JPH02230967A

JPH02230967A - 給水装置の制御方法

Info

Publication number: JPH02230967A
Application number: JP1050896A
Authority: JP
Inventors: Akashi Oguma; 証小熊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-02
Filing date: 1989-03-02
Publication date: 1990-09-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、回転機械、例えば水力発電所における水車等
の各部の軸受あるいは熱交換器等へ冷却水を供給する給
水装置の制御方法、特に給水量が変動した時でも各部に
所定量の冷却水を給水でき、また、給水量が変動しない
時でも水車の安定した運転を継続できる給水装置の制御
方法に関する。

（従来の技術）水力発電所においては、発電機のガイド軸受あるいはス
ラスト軸受、水車のガイド軸受等各部の油自蔵式軸受の
油槽内に設けた冷却クーラー管あるいは発電機のエアク
ーラーまたは圧油集油油槽クーラー等各種の熱交換器へ
冷却水を供給するには、ポンプを介さずして水圧鉄管か
ら取水して直接供給する場合と、貯水槽内の水をポンプ
を介して供給する場合がある。いずれの場合も各部クー
ラー管での目詰り防止および目詰りにより引き起こる給
水量減少防止のため水中の木片、木葉、土砂等の異物を
除去するため電動ストレーナが給水管路の途中に設けら
れている。水が電動ストレーナ内のエレメントの内側か
ら外側へ、または外側から内側へ流出入する時に、水中
のゴミはエレメント表面に押し付けられるか、あるいは
エレメントの孔に突き刺さること等により除去される。

そして、このストレーナの清掃は、積算タイマーの動作
あるいはストレーナ前後流の差圧を検出する差圧スイッ
チが動作することにより、まず、電動排砂弁の全開を条
件としてストレーナ上部に取り付けてある電動機が自動
的に起動し、ストレーナ内部のエレメントを回転するこ
とにより行われる。

また、エレメントは数室に仕切られ、エレメントの１室
は必ず押え板によって塞がれていて水の流出入が殆んど
ないようにしてある。このため、塞がれているエレメン
トの１室内部のゴミは、エレメントの外側の水圧と通常
は大気に開放されている背圧の作用しない排塵ラインの
圧力との差圧によって生じる流れによって排出される。

また、エレメントが回転しエレメント内部の各室内のゴ
ミは除去されるようになっている。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の給水装置では、ストレーナからの排塵
時には、ストレーナのエレメントの清掃と水の冫戸過と
が同時に行われるため、炉過水量および枦過水圧の減少
という問題点を生じることになる。このような問題点を
回避するために、給水ラインの各種バルブの開度を調節
するか、あるいは、給水ラインにオリフィスを挿入する
などしてこれに対処している。しかし、このような手段
も排塵時の流量および圧力変動が大きい時には有効でな
く、各冷却ラインに設けられている圧力スイッチあるい
は流量スイッチが動作してしまうため、排塵時のみこれ
らのスイッチをタイマーでロックする必要がある。また
、仮に数分間の冷却水量減少状態が続いても異常が生じ
ないよう、各種軸受等について非合理的な設計条件が要
求され、かつ、流量を設計値の数倍に増やす手段も必要
となる。

しかし、このような設計を施しても、好ましくない運転
状態が生じるため、軸受等に用いる制御油、潤滑油等の
寿命が短縮されてしまう。

このような問題点を解決するために、吐出圧力を測定し
て、これを演算し可変速ポンプの回転数を一定幅増減し
て吐出圧を一定とする給水方法（例えば、特開昭５９−
６５５９１号公報）あるいは使用水量に応じて圧力と水
圧が比例関係となるようにポンプの回転数を制御するか
、あるいは圧力が一定となるようポンプの回転数を制御
する給水装置の制御方法（例えば、特開昭６０−２４３
３９１号公報）が提案されている。しかし、前者の方法
では、吐出圧力のみを測定し、ポンプの回転数の増減を
段階的にデイジタル制御するため、所定の回転数に達す
るまでに時間遅れが生じ、また、ストレーナの排塵時以
外は、例えば水力発電所の給水系統では、圧力、冫戸過
流量の変化の程度が非常に小さいので、圧力検出による
制御は得策ではない。また、後者の方法では、ストレー
ナの排塵時には、常にか過水量が減少し、このため圧力
が一定となるよう回転数制御を行うことが必要となる。

