JPH04279773A - ペルトン水車の制御装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水圧鉄管が長く水系
の時定数が大きい定負荷運転用の発電所に配置したペル
トン水車の速度を調整する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水力発電所には、負荷変動に対して直ち
に対応しなければならない発電所と、定負荷で運転する
発電所があり、定負荷で運転する発電所ではガバナを省
略することがある。特に水圧鉄管の長い発電所では、水
系の時定数が大きく制御装置の応答時間が長いためガバ
ナは意味がない。このような発電所では水車起動時に同
期速度を確立するまでに時間がかかり、並列投入するの
に時間がかかる。

【０００３】水圧鉄管が数ｋｍ〜数１０ｋｍと長く、高
落差のためペルトン水車を用いる発電所ではガバナを省
略することがあり、ニードルの開閉だけで並列投入しよ
うとすると、回転速度の変動が激しく並列投入まで時間
がかかるので、従来は、起動時に回転速度が定格回転速
度より上昇したときデフレクタを全閉してジェットをし
ゃ断することにより回転速度を下げ、回転速度が下がっ
たとき再びデフレクタを全開して回転速度を上げて定格
回転速度に近づけていた。しかし、デフレクタを全閉し
たり全開したりすることは、回転速度が下がり過ぎまた
は上がり過ぎとなり定格回転速度に安定するのに時間が
かかり、短時間に並列投入できなかった。従来は、ニー
ドルの開度をニードルコンバータ及びニードル配圧弁に
よって制御するとともに、デフレクタの開閉をデフレク
タコンバータ及びデフレクタ配圧弁により制御していた
。

【０００４】従来、ペルトン水車を備えた発電所でガバ
ナを用いない場合には、ニードルの開度を調整するとと
もに、デフレクタを全開または全閉させて並列投入まで
速度調整していたが、並列投入までに時間がかかる（３
０分位）ので、この時間を短縮させることが求められて
いた。

【０００５】この発明はペルトン水車を備えた水圧鉄管
が長く水系の時定数が大きい発電所において、起動して
から短時間で並列投入することができるペルトン水車の
制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、水圧鉄管が長く水系の時定数が大きい発電所に配置
され、デフレクタ配圧弁によりデフレクタの開閉を調整
するペルトン水車の制御装置において、制御すべきペル
トン水車の回転速度と定格回転速度との差を検出するセ
ンサと、このセンサからの信号により駆動する回転速度
制御モータと、この回転速度制御モータにより軸方向に
移動され、かつ中央を境にして両側に逆方向の斜面を有
するデフレクタ開度設定用カムと、このデフレクタ開度
設定用カムに接触して変位し、前記デフレクタ配圧弁を
操作するリンク機構とからなる速度調整装置を設けるよ
うにする。

【０００７】さらに、上記目的を達成するために、水圧
鉄管が長く水系の時定数が大きい発電所に配置され、デ
フレクタ配圧弁によりデフレクタの開閉を調整するペル
トン水車の制御装置において、制御すべきペルトン水車
の回転速度の単位時間当たりの変化を検出するセンサと
、このセンサからの信号により駆動する回転速度制御モ
ータと、この回転速度制御モータにより軸方向に移動さ
れ、かつ中央を境にして両側に逆方向の斜面を有するデ
フレクタ開度設定用カムと、このデフレクタ開度設定用
カムに接触して前記デフレクタ配圧弁を操作するリンク
機構とからなる速度調整装置を設けるようにする。

【０００８】

【作用】この発明は、制御すべきペルトン水車の回転速
度と定格回転速度との差をンサにより検出して、このセ
ンサからの信号により回転速度制御モータを駆動してデ
フレクタ開度設定用カムを移動させ、デフレクタ開度設
定用カムの斜面に接触するリンク機構を介してデフレク
タ配圧弁を操作してデフレクタの開度を調整する。デフ
レクタの開度を回転速度の差Δｎに対応した大きさだけ
、かつ回転速度の差Δｎの正または負に応じて開閉する
ので、ペルトン水車が起動してから定格回転速度に安定
するまでの時間を短くすることができる。

