JPH0133667B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0133667B2 JPH0133667B2 JP58103787A JP10378783A JPH0133667B2 JP H0133667 B2 JPH0133667 B2 JP H0133667B2 JP 58103787 A JP58103787 A JP 58103787A JP 10378783 A JP10378783 A JP 10378783A JP H0133667 B2 JPH0133667 B2 JP H0133667B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- deflector
- pelton
- turbine
- deflectors
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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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
- F03B15/00—Controlling
- F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
- F03B15/20—Controlling by varying liquid flow specially adapted for turbines with jets of high-velocity liquid impinging on bladed or like rotors
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
この発明は、ペルトン水車の制御方法に関し、
特にペルトン水車を備える水力発電所において、
系統故障などで発電を停止した際、ニードル全開
のままデフレクタのみの操作で水車の運転を止め
て自然放流させ、その後系統との再並列投入時に
この自然放流流量を変化させることなく系統との
並列を可能にするペルトン水車の制御方法に関す
る。
特にペルトン水車を備える水力発電所において、
系統故障などで発電を停止した際、ニードル全開
のままデフレクタのみの操作で水車の運転を止め
て自然放流させ、その後系統との再並列投入時に
この自然放流流量を変化させることなく系統との
並列を可能にするペルトン水車の制御方法に関す
る。
一般にペルトン水車は200〜1800ｍの高落差地
点に適用される衝動水車であり、中容量機以下は
横軸形、大容量機には立軸形が用いられている。
第１図に示す横軸形ペルトン水車によつてその概
要を説明すると、水圧鉄管１０からの圧力水は入
口曲管１１ａ，１１ｂで二つのノズル１，２に分
配されそれぞれのノズル１，２で加速され高速の
ジエツト１２ａ，１２ｂとなつてバケツト５ａに
水動力を加えて仕事をした後下部放水路１４に排
出される。それぞれのノズル１，２内のニードル
１ａ，２ａは通常運転時はそれぞれが備えるサー
ボモータ１ｃ，２ｃによつて負荷に応じて開閉さ
れその流量を調整する。それぞれのノズル１，２
とランナ５との間にはデフレクタ１ａ，２ｂが前
記ノズルに軸支され回動自在に設けられ、負荷が
急激に減少したときにサーボモータ６によりリン
ク機構７を介してそれぞれのデフレクタ１ｂ，２
ｂが連動して同時に回動されジエツトの方向を一
時バケツト５ａの方向からそらせて、その間にそ
れぞれのニードル１ａ，２ａを徐々に閉じて水圧
管内の回転数が増大するのを抑制している。 また、デフレクタ１ｂ，２ｂを全開することに
よりジエツト１２ａ，１２ｂの方向がバケツト５
ａから完全にそれランナ５の回転は停止するがこ
の水車を止めた状態でも放流は継続することがで
きる。またペルトン水車はフランシス水車などに
比べて、負荷に応じてノズルから噴流するジエツ
トの数を増減して運転できるので部分負荷効率が
高く、さらに、ランナの点検や取り替えが容易
で、機構が簡単であるから土砂などによる摩耗腐
食部品のとりかえがたやすく、加えて、デフレク
タおよびジエツトブレーキの採用により、速度上
昇、水圧上昇値が小さい等の利点がある。 上記のようにこの種のペルトン水車の制御方法
としてデフレクタを用いることが知られている
が、従来においては第２図にその制御方法に用い
られるペルトン水車の要部を示すように、複数
（この従来例の場合４個であるが）のノズル１，
