JPS6158666B2 - - Google Patents
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- JPS6158666B2 JPS6158666B2 JP54173295A JP17329579A JPS6158666B2 JP S6158666 B2 JPS6158666 B2 JP S6158666B2 JP 54173295 A JP54173295 A JP 54173295A JP 17329579 A JP17329579 A JP 17329579A JP S6158666 B2 JPS6158666 B2 JP S6158666B2
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- Japan
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- pump
- turbine
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- booster pump
- power plant
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/10—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
- Y10S415/91—Reversible between pump and motor use
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は定速度のポンプ運転を行なう可逆式の
ポンプ水車のごとき主水力機械とブースターポン
プとを備えた揚水発電所設備に関する。
ポンプ水車のごとき主水力機械とブースターポン
プとを備えた揚水発電所設備に関する。
一般に、単速度可逆式ポンプ水車においては、
水車とポンプの最高効率点が離れており、水車の
最高効率運転の有効落差に対しポンプの最高効率
運転の全揚程が相対的に小さいという水力特性を
有している。ところが実際の揚水発電所において
は、上池と下池間の水路の損失水頭のために水車
運転時における有効落差に対してポンプ運転時に
は逆に全揚程が大きくなり、そのため水車の高効
率運転を行なえるようにした場合にはポンプは最
高効率点から離れた全揚程の高い低効率領域での
運転が行なわれることになる。
水車とポンプの最高効率点が離れており、水車の
最高効率運転の有効落差に対しポンプの最高効率
運転の全揚程が相対的に小さいという水力特性を
有している。ところが実際の揚水発電所において
は、上池と下池間の水路の損失水頭のために水車
運転時における有効落差に対してポンプ運転時に
は逆に全揚程が大きくなり、そのため水車の高効
率運転を行なえるようにした場合にはポンプは最
高効率点から離れた全揚程の高い低効率領域での
運転が行なわれることになる。
このような単速度可逆式ポンプ水車の水力特性
の問題点を解決するため、ポンプの回転速度を水
車の回転速度に対して高速とする２速度式可逆ポ
ンプ水車とすることも考えられる。この場合には
ポンプ全揚程は回転速度が高い程高くなるため、
ポンプ運転時最高効率点は高揚程側に移り、水
車、ポンプ運転時共に与えられたヘツドで最高の
効率を発揮できるようになる。しかしながら、こ
の方法はポンプ水車に直結する発電電動機の構造
上に困難性がある。
の問題点を解決するため、ポンプの回転速度を水
車の回転速度に対して高速とする２速度式可逆ポ
ンプ水車とすることも考えられる。この場合には
ポンプ全揚程は回転速度が高い程高くなるため、
ポンプ運転時最高効率点は高揚程側に移り、水
車、ポンプ運転時共に与えられたヘツドで最高の
効率を発揮できるようになる。しかしながら、こ
の方法はポンプ水車に直結する発電電動機の構造
上に困難性がある。
そこで、上記ポンプ運転時における低効率を防
ぐため、単速度可逆式の主ポンプ水車のポンプ運
転時にその流水路中に直列に連なる流路に設けた
ブースターポンプを駆動し、発電所における所要
揚程の一部をブースターポンプでの発生揚力でカ
バーするようにした揚水発電所設備が提案されて
いる。
ぐため、単速度可逆式の主ポンプ水車のポンプ運
転時にその流水路中に直列に連なる流路に設けた
ブースターポンプを駆動し、発電所における所要
揚程の一部をブースターポンプでの発生揚力でカ
バーするようにした揚水発電所設備が提案されて
いる。
第１図は上述の如き揚水発電所設備の概略を示
す構成図であつて、図中符号１は発電電動機２に
直結された単速度可逆式の主ポンプ水車であつ
て、上記主ポンプ水車１と上池（図示せず）とは
水圧管路３によつて接続されている。また、上記
主ポンプ水車１に装着された吸出し管４はドラフ
トトンネル５を介して下池６に連通されており、
そのドラフトトンネル５にはその一部をバイパス