【０００９】この発明は、制御すべきペルトン水車の回
転速度の単位時間当たりの変化をセンサにより検出して
、このセンサからの信号により回転速度制御モータを駆
動してデフレクタ開度設定用カムを変位させ、デフレク
タ配圧弁を操作してデフレクタの開度を調整する。デフ
レクタの開度を回転速度の単位時間当たりの変化ｄｎ／
ｄｔに対応した大きさだけ、かつ変化ｄｎ／ｄｔの正ま
たは負に応じて開閉するので、ペルトン水車が定格回転
速度に安定するまでの時間を短くすることができる。

【００１０】

【実施例】実施例１ 　　図１はこの発明の第１の実施例に用いる速度調整装
置の構成図である。この発明による速度調整装置は、制
御すべきペルトン水車の回転速度ｎと定格回転速度ｎ０
　との差Δｎを検出するように水車の軸に取り付けた図
示しないセンサと、このセンサからの信号により駆動す
る回転速度制御モータ５と、この回転速度制御モータ５
により軸方向に移動され、かつ中央を境にして両側に逆
方向の斜面を有するデフレクタ開度設定用カム３と、こ
のデフレクタ開度設定用カム３に接触してデフレクタ配
圧弁１を操作するリンク機構１３とから構成する。

【００１１】次にこの速度調整装置の動作を説明する。 図示しないセンサによりペルトン水車の回転速度ｎと定
格回転速度ｎ０　との差Δｎを検出する。このセンサか
らの信号を回転速度制御モータ５に入力する。回転速度
制御モータ５が回転すると歯車７を回転させ、デフレク
タ開度設定用カム３の軸３ａを軸方向に移動させる。デ
フレクタ開度設定用カム３は中央を境にして左右が逆の
傾面を持ち、一方の傾面は回転速度ｎが定格回転速度ｎ
０　より速いとき、他方の傾面は回転速度ｎが定格回転
速度ｎ０　より遅いときに適用する。ニードル開度が同
じでも落差により回転速度ｎと定格回転速度ｎ０　との
差Δｎの大きさがことなるので、デフレクタ開度設定用
カム３を回転させることにより落差の関数を導入する。 デフレクタ開度設定用カム３に接触するレバー９が上下
に移動すると、レバー９に結合されたレバー１０が支点
１１に支持されて移動する。レバー１０の端部１２はデ
フレクタ配圧弁１のパイロットバルブ１ａを操作するの
で、デフレクタ配圧弁１から油圧をデフレクタに供給し
てデフレクタを開閉する。２はデフレクタの開度を確認
するためのリターン用カム、４はリンク機構１３をデフ
レクタ開度設定用カム３に接触させるためのリンク制御
モータ、ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれリミットスイッチで
ある。

【００１２】図２はこの発明の第１の実施例の速度調整
装置を用いたペルトン水車の速度調整を説明する線図で
ある。ニードルはニードル配圧弁により制御され、ニー
ドル開度ｓは図示のごとく変化する。ペルトン水車の回
転速度ｎは図のごとく変化し、回転速度ｎと定格回転速
度ｎ０　との差Δｎをセンサにより検出して図１の速度
調整装置を介してデフレクタ開度Ｄ１　を図示のごとく
調整し、デフレクタ開度の変化を次第に少なくしてペル
トン水車を定格回転速度ｎ０　に安定させ、デフレクタ
開度を全開とする。Ｄ３　は従来の制御装置を用いた水
車の制御装置によるデフレクタ開度を示し、従来はデフ
レクタの全開または全閉を繰返していたので、並列投入
までに時間がかかった。しかし、ニードルの開閉時間は
５００〜１０００秒のオーダであり、デフレクタの開閉
は２〜３秒、回転速度制御モータ５の全ストロークは３
０秒程度なので、発電機のＧＤ２　が大きい場合でも、
ペルトン水車の回転速度ｎ定格回転速度ｎ０　との差Δ
ｎを検出して、Δｎに対応してデフレクタの開度を調整
するため短時間で定格回転速度に安定させることができ
る。

