JPH0220832B2 - - Google Patents
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- JPH0220832B2 JPH0220832B2 JP57105739A JP10573982A JPH0220832B2 JP H0220832 B2 JPH0220832 B2 JP H0220832B2 JP 57105739 A JP57105739 A JP 57105739A JP 10573982 A JP10573982 A JP 10573982A JP H0220832 B2 JPH0220832 B2 JP H0220832B2
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- JP
- Japan
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- pump
- relationship
- rotational speed
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- Prior art date
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-
- 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
- F03B15/04—Controlling by varying liquid flow of turbines
- F03B15/06—Regulating, i.e. acting automatically
- F03B15/14—Regulating, i.e. acting automatically by or of water level
-
- 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)
- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水力機械のポンプ運転方法に関するも
のである。
のである。
水力機械においては、実機と同じ幾何学的形状
を有する模型との間に相似則が成り立つ。従つ
て、一般に、実験室において模型実験を行い、そ
の結果から相似則を用いて、実機の性能を予測し
ている。第１図は案内羽根を有する一般的水力機
械の模型ポンプ性能を示すもので、横軸、縦軸に
は、それぞれ、模型試験流量Qn、模型試験落差
Hn及び模型試験効率ηnがとつてある。この図で、
１は案内羽根の開度を固定した場合の模型試験回
転速度Nnにおける模型試験落差Hnと模型試験流
量Qnとの関係を示す模型固有の特性曲線、２は
この特性に対応する模型効率曲線、３は模型落
差・流量特性曲線１の包絡曲線、４は模型効率曲
線２の包絡曲線で、ａ及びｂはそれぞれ実機運転
範囲がＬの場合の実機最高落差相当及び実機最低
落差相当点、Hna及びHnbはそれぞれａ点及びｂ
点における模型落差、Qna及びQnbはそれぞれａ
点及びｂ点における模型流量を示している。
を有する模型との間に相似則が成り立つ。従つ
て、一般に、実験室において模型実験を行い、そ
の結果から相似則を用いて、実機の性能を予測し
ている。第１図は案内羽根を有する一般的水力機
械の模型ポンプ性能を示すもので、横軸、縦軸に
は、それぞれ、模型試験流量Qn、模型試験落差
Hn及び模型試験効率ηnがとつてある。この図で、
１は案内羽根の開度を固定した場合の模型試験回
転速度Nnにおける模型試験落差Hnと模型試験流
量Qnとの関係を示す模型固有の特性曲線、２は
この特性に対応する模型効率曲線、３は模型落
差・流量特性曲線１の包絡曲線、４は模型効率曲
線２の包絡曲線で、ａ及びｂはそれぞれ実機運転
範囲がＬの場合の実機最高落差相当及び実機最低
落差相当点、Hna及びHnbはそれぞれａ点及びｂ
点における模型落差、Qna及びQnbはそれぞれａ
点及びｂ点における模型流量を示している。
水力機械のポンプ運転においては、一般的に、
効率曲線の最高効率点を結んだ包絡曲線４に対応
する模型落差・流量包絡曲線３に沿つて運転され
る。
効率曲線の最高効率点を結んだ包絡曲線４に対応
する模型落差・流量包絡曲線３に沿つて運転され
る。
相似則に基づいて模型性能から実機性能を求め
