JPS6229638B2 - - Google Patents

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JPS6229638B2
JPS6229638B2 JP53015035A JP1503578A JPS6229638B2 JP S6229638 B2 JPS6229638 B2 JP S6229638B2 JP 53015035 A JP53015035 A JP 53015035A JP 1503578 A JP1503578 A JP 1503578A JP S6229638 B2 JPS6229638 B2 JP S6229638B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
guide vane
opening
movable guide
pressure stage
Prior art date
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Expired
Application number
JP53015035A
Other languages
English (en)
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JPS54108143A (en
Inventor
Sachio Tsunoda
Masaharu Nonaka
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP1503578A priority Critical patent/JPS54108143A/ja
Priority to US06/009,928 priority patent/US4255078A/en
Priority to DE19792904410 priority patent/DE2904410A1/de
Priority to CH127679A priority patent/CH639176A5/de
Publication of JPS54108143A publication Critical patent/JPS54108143A/ja
Publication of JPS6229638B2 publication Critical patent/JPS6229638B2/ja
Granted 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
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • 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)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各段部の流路が返り通路によつて連
絡されている多段水力機械の事故発生による水車
負荷しや断あるいは水車の運転停止の際における
運転制御方法に関する。
一般に水車、ポンプ水車などの水力機械の運転
制御は、ランナの外周部に備えたガイドベーンの
開度を調節してランナを流通する水流量を調整す
ることにより行なわれる。
多段水力機械は、各段部にランナを備え各段部
を返り通路によつて連絡した流路構成よりなつて
いるが、説明を容易にするために多段水力機械の
中から1例として第1図に示すようにフランシス
形2段ポンプ水車の場合をとり挙げて本発明の説
明を行なう。1は低圧段部ランナ、2は同部ガイ
ドベーン、3は高圧段部ランナ、4は同部ガイド
〓〓〓〓〓
ベーンであり、低圧段と高圧段とは返り通路5に
よつて連絡されている。
この流路構成において、水車運転時の場合、水
圧管路7からこれに接続するケーシング6に流入
する水流は、高圧段のガイドベーン4、ランナ3
を通過し返り通路5を経てさらに低圧段のガイド
ベーン2、ランナ1を流通して放水路(図省略)
に接続する吸出し管8に流出される。一方、ポン
プ運転時の場合、低圧段のランナ1によつて揚水
される水流は前記した水流運転時の場合と逆の順
路を経て流通する。
水力機械では、水車あるいはポンプの運転時
に、水車負荷しや断あるいはポンプ入力しや断な
どの事故が発生した場合、または運転上の必要性
から運転を停止させる場合、通常、ガイドベーン
を所要の小開度あるいは全閉状態まで速かに開口
制御して運転の制御を行なうが、前記したように
ガイドベーン開度を変えれば流量が変化するの
