JPS6230305B2 - - Google Patents
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- JPS6230305B2 JPS6230305B2 JP56167467A JP16746781A JPS6230305B2 JP S6230305 B2 JPS6230305 B2 JP S6230305B2 JP 56167467 A JP56167467 A JP 56167467A JP 16746781 A JP16746781 A JP 16746781A JP S6230305 B2 JPS6230305 B2 JP S6230305B2
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- JP
- Japan
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- output
- command value
- guide vane
- water turbine
- opening
- Prior art date
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- Expired
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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
-
- 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、分割されたガイドベーンを有する水
車の制御方式に関する。
車の制御方式に関する。
この種の水車は、例えば第１図に示す構造とな
つており、入口から導かれる水をガイドベーン１
で水量調節しながらランナー２に放出することに
よつて回転エネルギーを得るのに、ガイドベーン
１が第２図に示すように１Ａと１Ｂの２つに分割
され、ガイドベーン１Ａ，１Ｂは夫々別の軸３
Ａ，３Ｂに軸支されて２つの水口開閉操作機構
（図示しない）によるサーボモータ制御がなされ
る。この分割されたガイドベーン及びその操作機
構としてのガバナを有する水車により、部分負荷
効率を向上しようとするものである。
つており、入口から導かれる水をガイドベーン１
で水量調節しながらランナー２に放出することに
よつて回転エネルギーを得るのに、ガイドベーン
１が第２図に示すように１Ａと１Ｂの２つに分割
され、ガイドベーン１Ａ，１Ｂは夫々別の軸３
Ａ，３Ｂに軸支されて２つの水口開閉操作機構
（図示しない）によるサーボモータ制御がなされ
る。この分割されたガイドベーン及びその操作機
構としてのガバナを有する水車により、部分負荷
効率を向上しようとするものである。
本発明は水車出力指令値が与えられることで複
数のガイドベーンを個別に及び組合せて制御する
ことにより、高効率運転を図るようにした水車の
制御方式を提供することを目的とする。
数のガイドベーンを個別に及び組合せて制御する
ことにより、高効率運転を図るようにした水車の
制御方式を提供することを目的とする。
第３図は本発明の一実施例を示すガイドベーン
制御部構成を示し、２つのガイドベーンを有する
水車に適用する場合である。１０は水車出力０〜
100％を指令する出力設定部であり、発電機負荷
に応じて外部よりアツプ、ダウンの信号が与えら
れて水車出力指令値を出力する。この出力設定部
１０は電動サーボセツトポテンシヨメータ又は無
接触の設定器にされる。１１Ａ，１１Ｂは出力設
定部１０からの指令値を入力として対応するガイ
ドベーンの開度指令部であり、１１Ａは第２図で
はガイドベーン１Ａの開度指令値を出力し、１１
Ｂはガイドベーン１Ｂの開度指令値を出力する。
制御部構成を示し、２つのガイドベーンを有する
水車に適用する場合である。１０は水車出力０〜
100％を指令する出力設定部であり、発電機負荷
に応じて外部よりアツプ、ダウンの信号が与えら
れて水車出力指令値を出力する。この出力設定部
１０は電動サーボセツトポテンシヨメータ又は無
接触の設定器にされる。１１Ａ，１１Ｂは出力設
定部１０からの指令値を入力として対応するガイ