するバイパス管路７が接続され、そのバイパス管
路７内に電動機等の駆動装置８によつて駆動され
るブースターポンプ９が配設されている。なお、
この場合上記バイパス管路７の一端は直接下池６
に開口させてもよい。
す構成図であつて、図中符号１は発電電動機２に
直結された単速度可逆式の主ポンプ水車であつ
て、上記主ポンプ水車１と上池（図示せず）とは
水圧管路３によつて接続されている。また、上記
主ポンプ水車１に装着された吸出し管４はドラフ
トトンネル５を介して下池６に連通されており、
そのドラフトトンネル５にはその一部をバイパス
するバイパス管路７が接続され、そのバイパス管
路７内に電動機等の駆動装置８によつて駆動され
るブースターポンプ９が配設されている。なお、
この場合上記バイパス管路７の一端は直接下池６
に開口させてもよい。
さらに、上記バイパス管路７には前記ブースタ
ーポンプ９の吐出側寄りにブースターポンプ吐出
側水口弁１０が設けられ、またドラフトトンネル
５にもバイパス管路７との並列部分にドラフトト
ンネル水口弁１１が設けられている。また、主ポ
ンプ水車１には上池側に図示しないガイドベーン
が吐出側水口弁として付設されている。
ーポンプ９の吐出側寄りにブースターポンプ吐出
側水口弁１０が設けられ、またドラフトトンネル
５にもバイパス管路７との並列部分にドラフトト
ンネル水口弁１１が設けられている。また、主ポ
ンプ水車１には上池側に図示しないガイドベーン
が吐出側水口弁として付設されている。
しかして、このような設備において、主ポンプ
水車１を水車として作動させる場合には、ブース
ターポンプ吐出側水口弁１０を閉じるとともにド
ラフトトンネル水口弁１１を開放し、主ポンプ水
車の吐出側水口弁を開放すると、上池さらの水が
水圧管路３を経て主ポンプ水車１内に流入し、主
ポンプ水車１を駆動して、その後吸出し管４およ
びドラフトトンネル８を経て下池６に流出する。
水車１を水車として作動させる場合には、ブース
ターポンプ吐出側水口弁１０を閉じるとともにド
ラフトトンネル水口弁１１を開放し、主ポンプ水
車の吐出側水口弁を開放すると、上池さらの水が
水圧管路３を経て主ポンプ水車１内に流入し、主
ポンプ水車１を駆動して、その後吸出し管４およ
びドラフトトンネル８を経て下池６に流出する。
一方、主ポンプ水車１をポンプとして作動させ
る場合には、ブースターポンプ吐出側水口弁１０
を全開するとともに、ドラフトトンネル水口弁１
１を全閉し、電動発電機２によつて主ポンプ水車
１を駆動するとともに、駆動装置８によつてブー
スターポンプ９を駆動することによつて、下池６
内の水がバイパス管路７、ドラフトトンネル５、
吸出し管４および水圧管路３を経て上池に揚水さ
れる。
る場合には、ブースターポンプ吐出側水口弁１０
を全開するとともに、ドラフトトンネル水口弁１
１を全閉し、電動発電機２によつて主ポンプ水車
１を駆動するとともに、駆動装置８によつてブー
スターポンプ９を駆動することによつて、下池６
内の水がバイパス管路７、ドラフトトンネル５、
吸出し管４および水圧管路３を経て上池に揚水さ
れる。
第２図は、上記揚水発電所における揚水運転の
主ポンプ水車１とブースターポンプ９の揚水量、
揚程、効率を示し、横軸に揚水量Ｑ、縦軸に全揚
程Ｈ、および主ポンプ水車の効率ηをとつてい
る。
主ポンプ水車１とブースターポンプ９の揚水量、
揚程、効率を示し、横軸に揚水量Ｑ、縦軸に全揚
程Ｈ、および主ポンプ水車の効率ηをとつてい
る。
しかして、図中曲線Ｌaは規定回転速度におけ
る主ポンプ水車の揚水量と全揚程を示し、曲線Ｌ
bはその場合の主ポンプ水車の揚水量と効率の関
係を示す。また曲線Ｌcはブースターポンプをあ
らかじめ定められた規定回転速度Ｎb0で運転した
場合のブースターポンプの揚水量と全揚程を、さ
らに曲線Ｌdは主ポンプ水車の全揚程とブースタ
ーポンプの全揚程の和で、ブースターポンプを規
定回転速度Ｎb0で運転した場合における主ポンプ
水車とブースターポンプの総合全揚程を示す。
る主ポンプ水車の揚水量と全揚程を示し、曲線Ｌ
bはその場合の主ポンプ水車の揚水量と効率の関
係を示す。また曲線Ｌcはブースターポンプをあ
らかじめ定められた規定回転速度Ｎb0で運転した
場合のブースターポンプの揚水量と全揚程を、さ
らに曲線Ｌdは主ポンプ水車の全揚程とブースタ
ーポンプの全揚程の和で、ブースターポンプを規
定回転速度Ｎb0で運転した場合における主ポンプ
水車とブースターポンプの総合全揚程を示す。
そこで、発電所における上池と下池の水位差に
相当する所要全揚程をH1とすれば、Ｈ＝H1の直
線と前記主ポンプ水車とブースターポンプの総合
全揚程を示す曲線Ｌdの交点P1が発電所全体の運
転時を示すことになる。この場合、主ポンプ水車
とブースターポンプは直列運転を行なつているの
で各々の揚水量は点P1の揚水量Q1に等しく、主
ポンプ水車とブースターポンプの運転点はそれぞ
れＰn1とＰb1となり、特に主ポンプ水車の効率は
ほぼ最高効率のηn1となる。そして、主ポンプ水
