JPS6050277A - ポンプまたはポンプ水車の軸入力調整方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は可動式ガイドベーンを有するポンプまたはポン
プ水車（以下、単にポンプとい５）において、小入力運
転状態においても振動発生を防止し得る軸入力調整方法
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

揚水発電に使用されるポンプは、第１図に示すように、
ランナｌと、その回転力を発電機または発電電動機（以
下、単に発電機という）に伝える回転軸２と、ランナｌ
の外周に配置されたケーシング３と、ランナｌおよびケ
ーシング３の間に配置された可動ガイドベーン４とから
構成されており、ランチ室はｒう７トチユーブ５を介し
て下池に、またケーシング３は入口弁６および水圧鉄管
７を介して上池に連通されている。

このような構成のポンプでは、発電運転中はガイＦ％　
ベーン４の開度を変えることによりランナ１に流入する
水量を加減して発電電力量を調整し、また、揚水運転中
は電動機によりランナー１を逆回転させて下池の水を上
池へ揚水する。

この揚水運転に際しては上池水面とポンプの間の落差が
変らない限り、ガイドベーン開度を多少変えた程度では
ポンプの軸入力ひいては揚水量は殆んど変化しない。

第２図は揚水運転中のガイドベーン開度ａに対するポン
プの軸入力ｐ、効率ｎおよび振動Ｖ（代表的な部分の振
動）を示している。同図において、ガイドベーン開度ａ
をポンプの最高効率であるガイドベーン開度ａ。から序
々に下げて行くと。

が、機械振動Ｖはあまり変化しない。しかしながらガイ
ドベーン開度をａｃ　よりも更に絞ると、軸η 入力ｐと効率丸が大幅に低下すると共に、振動Ｖは平常
時のＶ。からＶＭまで著しく増大する。このような振動
が発生すると、回転軸２０転振れ等が大きくなり、電動
機の軸受部等に損傷を与えることになる。

このため、従来の揚水発電所では、ポンプの軸入力の定
常的な調整範囲は第２図のｐ。からｐ。に至る範囲（約
１０％）に限定され、電力系統の余剰電力がｐｃ以下の
場合にはこのポンプに連なる電動機を電力系統に並入す
ることができない。その結果、余剰電力を有効に利用す
るという揚水発電所の基杢的使命が完全に達成できない
という問題があった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は背景技術における上述したよう
な問題を解消し、著しい機械振動の発生を伴うことなく
、ポンプの軸入力を広範囲に亘つて調整し得る新規な方
法を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は上述の目的を達成するため、入口弁と可動ガイ
ドベーンを備えたポンプにより揚水運転を行なう際、要
求軸入力が低下した時、予め設定した制限値に達するま
ではガイＰベーンの開度調節により対応し、ガイドベー
ン開度が前記制限値に達した後は、前記入口弁の操作に
よって要求軸入力の低下に対応す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〕

以下本発明の実施例を第３図を参照して説明する。

上池および下池に設置した水位検出器（図示せず）から
の水位信号ＷＬは水位差応動装置１０に入力され、両地
の水位差における最適効率のガイドベーン開度信号ａ１
　が演算出力される。

また、上述の水位信号ＷＬと、要求軸入力ｐ１は軸入力
制限装置１１に入力される。この軸入力制限装置は水位
差を考慮して、ポンプの軸入力を要求軸入力ｐ□以下に
するガイドベーン開度８号ａ２を演算し、出力する。

開度制限装置はガイドベーン開度信号ａ２　を入力する
と、この信号ａ２　が予め設定された限界値ａＬ以上の
ときは信号ａ２　に等しい出力信号ａ３を出力し、また
、信号ａ２が限界値ａＬよりも低い場合には限界値ａ１
．に等しい信号ａ３を出力する。

従って、開度制限装置１２の出力信号ａ３は常に限界値
ａＬよりも大きな値となる。

開度制限装置１２の出力信号ａ３は、水位差応動装置Ｉ
Ｏからの信号ａ１　と共にガイドベーン開度設定装置１
３に入力される。このガイドベーン開度設定装置１３は
入力信号ａ０とａ３のいずれか小さい方の信号を選択し
、選択された方の信号に応じてガイドベーン開度を操作
する。