る一般換算式は、 Ｈ＝（Ｎ／Nn・Ｄ／Dn）2Hn ……(1) Ｑ＝Ｎ／Nn（Ｄ／Dn）3Qn ……(2) Ｐ＝gQH／η ……(3) η＝ηn＋Δη ……(4) として表わされる。
る一般換算式は、 Ｈ＝（Ｎ／Nn・Ｄ／Dn）2Hn ……(1) Ｑ＝Ｎ／Nn（Ｄ／Dn）3Qn ……(2) Ｐ＝gQH／η ……(3) η＝ηn＋Δη ……(4) として表わされる。
ここで、Ｎ：実機回転速度
Nn：模型試験回転速度
Ｄ：実機代表寸法
Dn：模型代表寸法
Ｈ：実機落差
Hn：模型試験落差
Ｑ：実機流量
Qn：模型試験流量
Ｐ：実機入力
ｇ：重力の加速度
η：実機効率
ηn：模型試験効率
Δ〓：実機効率と模型効率の補正値
実機効率と模型効率との間には、実機寸法と模
型寸法との差に応じて定まる一定の関係があるこ
とが経験的に知られているので、Δηはこの関係
を用いて定められる。
型寸法との差に応じて定まる一定の関係があるこ
とが経験的に知られているので、Δηはこの関係
を用いて定められる。
第２図は、従来技術による回転速度一定で運転
される水力機械のポンプ定常運転における実機性
能を示したもので、この実機性能は模型寸法およ
び模型試験で得られた固有の性能曲線を用い、実
機寸法を定め、(1)(2)(3)および(4)式を用いて求めた
ものである。第２図の横軸には落差、縦軸には効
率、入力及び流量がとつてあり、曲線５，６及び
７がそれぞれ効率、入力及び流量を示している。
第１図に示す模型試験点ａ，ｂにおける模型試験
落差Hna，Hnbは、第２図の実機落差HA，HBに
相当し、模型試験流量Qna，Qnbは第２図の実機
流量QA，QBにそれぞれ相当する。また、実機入
力および効率は各々、PA，PBおよびηAηBと表わ
される。
される水力機械のポンプ定常運転における実機性
能を示したもので、この実機性能は模型寸法およ
び模型試験で得られた固有の性能曲線を用い、実
機寸法を定め、(1)(2)(3)および(4)式を用いて求めた
ものである。第２図の横軸には落差、縦軸には効
率、入力及び流量がとつてあり、曲線５，６及び
７がそれぞれ効率、入力及び流量を示している。
第１図に示す模型試験点ａ，ｂにおける模型試験
落差Hna，Hnbは、第２図の実機落差HA，HBに
相当し、模型試験流量Qna，Qnbは第２図の実機
流量QA，QBにそれぞれ相当する。また、実機入
力および効率は各々、PA，PBおよびηAηBと表わ
される。
水力機械のポンプあるいはポンプ水車に直結さ
れる電動機の容量は、この実機性能の入力の最大
値を越えるように定められるが、第２図から明ら
かなように、ほとんどの運転落差範囲において、
電動機の設計容量以下で運転せざるを得ない欠点
を有していた。
れる電動機の容量は、この実機性能の入力の最大
値を越えるように定められるが、第２図から明ら
かなように、ほとんどの運転落差範囲において、
電動機の設計容量以下で運転せざるを得ない欠点
を有していた。
本発明はこのような欠点を除去し、全ての落差
領域において設計容量に見合つた一定の入力で運
転できる水力機械のポンプ運転方法を提供するこ
とを目的とし、水力機械の固有の模型ポンプ性能
から相似則を用いて実機の種々の回転速度におけ
る落差と流量および入力の関係を求め、得られた
関係において運転落差範囲少なくとも一部におけ
る最大入力値又は予め計画された設備容量として
定まる最大入力値を選び、前記落差および前記最
大入力値と前記回転速度との関係を求める予備工
程と、水位条件より定まる前記落差に相当する落
差信号を前記予備工程で得られた関係を用い回転
速度信号に変換する工程と、該工程で求めた回転
速度で水力機械をその運転範囲の少なくとも一部
分において一定の最大入力で運転制御する工程と
を有することを特徴とするものである。
領域において設計容量に見合つた一定の入力で運
転できる水力機械のポンプ運転方法を提供するこ
とを目的とし、水力機械の固有の模型ポンプ性能
から相似則を用いて実機の種々の回転速度におけ
る落差と流量および入力の関係を求め、得られた
関係において運転落差範囲少なくとも一部におけ
る最大入力値又は予め計画された設備容量として
定まる最大入力値を選び、前記落差および前記最
大入力値と前記回転速度との関係を求める予備工
程と、水位条件より定まる前記落差に相当する落
差信号を前記予備工程で得られた関係を用い回転
速度信号に変換する工程と、該工程で求めた回転
速度で水力機械をその運転範囲の少なくとも一部
分において一定の最大入力で運転制御する工程と
を有することを特徴とするものである。
