JPS5925088A - 軽負荷給気制御装置 - Google Patents

軽負荷給気制御装置

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Publication number
JPS5925088A
JPS5925088A JP57135117A JP13511782A JPS5925088A JP S5925088 A JPS5925088 A JP S5925088A JP 57135117 A JP57135117 A JP 57135117A JP 13511782 A JP13511782 A JP 13511782A JP S5925088 A JPS5925088 A JP S5925088A
Authority
JP
Japan
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zone
air
air supply
guide vane
air charging
Prior art date
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Pending
Application number
JP57135117A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Sumikura
角倉 進
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 JP57135117A priority Critical patent/JPS5925088A/ja
Publication of JPS5925088A publication Critical patent/JPS5925088A/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
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/002Injecting air or other fluid
    • 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)
  • Hydraulic Turbines (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〕 本発明は水車又はポンプ水車を振動、騒音なく安全に発
電運転するに好適な軽負荷給気制御装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に水力発電所の水車又はIンプ水車(以下、これら
を総称して水車と言う)においては、発電運転時にラン
ナ下流に旋回流が発生するが、これ(1) が軽負荷領域(水車の特性にもよるが、一般には凡そ1
0〜50%ガイドベーン開度領域)で勢力を増し、激し
い振動、騒音を発生させる。従って、水車はこの領域で
の通常運転ができなくなる問題がおる。しかし、この問
題は前記旋回流の中心に外部よシ圧縮空気を注入するこ
とによ1)解消できることが知られている@ そこで、従来は水車の運転が前記軽負荷領域に入った場
合は、運転員が長年の経験と勘を生かして手動にて圧縮
空気の注入を行なっていた。
〔背景技術の問題点〕
しかし、旋回流の勢力は水車の実ガイドベーン開度と静
落差とに関係して変′化するため、前記従来方法による
と、給気タイミングおよび給気量を決定するのが難しい
上、電力系統の負荷変動によるガイドベーンの開度変化
に追従できず、水車の安全運転ができなくなる問題点が
あった。
−力、水車の運転制御装置に負荷制限装置を設けて軽負
荷領域での運転を禁止することも考えられるが、そうし
た場合には電力系統安定化のため(2) のガバナフリー運転ができなくなる問題点がおった。
−〔発明の目的〕 本発明は上記従来技術の問題点を解消し、静落差や実ガ
イドベーン開度がいかように変化しても、適当なタイミ
ングで適切表空気量を前記旋回流に注入し、軽負荷領域
での安全運転を可能とする軽負荷給気制御装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
このため、本発明は静落差とガイドベーン開度とで決ま
る振動、騒音発生領域をその発生程度に応じて予め複数
領域に分割すると共に、各領域毎に振動、騒音を抑制す
るに必要な給気量を予め求めておき、運転時に静落差と
ガイドベーン開度とから前記領域を判定し、対応する給
気量の圧縮空気を旋回流に注入することによシ、振動、
騒音を抑制するようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕 以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。
(3) 第1図は本発明の一実施例に関係する水車運転制御装置
の要部構成図を示したものである。図において、1はケ
ーシング、2はガイドベーン、3はランチ、4は吸出し