車とブースターポンプの全揚程Ｈn1とＨb1の和Ｈ
n1＋Ｈb1が前記発電所の所要全揚程H1と等しくな
る。
相当する所要全揚程をH1とすれば、Ｈ＝H1の直
線と前記主ポンプ水車とブースターポンプの総合
全揚程を示す曲線Ｌdの交点P1が発電所全体の運
転時を示すことになる。この場合、主ポンプ水車
とブースターポンプは直列運転を行なつているの
で各々の揚水量は点P1の揚水量Q1に等しく、主
ポンプ水車とブースターポンプの運転点はそれぞ
れＰn1とＰb1となり、特に主ポンプ水車の効率は
ほぼ最高効率のηn1となる。そして、主ポンプ水
車とブースターポンプの全揚程Ｈn1とＨb1の和Ｈ
n1＋Ｈb1が前記発電所の所要全揚程H1と等しくな
る。
このように、主ポンプ水車以外にブースターポ
ンプを使用した場合には、主ポンプ水車のみで発
電所の所要全揚程H1を負担した場合の運転点Ｐn
０の効率ηn0よりはるかに高い効率で主ポンプ水
車を運転することができる。
ンプを使用した場合には、主ポンプ水車のみで発
電所の所要全揚程H1を負担した場合の運転点Ｐn
０の効率ηn0よりはるかに高い効率で主ポンプ水
車を運転することができる。
ところで、上述のように主ポンプ水車とともに
ブースターポンプを規定回転速度Ｎb0で運転して
いる時に、発電所の静落差が上昇して所要全揚程
がH1からH2になると、発電所全体の運転時は曲
線Ｌd上を高揚程側の点P2に移動する。これに伴
ない主ポンプ水車とブースターポンプの運転点は
点Ｐn2とＰb2にそれぞれ移動し、特に主ポンプ水
車に関しては、その効率がηn1からηn2となり、
静落差の変化により相対的に効率の低い運転領域
に陥ることになる。
ブースターポンプを規定回転速度Ｎb0で運転して
いる時に、発電所の静落差が上昇して所要全揚程
がH1からH2になると、発電所全体の運転時は曲
線Ｌd上を高揚程側の点P2に移動する。これに伴
ない主ポンプ水車とブースターポンプの運転点は
点Ｐn2とＰb2にそれぞれ移動し、特に主ポンプ水
車に関しては、その効率がηn1からηn2となり、
静落差の変化により相対的に効率の低い運転領域
に陥ることになる。
このように、主ポンプ水車とともに、それと直
列に配設されたブースターポンプを運転して発電
所の静落差に相当する所要全揚程の一部をブース
ターポンプに負担せしめることにより、主ポンプ
水車を相対的に効率の高い低揚程領域で運転する
ことができるけれども、発電所の静落値が上昇変
化した場合には、それに伴つて主ポンプ水車の運
転点が高揚程領域に移り効率が低下する等の問題
点がある。
列に配設されたブースターポンプを運転して発電
所の静落差に相当する所要全揚程の一部をブース
ターポンプに負担せしめることにより、主ポンプ
水車を相対的に効率の高い低揚程領域で運転する
ことができるけれども、発電所の静落値が上昇変
化した場合には、それに伴つて主ポンプ水車の運
転点が高揚程領域に移り効率が低下する等の問題
点がある。
本発明はこのような点に鑑み、主ポンプ水車と
ブースターポンプを有する揚水発電所において、
ポンプ運転時に静落差が変化した場合でも、常に
主ポンプ水車を高効率運転領域で運転することが
できるようにした揚水発電所設備を提供すること
を目的とする。
ブースターポンプを有する揚水発電所において、
ポンプ運転時に静落差が変化した場合でも、常に
主ポンプ水車を高効率運転領域で運転することが
できるようにした揚水発電所設備を提供すること
を目的とする。
すなわち、本発明は、主ポンプ水車１は定速度
のポンプ運転を行なうが、ブースターポンプ９を
駆動する駆動装置８を可変速度の装置とするとと
もに、上池と下池の水位差に対応する信号を検出
してその信号によつて上記駆動装置８の回転速度
の制御を行なう水位差応動回転速度制御装置を設
けたものである。すなわち、第３図にブロツク線
図に示すように、ブースターポンプを駆動する駆
動装置８の回転速度を、上池と下池との水位差に
対応する信号によつて水位差応動回転速度制御装
置１２により制御し、一方主ポンプ水車がガイド
ベーン等の吐出側水口開度調整機構１３を有する
場合は、これをあらかじめ定められた一定の吐出
側開度とし、主ポンプ水車を規定回転速度で運転
する。また、上記駆動装置８は連続的ではなく、
水位差に応じて不連続的に制御してもよい。すな
わち、上記水位差があらかじめ定められた規定範
囲内のときは、ブースターポンプを規定回転速度
Ｎb0で運転し、前記水位差が上記規定範囲を上ま
わつたときはブースターポンプを所定の規定回転
速度より高い回転速度Ｎb1で運転し、上記水位差
が規定範囲を下まわつたときはブースターポンプ
を所定の規定回転速度より低い回転速度Ｎb2で運
転するようにしてもよい。
のポンプ運転を行なうが、ブースターポンプ９を
駆動する駆動装置８を可変速度の装置とするとと
もに、上池と下池の水位差に対応する信号を検出
してその信号によつて上記駆動装置８の回転速度
の制御を行なう水位差応動回転速度制御装置を設