そして、水位条件により落差が変化しても、自
動的に入力を一定に保つような回転速度を選択
し、可変速度で運転するもので、全ての実機ポン
プ運転領域において、電動機の設計容量に見合う
最大入力で運転することができる。その結果、電
動機の有効使用を可能ならしめ、ポンプ揚水量を
増加せしめ、等揚水量を得るためのポンプ運転時
間の短縮を可能ならしめる。
動的に入力を一定に保つような回転速度を選択
し、可変速度で運転するもので、全ての実機ポン
プ運転領域において、電動機の設計容量に見合う
最大入力で運転することができる。その結果、電
動機の有効使用を可能ならしめ、ポンプ揚水量を
増加せしめ、等揚水量を得るためのポンプ運転時
間の短縮を可能ならしめる。
以下、実施例について説明する。
第３図は、一実施例のポンプ運転方法のブロツ
ク線図で、８は信号変換器、９は回転速度制御
器、１０は発電電動機、１１はポンプ水車調速
機、１２はポンプ水車を示している。信号変換器
８は水位関係より定まる落差Ｈに相当する落差信
号を運転すべき回転速度に相当する回転速度信号
に変換するもので、落差Ｈに応じ、水力機械固有
の性能曲線から得られる入力一定の条件を満足す
る回転速度Ｎを選択する機能を有し落差Ｈを一義
的に定まる回転速度に相当する回転速度信号に変
換する。この回転速度信号はサイクロコンバータ
等よりなる回転速度制御器９に伝達される。この
回転速度制御器９において伝達された回転速度信
号を運転すべき回転速度に一義的に対応する周波
数に変更し、この周波数を用いて発電電動機１０
の回運速度を系統周波数を乱すことなく周波数制
御を行う。一方、この回転速度信号により、ポン
プ水車調速機１１を介して、ポンプ水車１２に設
けられた案内羽根の開度を制御する。このような
ポンプ運転方法を用いることによつて、全ての落
差領域において入力一定とする運転を可能ならし
めることができる。
ク線図で、８は信号変換器、９は回転速度制御
器、１０は発電電動機、１１はポンプ水車調速
機、１２はポンプ水車を示している。信号変換器
８は水位関係より定まる落差Ｈに相当する落差信
号を運転すべき回転速度に相当する回転速度信号
に変換するもので、落差Ｈに応じ、水力機械固有
の性能曲線から得られる入力一定の条件を満足す
る回転速度Ｎを選択する機能を有し落差Ｈを一義
的に定まる回転速度に相当する回転速度信号に変
換する。この回転速度信号はサイクロコンバータ
等よりなる回転速度制御器９に伝達される。この
回転速度制御器９において伝達された回転速度信
号を運転すべき回転速度に一義的に対応する周波
数に変更し、この周波数を用いて発電電動機１０
の回運速度を系統周波数を乱すことなく周波数制
御を行う。一方、この回転速度信号により、ポン
プ水車調速機１１を介して、ポンプ水車１２に設
けられた案内羽根の開度を制御する。このような
ポンプ運転方法を用いることによつて、全ての落
差領域において入力一定とする運転を可能ならし
めることができる。
第４図は信号変換器の一例で、落差信号をカム
１３の回転角度に変換する信号変換素子１４と、
カム曲面に入力を一定に保つ回転速度と落差との
関係が与えてあるカム１３と、カム１３の回転角
度を回転数信号に変換する信号変換素子１５とよ
りなる。この信号変換器で落差信号はポテンシオ
メータ等よりなる信号変換素子１４により回転角
度変化量として変換される。この回転角度変化量
はカム曲面の垂直方向変化量に変換され、差動ト
ランス等よりなる信号変換素子１５によつて回転
数信号に変換される。
１３の回転角度に変換する信号変換素子１４と、
カム曲面に入力を一定に保つ回転速度と落差との
関係が与えてあるカム１３と、カム１３の回転角
度を回転数信号に変換する信号変換素子１５とよ
りなる。この信号変換器で落差信号はポテンシオ
メータ等よりなる信号変換素子１４により回転角
度変化量として変換される。この回転角度変化量
はカム曲面の垂直方向変化量に変換され、差動ト
ランス等よりなる信号変換素子１５によつて回転
数信号に変換される。
次に、入力一定の条件を保つ回転速度と運転速
度との関係は次のようにして求められる。
度との関係は次のようにして求められる。
まず、水力機械固有の模型性能から(1)(2)(3)およ
び(4)式を用いて種々の実機回転速度Ｎの場合にお
ける、流量Ｑおよび入力Ｐについて計算する。
び(4)式を用いて種々の実機回転速度Ｎの場合にお
ける、流量Ｑおよび入力Ｐについて計算する。