管、5は負荷制御装置、6は油圧・サー?機構、7は空
気タンク、8−1゜8−2は給気弁、9は給気管、1o
は軽負荷給気制御装置、11は主軸、12は発電機であ
る。
図の構成で、上池から水車に供給される水は、ケーシン
グ1からがイドベーン2を経てランナ3を廻し、吸出し
管4から下池へと流れる。とのとき、ランナ3の下流側
の吸出し管4内には斜線で示す旋回流人が生じる。この
旋回流人は下流へ行く程、速度は小さくなる一方領域は
広がる。また、その外側は自由渦流状態となる。また、
旋回流人の領域ではランナ3の出口側が下流側よυ低圧
となシ、水が部分的に逆流して水圧変動を来たし、吸出
し管4に振動を与え、その結果騒音が発生する。
この振動、騒音の大きさは前述したように静落差とガイ
ドベーン開度に関係するので、振動、騒(4) 音の発生程度を大、中、小の3段階に分け、各段階に属
する静落差とがイドベーン開度の関係を調−べろと第2
図に示す関係が得られる。ここでH8Tは静落差、Gv
ムは実ガイドベーン開度である。また、A、Eは振動、
騒音の少ない領域、B、Dは中程度の領域、Cは大規模
の振動、騒音が発生し、運転継続すると危険な領域であ
る。これらの領域のうち、領域B、C,Dはガイドベー
ン開度あるいは発電機負荷に換算して約10〜50%相
当の領域である。従って、この′ttでは水車は領域B
1C,D即ち出力約50%以下での通常運転ができなく
なシ、給電運用上にも支障を来たすことになる。
そこで、本実施例では第1図に示すように、空気タンク
7よ92個の給気弁8−1.8−2および給気管9を経
て圧縮空気をランナ3の中心下部に注入して、ランナ出
口の旋回流中心部の圧力と下流の旋回流中心部の圧力と
の均一化を計るべく、給気弁8−1.8−2を軽負荷給
気制御装置1oで開閉制御する。即ち、第2図に示す領
域A、 Eで(5) は給気弁8−1.8−2共に閉つまシ給気なし、領域B
、Dでは給気弁8−1.8−2のうち何れか一力のみ開
つま#)1弁給気、領域Cでは給気弁8−1 、8−2
共に開つtJ)2弁給気する・上記給気制御を行なうた
め、軽負荷給気制御装置10では、第3図に示すように
、測定して得られる上池水位蔗と下池水位孔を取シ込み
、加算器13で静落差H8T、、=■−乳を演算する。
次に、との静落差)TNTと実ガイドベーン開度GVム
とを基にゾーン判定器14で第2図の領域を判定し、領
域A(2)ときにはZON−A 、領域B12)ときに
はZON−B。
領域CのときにはZON−C、領域りのときにはZON
−D 、領域EのときにはZON−Eの各領域信号を発
生する。
更に、上記各領域信号の発生機構について説明すると、
ゾーン判定器14は第4図に示すように、各領域境界線
を表わす関数発生器15−1〜15−4と、比較器16
−1〜16−4と、AND回路17−1〜17−4とか
ら成る◇各間数発生器15−1〜15−4では入力する
静落差HATを基に対応する各ガイド(6) ベーン開度GVA1〜GV^4を発生する。次に、各関
数発生器15−1〜15−4は、このガイドベーン開度
GVA1〜GVA4と実ガイドベーン開度QVムとを比
較し、各領域境界線の上か下かを表わすrlj 、 r
Oj信号を出力する。更に、これらの出力を論理処理し
て各領域信号ZON−A −ZON−Eを発生する。例
えば、GVAl ) GVAならば比較器16−1出力
が「1」となり、ゾーン判定器14からは領域信号ZO
N−Aが発生する。また、GVAl < GVA % 
GVA2 > GVA すらば比較器16−1出力は「
0」、比較器16−2出力は「1」となる結果、AND
回路17−1出力が[1jとなり、領域信号ZON−B
が発生する。
次にこのようにしてゾーン判定器14から発生する各領
域信号ZON−A −ZON−Eのうち、第3図のOR
回路18で領域信号ZON−BとZON−D O論理和
をとり、給気弁1弁選択信号AlC−1として出力し、
給気弁8−1と8−2とのうち予め決めた刀の給気弁を
開させる。また、領域信号ZON−Cは給気弁2弁選択
信号AlC−2として出力し、給弁8−1゜8−2を共
に開させる。−力、領域信号ZON−Aと(7) ZON−Eは給気する必要のないことを意味し、本実施
例では、給気弁の開閉制御に関係しないので、特に外部
へは出力しない。
このようにして、振動、騒音の発生程閾に応じた領域A
−E現在運転中の水車の静落差H8Tと実ガイドベーン
開度GV人より判定し、領域B1Dでは1弁給気、領域
Cでは2弁給気することによシ、振動、騒音を抑制して
出力50%以下の運転も安全に行なうことができ、ガ・
寸ナフリー運転も良好に行なえるようになる。例えば、
発電機12を電力系統に並列して発電運転中、第1図の
ガイドベーン2は油圧・ザーが機構6を介して負荷制御
装置5により制御されるが、系統周波数が上昇するとガ
イドベーン2は図示せぬ調速機によシ閉められ、第2図
の領域B、C,Dに突入する。この場合の振動、騒音の
応答性は極めて速〈従来方法では対処しきれないが、本
実施例のように領域B1C,Dへの突入も上述のように
