JPS6143552B2

JPS6143552B2 -

Info

Publication number: JPS6143552B2
Application number: JP53081025A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Takiguchi; Takeo Hachitani; Shozo Sashino
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-07-05
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1986-09-27
Also published as: JPS5510012A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、水力機械の案内羽根制御装置に係
り、特に水路が複数個に分岐された分岐水路に設
置される水力機械の案内羽根制御装置に関する。

近年、水力発電所では、夜間の余剰電力を利用
するポンプ水車が多く用いられる。これに伴い、
水車の単機出力は、火力、原子力発電所の余剰電
力により定められる為、いきおい大容量比となる
従つて、高落差大容量機が、一発電所に複数台設
置される傾向にある。この場合、土木工事、掘削
量等の経済的な観点から水路を途中で分岐し、各
分岐水路に水車を設置する。しかしながら、この
様な発電所において相互に連絡されている水車間
では、水路の構成上、お互いの運転状態の影響を
直接受けることになる。従つて、水車の運転状態
が急変すれば、即ち流量変化が生ずれば、これに
よる水圧脈動は他の水車に伝達され、他の水車の
運転状態に影響を及ぼすことは明白である。この
為、水圧脈動値（上昇値）を抑制する目的で、流
量調整速度、即ち案内羽根閉鎖速度を制限するた
めに案内羽根を長時間かけて閉じている。

しかしながら、水車運転中における負荷遮断時
に案内羽根を閉鎖する途中で水車の回転数が規定
回転数以下となれば、速度検出装置より調速機に
案内羽根開指令が出され、回転数を規定回転数に
保つべき動作を繰返す。この為、案内羽根を無負
荷開度に閉じ込む動作の途中で開操作することな
つて回転数の減衰を妨げることになり、早期の安
定運転への移行を阻害することになる。水圧管路
の条件から決定される水圧脈動の周期、即ち回転
数の上下方向周期が短かければ、調速機は無負荷
開度に安定しななる。このことを第１図において
説明する。第１図において、Ｇは案内羽根開度、
Ｎは回転数の変動、Ｐは鉄管水圧変動を示す。
G₀，G₀₁は、回転数低下による案内羽根開操作部
分を示す。第１図から分るように、案内羽根を閉
鎖すると、水車の回転数Ｎが下がる。回転数Ｎが
下がると、案内羽根開操作部分G₀により開操作
がなされる。また、更に水車の回転数Ｎが下がる
と、案内羽根開操作部分G₀₁により開操作がなさ
れる。このようにして、案内羽根を無負荷開度Ｇ
_N0まで閉鎖するのにＴ時間もの長時間を要する。
従つて、異常事態の為に負荷遮断したにもかかわ
らず、Ｔ時間もの間不安定な運転を継続すること
になる。

本発明は、前記従来の水力機械の案内羽根制御
装置の欠点を排除するためになされたもので、案
内羽根の閉鎖時間を短縮した水力機械の案内羽根
制御装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本発明の要旨とすると
ころは、分岐水路に設置された水力機械の案内羽
根の開閉操作を行うサーボモータと、このサーボ
モータの駆動用圧油を供給するメインバルブと、
負荷制限バルブを介してメインバルブの操作用圧
油を供給するパイロツトバルブと、水力機械の回
転数に応じた案内羽根の開閉指令信号を出す速度
検出装置と、この速度検出装置からの上記開閉指
令信号によつて上記パイロツトバルブを開閉操作
するアクチユエータソレノイドとを有する水力機
械の案内羽根制御装置において、水力機械の負荷
遮断時、案内羽根が無負荷開度に閉鎖するまでパ
イロツトバルブからメインバルブへ供給される圧
油を遮断するよう上記負荷制限バルブを操作する
電動機と、上記圧油の供給が遮断されたときメイ
ンバルブ内へ供給されていた圧油を系統外に排出
する負荷制限バルブ設けられた排油口とより構成
した水力機械の案内羽根制御装置にある。

本発明によれば、負荷遮断時、案内羽根が無負
荷開度に閉鎖するまで案内羽根を開閉操作するサ
ーボモータ駆動用のメインバルブの操作用圧油が
遮断される。したがつて水力機械の回転数の上
昇、下降によつてその速度を検出する速度検出装
置から信号でパイロツトバルブが開閉しても上記
メインバルブへ圧油が作用することがない。この
ため案内羽根が途中で開いたりすることがなく、
案内羽根の閉鎖時間を短縮することができる。