で、水力機械が接続する水圧管路では、この流量
変化に起因するウオータハンマー現象によつて水
圧変動が誘発される。
特に過酷な水圧上昇変動をともない易い水車負
荷しや断時あるいは水車運転停止時の場合には水
力機械が損傷をうけたりあるいは破壊されるなど
の事故をまねくこともある。したがつて、このよ
うな場合、水力機械を危険な運転状態におとし入
れることなく安全に運転制御できるガイドベーン
制御が必要であるが、とくに各段部の流路が返り
通路によつて連絡されて複雑な流路形状からなる
ため構造強度も弱くなり易い多段水力機械では、
本来最高圧段より低い水圧が作用する低圧段側に
過酷な水圧変動が作用すると強度上大きな問題と
なる。しかし、多段水力機械自体が技術的に未開
な分野が多いこともあつて、このような場合にお
ける的確なガイドベーン制御方法が未だ提案され
ていない。
本発明の目的は多段水力機械の水車負荷しや断
時あるいは水車運転停止時における流量変化に起
因する水圧変動の低圧側段部への波及を抑制した
多段水力機械の運転制御方法を提供することにあ
る。
上記目的を達成するため本発明は、最低圧段部
から最高圧段部までの各段部の流路が返り通路に
よつて連絡されている多段水力機械において、事
故発生による水車負荷しや断時あるいは水車の運
転停止時に、ガイドベーンの開度制御により運転
状態を制御する場合、 第1の発明は、最高圧段部のガイドベーン開度
が常に他段部のガイドベーン開度以下になるよう
開度関係を維持しながら、最高圧段部の可動ガイ
ドベーンと他段部の可動ガイドベーンとの閉制御
を行なわしめるが、他段部の可動ガイドベーンに
おいては全閉に至らしめることなく途中一定の小
開度にて閉制御を終止させそのまま開度を保持せ
しめるように、最高圧段部の可動ガイドベーンと
他段部の可動ガイドベーンとを相異なる別々のモ
ードにより運転状態の制御を行なうこと、 第2の発明は、最初に最高圧段部可動ガイドベ
ーンの閉制御を行なわしめ、同部可動ガイドベー
ンの開度または水圧もしくは回転速度が所定の状
態に到達したら、これを残りの他段部可動ガイド
ベーンに伝えて該可動ガイドベーンの閉制御を行
なわしめるが全閉に至らしめることなく途中一定
の小開度に閉制御を終止させてそのまま開度を保
持せしめ、しかして最高圧段部のガイドベーン開
度が常に他段部のガイドベーン開度以下になるよ
うに、最高圧段部の可動ガイドベーンと他段部の
可動ガイドベーンとを相異なる別々のモードによ
り運転状態制御を行なうことを特徴とする。
第1図の2段ポンプ水車を参照して、以下詳細
を述べる。
一般に、水力機械の流路はガイドベーン部にお
いてもつとも縮小されるので、水流はガイドベー
ン部を流通する時もつとも縮流される。
したがつて、各段の流路が返り通路5によつて
連絡されている多段水力機械において、各段の可
動ガイドベーン2,4を夫々異なる開度状態のも
とに開度制御する場合、流量は各段のうちガイド
ベーン開度の小さい方の段部のガイドベーンの支
配を受けて制御されることになる。前記したよう
に、事故発生による水車負荷しや断時にガイドベ
ーンを閉制御して流量を急変させると、水圧管路
7ではウオーターハンマー現象による水圧の上昇
変動が発生し水圧管路7と連通する多段水力機械
の流路にも波及する。この場合水圧上昇変動の圧
力波は、もつとも縮小されている流路部、すなわ
ちガイドベーン開度がもつとも小さい段部のガイ
ドベーン部が最大の抵抗部となるのでこの抵抗部
〓〓〓〓〓
で主に反射して、ほとんどが該ガイドベーンより
外側の水圧管路側の流路部に伝わり、内側の流路
部に伝わるのはわづかとなるので、上記の外側流
路部では水圧変動の影響を大きく受けて強度的に
苛酷な状態におち入るが上記内側流路部では水力
変動の影響が小さい。このように、多段水力機械
では、運転中の事故あるいは運転の停止に際し
て、速やかにガイドベーンを制御して流量を急変
させる必要がある場合、各段のガイドベーンを如
何に制御するかつまりガイドベーン制御方法によ
つて、誘発される水圧変動が機械の流路部に及ぼ
す影響の程度すなわち機械の安全性が大きく左右
されることになる。
以下に、具体的実施例にもとづきこの詳細を述
べる。
(1) 第1の実施例は第2図に示すように、多段水
力機械において運転中に発生した事故による水
車負荷しや断時あるいは通常の水車運転停止時
にガイドベーンの開度制御を通じて運転状態の
制御を行なう場合、制御の各時点で最高圧段部
(2段の場合は高圧段部)の可動ガイドベーン
4の開度G4が常に残りの他段部の可動ガイド
ベーン2の開度G2以下になるように開度関係
