JPS61104174A - 圧油装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は例えば水力発電所における各種囲器を操作する
ための圧油を供給する圧油装置に関するもので、特に省
電力運転を一可能にした圧油装置に関するものである。

〔従来の技術〕

水力発電所においては各種ｎ器（例えば調速は。

入口弁、制圧装置、制動装置等）の操作に圧油が使用さ
れている。その圧油を供給する圧油装置は第３図に示す
ように通常油ポンプ１とその駆動用電動殿〔インダクシ
ョンモータ（ＩＭ＞）２．１１衝用のアキュムレータ３
．アンローダ（油圧式切替弁）４．圧油タンク５．圧油
配管６．返油パルプ７、貯油タンク８．フィルタ９等か
ら構成されている。油ポンプ１は、貯油タンク８内の作
動油（タービン油）に外部の空気を混入しながら圧油タ
ンク５に送って、圧油タンク５内に圧力油（圧油）をつ
くる。この圧油が通常電気回路による制御に従って、各
機器のサーボモータや配圧弁に送られて機器の１Ｉｌｌ
　ｌがなされ、仕事が終ると排油となって貯油タンク８
にもどされる。圧油タンク５の容量は、この電動機の電
源喪失やその他の故障でタンク内の圧油が規定値を保持
できなくなっても、直ちに水車を停止させるだけの容量
をもたせ、その保安装置として圧油Ｗ１電！（図示せず
）を備えている。圧油の使用値は水車の大きさなどによ
り１０〜７０ｋｇ／ｄの範囲内の適当な値が選ばれる。

〔解決しようとする問題点〕

従来、上記油ポンプ１は、負荷（被制御１機器）の状態
とは無関係に常時定格速度で連続運転されており、圧油
タンク５の圧力が設定値〔例えば定格圧力（１４ｋｇ／
ｄ）±１ｋｇ／ｄ）を維持するように、圧油タンク５の
油圧を検出して、圧油タンク５と油ポンプ１の中間にあ
るアンローダ４を作動させ、−１ｋｇ／ｄになると油ポ
ンプ１から圧油タンク５へ作動油を供給し、÷’Ｉｋｇ
／ｄになるとアンローダにより圧油タンク５をバイパス
させて作動油をドレインさせ貯油タンク８に戻すように
なっていた。そのため油ポンプ１の駆動用ｍｅ機（ＩＭ
）２は連続運転されており、作動油をドレインさせてい
る間の無駄な電力消費がかなり大きく、省エネルギーの
観点から改善が望まれている。

本発明の目的は上述した従来の問題点を解消し、油ポン
プにより作動油を圧油タンクへ供給している時以外は油
ポンプの回転速度を下げ省エネルギーをはかることがで
きる圧油装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述した目的を達成するために、油ポンプを駆
動する電動機の電源にインバータ〔可変電圧可変周波（
ＶＶＶＦ）インバータ〕を用い、電動機の回転速度を低
速から高速まで連続して可変できるようにするとともに
、圧油タンク（又は圧油配管等）に作動油の圧力を検出
する圧力センサ（半導体圧力センサ）を設け、アンロー
ダにそ〆 の動作状態を検出する検出器を設けた。そして上記圧力
センサが検出した作動油の圧力信号と、上記検出器が検
出したアンローダのオンロード信号及びアンロード信号
を用いて、圧油タンクが設定された定格圧力の許容範囲
内を維持するようにインバータの出力をｉ＋ｌＪ　ｍし
ている。

（作用） 上述した本発明の圧油装置によれば、油ポンプにより作
動油を圧油タンクへ供給している時及びその準備態勢に
ある時以外は油ポンプの回転速度をその軸受が要求する
最低速度まで下げることができ、省電力化が計られる。

なお、この運転モードの詳細については、次の実施例に
おいて説明する。

〔実施例〕

本発明の圧油装置は第３図に示したものにインバータと
それを副葬する１ＩＩＪｎ系を付加したものであり、装
置の基本構成は第３図と同じであるから、新たに加わっ
た部分を主にしてその構成と動作を説明する。

第１図は本発明の主要部（油ポンプ駆動用電動機の制御
系）の構成を示すブロック図である。図に示したように
油ポンプ１を駆動する電動霞（ＩＭ）２の′Ｉｉ源とし
てインバータ（ＶＶＶＦインバータ）１０を設けている
。インバータ１ｏは該インバータに内蔵又は付加した制
御部１１によって出力制御が行われる。制御部１１には
運転モードを設定する各種の設定器１２が設けられてい
る。

すなわち、■最高速セット、■最低速セット、■加速時
間セット、■減速時間セットが設けられている。また、
＃Ｊ　１１１２部１１はアンローダ４の動作状態を検出
する検出器１３からのオンロード信号及びアンロード信
号と、圧油タンクに設けた圧力センサ１４からの圧力信
号が入力され、それらの入力信号に応じあらかじめセッ
トされた所定の運転モードに従ったインバータ制御信号
を発生し、電動機２及びそれにつながる油ポンプ１の回
転速度を制御する。

上記アンローダ４は弁の切替動作に応じて上下動するロ
ッド４゛を通常その頭部に備えているので、上記検出器
１３はロッド４−の動きによる接点載面（スイッチ）を
取付けて、オンロード信号及びアンロード信号を取り出
すようにしている。