第２図に示す実機性能を得た回転速度をＮとし
た場合の結果を示したのが第５図で、横軸には落
差Ｈ、縦軸には入力Ｐ及び流量Ｑがとつてあり、
何れの場合も上にゆくに従つてＮは大きくなつて
いる。そして、落差HA，HBにおける入力Ｐがそ
れぞれPA，PB、流量ＱがそれぞれQA，QBで示し
てある。ここで最低落差HBにおいて入力が最大
値PBをとるとし、PBを一定に保つ運転点を選ぶ、
すなわち入力曲線がPCとなるようにすると、落
差Ｈに対応した流量曲線はQCの如く表わされ、
QCが入力一定としたときの流量包絡曲線、QA′が
入力一定としたときの落差HAにおけるポンプ流
量となる。この結果を用いて落差Ｈと回転速度Ｎ
との関係を求めると第６図の如くなり、これらの
関係は一義的に定まる包絡曲線で表わされること
がわかる。
た場合の結果を示したのが第５図で、横軸には落
差Ｈ、縦軸には入力Ｐ及び流量Ｑがとつてあり、
何れの場合も上にゆくに従つてＮは大きくなつて
いる。そして、落差HA，HBにおける入力Ｐがそ
れぞれPA，PB、流量ＱがそれぞれQA，QBで示し
てある。ここで最低落差HBにおいて入力が最大
値PBをとるとし、PBを一定に保つ運転点を選ぶ、
すなわち入力曲線がPCとなるようにすると、落
差Ｈに対応した流量曲線はQCの如く表わされ、
QCが入力一定としたときの流量包絡曲線、QA′が
入力一定としたときの落差HAにおけるポンプ流
量となる。この結果を用いて落差Ｈと回転速度Ｎ
との関係を求めると第６図の如くなり、これらの
関係は一義的に定まる包絡曲線で表わされること
がわかる。
従つて、この実施例のポンプ運転方法を用いれ
ば、電動機の最大容量に見合つた最大入力で常に
ポンプ運転を行なうことが可能であり、かつ、第
５図より明らかな如く、最高落差HAにおける流
量QAQA′まで増加させることができる。また、
QA′，QB，QA′で囲まれた範囲のポンプ揚水量を
得ることができ、時間当りの揚水量を増加させる
ことを可能ならしめる。その結果、最も有効に機
器、あるいは設備を運用することができる。
ば、電動機の最大容量に見合つた最大入力で常に
ポンプ運転を行なうことが可能であり、かつ、第
５図より明らかな如く、最高落差HAにおける流
量QAQA′まで増加させることができる。また、
QA′，QB，QA′で囲まれた範囲のポンプ揚水量を
得ることができ、時間当りの揚水量を増加させる
ことを可能ならしめる。その結果、最も有効に機
器、あるいは設備を運用することができる。
なお、信号変換器は、落差Ｈに対応する落差信
号を入力一定とする回転速度信号を与えるマイク
ロプロセツサの如き電気的信号変換器であつても
同様の効果が得られる。また、第３図のブロツク
線図に示した方法に限らず、落差信号に対応し、
入力一定の条件で実機定常運転の回転速度を選定
する運転方法であれば同様に用いることができ、
同様の効果が得られる。
号を入力一定とする回転速度信号を与えるマイク
ロプロセツサの如き電気的信号変換器であつても
同様の効果が得られる。また、第３図のブロツク
線図に示した方法に限らず、落差信号に対応し、
入力一定の条件で実機定常運転の回転速度を選定
する運転方法であれば同様に用いることができ、
同様の効果が得られる。
以上の如く、本発明は、設計容量に見合つた一
定の入力で運転できる水力機械のポンプ運転方法
を提供することを可能とするもので、産業上の効
果の大なるものである。
定の入力で運転できる水力機械のポンプ運転方法
を提供することを可能とするもので、産業上の効
果の大なるものである。
第１図は案内羽根を有する水力機械の一般的な
模型ポンプ特性を示す線図、第２図は回転速度一
定で運転された場合の一般的な実機ポンプ特性を
示す線図、第３図は本発明の水力機械のポンプ運
転方法の一実施例のブロツク線図、第４図は第３
図の運転方法において用いる信号変換器の説明
図、第５図は回転速度を変化させた場合の一般的
性能の変化及び入力一定の条件を保つた場合の特
性を示す線図、第６図は入力一定の条件を保つた
場合の落差と回転速度との関係を示す線図であ
る。 ８……信号変換器、９……回転速度制御器、１
０……発電電動機、１１……ポンプ水車調速機、
１２……ポンプ水車、１３……カム、１４，１５
……信号変換素子。
模型ポンプ特性を示す線図、第２図は回転速度一
定で運転された場合の一般的な実機ポンプ特性を
示す線図、第３図は本発明の水力機械のポンプ運
転方法の一実施例のブロツク線図、第４図は第３
図の運転方法において用いる信号変換器の説明