一方、水位信号ＷＬと要求軸入力ｐ１は、軸入力制限装
置１１の出力信号ａ２　と共に、入口弁操作装置１４に
入力される。この入口弁操作装置は、軸入力制限装置１
１の出力信号ａ２が限界値ａＬよりも小さい時に動作し
て水位差と要求軸入力ｐ１　により。

入口弁６を所定の開度まで閉鎖する。なお、入口弁操作
装置１４は軸入力制限装置１１の出力ａ２が限定値ａＬ
以上の時は動作せず、入口弁６は全開状態を保つ。

上述した本発明の軸入力調整方法において、要求軸入力
ｐ１が変化した場合のガイドベーン開度ａ、入口弁開度
Ｉ、および回転部の振動Ｖは第４図の実線のようになる
。なお、同図中の点線は、入口弁６の開度制御を行なわ
ない従来方法による場合を示す。

第４図において、軸入力を調節するためにガイドベーン
開度ａを小さくして行くと、要求軸入力ｐがｐｃ以下に
なる時点（適正開度の４０〜５０％程度）でポンプの振
動Ｖが同図中の点線で示すように急激に増加する。

これを避けるため、本発明ではガイドベーン開度を要求
軸入力ｐがｐｃ以下になると制限値ａＬに保ち、その代
り、入口弁開度Ｉを徐々に低下させて要求軸入力の低下
に対応する。

一般に、ポンプにおける振動増加はガイドベーンがポン
プ内流水の方向に対する傾度が大きくなると顕著になる
が、本発明のように、ガイドベーン開度な限界値で固定
し、あとは入口弁の開度制御により要求軸入力に対応す
るようにすれば、ポンプその他の回転部分の振動Ｖは第
４図中に示すように抑制される。従って、ポンプの軸入
力の調節範囲は大幅に拡大され、従来、無駄に消費され
ていた小電力を揚水に利用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、回転部分に異常振動が
生じて機器を損傷することなく、Ｉンデの軸入力を調整
することができ、ポンプの運用効率を大幅に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンプの構造例を示す概念図、第２図はその作
動説明図、第３図は本発明の詳細な説明するブロック図
、第４図はその作動説明図である。 ｌ・・・ガイドベーン、２・・・回転軸、３・・・ケニ
クング、４・・・可動式ガイドベーン、５・・・ｒラフ
トチューブ％６・・・入口弁％７・・・水圧鉄管。 出願人代理人　猪　股　清 −５ 第２図 第３図 １８開昭ＧＯ−５０２７７（４） 第４図 罰 亭求釉入力　（Ｐ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口弁と可動がイドベーンを備えたポンプまたはポ
   ンプ水車を揚水運転するに際し、要求軸入力が低下した
   時、予め設定した制限値に達するまではガイＰベーンの
   開度調節により対応し。 ガイＰベーン開度が前記制限値に達した後は、前記入口
   弁の操作によって要求軸入力の低下に対応することを特
   徴とするポンプまたはポンプ水車の軸入力調整方法。 ２、上池および下池の水位信号を水位差応動装置に入力
   して肉池の水位差における最適効率のがイドベーン開度
   信号を出力し、前記水位信号と要求軸入力とを軸入力制
   限装置に入力してポンプの軸入力を要求軸入力以下とす
   るガイドベーン開度信号を演算し、この軸入力制限装置
   の出力を開度制限装置を介して前記水位差応動装置の出
   力と共にガイドベーン開度設定装置に入力してガイｒベ
   ーンの開度を制御すると共に、前記水位信号、要求軸入
   力および軸入力制限装置からの信号を入口弁操作装置に
   入力し、軸入力制限装置の出力信号が限界値よりも低下
   した際、前記水位信号と要求軸入力に基いて入口弁の開
   度を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の軸入力調整方法。