ドベーンの開度指令部であり、１１Ａは第２図で
はガイドベーン１Ａの開度指令値を出力し、１１
Ｂはガイドベーン１Ｂの開度指令値を出力する。
これら開度指令部１１Ａ，１１Ｂの指令値によ
つてガイドベーン１Ａ，１Ｂは個々に開度制御さ
れ、その制御回路は１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１
５Ａによる開度マイナループによるガイドベーン
１Ａの制になるし、１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１
５Ｂによる開度マイナループによるガイドベーン
１Ｂの制御になる。１２Ａ，１２Ｂは比較部で開
度指令値と実開度の比較をなし、１３Ａ，１３Ｂ
は開度調整増幅器、１４Ａ，１４Ｂはガイドベー
ン制御のサーボモータ、１５Ａ，１５Ｂはサーボ
モータ１４Ａ，１４Ｂ又はガイドベーン自体の実
開度を検出して電気信号に変換する変位−電気変
換器である。
つてガイドベーン１Ａ，１Ｂは個々に開度制御さ
れ、その制御回路は１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１
５Ａによる開度マイナループによるガイドベーン
１Ａの制になるし、１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ，１
５Ｂによる開度マイナループによるガイドベーン
１Ｂの制御になる。１２Ａ，１２Ｂは比較部で開
度指令値と実開度の比較をなし、１３Ａ，１３Ｂ
は開度調整増幅器、１４Ａ，１４Ｂはガイドベー
ン制御のサーボモータ、１５Ａ，１５Ｂはサーボ
モータ１４Ａ，１４Ｂ又はガイドベーン自体の実
開度を検出して電気信号に変換する変位−電気変
換器である。
ここで、開度指令部１１Ａ，１１Ｂは０〜100
％の水車出力指令値に対して第４図ｂ，ｃに示す
開度指令特性を得ることで同図ａに示す総合特性
を得る。同図では水車の０〜100％出力P0〜P100
を得るのに第１のガイドベーン１Ａによつて単独
に得られる最大出力を100／３（％）＝P33とし、
第２のガイドベーン１Ｂによつて得られる最大出
力を100×２／３（％）＝P66とする。このような
水車ではまず水車の０〜33％出力になるP0〜P33
出力間は同図ｂに示すように第１の開度指令部１
１Ａが単独に開度指令を０〜100％出力して第１
のガイドベーン１Ａのみによる水車出力制御をな
し、水車の33〜66％出力になるP33〜P66出力間は
同図ｃに示すように第２の開度指令部１１Ｂが単
独に開度指令50〜100％を出力して第２のガイド
ベーン１Ｂのみによる水車出力制御をなし、水車
の66〜100％出力になるP66〜P100出力間はｂ，ｃ
に示すように第１、第２の開度指令部１１Ａ，１
１Ｂの両出力によつて第１、第２の両ガイドベー
ン１Ａ，１Ｂを開度制御することで水車出力制御
をなす。
％の水車出力指令値に対して第４図ｂ，ｃに示す
開度指令特性を得ることで同図ａに示す総合特性
を得る。同図では水車の０〜100％出力P0〜P100
を得るのに第１のガイドベーン１Ａによつて単独
に得られる最大出力を100／３（％）＝P33とし、
第２のガイドベーン１Ｂによつて得られる最大出
力を100×２／３（％）＝P66とする。このような
水車ではまず水車の０〜33％出力になるP0〜P33
出力間は同図ｂに示すように第１の開度指令部１
１Ａが単独に開度指令を０〜100％出力して第１
のガイドベーン１Ａのみによる水車出力制御をな
し、水車の33〜66％出力になるP33〜P66出力間は
同図ｃに示すように第２の開度指令部１１Ｂが単
独に開度指令50〜100％を出力して第２のガイド
ベーン１Ｂのみによる水車出力制御をなし、水車
の66〜100％出力になるP66〜P100出力間はｂ，ｃ
に示すように第１、第２の開度指令部１１Ａ，１
１Ｂの両出力によつて第１、第２の両ガイドベー
ン１Ａ，１Ｂを開度制御することで水車出力制御
をなす。
このように、第１、第２のガイドベーン制御の
単独及び組合せによつて高率の良い発電所運用を
可能にする。即ち、第５図に水車出力と効率η特
性を示すようにガイドベーンを２つに分割せずに
１つのガイドベーンによる水車出力特性は図中２