【００１３】実施例２ 　　図３はこの発明の第２の実施例の速度調整装置を用
いたペルトン水車の速度調整を説明する線図である。速
度調整装置の構成は図１と同様なので説明を省略する。 第１の実施例とことなるのは、制御すべきペルトン水車
の回転速度ｎの単位時間当たりの変化ｄｎ／ｄｔを検出
ように水車の軸に取り付けた図示しないセンサで検出し
、このセンサからの信号を回転速度制御モータ５に入力
することである。ニードルはニードル配圧弁により制御
され、ニードル開度ｓは図示のごとく変化する。ペルト
ン水車の回転速度ｎは図のごとく変化し、回転速度ｎの
単位時間当たりの変化ｄｎ／ｄｔをセンサにより検出し
て図１の速度調整装置を介してデフレクタ開度Ｄ２　を
図示のごとく調整し、デフレクタ開度Ｄ２　の変化を次
第に少なくして、ペルトン水車を定格回転速度ｎ０　に
安定させ、デフレクタ開度ｓを全開とする。このときｄ
ｎ／ｄｔが正であるか負であるかによりデフレクタ開度
設定用カム３の一方の斜面または他方の斜面を用いてデ
フレクタを開閉する。

【００１４】

【発明の効果】この発明は、制御すべきペルトン水車の
回転速度と定格回転速度との差をセンサにより検出して
、このセンサからの信号により回転速度制御モータを駆
動し、中央を境にして両側に逆方向の斜面を持つデフレ
クタ開度設定用カムを介してデフレクタ配圧弁を操作し
てデフレクタ開度を調整するので、デフレクタの開度を
回転速度の差に対応してわずかずつ調整するため、短時
間でペルトン水車の回転速度を定格回転速度に安定させ
ることができる。従ってＧＤ２　の大きい場合でも、起
動時の並列投入までの時間を短縮できる。

【００１５】さらに、この発明は制御すべきペルトン水
車の回転速度の単位時間当たりの変化をサにより検出し
て、このセンサからの信号により回転速度制御モータを
駆動し、デフレクタ開度設定用カムを介してデフレクタ
配圧弁を操作してデフレクタ開度を調整するので、デフ
レクタの開度を回転速度の単位時間当たりの変化に対応
してわずかずつ調整するため、短時間でペルトン水車の
回転速度を定格回転速度に安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に用いる速度調整装置の構成
図である。

【図２】この発明の第１の実施例に用いる速度調整装置
によるペルトン水車の速度調整を説明する線図である。

【図３】この発明の第２の実施例に用いる速度調整装置
によるペルトン水車の速度調整を説明する線図である。

【符号の説明】

１　　　　デフレクタ配圧弁　　　　　　　　　　　　
　　　　６　　　　落差追従制御モータ １ａ　　パイロットバルブ　　　　　　　　　　　　　
　　　９　　　　レバー３　　　　デフレクタ開度設定
用カム　　　　　　１０　　　　レバー５　　　　回転
速度制御モータ　　　　　　　　　　　　１３　　　　
リンク機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水圧鉄管が長く水系の時定数が大きい
   発電所に配置され、デフレクタ配圧弁によりデフレクタ
   の開閉を調整するペルトン水車の制御装置において、制
   御すべきペルトン水車の回転速度と定格回転速度との差
   を検出するセンサと、このセンサからの信号により駆動
   する回転速度制御モータと、この回転速度制御モータに
   より軸方向に移動され、かつ中央を境にして両側に逆方
   向の斜面を有するデフレクタ開度設定用カムと、このデ
   フレクタ開度設定用カムに接触して変位し、前記デフレ
   クタ配圧弁を操作するリンク機構とからなる速度調整装
   置を設けたことを特徴とするペルトン水車の制御装置。
2. 【請求項２】　　水圧鉄管が長く水系の時定数が大きい
   発電所に配置され、デフレクタ配圧弁によりデフレクタ
   の開閉を調整するペルトン水車の制御装置において、制
   御すべきペルトン水車の回転速度の単位時間当たりの変
   化を検出するセンサと、このセンサからの信号により駆
   動する回転速度制御モータと、この回転速度制御モータ
   により軸方向に移動され、かつ中央を境にして両側に逆
   方向の斜面を有するデフレクタ開度設定用カムと、この
   デフレクタ開度設定用カムに接触して変位し、前記デフ
   レクタ配圧弁を操作するリンク機構とからなる速度調整
   装置を設けたことを特徴とするペルトン水車の制御装置
   。