２，３，４が備えるそれぞれのデフレクタ１ｂ，
２ｂ，３ｂ，４ｂをリンク機構７を介して連動さ
せそれぞれのデフレクタ１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ
に共通に設けられた１個のサーボモータ６でこれ
らのデフレクタを制御し装置の簡略化とデフレク
タ回動時各ノズルからのジエツトがバケツトに与
える水動力のバランス化をはかつている。そのた
めこのような方法では並列解除後の水車停止から
定格回転数まで増速させて系統に再並列投入する
ためには、周知のように各ノズルをそれぞれのサ
ーボモータ１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃを駆動してニ
ードル１ａ，２ａ，３ａ，４ａで絞り一旦全閉に
して、その後起動開度まで各ニードルと各デフレ
クタを開動作して増速していき、さらに各ニード
ルと各デフレクタを閉動作して水車回転数が定格
回転数n0になつた時点で系統と再並列投入を行つ
ている。この制御ダイヤグラムを第３図に示す。
点に適用される衝動水車であり、中容量機以下は
横軸形、大容量機には立軸形が用いられている。
第１図に示す横軸形ペルトン水車によつてその概
要を説明すると、水圧鉄管１０からの圧力水は入
口曲管１１ａ，１１ｂで二つのノズル１，２に分
配されそれぞれのノズル１，２で加速され高速の
ジエツト１２ａ，１２ｂとなつてバケツト５ａに
水動力を加えて仕事をした後下部放水路１４に排
出される。それぞれのノズル１，２内のニードル
１ａ，２ａは通常運転時はそれぞれが備えるサー
ボモータ１ｃ，２ｃによつて負荷に応じて開閉さ
れその流量を調整する。それぞれのノズル１，２
とランナ５との間にはデフレクタ１ａ，２ｂが前
記ノズルに軸支され回動自在に設けられ、負荷が
急激に減少したときにサーボモータ６によりリン
ク機構７を介してそれぞれのデフレクタ１ｂ，２
ｂが連動して同時に回動されジエツトの方向を一
時バケツト５ａの方向からそらせて、その間にそ
れぞれのニードル１ａ，２ａを徐々に閉じて水圧
管内の回転数が増大するのを抑制している。 また、デフレクタ１ｂ，２ｂを全開することに
よりジエツト１２ａ，１２ｂの方向がバケツト５
ａから完全にそれランナ５の回転は停止するがこ
の水車を止めた状態でも放流は継続することがで
きる。またペルトン水車はフランシス水車などに
比べて、負荷に応じてノズルから噴流するジエツ
トの数を増減して運転できるので部分負荷効率が
高く、さらに、ランナの点検や取り替えが容易
で、機構が簡単であるから土砂などによる摩耗腐
食部品のとりかえがたやすく、加えて、デフレク
タおよびジエツトブレーキの採用により、速度上
昇、水圧上昇値が小さい等の利点がある。 上記のようにこの種のペルトン水車の制御方法
としてデフレクタを用いることが知られている
が、従来においては第２図にその制御方法に用い
られるペルトン水車の要部を示すように、複数
（この従来例の場合４個であるが）のノズル１，
２，３，４が備えるそれぞれのデフレクタ１ｂ，
２ｂ，３ｂ，４ｂをリンク機構７を介して連動さ
せそれぞれのデフレクタ１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ
に共通に設けられた１個のサーボモータ６でこれ
らのデフレクタを制御し装置の簡略化とデフレク
タ回動時各ノズルからのジエツトがバケツトに与
える水動力のバランス化をはかつている。そのた
めこのような方法では並列解除後の水車停止から
定格回転数まで増速させて系統に再並列投入する
ためには、周知のように各ノズルをそれぞれのサ
ーボモータ１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃを駆動してニ
ードル１ａ，２ａ，３ａ，４ａで絞り一旦全閉に
して、その後起動開度まで各ニードルと各デフレ
クタを開動作して増速していき、さらに各ニード
ルと各デフレクタを閉動作して水車回転数が定格
回転数n0になつた時点で系統と再並列投入を行つ
ている。この制御ダイヤグラムを第３図に示す。
従来のような制御方法では各ノズルで絞るとい
う操作があるため、水路内の流量変化が避けられ
なかつた。そのためこの種のペルトン水車の制御
方法による水力発電所において系統故障等で発電
不可になり水路系の放流流量を確保すべくデフレ
クタのみの操作で自然放流を継続しても、その後
水車を起動し系統と再並列投入を行う際、放流流
量が変化するという欠点がある。また、その対策