を維持しながら最高圧段部のガイドベーン4と
他段部のガイドベーン2の各々の閉制御を行な
わしめるが、しかし、他段部のガイドベーン2
においては全閉に至らしめることなく途中一定
の小開度a0にて閉制御を終止させそのまま開度
を保持せしめることにより運転状態の制御を行
なうことを特徴とするものである。第2図はこ
の場合のガイドベーン4及びガイドベーン2の
開度動作特性の例を、時間t(sec)とガイド
ベーン開度a(%)との関係で表わしている。
すなわち、ガイドベーンの閉制御中、最高圧
段部のガイドベーン4の開度G4が常に他段部
のガイドベーン2の開度G2以下の開度関係に
なつているので、ガイドベーン制御による流量
変化のため誘発される水圧管路7における水圧
上昇変動の影響は、前記した理由によつて、小
開度状態にある最高圧段部のガイドベーン4よ
り水圧管路側にあるケーシング6などの極く限
られた流路部で大きくなるが多段水力機械の流
路のうち大部分を占めている該ガイドベーン4
より低圧段部の流路部では相対的に小さくな
り、したがつて水圧上昇変動に対して大部分の
流路部が強度的に安全であり、合理的な制御と
言える。
さらに、この場合、他段部のガイドベーン2
においては、全閉に至らしめることなく途中一
定の小開度a0にて開度制御を終止させそのまま
開度を保持せしめるので、ガイドベーンを大き
な操作力で全閉に締め込み水密性を維持する必
要がなくなり、したがつてガイドベーン2の操
作装置の容量も小さく済み、またガイドベーン
間に異物が挾まつた場合これらのガイドベーン
をそのまま過大な操作力で締め込んでガイドベ
ーンなどを損傷するような事故もなくなるな
ど、作用効果が多大である。
このように、本実施例のガイドベーン制御
は、簡便ではあるが機械の安全性確保、ガイド
ベーン操作装置の小容量化さらにはガイドベー
ン損傷事故の防止などの観点から極めて合理的
で秀れた方法と言える。
(2) 次に、他の実施例として第3図に示す水車負
荷しや断時の運転制御例を参照して、説明す
る。
この場合は、最初に最高圧段部の可動ガイド
ベーン4の閉制御を行なわしめ、同部ガイドベ
ーンの開度aまたはケーシング6に接続する水
圧管路7内の水圧Hもしくは回転速度Nが所定
の状態(図中a1またはH1もしくはN1)に到達し
たら、これを残りの他段部可動ガイドベーン2
に伝えて該ガイドベーンの閉制御をも行なわし
めるが全閉に至らしめることなく途中一定の小
開度a0にて制御を終止させてそのまま開度を保
持せしめ、しかして最高圧段部ガイドベーン4
の開度が常に他段部ガイドベーン2の開度以下
になるようガイドベーン制御を行なわしめるこ
とにより運転状態を制御する方法である。
すなわち、第3図に示すように、最高圧段部
のガイドベーン4の閉制御で水圧Hが最高上昇
H1点に到達し、これ以上の上昇がないことを
この状態に相当する最高圧段部ガイドベーン4
の開度a1または水圧H1もしくは回転速度N1
検出したら、これを残りの他段部ガイドベーン
2に伝えて閉制御を行う。この段階では最高圧
段部ガイドベーン4の方をすでに小開にしかつ
水圧上昇をすでに制御した状態で他段部ガイド
〓〓〓〓〓
ベーン2の閉制御を行うことになるので他段部
では最高圧段部からの水圧変動の影響を受ける
ことなく、またガイドベーン2の制御による流
量変化すなわち水圧変動を伴なうことなく低圧
段ランナ1に作用する水力トルクを的確に抑制
できることになる。そのため上昇変化しようと
する水力機械の回転速度を速やかに制御して安
定化をはかることができる。この結果、第2図
に示す作用効果を加えてさらに運転状態の安定
化を速やかにはかれるという極めて合理的な制
御を行なえる。
なお、この実施例おいては最高圧段部ガイド
ベーン4の開度a1または水圧H1もしくは回転
速度N1を検出して他段部ガイドベーン2の閉
制御を行わしめるが、最高圧段ガイドベーン4
の閉動作時より水圧が最大水圧値H1相当状態
に至るまでの時間を予め把握できれば、この時
間によつて他段部ガイドベーン2の閉制御を行
つてもよい。
以上述べたように本発明によれば、最高圧段部
のガイドベーンより下方の低圧側流路部に過酷な
水圧変動が波及しなくなること、さらに他段部ガ
イドベーンでは、大きな操作力を要する全閉状態
へ締め込む必要がないので、操作装置の容量が小
さく経済的なものにすることができるとともにガ
イドベーン間に異物が挾まつた場合これらをその
まま締め込んでガイドベーンなどを損傷するよう
な事故をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は多段水力機械の一実施例を示すフラン
