JPS58140480A - 多段水力機械の運転制御方法 - Google Patents

多段水力機械の運転制御方法

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JPS58140480A
JPS58140480A JP57022385A JP2238582A JPS58140480A JP S58140480 A JPS58140480 A JP S58140480A JP 57022385 A JP57022385 A JP 57022385A JP 2238582 A JP2238582 A JP 2238582A JP S58140480 A JPS58140480 A JP S58140480A
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pressure stage
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Shinsaku Sato
晋作 佐藤
Ichiro Yamagata
山形 一郎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • 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
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Control Of Water Turbines (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、多段水力機械の運転制御方法に係り、%Ki
&高圧段部から最低圧段部までの各段部の流路が返し通
路によって連絡され、かつ最高圧段部と最低圧段部とに
可動ガイドベーンを備えた多段水力機械における定常運
転時の負荷調整制御方法に関する。
〔発明の技術的背景と問題点〕 最高圧段部から最低圧段部tでの各段部にランナを備え
、各段部を返し通路によって連絡し九多段水力機械の運
転制御は、各段部のランナの外周に設けたガイドベーン
の開腹を調整し、各段部の水流状態を制御することによ
り行われる、しかしながら、各段部のランナの外周にガ
イドベーンを設け、かつ各段部のガイドベーンに開閉操
作機構を連結させることは構造上の制約をうけて極めて
国難である。そOため、従来の多段水力機械においては
、各段部のランナの外周に固定ベーンのみを設け、水力
機械O入口部に設けた入口弁の開閉制御によって運転制
御を行なうものもあるが、水流量調整が入口弁のみで行
なわれるため、設計点から離れた小流量、大流量時の多
段水力機械の水力性能の低下が著しいという問題があっ
た。
このような大口弁制御方式による運転制御方法の有する
問題点の解決策として最高圧段部のみに水口測置をIp
!節できる可動ガイドベーンを設け、この可動ガイドベ
ーンによって流量調整を行なう多段水力機械が考えられ
るが、小流量運転時の振動、騒音、キヤビテーシヨン等
の問題点を中はり有している。
そこで、構造上において龜台場的で無理がなく、かつ相
対的に高い水力性能を有する多段水力機械として、最高
圧段部および最低圧段部に水口開度をlll11節でき
る可動ガイドベーンを備えた多段水力機械が考えられる
けれども、最高圧段部と最低圧段部に可動ガイドベーン
を備えた多段水力機械は、単段の水力機械に比べて流路
形状が複雑であって、かつ可動ガイドベーンが2組ある
ためK、定常運転時の負荷調整制御の際、最高圧段部と
、最低圧段部の各可動ガイドベーンを的確KM[調整す
る必要がある。
開度w/4IIIiが確実に行なわれない場合には、多
段水力機械全体に作用する落差を各段部のランチが分担
する割合(以下落差分担と称す)が各々真なり不均一と
なるので水力性能の低下を招いたり、低圧側段部の過大
水圧上昇、撫動、騒音、キャビテーションなどを伴い易
い運転状態となり問題となる。
しかるに、最高圧RwAと最低圧段部に可動ガイドベー
ンを備えた多段水力機械自体が技術的に未鞠な分野が多
いこともあって、運用上%KJk散な定常運転時O負荷
III整llK1伽を行なう場合に対する簡便にして的
確な運転制御方法が未に提案されていない、 〔発明の目的〕 そこで本発明の目的は、定常運転時に負荷調整制御を行
なう場合、可動ガイドベーンの開度調節を確実に行なう
ことくより、安定した運転状態の下に的確な負荷調整制
御が実施できるようにし九多段水力機械の運転制御方法
を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明は、最高圧段部から最
低圧段部までの咎段部にランナを備え、各段部が返し通
路によって連絡され、かつ前記最高圧段部と前記最低圧
段部の各段部の入口@に水口間fをi!lI節する1」
動ガイドベーンを設けた多段水力機械の運転制御方法に
おいて;定常運転時に負荷の14J11劃餌を行なう場
