JPS59180075A - 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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JPS59180075A
JPS59180075A JP58054470A JP5447083A JPS59180075A JP S59180075 A JPS59180075 A JP S59180075A JP 58054470 A JP58054470 A JP 58054470A JP 5447083 A JP5447083 A JP 5447083A JP S59180075 A JPS59180075 A JP S59180075A
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    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02Arrangement of sensing elements
    • F01D17/04Arrangement of sensing elements responsive to load
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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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流路に
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〕
一般に水力機械の運転制御は、ランチの外周に備えたガ
イドベーンの開腿を調節するかあるいはうずケーシング
の人口部に備えた大口弁を開閉調節することによって行
われ、それによってランナ全流通する水流−1を調節し
ている。このようh水流量の調整は、最高圧段部から最
低圧段部1での各段部にランナを備え、各段部が返し流
路によって連絡されている多段水力機械においても適用
される。この釉の多段水力機械においては、各段部のラ
ンナの外周に設けたガイドベーンの開度を制御すること
によって各段部の水流状態を制御する方法が考えられる
が、実際に各段部のランナの外周にガイドベーンを設け
て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難である。
また、従来の多段水力機械の運転制御方法の内には各段
部のランナの外周に固定ベーンのみを設けておき、水力
機械の入口部に設けた入口弁の開閉卸制御によって水流
量調整を行なうものもあるが、この方法は設計点から離
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。
このよう力人ロ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、この可動ガイドベーン
によって流量調整を行左う方法も考えられるが、この方
法においては小流量運転時の振動、騒音、キャビテーシ
ョン等が問題となる。
ところで、最高圧段部および最低圧段部に水口開度の調
節ができる可動ガイドベーンを備えた多段水力機械に対
して定常運転時に負荷調整制御を考えた場合には次のよ
うな問題を生ずる。すなわち、単段の水力機械と比、べ
て流路形状を含む構造が複雑であって可動ガイドベーン
が2組あるうえに最高圧段部と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る。セしてこれ
が確実に行なわれない場合には、多段水力機械全体に作
用する落差全各段部のランナが分担する割合(以下落差
分担と称す)が各々異なって不均一となるので、水力性
能の低下を招いたり低圧倶11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
なって問題となる。
しかるに、最高圧段部と最低圧段部に可動ガイドベー/
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Km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彦運転制御方法
が未だ提案されてい々い。
〔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、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、各段部が返し流路
によって連絡され、かつ前記最高圧段部と前記最低圧段
部の各段部のランナの外周に水口■」度を調節できる可
動ガイドベーンヲ設ケた多段水力機械の運転制御方法に
おいて;定常運転時に負荷の調整制御全行う場合、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
ーンに対して発電機出力の制御指令を伝えて開度制御ヲ
行わしめる一方、能力の可動ガイドベーンにはit イ
氏圧段ランナ出力と水車総合出力との出力比もしくは最
低圧段う/す出力と最高圧段ランナ出力との出力比ある
いは出力差を制御指令として伝えて同町動ガイドベーン
の開度制御を行々わせるようにしたことを特徴とするも
のである。
〔発明の実施例〕
以下フランシヌ形2段ポンプ水甫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。
増−の水車主@1の軸上には、高圧段ランナ2と低圧段
ランナ8とが軸方向の距離をおいて固着ケれている。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け返し流路構造物6と下カ
バー7とで包囲され、それぞれ高圧段ランナ室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とは返し流路10で連絡され、流
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、高圧段ランナ室8の外側にはうず巻ケーシング1
3が配置され、そのうす室14と上記高圧段ランチ室8
とを連通ずる流路中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。さらに前記うず
巻ケーシング13の入口は、図示し々い入口弁を介して
水圧鉄管に接続され、水圧鉄管は上池に連絡している。
なお、前記低圧段ランナ室9には吸出管16が接続され
、その下流側は図示しない放水路と接続されて更に下池
へ連絡している。
ところで、上記水車主軸1は、上部軸IAと中間軸IB
と下部軸ICとから構成されているが、本発明によれば
、最低圧段の出力全検出するために、上記中間軸IB内
に歪トルク計17が組込まれ、このトルク計17からの
電気信号は主軸内に形成された貫通孔18内を通された
ケーブル19ヲ介して外部の制御装置へ導出されるよう
になっている。
次に上記した2段ポンプ水車に対して本発明による運転
制御方法を適用した場合の一実施例についてl見間する
第2図および第3図は運転制御ブロック構成図を示した
ものであり、定常運転時に所与の運転落差の下で負荷の
調整制御を行う場合、要求出力とその時実際に発電され
ている発電機出力を入力信号としてガイドベーン制御装
置2oに与え、例えば高圧段の可動ガイドベーン15の
開度全制御する。
具体的には、実際の発電出力が要求出力を上まわる時に
は高圧段の可動ガイドベーン15を閉方向に開度制御し
、逆に実際の発電出力が要求出力を下1わるものである
時は可動ガイドベーン15ヲ開方向に開度制御する。
このように高圧段の可動ガイドベーン15の開度を制御
することにより、高圧段ランナ部および低圧段ランチ部
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の開度が低圧段可動ガイドベーン12の開度に
比して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、逆に小さくなれば高圧
股部の落差分担は相対的に増加する。
一方、低圧段可動ガイドベーン12の開開の制御は、第
3図に示すように、低圧段ランナ3と高圧段ランナ2の
中間軸IB内に組み込まれたトルク計17からの信号全
出力に換算して低圧段ランナ出力を求めると共にその時
点での発電機出力を制御信号として演算検出装置21に
伝える。この演算装置21には、第4図に示したように
、運転負荷PGに対する発電機出力の関係があらかじめ
記憶されており、水車の総合出力全計算するとともに、
水車総合出力FT、に対する低圧段ランナ出力PLの出
力比P L/F Tを計算し、0の出力比P L/P 
Tが各段部において商性能運転が行える落差分担となる
ようにあらかじめ設定した規定範囲(第4図中ハツチン
グを示した範囲)に入る様に制御指令をガイドベーン制
御装置20に伝え、低圧段の不動ガイドベーン12の開
度を制御する。
このように主制御信号である発電機出力にて高圧段ある
いは低圧段いずれかの可動ガイドベーンの開度制御を行
ない々から能力では前記発電機出力と発’Ulfiの出
力へ効駆特性より求められる水軍総合出力と水車主軸の
中間軸内に組込まれたトルク計から求まる低圧段ランナ
出力との出力比の制御指令を能力の可動ガイドベーンに
伝えてその開度全制御す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。
次に第5図を参照して本発明の曲の実施例を説明する。
第5図は第1図と同一部分に四−符号を付して示してあ
り、この例では高圧段ランナ2と図示しない発電機とを
接続する水車主軸1の上部軸IA内にもトルク計20ヲ
設置し、これにより直接水車総合出力を求め前記実施例
と同様に低圧段と高圧段の中間軸IB内に設けたトルク
計17より得られる低圧段ランナ8の出力との出力比を
ガイドベーン制御装置に与えて発電機出力からの主制御
信号によって制御される可動ガイドベーン以外の曲刃の
段の可動ガイドベーンを制御するようにしたもので、こ
の場合も前記実施例と同様の効果を得ることができる。
また、本実施例における演算検出装置21にて発電機出
力あるいはトルク計20より求めた水車総合出力より低
圧段ランナ出力を引く演算を行うことにより高圧段ラン
ナ出力を求め、この畠圧段出力と低圧段出力の出力比あ
るいは出力差を制御信号としてカイトベーン制御装置2
0に伝え発電機出力にて主制御される可動ガイドベーン
以夕tの能力の段の可動ガイドベーンを制御しても同様
の効果が得られる。第6図は運転負荷PGに対する高圧
段ランナ出力PHと低圧段ランナ出力PLとの出力差の
関係全示したものであり、Cの出力差PH−PLが各段
部において高性能運転が行える落差分担とがるようにあ
らかじめ設定した規定範囲に入るように制御指令をガイ
ドベーン制御装置に伝える。
〔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全行なう場合、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曲刃の段部の可動ガイドベ
ーンの開度制御全行なうことが可能となるため、各段の
落差分担率を均等にすることが可能となり、各段ランナ
がその時点での落差、出力に見合った最筒の運転状態に
て運転される0とになり機緘全体としても高性能でかつ
安定した信頼性の篩い運転状態を維持することが可能と
寿り、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。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チ出口の旋回うずに対する
条件が相対的に最も厳しく々る最低圧段部において各段
部の落差分担比すなわち・出力比の規定範囲を調整する
ことで不具合運転状態全回避することができる。
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ガる振動騒音キ
ャビテーション異常な水圧変動等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々うことができる。
【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
を示した縦断面図、第2図および第8図は定常運転時に
おける連転制御のD様を示したブロック図、第4図は定
常運転範囲における水車総合出力と低圧段ランナ出力と
の出力比の規定範囲を示した線図、第5図は能の実施例
によるフランシス形2段ポンプ水車を示した縦断面図、
第6図は定常運転範囲における高圧段ランナ出力と低圧
段ランナ出力との出力差の規定範囲を示した関係図であ
る。 1・・・水車主軸、2・・・高圧段ランナ、8・・・低
圧段ランナ、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・・・M)#り計
。 出願人代理人      諸般 渭 第2図 第4図 p、:水*1deJ合出力 PL、他ル段うL丁品力 運$*荷P6 第6図 PH1高FL段う二1出力 PL   イ氏)IJ更ラうニーfBニカyk手可PG