けたものである。すなわち、第３図にブロツク線
図に示すように、ブースターポンプを駆動する駆
動装置８の回転速度を、上池と下池との水位差に
対応する信号によつて水位差応動回転速度制御装
置１２により制御し、一方主ポンプ水車がガイド
ベーン等の吐出側水口開度調整機構１３を有する
場合は、これをあらかじめ定められた一定の吐出
側開度とし、主ポンプ水車を規定回転速度で運転
する。また、上記駆動装置８は連続的ではなく、
水位差に応じて不連続的に制御してもよい。すな
わち、上記水位差があらかじめ定められた規定範
囲内のときは、ブースターポンプを規定回転速度
Ｎb0で運転し、前記水位差が上記規定範囲を上ま
わつたときはブースターポンプを所定の規定回転
速度より高い回転速度Ｎb1で運転し、上記水位差
が規定範囲を下まわつたときはブースターポンプ
を所定の規定回転速度より低い回転速度Ｎb2で運
転するようにしてもよい。
しかして、前述のようにブースターポンプが規
定回転速度Ｎb0で運転され、発電所の所要全揚程
がH1のときは主ポンプ水車の運転点はほぼ主ポ
ンプ水車の最高効率点であるＰn1となる。
定回転速度Ｎb0で運転され、発電所の所要全揚程
がH1のときは主ポンプ水車の運転点はほぼ主ポ
ンプ水車の最高効率点であるＰn1となる。
そこで、発電所の水位差が上昇変化し、それに
対応して所要全揚程が高揚程側のH2に変化した
場合、それに応じてブースターポンプの回転速度
が前記規定回転速度Ｎb0より高い回転速度Ｎb1に
水位差応動回転速度制御装置によつて制御され
る。したがつて、このブースターポンプの揚水量
と全揚程の関係は、前記曲線Ｌcから、回転速度
の相対比Nb1／Nb0に対して揚水量が相対比Nb1／
Nb0の一乗でまた全揚程が相対比Nb1／Nb0の二乗
でそれぞれ変化した相対関係を有する曲線Ｌeで
示されたものへと変化する。そのため、発電所全
体の総合全揚程は、曲線Ｌaで示される主ポンプ
水車の全揚程と、曲線Ｌeで示されるブースター
ポンプの全揚程の和となり、曲線Ｌfで示された
ものとなつて、発電所の所要全揚程に対応する発
電所の運転点はP3となる。しかして、このときの
主ポンプ水車とブースターポンプの運転点は、そ
れぞれ曲線Ｌaと曲線Ｌe上の点Ｐn3とＰb3とな
り、特にこの点における主ポンプ水車の効率は、
ブースターポンプを規定回転速度Ｎb0で運転した
場合の効率ηn2より高いηn3となる。
対応して所要全揚程が高揚程側のH2に変化した
場合、それに応じてブースターポンプの回転速度
が前記規定回転速度Ｎb0より高い回転速度Ｎb1に
水位差応動回転速度制御装置によつて制御され
る。したがつて、このブースターポンプの揚水量
と全揚程の関係は、前記曲線Ｌcから、回転速度
の相対比Nb1／Nb0に対して揚水量が相対比Nb1／
Nb0の一乗でまた全揚程が相対比Nb1／Nb0の二乗
でそれぞれ変化した相対関係を有する曲線Ｌeで
示されたものへと変化する。そのため、発電所全
体の総合全揚程は、曲線Ｌaで示される主ポンプ
水車の全揚程と、曲線Ｌeで示されるブースター
ポンプの全揚程の和となり、曲線Ｌfで示された
ものとなつて、発電所の所要全揚程に対応する発
電所の運転点はP3となる。しかして、このときの
主ポンプ水車とブースターポンプの運転点は、そ
れぞれ曲線Ｌaと曲線Ｌe上の点Ｐn3とＰb3とな
り、特にこの点における主ポンプ水車の効率は、
ブースターポンプを規定回転速度Ｎb0で運転した
場合の効率ηn2より高いηn3となる。
上記説明においては説明の簡略化のため全揚程
がH1からH2へ変化した場合についてのみ説明し
たが、発電所の運転揚程における最少揚程Ｈlか
ら最高揚程Ｈhの範囲にわたる揚程の変化につい
ては次のようにして運転される。
がH1からH2へ変化した場合についてのみ説明し
たが、発電所の運転揚程における最少揚程Ｈlか
ら最高揚程Ｈhの範囲にわたる揚程の変化につい
ては次のようにして運転される。
まず、第２図において曲線Ｌgは規定回転速度
Ｎb0より低い回転速度Ｎb2におけるブースタポン
プの特性曲線であり、曲線Ｌhはその時の主ポン
プ水車とブースタポンプの総合全揚程を示す曲線
である。
Ｎb0より低い回転速度Ｎb2におけるブースタポン
プの特性曲線であり、曲線Ｌhはその時の主ポン
プ水車とブースタポンプの総合全揚程を示す曲線
である。
ところで、一般にポンプにおいては最高効率点
の揚程より揚程が高くなると、単に効率が低下す
るだけでなくポンプのランナ羽根にキヤビテーシ
ヨンが発生したり、水圧脈動が発生し、振動、騒
音が増大する等の問題が生ずる。そのため、実用
的な範囲でポンプ運転ができる揚程には上限があ
る。また、或る揚程でブースタポンプの回転速度
を余り高くすると、主ポンプが負担する揚程が低
下し、主ポンプの運転点が最高効率点から離れて
しまう。したがつてこの領域では効率が低下する
だけでなく、主ポンプの軸入力が過大になつたり
ランナ羽根にキヤビテーシヨンが発生したりする