さらに、いずれの方法も圧力変動、流量変動があった後
、ポンプの回転数制御を行うため、安定した圧力、流量
が得られるまでにかなりの時間を必要とする。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、ストレーナからの排塵時に、給水装置について
所定の冷却水量、冷却水圧を確保するとともに、排塵時
以外では冷却水の水温あるいは軸受部の温度を検知して
ポンプの回転数を増減させて全体として省エネルギ化を
図った給水装置の制御方法を提供することを目的として
いる。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、ポンプと、このポンプを駆動する可変速駆動
手段と、ポンプに連結した給水管路内の流水中の異物を
除去する電動ストレーナとからなる給水装置において、
電動ストレーナ内に蓄積された異物の排出操作を積算タ
イマーの作動により制御し、積算タイマーの動作時には
可変速駆動手段に付与する速度指令を一定値増幅してポ
ンプを増速運転し、また、積算タイマーの非動作時には
速度指令を一定としてポンプを定速運転することを特徴
とする給水装置の制御方法に関する。

（作　用）上記のように構成された給水装置の制御方法では、作動
要素の動作時に可変駆動手段に付与する速度指令を一定
値増幅してポンプを増速運転し、また、作動要素の非動
作時は速度指令を一定としてポンプを定速運転すること
により、これにより電動ストレーナ内に蓄積された異物
の排出操作が各部軸受等への給水量および給水圧を減少
することなく行え、また、一定値以上の給水圧および給
水量にて水車の運転が継続される。

（実施例）本発明の実施例を第１図から第８図について説明する。

本発明の給水装置の制御系は、第１因に示すように、冷
却水を取水する水圧鉄管２８と取水した冷却水を貯える
貯水槽２１から構成され、貯水槽２１内に設けられたモ
ータ１７，１８によって駆動されるポンプ１９．２０に
より水車１の軸受４、生軸封水装置３、水車発電機２の
軸受５等へ給水されるようになっている。また、ポンブ
１９は、常用ポンプでありこの常用ポンプ１９の故障時
にポンプ２０が予備ポンプとして機能するよう水車１台
当りこれらのものが１セットとして配設されている。ま
た、常用ポンプ１９は可変速運転され、予備ポンブ２０
は定速運転するように構成されている。なお、使用後の
冷却水は放水庭１３へ放水される。水圧鉄管２８の取水
口には、目の荒い格子状あるいは棚状のスクリーン１６
が設置され、大きな流木等の取水を阻止している。しか
し、細い流木、小さな木片、木葉、土砂等は、このスク
リーン１６を通過してしまうため、これらの水中異物を
除去するために、ポンプ１９．２０の吐出側に電動スト
レーナ２３が、通常、常用および予備の各１台ずつ設置
されている。さらに、この電動ストレーナ２３には、除
去した異物をドラフト放水路２６に排出する排出管２７
が接続され、この排出を制御する電動排砂弁２４がそれ
ぞれのストレーナ２３に隣接して接続されている。この
電動排砂弁２４の開閉は、積算タイマー２２またはスト
レーナ２３の前後の差圧を検出する差圧スイッチ２５か
らの指令信号によって行われる。常用ポンプ１９は、可
変速駆動機構１５に接続され、このポンプ１９はタイマ
ー２２または差圧スイッチ２５からの指令信号あるいは
軸受温度、冷却水排水温度を検知する温度センサー１０
からの信号を受ける比較演算装置１４からの回転数増減
指令によって作動される可変速駆動機構１５によってモ
ータ１７を駆動し可変速運転される。この回転数の増減
指令は、比較演算装置１４に予め記憶してある第８図に
示すような冷却水排水温度一冷却水給水ｆｆｉ（回転数
をパラメータとする）の関係曲線あるいは第７図に示す
ような軸受温゛度一冷却水量（パラメータは回転数）の
関係曲線ないしは第６図に示すような給水圧（吐出圧）
一拾水量（吐出量）（パラメータは回転数）の関係曲線
に基づいて入力信号と関係曲線とを比較することによっ
て演算される。