判定することによシ、直ちに必要な給気を行なうことが
でき、この結果、振動、騒音を抑制してガバナ7り一運
転を(8) 良好に継続することができるようになる。
同、前記実施例で説明した関数発生器15は、例えば各
領域境界線を実験データでプロットし、その間をマイク
ロプロセッサ等を用いて補間することによシ、簡単に得
られる。
また、前記実施例で説明した実ガイドベーンGVムは、
発電機出力、補助サー?ストローク、主す−?ストロー
ク、水車流量等で置き換えても同等の作用効果が得られ
る。
また、前記実施例で説明した静落差H8Tは、上池水位
WHの変動が少ない場合は下池水位WLのみ、あるいは
下池水位WLの変動が少ない場合は上池水位WHのみと
してもよい。
また、前記実施例の上池水位WHは上流側サージタンク
水位としてもよい。
また、前記実施例の下池水位WLは下流側サージタンク
水位としてもよい。
また、軽負荷給気制御装置10には上池水位WH,下池
水位WLを入力する代りに静落差H8Tを直接入力する
ようにしてもよい。更に、静落差(9) H8TO代シに有効落差を用いることもできる。
また、給気ルートは第1図に限定されるものでなく、ラ
ンチ上部に給気管を敷設し、ランナ3の中心部を経て、
ランナ出口よシ空気を注入する等、いかなる給気ルート
、給気配管としても良い。
また、給気弁数を切替えるとき、タイマーあるいはヒス
テリシスを若干つけても喪い。
また、前記実施例で説明した振動、騒音発生度合は3段
階に限らず複数段階に分けるととができ、また、これに
伴って静落差H8Tと実ガイドベーン開度GVムの振動
騒音発生領域も変化することは言う迄もない。更に、こ
れに伴って給気弁数も変化するととは当然のことである
。また更には、給気弁は2値タイプのものに限らず連続
可変タイプとしてもよく、とれを振動、騒音の発生程度
に応じて連続的に変えるようにすることもできる。
また、軽負荷給気制御装置10は別個に設けることなく
負荷制御装置5等と一体化して設けるようにしてもよい
(10) 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、下記の効果が得られる。
(1)静落差H8T 、実ガイドベーン開度GvAがい
かように変化しても、適正なタイミングで適正な空気を
給気することができ、振動、騒音のない安全な発電運転
が可能となる。
(2)実ガイドベーン開度GVAがいかように変化して
も良いので、発電機の出力ゾーンが約O〜100%と広
くとれることになシ、電力系統の安定化に寄与できる。
(3)振動、騒音が発生しないので水車本体、吸出し管
、発電機は勿論のこと、土木設備、電気設備を含む発電
所全体の信頼性向上、長寿命化に寄与できる。
(4)無人化、速力化が容易に計画でき、人件費が節約
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わる水車運転制御装置の
要部構成図、第2図は第1図の水車の振(11) 動、騒音発生領域説明図、第3図は第1図の軽負荷給気
制御装置の構成図、第4図は第3図のゾーン判定器の細
部構成図である。 1・・・ケーシング、2・・・ガイドベーン、3・・・
ランナ、4・・・吸出し管、5・・・負荷制御装置、6
・・・油圧・サーが機構、7・・・空気タンク、8−1
.8−2・・・給気弁、9・・・給気管、10・・・軽
負荷給気制御装置、11・・・主軸、12・・・発電機
、13・・・加算器、14・・・ゾーン判定器、15−
1〜15−4・・・関数発生器、16−1〜16−4・
・・比較器、17−i〜17−4・・・AND回路、1
8・・・OR回路。 (12)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水車又はポンプ水車の発電運転時に、静落差とガイドベ
    ーン開度から振動、騒音の大きさを判定する手段と、こ
    の判定結果からこのときの振動、騒音を抑制するに必要
    な給気量を判断する手段と、この判断結果から給気弁を
    制御しランチ下部に圧縮空気を給気する手段とを備えて
    成ることを特徴とする軽負荷給気制御装置。
JP57135117A 1982-08-04 1982-08-04 軽負荷給気制御装置 Pending JPS5925088A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6350674A (ja) * 1986-08-19 1988-03-03 Fuji Electric Co Ltd 水車ランナ出口部の給気装置
JPH01244170A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd 可変速発電プラント
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS50149836A (ja) * 1974-05-27 1975-12-01

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