として従来は土木設備として放流流量が維持でき
る余水路を、さらには流量変化による水圧鉄管の
水圧上昇を押さえるために、サーボタンクを設け
る必要があるといつたことからその設備に多額の
費用を要するという欠点があつた。 この発明は、系統故障等で発電を停止しても水
路流量を変化させることなく、系統との再並列投
入ができ、土木設備として設けられていた余水路
やサーボタンクを省略し、さらに、流量変化によ
つて生じる水圧上昇をなくして水圧鉄管も廉価な
ものにするような制御方法を提供することを目的
とする。
う操作があるため、水路内の流量変化が避けられ
なかつた。そのためこの種のペルトン水車の制御
方法による水力発電所において系統故障等で発電
不可になり水路系の放流流量を確保すべくデフレ
クタのみの操作で自然放流を継続しても、その後
水車を起動し系統と再並列投入を行う際、放流流
量が変化するという欠点がある。また、その対策
として従来は土木設備として放流流量が維持でき
る余水路を、さらには流量変化による水圧鉄管の
水圧上昇を押さえるために、サーボタンクを設け
る必要があるといつたことからその設備に多額の
費用を要するという欠点があつた。 この発明は、系統故障等で発電を停止しても水
路流量を変化させることなく、系統との再並列投
入ができ、土木設備として設けられていた余水路
やサーボタンクを省略し、さらに、流量変化によ
つて生じる水圧上昇をなくして水圧鉄管も廉価な
ものにするような制御方法を提供することを目的
とする。
上記目的はこの発明によれば、進退自在なニー
ドル、このニードルの進退で開閉される複数のノ
ズル、このノズルから噴流するジエツトをバケツ
トに受けその衝動で回転するらランナ、このラン
ナとそれぞれのノズルとの間で前記ノズルに軸支
されその回転によりジエツトの方向をランナから
そらすデフレクタを備えるペルトン水車におい
て、前記ノズルの少なくとも１つにこのノズルが
備えるデフレクタを他のデフレクタとは分離して
駆動する手段を設け、前記ペルトン水車に連接す
る発電機と系統との並列解除後の再並列投入時、
前記手段により前記少なくとも１つのデフレクタ
を駆動して前記水車の回転数を制御するようにし
たペルトン水車の制御方法により達成される。さ
らにその駆動手段はサーボモータを用いれば好適
である。
ドル、このニードルの進退で開閉される複数のノ
ズル、このノズルから噴流するジエツトをバケツ
トに受けその衝動で回転するらランナ、このラン
ナとそれぞれのノズルとの間で前記ノズルに軸支
されその回転によりジエツトの方向をランナから
そらすデフレクタを備えるペルトン水車におい
て、前記ノズルの少なくとも１つにこのノズルが
備えるデフレクタを他のデフレクタとは分離して
駆動する手段を設け、前記ペルトン水車に連接す
る発電機と系統との並列解除後の再並列投入時、
前記手段により前記少なくとも１つのデフレクタ
を駆動して前記水車の回転数を制御するようにし
たペルトン水車の制御方法により達成される。さ
らにその駆動手段はサーボモータを用いれば好適
である。
ノズルの少なくとも１つにこのノズルが備える
デフレクタを他のデフレクタとは分離して駆動す
る手段を設け、ニードルは全開のまま放流を続
け、他のデフレクタは全閉にまま前記手段により
前記少なくとも１つのデフレクタを駆動して水車
の回転数を制御することができる。
デフレクタを他のデフレクタとは分離して駆動す
る手段を設け、ニードルは全開のまま放流を続
け、他のデフレクタは全閉にまま前記手段により
前記少なくとも１つのデフレクタを駆動して水車
の回転数を制御することができる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を説明す
る。第４図はこの発明の実施例による制御方法に
用いられるペルトン水車の要部説明図、第５図は
この発明の実施例による制御ダイヤグラムであ
る。第４図および第５図において第１図、第２図
および第３図と同じ部位は同じ番号を付してその
説明を省略する。 第４図において第２図と異なるところは４個の
デフレクタ１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂがそれぞれ独
立して制御できるサーボモータ１ｄ，２ｄ，３
ｄ，４ｄを設け、各デフレクタを連動させていた
リンク機構を削除した点である。 第５図において、ブレーキONでデフレクタが
全閉し水車運転が停止されニードル全開のまま放
流が続けられている状態で、前記水車と系統との
並列が指示されると、No.１のノズル系だけにその
