたことを特徴とする多段水力機械の運転制御方法
JP58042691A 1983-03-15 1983-03-15 多段水力機械の運転制御方法 Pending JPS59168277A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58042691A JPS59168277A (ja) 1983-03-15 1983-03-15 多段水力機械の運転制御方法
US06/588,362 US4640664A (en) 1983-03-15 1984-03-12 Methods of controlling operation of multistage hydraulic machines
FR8403848A FR2542817B1 (fr) 1983-03-15 1984-03-13 Procede de commande du fonctionnement de machines hydrauliques a etages multiples
DE19843409340 DE3409340A1 (de) 1983-03-15 1984-03-14 Verfahren zum steuern des betriebes einer mehrstufigen hydraulischen maschine

Applications Claiming Priority (1)

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JP58042691A JPS59168277A (ja) 1983-03-15 1983-03-15 多段水力機械の運転制御方法

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JPS59168277A true JPS59168277A (ja) 1984-09-21

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ID=12643059

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JP58042691A Pending JPS59168277A (ja) 1983-03-15 1983-03-15 多段水力機械の運転制御方法

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JP (1) JPS59168277A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106870245A (zh) * 2017-04-26 2017-06-20 深圳市恩莱吉能源科技有限公司 一种用于大型水轮机的高油压桨叶调节装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106870245A (zh) * 2017-04-26 2017-06-20 深圳市恩莱吉能源科技有限公司 一种用于大型水轮机的高油压桨叶调节装置

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