合、最高圧段部または最低圧!R部のいずれか一方の可
動ガイドベーンの開度−uIllIIt−流量の制御指
令に応じて行なうと共に、他方の#IJ#Ibガイドベ
ーンの開度を最低圧段部出口偵水圧と最高圧段部から最
低圧段部に至る閾の中間部水圧との水圧差の制御指令に
応じて行なうことに工り、負荷の調整制御を行なうよう
にしえことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下7ランンス形2Rポンプ水車を例にとって本発明に
よる多段水力機械の運転制御方法の一実施例を図面を参
照して*明する。
単一の水車主軸1の軸上には、高圧段ランナ2と低圧段
ランナ3とが軸方向の距離をおいて固着はれている。上
記高圧段ランナZFi上カバー4および下カバー5で包
囲される一方、低圧殺ランチ3は上カバー6および下カ
バー7で包囲され、高圧段ランナ富8および低圧段ラン
ナ室9を構成している。#記高圧段ランナ室8と低圧段
ランナ室とは返し通路10で連絡され、通路上には返し
羽根11および水口開度を変えられる低圧段可動ガイド
ベーン化が設けられてI/i!。
1*高圧段ランナ*8の外側にはうず巻ケーンング13
が配置され、そのうす室14と上記高圧段ランナi18
とは連通され、うす室14の入口は大口弁部を介して水
圧鉄管23に′l&絖され、水圧鉄t23は上池20に
連絡していゐ。
さらKまた、高圧段ランナ2の外側には、水口開腹を変
見られる高圧段可動ガイドベーン巧が設けられている。
&お上記低圧段ランナii9には吸出し[16が接続さ
れ、その下流側は放水路ムと接続されて、放水路スは下
池4と連絡している。また第2図中6は2Rポンプ水車
本体、26Fi回転電機である。
高圧段ランナ室8から低圧段ランナ室9に至る間の中間
部に相当する返し通路10には、この返し通路部の水圧
を検出する中間部水圧検出装置17か設けられている。
さうKfIL量検出装置としてケーンング部インデック
ス法流量検出装置118がうず巻ケーシング13#/c
、もしくは吸出し蕾齢インデックス法流量検出装置19
か吸出し管16に設けられている。こ\でインデックス
法流量検出装fFi、水車流路内の適m1k2点間の差
圧を指数とする流量の相対変化を測定する既知の流駿検
出装置である。
次に、上記した2段ポンプ水車における本発明による運
転制御方法の実施例について述べる。
オず、第3図および第4図に示す運転制御ブロック構成
図ガを参照して、定常運転時に与えられた運転落差で負
荷の調整制御を行なう場合、第3図に示すようK、ケー
ンング部インデックス法流量横出装置18または、吸出
し型部インデックス法流量横出f装置19で検出される
流量の制御指令をガイドベーン制御Il装f27に伝え
て、高圧段可動ガイドベーン15の開度制御を行なう。
すなわち、上記インデックス法流量検出装置で検出され
た流量が、あらかじめ運転落差と負荷との関係より定め
られた目標負荷相当流量(第5図にあらかじめ定められ
た流量と負荷との関係例を示す〕を上まわるものである
ときは閉方向に、また逆に下まわるものであるときは、
開方向にそれぞれ高圧段可動ガイドベーン15の開度制
御を行なう。
この高圧段可動ガイドベーン15の開度制御により、高
圧段ランナ部シよび低圧段ランチ部の落差分担が変化す
る。すなわち高圧段可動ガイドベー715の水口開度が
大きくなれば高圧段ランナ部の落差分担”は低圧段ラン
チ部よりも相対的に減少し、逆に水口開度が小官くなれ
ば高圧段部の落差分担は相対的に増加する。このため高
圧段部から低圧段部に至る間の中間部に位置する返し通
路部の水圧が変化する。
ここで、他方の最低圧膜可動ガイドペー7、すなわち低
圧段可動ガイドベーン12については、上記高圧殺部か
ら低圧段1iK至る間の中間部水圧(たとえば返し通路
10の水圧)と低圧段部出口側水圧(たとえば放水路ス
の水圧)との水圧差の制ll傷号を伝えて、水力的に1
m性な落差分担になるように最低圧段部ガイドベーン匿
の開度制御を行なう。
すなわち、具体例として第4図に示すように、中間部水
圧検出装置117で検出された高圧段部から低圧段部に
至る間の中間部水圧(たとえば返し通路lOの水圧りと
、最低圧段部出口側水圧検出装置別で検出された出口水
圧(たとえば放水路240水圧〕の水圧差を水圧差検出
装置9で検出し、他方、靜%差検出装置Iで検出された
多段水力機械全体#/C作用する靜落!!(上池200
水位と下池210水位の水位差、第2図中Hstで示す
)と、上記水圧差を水圧差比較器31で比較する。次に
この水圧差比較器31で比較された前記静1!)麦と水
圧差との相対比もしくは相対差が各段部で高性能運転が
行なえる落差分担になるようKあらかじめ設定した規定
範囲(第6.7図に一例を示す)を上書わるものである
と!は、すなわち中間部水圧が減少して低圧段ランナ部
の落差分担か減少した場合は低圧段可動ガイドベーン1
2を閉方向に、また逆に上記相対比もしくは相対差が規