信号が伝えられる。そこでNo.１のノズルにおいて
はニードル１ａを無負荷開度までそのサーボモー
タ１ｃによつて閉作動し、水車ブレーキをOFF
にした後ニードル１ａとデフレクタ１ｂを起動開
度まで開いていき水車を増速し、両者がともに起
動開度になつたら両者を水車回転数が定常回転数
n0になるまで閉動作し、定格回転数n0で負荷と連
絡し、その後デフレクタ１ｂおよびニードル１ａ
を全開にするとともに、全閉していた他のデフレ
クタ２ｂ，３ｂ，４ｂを全開動作して全負荷運転
に移行する。すなわち、この方法では１個のノズ
ル１だけでそのデフレクタ１ｂとニードル１ａを
制御して再並列投入時の回転数を制御する。こ際
通常の起動時は従来と同じく全ノズルを作動する
のに対して、発電機と系統との並列解除後の再閉
路投入時には、１個のノズル１だけ作動させて水
車が定格回転数になるまでその速度を上昇させる
べく起動開度、無負荷開度の切り換えを行うこと
ができる。１個のノズルが全開状態で発電を開始
した後、他の待機中のノズルおよびデフレクタを
全開状態にすれば全負荷運転となる。 したがつて、再並列投入時に全ノズルを全閉に
する操作を不要とし、また１個のノズル操作だけ
で水車の回転数を制御するので、水路流量はほと
んど変化しない。
る。第４図はこの発明の実施例による制御方法に
用いられるペルトン水車の要部説明図、第５図は
この発明の実施例による制御ダイヤグラムであ
る。第４図および第５図において第１図、第２図
および第３図と同じ部位は同じ番号を付してその
説明を省略する。 第４図において第２図と異なるところは４個の
デフレクタ１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂがそれぞれ独
立して制御できるサーボモータ１ｄ，２ｄ，３
ｄ，４ｄを設け、各デフレクタを連動させていた
リンク機構を削除した点である。 第５図において、ブレーキONでデフレクタが
全閉し水車運転が停止されニードル全開のまま放
流が続けられている状態で、前記水車と系統との
並列が指示されると、No.１のノズル系だけにその
信号が伝えられる。そこでNo.１のノズルにおいて
はニードル１ａを無負荷開度までそのサーボモー
タ１ｃによつて閉作動し、水車ブレーキをOFF
にした後ニードル１ａとデフレクタ１ｂを起動開
度まで開いていき水車を増速し、両者がともに起
動開度になつたら両者を水車回転数が定常回転数
n0になるまで閉動作し、定格回転数n0で負荷と連
絡し、その後デフレクタ１ｂおよびニードル１ａ
を全開にするとともに、全閉していた他のデフレ
クタ２ｂ，３ｂ，４ｂを全開動作して全負荷運転
に移行する。すなわち、この方法では１個のノズ
ル１だけでそのデフレクタ１ｂとニードル１ａを
制御して再並列投入時の回転数を制御する。こ際
通常の起動時は従来と同じく全ノズルを作動する
のに対して、発電機と系統との並列解除後の再閉
路投入時には、１個のノズル１だけ作動させて水
車が定格回転数になるまでその速度を上昇させる
べく起動開度、無負荷開度の切り換えを行うこと
ができる。１個のノズルが全開状態で発電を開始
した後、他の待機中のノズルおよびデフレクタを
全開状態にすれば全負荷運転となる。 したがつて、再並列投入時に全ノズルを全閉に
する操作を不要とし、また１個のノズル操作だけ
で水車の回転数を制御するので、水路流量はほと
んど変化しない。
上記のようにこの発明によれば、複数のノズル
のうち少なくとも１つのノズルが備えるデフレク
タを他のノズルのデフレクタとは分離して駆動す
るサーボモータ等からなる駆動手段を設け、この
手段により前記少なくとも１つのデフレクタを駆
動し、前記水車の回転数を制御してペルトン水車
に連接する発電機と系統との並列解除後の再並列
投入をするので、前記発電機を系統に再並列投入
する際水路内の流量が、ほとんど変化しないため
土木設備としての余水路を設けなくても放流流量
を維持できる。 しかも流量変化によつて生じる水圧上昇がない
のでサージタンクを省略でき、かつ水圧鉄管のコ
ストも低減できるという優れた効果が得られる。
のうち少なくとも１つのノズルが備えるデフレク
タを他のノズルのデフレクタとは分離して駆動す
るサーボモータ等からなる駆動手段を設け、この
手段により前記少なくとも１つのデフレクタを駆
動し、前記水車の回転数を制御してペルトン水車
に連接する発電機と系統との並列解除後の再並列
投入をするので、前記発電機を系統に再並列投入
する際水路内の流量が、ほとんど変化しないため
土木設備としての余水路を設けなくても放流流量