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、各段部が返し流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ランナの外周に水
    口開度を調節でき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;定常運転時に負荷の調整
    制御を行う場合、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に対して発電機出力の制御指
    令を伝えて開度制御を行わしめる一方、能力の可動ガイ
    ドベーンには最低圧段ランチ出力と水車総合出力との出
    力比もしくは最低圧段ランナ出力と最制圧段ランナ出力
    との出力比あるいは出力差を制御指令として伝えて同可
    動ガイドベーンの開度制御を行なわせるようにしたこと
    を特徴とする多段水力機械の運転制御方法。 ″2.発電機の出カー効本特性とその時点での発電機出
    力より水車総合出力を演算して求め、さらに発電機出力
    と最低圧段ランナ出力との出力比が規定範囲内に維持さ
    れるように各段の負荷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項に記載の運転制御方法。 8、最筒圧段ランナと発電機とを連絡する部分の主軸内
    に組込まれた歪式トルク計から水車総合出力を求め、こ
    の水車総合出力と最低圧段ランチ出力との出力比が規定
    範囲内に維持6れるように各段の負荷調整制御を行なう
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の運転制御方法。 屯水車総合出力より最低圧段ランナ出力を減じて最高圧
    段ランナ出力を求め、この最高圧段ランチ出力と最低圧
    段ランナ出力の出力比あるいは出力差が規定範囲内に維
    持されるように各段の負荷調整制御を行なうようにした
    こと全特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の運転制
    御方法。
JP58054470A 1983-03-30 1983-03-30 多段水力機械の運転制御方法 Granted JPS59180075A (ja)

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JPH034749B2 JPH034749B2 (ja) 1991-01-23

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