問題があり、主ポンプの揚水できる揚水量には上
限がある。
の揚程より揚程が高くなると、単に効率が低下す
るだけでなくポンプのランナ羽根にキヤビテーシ
ヨンが発生したり、水圧脈動が発生し、振動、騒
音が増大する等の問題が生ずる。そのため、実用
的な範囲でポンプ運転ができる揚程には上限があ
る。また、或る揚程でブースタポンプの回転速度
を余り高くすると、主ポンプが負担する揚程が低
下し、主ポンプの運転点が最高効率点から離れて
しまう。したがつてこの領域では効率が低下する
だけでなく、主ポンプの軸入力が過大になつたり
ランナ羽根にキヤビテーシヨンが発生したりする
問題があり、主ポンプの揚水できる揚水量には上
限がある。
そこで、ブースタポンプの規定回転速度Ｎb0の
とき運転できる上限揚程を揚程Ｘhとし、その回
転速度Ｎb0で揚水量が上記上限となる最大揚水量
Q4を越えない揚程をＸeとし、 ブースタポンプの回転速度Ｎb2は上記揚程Ｘe
を運転可能な上限揚程とする最大回転速度として
ある。一方、回転速度Ｎb1はブースタポンプの最
大回転速度で揚程Ｘhにおいては揚水量が最大揚
水量Q4以下で、最大揚程Ｈhの時主ポンプの負担
する揚程はＨn3以下となるようにしてある。
とき運転できる上限揚程を揚程Ｘhとし、その回
転速度Ｎb0で揚水量が上記上限となる最大揚水量
Q4を越えない揚程をＸeとし、 ブースタポンプの回転速度Ｎb2は上記揚程Ｘe
を運転可能な上限揚程とする最大回転速度として
ある。一方、回転速度Ｎb1はブースタポンプの最
大回転速度で揚程Ｘhにおいては揚水量が最大揚
水量Q4以下で、最大揚程Ｈhの時主ポンプの負担
する揚程はＨn3以下となるようにしてある。
しかして、上池と下池との水位差すなわち揚程
がＨlからＸeのときはブースタポンプの回転速度
をＮ＝Ｎb2とし、揚程がＸeからＸhのときはブー
スタポンプの回転速度をＮ＝Ｎb0とし、さらに揚
程がＸhからＨhのときはブースタポンプの回転速
度をＮ＝Ｎb1とする。その結果、ブースタポンプ
と主ポンプ水車の総合全揚程を示す曲線はＬh，
Ｌd，Ｌfのようになるため、ブースタポンプと主
ポンプ水車の運転領域の変化は各々の太い点線で
示された部分となり、揚程がＨl〜Ｈhの範囲で変
化しても揚水量はQ3〜Q4の範囲、効率は曲線Ｌb
の最高効率点付近に限定され、主ポンプ水車の高
効率運転が可能となる。
がＨlからＸeのときはブースタポンプの回転速度
をＮ＝Ｎb2とし、揚程がＸeからＸhのときはブー
スタポンプの回転速度をＮ＝Ｎb0とし、さらに揚
程がＸhからＨhのときはブースタポンプの回転速
度をＮ＝Ｎb1とする。その結果、ブースタポンプ
と主ポンプ水車の総合全揚程を示す曲線はＬh，
Ｌd，Ｌfのようになるため、ブースタポンプと主
ポンプ水車の運転領域の変化は各々の太い点線で
示された部分となり、揚程がＨl〜Ｈhの範囲で変
化しても揚水量はQ3〜Q4の範囲、効率は曲線Ｌb
の最高効率点付近に限定され、主ポンプ水車の高
効率運転が可能となる。
なお、上記説明はブースターポンプの回転速度
を発電所の所要全揚程の変化すなわち静落差の変
化に対して不連続に制御した場合に相当するが、
これを連続的に制御すれば、制御装置は若干複雑
になるが、発電所の全ての落差範囲において常に
主ポンプ水車をほぼ最高効率を示す運転点で運転
することができる。
を発電所の所要全揚程の変化すなわち静落差の変
化に対して不連続に制御した場合に相当するが、
これを連続的に制御すれば、制御装置は若干複雑
になるが、発電所の全ての落差範囲において常に
主ポンプ水車をほぼ最高効率を示す運転点で運転
することができる。
ところで、一般にガイドベーンを有するポンプ
水車においては、ガイドベーン開度を変えること
により揚水運転時の最効率運転領域を高揚程側ま
たは低揚程側に移動させることができる。
水車においては、ガイドベーン開度を変えること
により揚水運転時の最効率運転領域を高揚程側ま
たは低揚程側に移動させることができる。
したがつて、発電所の所要全揚程の変化に応じ
てブースターポンプの回転速度を変えるばかりで
なく、第４図に示すように、静落差応動信号によ
つて水位差応動水口制御装置１４を介して主ポン
プ水車の吐出側水口開度調整機構１３を制御し、
発電所の所要全揚程が上昇変化したときは、主ポ
ンプ水車のガイドベーン開度を相対的に高揚程領
域で効率が高くなる開度とし、逆に所要全揚程が
下降変化したときは、相対的に低揚程領域で効率
が高くなるような開度とすれば、より広い落差範
囲にわたつて主ポンプ水車の高効率運転を行なう
ことができる。
てブースターポンプの回転速度を変えるばかりで
なく、第４図に示すように、静落差応動信号によ
つて水位差応動水口制御装置１４を介して主ポン
プ水車の吐出側水口開度調整機構１３を制御し、
発電所の所要全揚程が上昇変化したときは、主ポ
ンプ水車のガイドベーン開度を相対的に高揚程領
域で効率が高くなる開度とし、逆に所要全揚程が
下降変化したときは、相対的に低揚程領域で効率