図、第５図は回転速度を変化させた場合の一般的
性能の変化及び入力一定の条件を保つた場合の特
性を示す線図、第６図は入力一定の条件を保つた
場合の落差と回転速度との関係を示す線図であ
る。 ８……信号変換器、９……回転速度制御器、１
０……発電電動機、１１……ポンプ水車調速機、
１２……ポンプ水車、１３……カム、１４，１５
……信号変換素子。
Claims (1)
- １ 水力機械の固有の模型ポンプ性能から相似則
を用いて実機の種々の回転速度における落差と流
量および入力の関係を求め、得られた関係におい
て運転落差範囲の少なくとも一部における最大入
力値又は予め計画された設備容量として定まる最
大入力値を選び、前記落差および前記最大入力値
と前記回転速度との関係を求める予備工程と、水
位条件より定まる前記落差に相当する落差信号を
前記予備工程で得られた関係を用い回転速度信号
に変換する工程と、該工程で求めた回転速度で水
力機械をその運転範囲の少なくとも一部分におい
て一定の最大入力で運転制御する工程とを有する
ことを特徴とする水力機械のポンプ運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105739A JPS58222981A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 水力機械のポンプ運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105739A JPS58222981A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 水力機械のポンプ運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58222981A JPS58222981A (ja) | 1983-12-24 |
| JPH0220832B2 true JPH0220832B2 (ja) | 1990-05-10 |
Family
ID=14415635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57105739A Granted JPS58222981A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 水力機械のポンプ運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58222981A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2582737A1 (fr) * | 1985-06-03 | 1986-12-05 | Neyrpic | Procede de regulation de la puissance des turbines hydrauliques |
| JPH063187B2 (ja) * | 1986-04-26 | 1994-01-12 | 株式会社東芝 | 可変速水力機械の定常運転方法 |
| JP2835193B2 (ja) * | 1991-02-07 | 1998-12-14 | 東京電力株式会社 | 可変速水力機械の運転制御方法 |
| JP2840053B2 (ja) * | 1995-12-15 | 1998-12-24 | 株式会社日立製作所 | 可変速揚水装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5941030B2 (ja) * | 1976-08-30 | 1984-10-04 | 株式会社東芝 | 水力発電所の出力制限装置 |
| JPS55118110A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-10 | Hitachi Ltd | Control system for hydraulic turbine |
-
1982
- 1982-06-18 JP JP57105739A patent/JPS58222981A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58222981A (ja) | 1983-12-24 |
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