以下、第２図並びに第３図に従つて本発明に係
る水力機械の案内羽根制御装置の好ましい実施例
を詳説する。第２図は、本発明に係る水力機械の
案内羽根制御装置の作動原理を示し、水力機械の
案内羽根開度と、回転数の変化を示す。第２図に
おいて、G₁は案内羽根開度、N₁は回転数の変
動、P₁は鉄管水圧変動、g₀は速度検出装置からの
案内羽根の開操作指令を抑制し閉操作を継続して
いる部分を示す。第２図において、案内羽根が閉
操作すると、回転数N₁が下がる。回転数N₁が規
定回転数以下になると、速度検出装置から開操作
指令がなされるが、本発明に係る実施例では、g₀
部分において開操作指令を抑制し、閉操作を継続
し、速やかに案内羽根を無負荷開度に近づけるこ
とが出来る。従つて、案内羽根は、水圧脈動を最
小限とする案内羽根閉鎖割合にて無負荷開度まで
移動することになり、T₁時間という短時間に水
車は安定減速され、無負荷運転に移行する。

第３図において、本発明に係る実施例の構成を
説明する。ハンドル１１には、負荷制限用電動機
２が連結されている。図示しない速度検出装置か
らの指令により、開側、閉側に可動するアクチユ
エータソレノイド１３には、パイロツトバルブ１
４が直結される。パイロツトバルブ１４には、圧
油管Ａ，Ｃと排油管Ｂとが接続されている。負荷
制限装置用バルブ１５には、圧油管Ｃ，Ｄと排油
管Ｆとが接続される。更にバルブ１５は、リンク
機構３０によりハンドル１１の回転により強制的
に開閉出来るようになつている。また、サーボモ
ータレターンボスト１６は、ワイヤ３１を介して
レターンシーブ１９、カム１８、位置開閉器２７
を連結され、レバー１７、リンク機構３０を介し
てバルブ１５を開閉する。配圧弁用メーンバルブ
２３には、圧油管Ｅ，Ｄと排油管Ｇ、並びに管２
０，２１，２２が接続される。サーボモータ用シ
リンダ２５には、ピストン２６が配置され、ピス
トン６と一体のロツド２８には図示しない案内羽
根が取り付けられ、案内羽根の開閉操作を行う。
前記管２０は、サーボモータ開側圧油を供給し、
管２１はサーボモータ閉側圧油を供給する。２４
は圧油管Ｅに設けられた逆止弁である。

以上の構成の本発明に係る実施例において、水
車の起動時にはアクチユエータソレノイド１３を
介してパイロツトバルブ１４を上方に引き上げる
と共に、負荷制限用電動機１２を駆動させて負荷
制限用バルブ１５を押し下げ、管Ａの圧油を管
Ｃ，Ｄを介してメインバルブ２３に導く。そのた
め、メインバルブ２３は上方に押し上げられ、管
Ｅの圧油が管２０からシリンダ２５内に入り、ピ
ストンロツド２６を第３図上左方向に移動させ、
ロツド２８に取付けられた図示しない案内羽根を
起動開度に開く。従つて、水車を起動させること
ができる。一方、案内羽根が起動開度まで開く
と、サーボモータレターンポスト１６に接続され
ているワイヤ３１により、レターンシープ１９を
介してガム１８を回転させてレバー１７を操作
し、リンク機構３０を介して負荷制限用バルブ１
５を引き上げ中立位置に保持し、水車の回転を促
進する。そして、図示しない速度検出装置が水車
の回転数に応じた案内羽根の開閉指令をアクチユ
エータソレノイド１３に与えパイロツトバルブ１
４を上下動させ、管Ａの圧油を管Ｃに送り、ま
た、管Ｃの圧油を管Ｂを経て排油し、案内羽根を
正適開度に保持する。さらに、水車が負荷運転に
入ると負荷制限用電動機１２、負荷制限用バルブ
１５を案内羽根全開位置まで押し下げ、管Ｃと管
Ｄとを常時連通状態にする。従つて、案内羽根
は、速度検出装置の信号に対応し、パイロツトバ
ルブ１４を介して送られる管Ａからの圧油によ
り、メインバルブ２３が操作され、水車の回転数
に応じた開度となる。また、水車発電運転中に負
荷遮断すると、水車の回転数は遮断と同時に急上
昇する。一方、速度検出装置は案内羽根を閉鎖せ
しめて流水量を強制減少させ、回転数を下げるべ
くアクチユエータソレノイド１３に対し案内羽根
閉鎖指令を出す。これにより、パイロツトバルブ
１４は、下方に押し下げられ、管Ｃからの圧油
は、管Ｂを経て排油される。このため、管Ｄを経
てメインバルブ２３に作用していた圧油の圧力が
下がり、メーンバルブ２３は管２２からの圧油に
より下方に押し下げられ、管Ｅからの圧油は管２
１に送られる。一方、管２０から圧油が管Ｇに排
油され、ピストン２６は第３図上右方向に移動し
て案内羽根を閉鎖する。