が高くなるような開度とすれば、より広い落差範
囲にわたつて主ポンプ水車の高効率運転を行なう
ことができる。
なお、上記実施例においては、単速度可逆式ポ
ンプ水車を使用した場合について説明したが、定
速度運転するポンプを主水力機械として使用する
ものも適用できることは勿論である。
ンプ水車を使用した場合について説明したが、定
速度運転するポンプを主水力機械として使用する
ものも適用できることは勿論である。
以上説明したように、本発明によれば、主ポン
プ水車とブースターポンプを有する揚水発電所に
おいて、ポンプ運転時にブースターポンプを駆動
して発電所の所要全揚程の一部をブースターポン
プに負担せしめることによつて主ポンプ水車を相
対的に効率の高い低揚程領域で運転せしめること
が可能になるだけでなく、発電所の所要全揚程の
変化に応じてブースターポンプの回転速度を制御
することにより、所要全揚程の変化にかかわら
ず、常に主ポンプ水車を高効率領域で運転せしめ
ることができる等の効果を奏する。
プ水車とブースターポンプを有する揚水発電所に
おいて、ポンプ運転時にブースターポンプを駆動
して発電所の所要全揚程の一部をブースターポン
プに負担せしめることによつて主ポンプ水車を相
対的に効率の高い低揚程領域で運転せしめること
が可能になるだけでなく、発電所の所要全揚程の
変化に応じてブースターポンプの回転速度を制御
することにより、所要全揚程の変化にかかわら
ず、常に主ポンプ水車を高効率領域で運転せしめ
ることができる等の効果を奏する。
第１図は主ポンプ水車とブースターポンプを備
えた揚水発電所の概略を示す構成図、第２図は上
記揚水発電所における揚水量に対する全揚程およ
び効率の変化等を示す線図、第３図および第４図
はそれぞれ本発明における制御装置のブロツク図
である。 １……主ポンプ水車、３……水圧管路、４……
吸出し管、５……ドラフトトンネル、６……下
池、７……バイパス管路、８……駆動装置、９…
…ブースターポンプ、１０……ブースターポンプ
吐出側水口弁、１１……ドラフトトンネル水口
弁、１２……水位差応動回転速度制御装置。
えた揚水発電所の概略を示す構成図、第２図は上
記揚水発電所における揚水量に対する全揚程およ
び効率の変化等を示す線図、第３図および第４図
はそれぞれ本発明における制御装置のブロツク図
である。 １……主ポンプ水車、３……水圧管路、４……
吸出し管、５……ドラフトトンネル、６……下
池、７……バイパス管路、８……駆動装置、９…
…ブースターポンプ、１０……ブースターポンプ
吐出側水口弁、１１……ドラフトトンネル水口
弁、１２……水位差応動回転速度制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 定速度のポンプ運転を行なう主水力機械と、
その主水力機械による流水通路中に設けられ上記
主水力機械と直列ポンプ運転を行ない得るブース
ターポンプと、そのブースターポンプに直結され
た可変速度式の駆動装置と、上池と下池の水位差
からなる制御信号により上記駆動装置の回転速度
制御を行なう水位差応動回転速度制御装置とを有
することを特徴とする、揚水発電所設備。 ２ 主水力機械は単速度可逆式のポンプ水車であ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載
の揚水発電所設備。 ３ 主水力機械は、そのポンプ運転時における吐
出側水口開度が上池と下池との水位差によつて制
御可能であることを特徴とする、特許請求の範囲
第１項記載の揚水発電所設備。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17329579A JPS5696173A (en) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | Pumping-up power station equipment |
| US06/212,145 US4408452A (en) | 1979-12-28 | 1980-12-02 | Pumping-up hydroelectric power plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17329579A JPS5696173A (en) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | Pumping-up power station equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5696173A JPS5696173A (en) | 1981-08-04 |
| JPS6158666B2 true JPS6158666B2 (ja) | 1986-12-12 |
Family