シス形ポンプ水車の断面図、第2図は本発明の一
実施例を示すガイドベーン制御線図、第3図は本
発明の他の実施例を示すガイドベーン制御線図で
ある。 1,3……ランナ、a……ガイドベーン開度、
2,4……ガイドベーン、t……時間、5……返
り通路、H……水圧、6…ケーシング、N……回
転速度、7……水圧管路、8……吸出し管。 〓〓〓〓〓

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 最低圧段部から最高圧段部までの各段部の流
    路が返り通路によつて連絡されている多段水力機
    械において、事故発生による水車負荷しや断時あ
    るいは水車の運転停止時に、ガイドベーンの開度
    制御により運転状態を制御する場合、最高圧段部
    のガイドベーン開度が常に他段部のガイドベーン
    開度以下になるよう開度開係を維持しながら、最
    高圧段部の可動ガイドベーンと他段部の可動ガイ
    ドベーンとの閉制御を行なわしめるが、他段部の
    可動ガイドベーンにおいては全閉に至らしめるこ
    となく途中一定の小開度にて閉制御を終止させそ
    のまま開度を保持せしめるように、最高圧段部の
    可動ガイドベーンと他段部の可動ガイドベーンと
    を相異なる別々のモードにより運転状態の制御を
    行なうことを特徴とする多段水力機械の運転制御
    方法。 2 最低圧段部から最高圧段部までの各段部の流
    路が返り通路によつて連絡されている多段水力機
    械において、事故発生による水車負荷しや断時あ
    るいは水車の運転停止時に、ガイドベーンの開度
    制御により運転状態を制御する場合、最初に最高
    圧段部可動ガイドベーンの閉制御を行なわしめ、
    同部可動ガイドベーンの開度または水圧もしくは
    回転速度が所定の状態に到達したら、これを残り
    の他段部可動ガイドベーンに伝えて該可動ガイド
    ベーンの閉制御を行なわしめるが全閉に至らしめ
    ることなく途中一定の小開度にて閉制御を終止さ
    せてそのまま開度を保持せしめ、しかして最高圧
    段部のガイドベーン開度が常に他段部のガイドベ
    ーン開度以下になるように、最高圧段部の可動ガ
    イドベーンと他段部の可動ガイドベーンとを相異
    なる別々のモードにより運転状態の制御を行なう
    ことを特徴とする多段水力機械の運転制御方法。
JP1503578A 1978-02-14 1978-02-14 Running control method of multistage hydraulic machinery Granted JPS54108143A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1503578A JPS54108143A (en) 1978-02-14 1978-02-14 Running control method of multistage hydraulic machinery
US06/009,928 US4255078A (en) 1978-02-14 1979-02-05 Method of controlling operation of multistage hydraulic machines
DE19792904410 DE2904410A1 (de) 1978-02-14 1979-02-06 Verfahren zur steuerung der leitschaufeln einer mehrstufigen hydraulischen maschine
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JPS54108143A JPS54108143A (en) 1979-08-24
JPS6229638B2 true JPS6229638B2 (ja) 1987-06-26

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ID=11877571

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JP (1) JPS54108143A (ja)
CH (1) CH639176A5 (ja)
DE (1) DE2904410A1 (ja)

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