案内羽根が閉鎖すると、回転数が規定回転数以
下になり、速度検出装置は案内羽根の開指令を出
す。この場合、従来は負荷制限用電動機１２を駆
動させず速度検出装置の信号によりアクチユエー
タソレノイド１３を介してパイロツトバルブ１４
を引き上げ、管Ａの圧油を管Ｃ，Ｄを介してメイ
ンバルブ２３に導き、メインバルブ２３を上方に
動かして管Ｅの圧油を管２０からシリンダ２５に
供給し、ピストン２６を第３図上左方向に移動さ
せ、ロツド２８に取付けられている図示しない案
内羽根を開いていた。しかしながら、本発明に係
る実施例では、水車の負荷遮断と同時に無負荷開
度近傍に設定せる位置開閉器２７が動作するまで
負荷制限装置用電動機１２を駆動して、ハンドル
１１を閉方向に回転する。このため、負荷制限用
バルブ１５はＯ点を支点としてリンク機構３０を
介して上方に持上げられ、管Ｃと管Ｄとは遮断さ
れ、管Ｄと管Ｆは連通される。したがつて、メイ
ンバルブ２３に作用していた管Ｄからの圧油は管
Ｆを通つて系統外へ直接排油される。この排油に
よりメインバルブ２３は管２２からの圧油により
下方に押し下げられ、管Ｅからの圧油は管２１を
通つてピストン２６を図上右側に移動して案内羽
根を閉鎖する。

このように、速度検出装置からアクチユエータ
ソレノイド１３に開及び閉指令が入り、パイロツ
トバルブ１４が上下動し、圧油が管Ａから管Ｃに
通油され、また圧油が管Ｃから管Ｂに排油される
動作が繰返されても、管Ｄに通油しないため、案
内羽根は位置開閉器２７の設定された位置にて、
電動機１２の回転を止めるまで水車の回転数の上
下降に左右されることなく閉め操作を継続する。
従つて第２図に示したように、短時間に案内羽根
を無負荷開度近傍まで到達させることができる。

無負荷開度近傍において、電動機１２による制
限を解除し、以後は速度検出装置による回転数の
制御を行う。

以上説明したように本発明に係る水力機械の案
内羽根制御装置によれば、案内羽根の閉鎖時間を
短縮することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水力機械の案内羽根制御装置の
作動を示す説明図、第２図は本発明に係る水力機
械の案内羽根制御装置の実施例の作動を示す説明
図、第３図は本発明に係る実施例の構造を示す簡
略図である。１２……電動機、１４……パイロツトバルブ、
１５……負荷制限バルブ、２３……メインバル
ブ、２５……サーボモータ、３０……リンク機
構。

Claims

【特許請求の範囲】

１分岐水路に設置された水力機械の案内羽根の
開閉操作を行うサーボモータと、このサーボモー
タの駆動用圧油を供給するメインバルブと、負荷
制限バルブを介してメインバルブの操作用圧油を
供給するパイロツトバルブと、水力機械の回転数
に応じた案内羽根の開閉指令信号を出す速度検出
装置と、この速度検出装置からの上記開閉指令信
号によつて上記パイロツトバルブを開閉操作する
アクチユエータソレノイドとを有する水力機械の
案内羽根制御装置において、水力機械の負荷遮断
時、案内羽根が無負荷開度に閉鎖するまでパイロ
ツトバルブからメインバルブへ供給される圧油を
遮断するよう上記負荷制限バルブを操作する電動
機と、上記圧油の供給が遮断されたときメインバ
ルブ内へ供給されていた圧油を系統外に排出する
負荷制限バルブに設けられた排油口とより構成し
たことを特徴とする水力機械の案内羽根制御装
置。