ID=15957788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17329579A Granted JPS5696173A (en) | 1979-12-28 | 1979-12-28 | Pumping-up power station equipment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4408452A (ja) |
| JP (1) | JPS5696173A (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4674279A (en) * | 1984-09-12 | 1987-06-23 | Acres International Corporation | Control system for run-of-river hydroelectric plant |
| JP2737202B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1998-04-08 | 横河電機株式会社 | 水車ガイドベーン制御装置 |
| US5135361A (en) * | 1991-03-06 | 1992-08-04 | William W. Gotherman | Pumping station in a water flow system |
| GB2279412A (en) * | 1993-06-25 | 1995-01-04 | David Fredrick Wheeler | Electrical power generating device. |
| EA000652B1 (ru) * | 1996-01-31 | 1999-12-29 | Дейвид Дэниэл Огаст Пьесолд | Спиральный напорный трубопровод |
| BE1010221A4 (fr) * | 1996-04-26 | 1998-04-07 | Flygt Ab Itt | Installation pompe/turbine. |
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| CA2586244A1 (en) * | 2007-04-19 | 2008-10-19 | Gary J. Robichaud | Electrical generation from water power |
| US7656050B2 (en) * | 2007-09-27 | 2010-02-02 | William Riley | Hydroelectric pumped-storage |
| US20090121481A1 (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-14 | William Riley | Aquifer fluid use in a domestic or industrial application |
| US20110233937A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | William Riley | Aquifer-based hydroelectric generation |
| US8164209B2 (en) * | 2010-04-21 | 2012-04-24 | William Rovinsky | Method and apparatus for creating internal directional underwater falls and generating electrical energy therefrom |
| US8823195B2 (en) | 2012-04-03 | 2014-09-02 | Mark Robert John LEGACY | Hydro electric energy generation and storage structure |
| WO2013171754A1 (en) | 2012-05-15 | 2013-11-21 | Bushetty Ramesh Babu | Real time single and multi tier pumped storage power plant and method thereof |
| WO2018188964A1 (de) * | 2017-04-13 | 2018-10-18 | Voith Patent Gmbh | Wasserkraftanlage zur regelung der netzfrequenz und verfahren zum betrieb |