を維持できる。 しかも流量変化によつて生じる水圧上昇がない
のでサージタンクを省略でき、かつ水圧鉄管のコ
ストも低減できるという優れた効果が得られる。
第１図、第２図および第３図はペルトン水車の
従来例を示すもので、第１図はその概要を示す縦
断面図、第２図はその制御方法に用いられるペル
トン水車の要部説明図、第３図はその制御ダイヤ
グラム、第４図および第５図はこの発明の実施例
に用いられるペルトン水車の要部説明図およびそ
の制御ダイヤグラムである。 １，２，３，４：ノズル、１ａ，２ａ，３ａ，
４ａ：ニードル、１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ：デフ
レクタ、１ｄ，２ｄ，３ｄ，４ｄ：駆動手段とし
てのサーボモータ、５：ランナ、５ａ：バケツ
ト、１２ａ，１２ｂ：ジエツト。
従来例を示すもので、第１図はその概要を示す縦
断面図、第２図はその制御方法に用いられるペル
トン水車の要部説明図、第３図はその制御ダイヤ
グラム、第４図および第５図はこの発明の実施例
に用いられるペルトン水車の要部説明図およびそ
の制御ダイヤグラムである。 １，２，３，４：ノズル、１ａ，２ａ，３ａ，
４ａ：ニードル、１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ：デフ
レクタ、１ｄ，２ｄ，３ｄ，４ｄ：駆動手段とし
てのサーボモータ、５：ランナ、５ａ：バケツ
ト、１２ａ，１２ｂ：ジエツト。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 進退自在なニードル、このニードルの進退で
開閉される複数のノズル、このノズルから噴流す
るジエツトをバケツトに受けその衝動で回転する
ランナ、このランナとそれぞれのノズルとの間で
前記ノズルに軸支されその回動によりジエツトの
方向をランナからそらすデフレクタを備えるペル
トン水車において、前記ノズルの少なくとも１つ
にこのノズルが備えるデフレクタを他のデフレク
タから分離して駆動する手段を設け、前記ペルト
ン水車に連接する発電機と系統との並列解除後の
再並列投入時、前記手段により前記少なくとも１
つのデフレクタを駆動して前記水車の回転数を制
御するようにしたことを特徴とするペルトン水車
の制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のペルトン水車
の制御方法において、駆動手段はサーボモータで
あることを特徴とするペルトン水車の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58103787A JPS59229061A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | ペルトン水車の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58103787A JPS59229061A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | ペルトン水車の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229061A JPS59229061A (ja) | 1984-12-22 |
| JPH0133667B2 true JPH0133667B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=14363115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58103787A Granted JPS59229061A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | ペルトン水車の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229061A (ja) |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP58103787A patent/JPS59229061A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59229061A (ja) | 1984-12-22 |
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