JPS61149583A - 可変速のポンプ水車またはポンプの起動方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可変速のポンプ水車またはポンプの起動方法
に係シ、特にポンプ起動時にポンプの入口と出口とに圧
力差が存在する吐出弁もしくは可動ガイドベーン付の可
変速のポンプ水車またはポンプの起動方法に関するもの
である。

〔発明の背景〕

従来この種の装置に関しては、特開昭５６−１２６６７
５号公報に記載のように、回転数を調節し水力発電装置
の効率向上を図ることは示されているが、揚水運転起動
時に電力系統に与える衝撃を緩和する方法についての記
載は見肖らない。

従来、可動ガイドベーン付可変速揚水ポンプまたはポン
プ水車の起動に際しては、横軸に時間をとシ、縦軸にラ
ンナー外周に配設されるガイドベー７の開度、回転数及
び入力をとって示し九第３図の従来の特性説明図に示さ
れるように、ガイドベーン締切状態で、ポンプを一定回
転数にで回転させ、具体的設定条件は種々存在するＫせ
よ、基本的にはポンプ吐出圧がポンプ出口に加わる上池
水圧を超えた時からガイドベーンを開き始めて揚水を開
始すると云う方法が採用されている。４３図において、
回転数は起動時から定常回転時まで一定で、ガイドベー
ンを開き始めるとポンプ入力は急激に上昇している。

第４図は横軸に流量をとシ縦軸に入力及び揚程である。

図において、流１ｏのガイドく一ン締切状態においても
、ポンプ人力は定常入力に比較しかなシの大きさを持っ
ている。また、ポンプ入力は揚水ｉ１に支配され、ガイ
ドベーン開度の影響を余シうけない。そして、第４図は
第３図のガイドベーン開度ＧＶＯの増大と共にポンプ入
力が急激に増大することを説明するものでアシ、第３図
のポンプ人力及びガイドベーン開度、第４図の人力Ｐｖ
）各曲線に示すＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅの各点は第４図の負荷曲
線に示すＢ、Ｃ，Ｄ、Ｅの各点に対応するものである。

喝 今、従来性なわれてき九ように、一定回転数塵、静揚程
（水位差）Ｈｏにおいてポンプ起動を行なつたとすると
、ポンプの運転点は、締切状態の点Ａから負荷曲線に沿
って点Ｂ１点Ｃ１点りのガイドベーン開度ＧＶ０４０％
、６０％、８０％を経て１００％の定常運転点Ｅに達す
る。ここで負荷曲線とは、ポンプの管路（水路）の損失
を考慮した靜水位一定の条件のもとての、揚程と流量と
の関係を表わす曲線のことである。！５図は横軸にガイ
ドベーン開度をとシ縦軸にポンプ入力をとって、第４図
のような負荷曲線についての点Ａから点Ｅまでの起動工
程におけるポンプ入力の変化を高、中、低揚程の場合に
ついて示したものであり、僅かでもガイドベーンが開か
れると、ポンプ入力が急激に増大する傾向を示している
。

一方、ガイドベーン開度が著しく小さい運転領域では、
運転特性（水圧脈動やそれによって引き起される機器の
振動）がきわめて悪く、この状態を長く保持することは
機器の強度上好ましくない。

従来＃−ｊある一定の回転数においてポンプを起動して
おシこの起動方法では、第３図に示すように揚水開始後
急激にポンプ入力が増大する傾向がめシこれが電力系統
の安定性に多大な影響を及ぼしてい友。この傾向は上記
したようにポンプ締切入力が比較的大きいこと、ポンプ
人力がガイドベーン開度に鈍感なこと、極端に小さいガ
イドベーン開度は運転状態が悪いことによシ、回転数一
定の状態では基本的には解決できない欠点である。

第６図はＮ４図と同様に、横軸に流量をとυ縦軸に人力
及び揚程をとシ包絡線で示した可変速ポンプの特性曲線
図である。図において、ガイドベーン一度は４Ｉ雑さを
避けるため省略し、最適運転状、＠　（最高効率）を呈
するガイドベーン開度における特性を連ねた包絡線で特
性を表現しである。

において所定の流量Ｑｏｓ入力Ｐｏを得るための定常運
転状態における回転数である。また、Ｎ１は、この回転
数におけるＱＨ特性の回持性が、靜揚程Ｈａにおける負
荷曲線をわずかに上まわる回転数（安定起動回転数）、
Ｎ２は締切揚程が揚程Ｈｏをわずかに上まわる回転数（
最低起動回転数）でめる。

今、揚程Ｈｏの負荷曲線にそってポンプを起動しようと
するとき、回転数Ｎｇ以下の回転数にて締切運転し、ガ
イドベーンを明けた場合、当然静水圧はポンプ吐出圧に
優っているので、ポンプは逆流域に入シ、ポンプ入力は
激増する。