| DE102017116968B3 (de) * | 2017-07-27 | 2018-10-31 | Voith Patent Gmbh | Wasserkraftanlage mit einem elektrischen Antrieb zur Betätigung des Einlaufventils |
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| US12092069B2 (en) | 2017-08-29 | 2024-09-17 | Mark R. Anteau | Power generator |
| CN109973403A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-05 | 衢州学院 | 一种基于负载泵的泵作透平性能测试装置 |
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| CN111043047B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-02-11 | 温州大学 | 一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法 |
| US11274648B2 (en) * | 2020-01-14 | 2022-03-15 | Ric Enterprises | Pumped storage system with waterfall control subsystem |
| IL274480B1 (en) * | 2020-05-05 | 2024-06-01 | Abdallah Salameh | Sea to sea discharge system |
| US20220074416A1 (en) * | 2020-09-09 | 2022-03-10 | Robert M Pangonis | Fluid Flow Power Delivery System |
| US12085053B2 (en) | 2021-06-22 | 2024-09-10 | Riahmedia Inc. | Systems and methods for power distribution and harnessing of marine hydrokinetic energy |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1411145A (en) * | 1921-03-02 | 1922-03-28 | Whitted Thomas Byrd | Automatic control of motor-driven pump speeds |
| CH413753A (de) * | 1963-01-29 | 1966-05-15 | Sulzer Ag | Speicherpumpanlage |
| CH416502A (de) * | 1964-11-10 | 1966-06-30 | Escher Wyss Ag | Maschinenanlage eines hydraulischen Speicherkraftwerkes |
| US3817658A (en) * | 1971-03-22 | 1974-06-18 | Tokyo Heat Treating | Fluid control apparatus |
| US3939356A (en) * | 1974-07-24 | 1976-02-17 | General Public Utilities Corporation | Hydro-air storage electrical generation system |
| US4204808A (en) * | 1978-04-27 | 1980-05-27 | Phillips Petroleum Company | Flow control |
| JPS54144529A (en) * | 1978-05-02 | 1979-11-10 | Toshiba Corp | Method and apparatus for pumping-up generation by high- efficiency operation of single-speed reversible pump water wheel |
-
1979
- 1979-12-28 JP JP17329579A patent/JPS5696173A/ja active Granted
-
1980
- 1980-12-02 US US06/212,145 patent/US4408452A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5696173A (en) | 1981-08-04 |
| US4408452A (en) | 1983-10-11 |
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