定範囲を下まわるものであるときは、すなわち中間部水
圧が増大して低圧段ランチ部の落差分担が増大した場合
は開部可動ガイドベーン12を開方向にそれぞれ操作す
る制御指令をガイドベーン制御装置32.に伝えて、上
記相対比もしくは相対差が再び規定範囲内に至るまで低
圧段可動ガイドベーン12の開度制御を行なう。
このように、R量の制御指令を嵩圧段同動ガイドベーン
15に伝えてその開腹制御を行ないながら、他方では高
圧段部から低圧段sK至る間の中間部水圧と低圧段部出
口側水圧との水圧差の制御指令を低圧段可動ガイドベー
ン12に伝えてその開腹制御を行なわしめることにより
、所定の負荷における運転状態に至ることができる。
次K、上記実施例とは逆に、流量の制御指令を低圧段可
動ガイドベーン12に伝える場合の運転制御方法の実施
例を説明する。
低圧段可動ガイドベーン12には、第3囚に示すように
、ケーンング部インデックス法流量検出装置18または
、吸出し管部インデックス法流普検出鰻!f 19で検
出される流量の制m指令をガイドベーン制御装置27に
伝えて、上記流量が目標負荷相当流量を上まわるもので
あるときは閉方向に、また逆圧下まわるものであるとき
は開方向にそれぞれ低圧段可動ガイドベー712の開度
制御を行なう。
他方の高圧段可動ガイドベー715について捻、前述同
様縞4図に示す制御ブロック図に沼って開部可動ガイド
ベーン15の開度制御を行々う。ただしこの場合、水圧
差比較器31で比較された静落差と高圧R部から低圧段
部に至る間の中間部水圧と低圧段部出口側水圧との水圧
差の相対比もしくは相対差が各段部で高性能運転が行な
える落差分担になるようKあらかじめ設定した規定範囲
を上まわるものであるときは高圧段可動ガイドベーン1
5を開方向に、また逆に上記相対比もしくは相対差が規
定範囲を下まわる−のであるときは開部可動ガイドベー
ン12を閉方向にそれぞれ操作する制御指令をガイドベ
ーン制御装置132に伝えて開部可動ガイドベーン12
の開度制御を行なう。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば定常運
転時に負荷調整制御を行なう場合、一方の段部の可動ガ
イドベーンの5i4度制−を行ないながら、同ガイドベ
ーンの水口開度の変化に合わせて、他方の段部の可動ガ
イドベーンの開度制御を行なうことが可能となるため、
常に上記2組の可動ガイドベーン開度の組合せを水力性
能上最適な蟻のとして選択できる。これは定常運転負荷
秋縛において、常に水力性能の最もすぐれた運転が可能
であることを意味する。
ま′た、各段部における落差分担を常に制御することが
可能である良め、キャビテーションおよびランナ出口の
旋回うずに対する条件が相対的K”JIもきびしくなる
最低圧段部において、上記のような問題を伴い易い運転
負荷状9においても、静落差と、最高圧段部から最低圧
段部に至る間の中間部水圧と最低圧段部出口側水圧との
水圧差の相対比屯しくけ相対差の規定範囲を調整するこ
とで上記運転状態を回避することができる。
さらに、前記2組の可動ガイドベーンの水口開変質化の
組合せによっては、過渡的な異常水圧上昇か低圧111
m郁に発生する危険性があるが、本発明によれば前記中
間部水圧をたえず検出しながら、上記2組の可動ガイド
ベーンを制御することが可能であるため、低圧@波部水
圧の^常上昇を防止することができる。
このように%本発明によれは運用上特に重要な定常−A
1時の負荷―整制鈍を行なう場合K、問題となる振動、
騒音、キャビテーンヨン、異常な水圧fIjJJなどを
伴う不安定な運転状態を回避して、常に高性能運転を行
なえる信頼性の高い負荷調整制御方法を提供することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
#X1図は本発明を適用する7う/シス形2段ポンプ水
車の縦断−図、第2回目上記2段ボyプ水阜を含む水路
系の説明図、tsa図シよび第4図は定常運転時におけ
る運転制御構成を示したブロック図、第5図はインデツ
タス流量と運転負荷との9111を示したM図、第6図
および第7図は定常這転範1!KISPける静落差と、
最嶌圧段部から最低圧段部Kffiる中間部水圧と最低
圧段部出口側水圧との相対北本しくは相対差の規定範囲
を図示した説明図である。 2・・・為圧設ランナ、3・・・低圧段ランナ、10・
・・返し通路、ν・・・低圧段可動ガイドベーン、15
・・・高圧段可動ガイドベーン、17・・・中間部水圧
検出器、18 、19・・・インデッタス法流量検出装
置、27 、32・・・ガイドベーン制御装置、四・・
・最低圧Rs出口側水圧検出装置・加・・・静落差検出
装置、31・・・水圧差比較器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1最高圧段郁から最低圧段部までの各段部にランナを備
    え、各R11が返し通路によって連絡され、かつ前記最