ストレーナ２３により除去された水中の異物は、排水管
２７を経てドラフト放水路２６へ排出される。一方、ス
トレーナ２３で冫戸過されたｉ戸過水は、水車軸受クー
ラー管８、水車発電機軸受クーラー管７、主軸封水装置
３、集油槽６のクーラー管９等へ供給される。また、排
水管１２には熱交換完了後の排水温度を検知する温度セ
ンサー１ｏあるいは必要に応じて流量計１１が取り付け
られるようになっている。さらに、水車軸受４および水
車発電機軸受５には軸受温度を検知する温度センサー３
０が取り付けられている。

このようにして構成された本発明の実施例の給水装置の
制御系の動作を、まず、排塵弁２４の動作時について説
明すると、第１図および第２図に示すように、積算タイ
マー２２または差圧スイッチ２５が作動すると、電動排
砂弁２４が開操作を始め、ストレーナ２３へ洪給される
冷却水の一部が排水として大気開放部へ放出される。こ
れにょり枦過水量の減少を惹起するとともに減圧への移
行状態となる。この状態になるのを防止するために積算
タイマー２２または差圧スイッチ２５の動作信号を比較
演算装置１４に入力すると、演算装置１４は、給水圧力
および給水量を増加するようモータ１７の回転数を直線
的に増加するよう機能する。また、排砂弁開度、排塵弁
開操作時間、枦過水圧、枦過水量等の相互関係を予め求
めておき、これらの相互関係を関数として演算装置１４
に記憶させ、一定時限毎の回転数増大幅を決めておけば
、枦過水量および枦過水圧の変動幅の小さい安定した冷
却水の供給が可能となる。この排塵弁２４の開状態は、
別途設けたタイマー（図示せず）により数分間継続され
、このタイマーのＯＦＦ条件で排塵弁２４は閉操作を開
始する。この際、開動作とは逆に、排塵弁２４の閉時間
に合わせ、定時限毎にモータ１７の回転数を減少させる
か、あるいは直線的に回転数を減少させることにより、
枦過水圧、冫戸過水量の変動幅の小さな安定した冷却水
を所定部分に供給できる。

次に、排塵弁２４が動作しない定常時について第１図お
よび第３図により説明する。水車軸受４の軸受クーラー
管８および水車発電機軸受の軸受クーラー管７からの冷
却水の排水管１２に付設されている温度センサー１０あ
るいは軸受４，５自体の温度を検出するためにそれらに
付設された温度センサー３０で検知された温度が比較演
算装置１４に入力される。そして、これら温度センサー
３０のうち少なくとも１個での検知温度が設定水温ある
いは設定軸受温度から逸脱していれば、比較演算装置１
４に予め記憶させておいた冷却水排水温度一冷却水給水
量の関係曲線（第８図）あるいは軸受温度一冷却水給水
量の関係曲線（第７図）上で現在のポンプの回転数とこ
れら曲線上の回転数とを吐出圧を一定にして最適な回転
数を選定する。すると、吐出圧が一定で、現在の回転数
と選定された回転数との差分だけポンプの回転数を増減
する指令値が比較演算装置１４から可変速駆動手段１５
に出され、この可変速駆動手段１５によりボンプ１９の
回転数が増減されることになる。