なあ、アンローダ４は動作回数が多いので、機械式のス
イッチより、寿命の長い磁気式又は光電式の無接点式セ
ンサを用いることが望ましい。

次に第２図に示す運転モードを参照して本発明の圧油装
置の動作説明をする。

圧油タンクの圧力は第２図（イ）に示したように時間＜
１）とともに変動する。いま、圧油タンクの定格圧力を
例えば１４ｋｇ／ｄとし、その許容範囲は例えば±１ｋ
ｇ／ａ！とする。アンローダは第２図（ロ）に示したよ
うに許容最低圧力（１３ｋｇ／ｄ）から許容最高圧力（
１５ｋｇ／ｃ））まで圧油タンクの圧力を高める時間は
オンロード側に、その他の時間はアンロード側に弁が切
替わっている。

このオンロード期間は通常２０〜３０秒であり、アンロ
ード期間は３〜１０分程度である。本発明はこの長いア
ンロード期間に電動液及び油ポンプの回転数を下げ、省
エネルギーをはかる訳である。

電動−の回転数は上記アンローダの動きを検出して得ら
れるオンロード信号およびアンロード信号によって切替
制御されるが、圧油タンクの圧力が許容最低圧力になっ
た時点で電動液の回転を上げると、油ポンプの出力が徐
々にしか上昇してゆかないので、アンローダや配管中に
挿入されている逆止弁の動作に安定性を欠く場合がある
。そこで圧力センサにより圧油タンクの圧力が許容最低
圧力よりわずかに高め（例えば１，３．３ｋｇ／ｃ／）
のところに来た時（２図（イ）参照）を検出して、その
時点でインバータの出力を増加させ、第２区（ハ）に示
したように電動機及び油ポンプを窓箔速度に上昇させる
。この時にはまだアンローダはドレイン側になっており
、圧油タンクの圧力が許容範囲最低圧力（例えば１３ｋ
ｇ／ｃ／）になったらアンローダは圧油タンク側（オン
ロード）に切替り、作動油（圧油）を圧油タンクに供給
し始める。

すなわち、オンロードになるより少し手前で油ポンプの
回転数を上げ作動圧を上昇させておき、アンローダがオ
ンロード側に切替りた時点で第２図（ニ）に示したよう
に直ちに油ポンプの能力をフ　　　　フルに発揮できる
ようにし、アンローダが安定した動作をするようにして
いる。モして圧油タンクの圧力が許容最高圧力に上昇し
たらインバータの出力を減少させて、油ポンプの軸受が
要求する最低速にて油ポンプを運転する。この時にはア
ンローダはドレイン側に切替る。このようにして省電力
運転が行なわれる。

以上の説明においては、アンロード時に油ポンプは低速
ながら回転を続けている場合で説明したが、これは油ポ
ンプに例えばスクリューポンプを用いた場合を想定し、
そのメタル軸受に給油を行うことを考えたからである。

もし、油ポンプにギヤポンプ等の玉軸受を用いたものが
使用されている場合には、アンロード時にその回転を一
時停止させるように運転モードを設定することも可能で
ある。

〔効果〕

以上説明したように本発明によれば、圧油ポンプ用電動
ｎをＶＶＶＦインバータで運転しており、圧力センサが
検出した圧油タンクの圧力信号とアンローダからのオン
ロードおよびアンロード信号をＶＶＶＦインバータ側で
速度信号（アナログｍ）に変換し、オンロード時にソフ
ト加速後Ｉｋ？ｔｆ１回転とし、アンロードになるとソ
フト減速後最低速度で運転するようにしているので、ア
ンロード時の消費電力を減じることができ、しかも数械
的なストレスも小ざく安定な動作が得られる。

なお、実験結果によれば、本発明の運転方式による消費
電力量は、従来の定格速ｒ！！、連続運転方式による消
費電力量の約３０〜４０％ですむことが分り、省エネル
ギー効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油ポンプ駆動用電動渫の制御系の構成
を示すブロック図、第２図（イ）〜（ニ）は本発明の圧
油装置の運転モード説明図、第３８は圧油装置の構成説
明図である。 １・・・・・・油ポンプ、 ２・・・・・・電動機（ＩＭ）、 ４・・・・・・アンローダ、 ５・・・・・・圧油タンク、 ８・・・・・・貯油タンク、 １０・・・・・・インバータ（ＶＶＶＦインバータ）、
１１・・・・・・制郭部、 １２・・・・・・運転モードの設定器、１３・・・・・
・検出器、 １４・・・・・・圧力センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧油タンクと、作動油を蓄える貯油タンクと、上記
   圧油タンクに作動油を供給する油ポンプと、該油ポンプ
   を駆動する電動機と、上記圧油タンクと油ポンプの中間
   に設けたアンローダを備えてなる圧油装置において、 上記作動油の圧力を検出する圧力センサと、上記アンロ
   ーダの動作状態を検出する検出器と、上記電動機運転用
   のインバータ及び該インバータの出力を制御する制御部
   とを付加し、該制御部に上記圧力センサが検出した作動
   油の圧力信号と上記検出器が検出したアンローダのオン
   ロード信号及びアンロード信号を入力し、その入力信号
   に応じ制御部があらかじめセットされた所定の運転モー
   ドに従ったインバータ制御信号を発生し、上記電動機に
   よって駆動される油ポンプの回転速度を制御することを
   特徴とする圧油装置。