    高圧段部と前記最低圧段部の各段部の入ロlIK水ロ開
    腹を調節する可動ガイドベーンt−設けた多段水力機械
    の運転制御方法において:定常運転時に負荷の調整制御
    を行なう場合、最高圧段@または最低圧段部のいずれか
    一方の可動ガイドベーンの開度制御を流量の制御指令に
    応じて行表うと共に、他方の可動ガイドベーンの開腹を
    最低圧段部出口肯水圧と最高圧MIsから最低圧段sK
    至る間の中間部水圧との水圧差の制御指令に応じて行な
    うととKより、負荷の調整制鈍を行なうようにしたこと
    をIII#黴とする多段水力機械の運転制御方法。 2 うず咎ケーンング流路Stたは吸出し管流踏部KW
    &けたインデックス法流量検出装胃を介して流量の制御
    指令を最高圧段部可動ガイドペーyK伝えて流量が目標
    負荷和尚流量を上まわる40であると童は閉方向Ktた
    逆に下まわるもO″′Cあると亀は開方向に最高圧段部
    可動ガイドベーンOM度制御を行なわしめながら、他方
    の最低圧段部可動ガイドベーンには多段水力機械全体に
    作用する静落差と前記水圧差との相対比もしくは相対差
    の制御指令を伝えて前記相対比4しくは相対差が規定範
    囲を上まわ゛る屯のであるときは閉方向Kまた逆に下ま
    わるものであると1は開方向に最低圧段部可動ガイドベ
    ーンの開度制御を行なわしめることKより、紬記相対比
    もしくは相対蓋が規定範踵内に維持されるように負荷の
    調整制御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記歌の多段水力機械の運転制御方法。 3、うず巻ケーンンダ流路部または吸出し管流踏部に設
    けたインデックス法流量検出装置を介して流量の制御指
    令を最低圧段部可動ガイドベー7に伝えて流量が目標負
    荷1IiA当流量を上まわるものであると寝は閉方向K
    また逆に下まわるものであると會は開方向Kll低圧段
    部可動ガイドベーンの開度側−を行なわしめながら、他
    方の最高圧段si]動ガイガイドベーン前記相対比もし
    くは相対差の制−指令を伝えて前記相対比もしくは相対
    差が屓定範囲を上まわるものであるときは開方向Ktた
    逆に下まわる本のであると龜は閉方向に最高圧段部可動
    ガイドベーンの開度制御を行なわしめることにより、前
    記相対比もしくは相対差が規定範−内に維持されるよう
    に負荷の調整制御を行なうことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記軟の多段水力機械の運転制御方法。
JP57022385A 1982-01-14 1982-02-15 多段水力機械の運転制御方法 Granted JPS58140480A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57022385A JPS58140480A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 多段水力機械の運転制御方法
US06/456,974 US4502831A (en) 1982-01-14 1983-01-10 Method of controlling operation of multistage hydraulic machines
DE19833300978 DE3300978A1 (de) 1982-01-14 1983-01-13 Verfahren zur steuerung des betriebes einer mehrstufigen hydraulischen maschine
CH196/83A CH663824A5 (de) 1982-01-14 1983-01-14 Verfahren zur steuerung einer mehrstufigen, hydraulischen maschine.

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JPH044470B2 JPH044470B2 (ja) 1992-01-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59168276A (ja) * 1983-03-15 1984-09-21 Toshiba Corp 多段水力機械の運転制御方法

Citations (1)

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JPS58122369A (ja) * 1982-01-14 1983-07-21 Toshiba Corp 多段水力機械の運転制御方法

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