その結果、冷却水量の増減が行われ、冷却水温が一定に
保持されるので水車の安定運転を継続することが可能と
なる。

また、水車１がある期間運転を停止していた状態から水
車１を再び起動する場合は次のようになる。すなわち、
水車１の起動条件として、水車起動前にポンプ１９を稼
働して冷却水を水車軸受４、水車発電機軸受５等の各軸
受へ供給する。その結果、第５図に示すように、まず、
軸受、油等が冷却され、その後、水車１が起動されて軸
受、油等の温度が摺動摩擦熱により増加し、一定時限経
過後に発生熱量と放出熱量とがバランスして、軸受温度
および冷却水温が一定となる。なお、この水車起動とい
う過渡時には、軸受温度が低下する減少と軸受部の潤滑
油膜の形成が不十分であるために、一時的に軸受温度が
安定時よりも高くなり、運転時間の経過につれて安定状
態へと移行する現象が生じることがある。しかし、この
ような現象は、一時的なものであるため、水車起動後の
一定時限、比較演算装置が動作しないようにタイマーに
てロックしておき、回転数の増減指令を出さないように
して水車１の安定運転状態へと移行させることができる
。このタイマーの設定時間は数十分間が適切である。こ
れにより不必要にポンプの回転数を増減することのない
水車の安定運転が可能となる（第４図参照）。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ストレーナの排塵操作を制御する積算
タイマーまたは差圧スイッチの信号を比較演算装置に入
力するか、あるいは冷却水排水温度または軸受温度を比
較演算装置に入力することによりポンプの回転数を増減
させる。これによりストレーナの排塵操作時にはｉ戸過
水量、枦過水圧を減少させることなく各種軸受等の安定
状態を維持することができる。また、ストレーナの排塵
操作時でない定常時には、検出温度によりポンプの回転
数を増減させることにより、冷却水量を最適に保持する
ことが可能となる。その結果、各種軸受、封水装置、制
御油、潤滑油の延命化が促進されるとともに、軸受の焼
付現象あるいは封水装置のシール材の短期摩耗、油ポン
プ吐出圧、吐出量の減少等の異常状態を回避でき、あわ
せて全体として省エネルギー化を図ることができる等優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の給水装置の制御系の構成図
、第２図から第４図は本発明の実施例の給水装置の制御
特性を説明するためのタイミング図、第５図は水車起動
時の軸受温度変化を示す特性図、第６図はポンプの動作
特性を示す線図、第７図は軸受温度と冷却水給水量の関
係を示す特性図、第８図は冷却水排水温度と冷却水給水
量の関係を示す特性図、第９図は従来装置の制御系の制
御特性を示すタイミング図である。１・・・水車、２・・・水車発電機、３・・・主軸封水
装置、４・・・水車軸受、５・・・水車発電機軸受、６
・・・集油槽、７，８．９・・・クーラー管、１０・・
・温度センサー１１・・・流量計、１２・・・排水管、
１３・・・放水庭、１４・・・比較演算装置、１５・・
・可変速駆動手段、１６・・・スクリーン、１７．１８
・・・モータ、１９・・・常用ポンプ、２０・・・予備
ポンプ、２１・・・貯水槽、２２・・・積算タイマー、
２３・・・電動ストレ−ナ、２４・・・電動排砂弁、２
５・・・差圧スイッチ、２６・・・ドラフト放水路、２
７・・・排水管、２８・・・水圧鉄管、２９・・・ドラ
フトチューブ、３０・・・温度センサー

Claims

【特許請求の範囲】

ポンプと、このポンプを駆動する可変速駆動手段と前記
ポンプに連結した給水管路内の流水中の異物を除去する
ストレーナとからなる給水装置において、前記ストレー
ナ内に蓄積された異物の排出操作を積算タイマーの作動
により制御し、前記積算タイマーの動作時には前記可変
速駆動手段に付与する速度指令を一定値増幅して前記ポ
ンプを増速運転し、また、前記積算タイマーの非動作時
には前記速度指令を一定として前記ポンプを定速運転す
ることを特徴とする給水装置の制御方法。