そして、回転数ｆ’ｌｈにおいて締切運転しガイドベー
ンを開いた場合には、このままでは定常運転点２に移行
することはできず、従って、即座に回転数を上昇させな
ければならない。この場合、運転点は、点Ｘ！から点Ｙ
を通って運転点２に至９、人力は、点Ｊ１から点にの付
近を通って点りに至る。

一方、回転数Ｎ１にて締切運転し、ガイドベーンを開い
た場合には、回転数を一定に保ったままでも、ポンプは
締切運転点ｘ１よシ負荷曲線に沿って安定運転点Ｙに達
し、その後回転数の上昇によって運転点２に達する。こ
の場合、ポンプ入力は点Ｊ１から点Ｋを通９点りに達す
る。

従って、第６図の揚程Ｈａよシも高いＸ！またはＸ１点
より更に高いＸｏから起動し、即ち、Ｎ２またはＸｓ　
よシも高い一定の運転回転数のＸｏから起動する従来の
一定回転速度Ｎｏで揚水を開始した場合には、ポンプ入
力は点Ｊｏから点りに達する。しかし、上記のように回
転数Ｎ雪あるいはＮ１から揚水を始めればポンプ入力の
増加スピードを小さくできることになるＫもかかわらず
上記のように従来の可変速のポンプ水車またはポンプの
起動操作方法においては、回転数が一定の定速度で駆動
され、この定速度の高い回転数で起動されている。従っ
て、ポンプ起動時の入力急増を避けることができず、電
力系統の安定性に害を及ぼしていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであシ、起動時
の人力の急激な立ち上が９を阻止し電力系統への悪影響
を低減できる可変速のポンプ水車またはポンプの起動方
法を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明の可変ポンプ水車ま九はポンプの起動方法は、吐
出弁もしくはう／ナー外周に配設された傾動ガイドベー
ンと、電力系統に並列に接続され上記２ンナーを回転駆
動する可変速成動機もしくは可変速発電電動機とを設け
た可変速のポンプ水車またはポンプを起動する場合に、
上記ガイドベーンもしくは上記吐出弁の開口を開始する
時点の上記電動機もしくは上記発電電動機の回転数を、
少なくとも該電動機もしくは該発電電動機固有の最低回
転数及び上記ポンプ水車または上記ポンプの逆流域に至
らない回転数及び速度制御装置で制御され得る最低回転
数とし、上記ガイドベーン開口度を増すと共に上記回転
数を上昇させる方法でろる。即ち、ポンプ入力は回転数
の３乗に比例し、回転数が低くければ低い程ポング入力
が小さいこと、また、締切運転後増流を生じることなく
揚水可能な回＠数が定常安定運転状態における回転数よ
シ小さいことに鑑み、定常回転数よ）低く、かつ、逆流
を生じることがない回転数において水中締切運転を行な
つ九浸、回転数を上昇させながらガイドベーンを開く方
法である。

〔発明の実施例〕

以下本発明の可変速のポンプ水車１＆はポンプの起動方
法を実施例を用い第１図により説明する。

第１図は起動系統のブロック図である。図において、１
はポンプ入力設定器、２は水位差検出器、３は適正回転
数及び適正ガイドベーン開度設定器、４Ｆｉ最低起動回
転数設定器、５は速度及び開度制御装置で電動機または
発電電動機８固有の最低回転速度以上で制御するように
なっている。６Ｆｉ回転数検出器、７は開度検出器であ
る。また、９はポンプあるいはポンプ水車、１０は安定
起動回転数設定器である。

そして、従来の起動の場合は、ポンプ入力設定器１によ
り例えば余剰電力の数置から設定されたポンプ人力Ｐと
、水位差検出器２によシ検出された靜揚程Ｈｅとから、
定常運転状態における最適回転数Ｎｏと、最適ガイドベ
ーン開度Ｇ　Ｖ　Ｏｏとが、適正回転数及び適正ガイド
ベーン開度設定器３によシ設定され速度及び開度制御装
置１５に人力される。速度及び開度制御装置５は、現実
の回転ａＮ及びガイドベーン開度ＧＶＯのフィードバッ
クを受けながら回転数及びガイドベーン開度を、Ｎ。

最適値のそれぞれの回転数庫及びガイドベーン開度Ｇ　
Ｖ　Ｏｏに制御しておシ、一定回転数の高回転数で起動
してい友。

これに対し本実施例は、点線内の最低起動回転数設定器
４及び安定起動回転数設定器１０とを付加したものであ
る。水位差検出器２の出力信号から逆流を引き起こさな
い最低起動回転数Ｎ鵞を最低起動回転数設定器４におい
て決定し速度及び開度制御装置１１ｉ５に人力する。同
時に、水位差検出器２の出力信号からポンプの回持性が
定常運転時問題とならない回転数Ｎ１　（安定起動回転
数）と回転ａＮｔ　ＯときＯｎイトヘーン開［ＧＶＯｔ
　　（安定起動開度）が安定起動回転数設定器ｌＯにお
いて決定し速度及び開度制御装置５に入力される。

ベーン開度ｏｖｏｏ　とが入力されたのに比べ、本実施
例においては、最小起動回転数Ｎ２および安定層・助回
転数Ｎ１、回転数Ｎ１のときの安定起動ガイドベーン開
度Ｇ　Ｖ　Ｏ＋　とが入力されるものである。

第２図は横軸に時間をとり、縦軸にガイドベーン開度、
回転数、ポンプ入力をとって示した本実施例の特性図を
示し、点線で示されたポンプ入力は従来の尼常回転数Ｎ
ｏで起動した場合である。

ポンプ起動の際には、最小起動回転数Ｎ２において水中
締切運転状態を実現したあと回転数ＮＩでガイドベーン
開度を０から開き始めた鏝、回転数ＮＫまで上昇させガ
イドベーンは安定起動開度Ｇ　Ｖ　０１まで開く。尚、
この場合に、回転数Ｎ！は、速度及び開度制御装置５に
設けられた最低制御速度、かつ、発心鑞動機あるいはＪ
Ｌ電動機個々に決められている最低回転速度の、例えば
第２図に示す回転数Ｎｓによってその数値が決められる
ことになる。ＪＮ３は第２図の図示位置ｔ′ｉＮｔ・Ｎ
３よシ高い場合を示しているがＮｓ　、Ｎｚ　よシも低
い場合もあり得る。回転ａＮ＋、ガイドベーン定常起動
開度ｏｖｏｔの時点でポンプは定常安定運ガイドベーン
開度Ｇ　Ｖ　Ｏｏ　Ｋ　移行する。従って、４２図の点
線で示す従来に比し低いポンプ入力で起動できる。

このように本実施例の可変速のポンプ水車またはポンプ
の起動方法は、ガイドベーンの開口を開始する時点の可
変速成動機もしくは発成電動機の回転数を、該可変速電
動機もしくは該発（’！動機固有の最小回転数以上であ
ると共に少なくとも速度制御偏置で制御されうる最低回
転数で、かつ、ポンプ水車またはポンプの逆流域に至ら
ない回転ａとし、ガイドベーン開口度を増すと共に上記
回転数を上昇させるので、従来の定常運転状態の回転数
から起動する場合に比べ、起動時の入力の急激な立ち立
がシを阻止し′電力系統への悪影響を低減できる。

上記実施例は最低起動回転数Ｎ雪から起動した場合につ
いて述べたが、安定起動回転ａＮ　１において水中締切
状態を実現した浸、回転数Ｎ１に保ちながらガイドベー
ン開度を安定起動開度ＧＶＯｚになるように開き、その
後は上記したように通常の速度、開度制御方法により回
転数を増大させることもできる。しかし、このように実
施した場合には、′１力系統へ与える影響は上記実施例
よりは大きくなるものの、従来の方法に比べれば電力系
統へ与える影響を減少できる。

〔発明の効果〕

μ上記述した如く本発明の可変速のポンプ水車またはポ
ンプの起動方法は、起動時の入力の急激なｔち上がりを
阻止し電力系統への悪影響を低減できる効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

４１図は本発明の可変速のポンプ水車またはポンプの起
動方法を実施する装置の起動系統のブ四ツク図、ｌ１ｇ
２図は４１図のミ装置の起動時のガイドベーン開度、回
転数及びポンプ入力の特性図、第３囚は従来の可変速の
ポンプ水車またはポンプの起動時のガイドベーン開度、
回転数及びポンプ入力の特性図、第４図は従来の定常回
転数におけるポンプの特性曲線図、第５図は第４図のポ
ンプの定常回転数におけるガイドベーン開度によるポン
プ入力の変化説明図、８６図は包絡線で示した従来の可
変速ポンプの特性曲線図である２１・・・ポンプ入力設
定器、２・・・水位差検出器、４・・・最低起動回転数
設定器、５・・・速度及び開度制御装置、訃・・４動機
または発電ｌＥ＃ｈ機、９・・・ポンプま（他１名）″ 躬３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吐出弁もしくはランナー外周に配設された可動ガイ
   ドベーンと、電力系統に並列に接続され上記ランナーを
   回転駆動する可変速電動機もしくは可変速発電電動機と
   を設けた可変速のポンプ水車またはポンプを起動する方
   法において、上記ガイドベーンもしくは上記吐出弁の開
   口を開始する時点の上記電動機もしくは上記発電電動機
   の回転数を、少なくとも該電動機もしくは該発電電動機
   固有の最低回転数及び上記ポンプ水車または上記ポンプ
   の逆流域に至らない回転数及び速度制御装置で制御され
   得る最低回転数とし、上記ガイドベーン開口度を増すと
   共に上記回転数を上昇させることを特徴とする可変速の
   ポンプ水車またはポンプの起動方法。