点鎖線で示すように水車の低出力領域では効率η
が悪くなる設計になるのに対して、２つに分割し
たガイドベーンを第４図に示す特性で開度制御す
ることにより、出力P0〜P33まではガイドベーン
１Ａによるピークを該出力範囲に設計して該出力
範囲での効率を高め、同様に出力P33〜P66までは
ガイドベーン１Ｂによるピークを該出力範囲に設
計して効率を高め、出力範囲P66〜P100では両ガ
イドベーンの合成運転による高効率特性を得るこ
とができる。これらガイドベーン１Ａ，１Ｂの制
御による総合特性は同図中実線で示すように水車
出力全領域に渡つて高効率運転になる。
単独及び組合せによつて高率の良い発電所運用を
可能にする。即ち、第５図に水車出力と効率η特
性を示すようにガイドベーンを２つに分割せずに
１つのガイドベーンによる水車出力特性は図中２
点鎖線で示すように水車の低出力領域では効率η
が悪くなる設計になるのに対して、２つに分割し
たガイドベーンを第４図に示す特性で開度制御す
ることにより、出力P0〜P33まではガイドベーン
１Ａによるピークを該出力範囲に設計して該出力
範囲での効率を高め、同様に出力P33〜P66までは
ガイドベーン１Ｂによるピークを該出力範囲に設
計して効率を高め、出力範囲P66〜P100では両ガ
イドベーンの合成運転による高効率特性を得るこ
とができる。これらガイドベーン１Ａ，１Ｂの制
御による総合特性は同図中実線で示すように水車
出力全領域に渡つて高効率運転になる。
第６図は開度指令部１１Ａ，１１Ｂの一実施例
を示す回路図である。出力設定部１０の出力指令
値を入力とするバツフア用増幅器２０に出力指令
値に比例したバツフア出力を取出す。増幅器２０
の出力は比較器２１，２２と絶対値増幅器２３，
２４，２５，２６，２７の入力とされる。比較器
２１，２２は該２１に詳細を示すように出力指令
値Ｐと制御範囲設定器２１Ａ，２２Ａの設定値
P33，P66との夫々の加算した値が負のとき出力
零、正のときツエナダイオードDZに設定する負
出力になる。絶対値増幅器２３〜２７は該２３に
詳細を示すように指令値Ｐを一方の加算入力にし
て他方の加算値が正極性に限つて反転増幅し、２
３と２４と２６は利得１，２５は利得100／33、
２７は利得50／33にある。
を示す回路図である。出力設定部１０の出力指令
値を入力とするバツフア用増幅器２０に出力指令
値に比例したバツフア出力を取出す。増幅器２０
の出力は比較器２１，２２と絶対値増幅器２３，
２４，２５，２６，２７の入力とされる。比較器
２１，２２は該２１に詳細を示すように出力指令
値Ｐと制御範囲設定器２１Ａ，２２Ａの設定値
P33，P66との夫々の加算した値が負のとき出力
零、正のときツエナダイオードDZに設定する負
出力になる。絶対値増幅器２３〜２７は該２３に
詳細を示すように指令値Ｐを一方の加算入力にし
て他方の加算値が正極性に限つて反転増幅し、２
３と２４と２６は利得１，２５は利得100／33、
２７は利得50／33にある。
比較器２１と増幅器２４，２５，２６及び加算
器２８、反転増幅器３０は開度指令部１１Ａを構
成し、比較器２２と絶対値増幅器２３，２４，２
６，２７及び加算器２９、反転増幅器３１は開度
指令部１１Ｂを構成する。出力指令値Ｐが０〜33
％（P0〜P33）までは比較器２１では｜Ｐ｜＜｜
P33｜より出力V21が零にあり、比較器２２の出力
V22も零にある。また、絶対値増幅器２４，２６
は利得１にあることから出力V24＝−Ｐ、従つて
V26＝＋Ｐ＋V24＝０にある。従つて、ＰがP0〜
P33の範囲では増幅器２５の出力V25は指令値Ｐを
反転した＋Ｐにあり、増幅器２８，３０を通した
出力Ｐ1Aは指令値Ｐに一致した出力になる。
器２８、反転増幅器３０は開度指令部１１Ａを構
成し、比較器２２と絶対値増幅器２３，２４，２
６，２７及び加算器２９、反転増幅器３１は開度
指令部１１Ｂを構成する。出力指令値Ｐが０〜33
％（P0〜P33）までは比較器２１では｜Ｐ｜＜｜
P33｜より出力V21が零にあり、比較器２２の出力
V22も零にある。また、絶対値増幅器２４，２６
は利得１にあることから出力V24＝−Ｐ、従つて
V26＝＋Ｐ＋V24＝０にある。従つて、ＰがP0〜
P33の範囲では増幅器２５の出力V25は指令値Ｐを
反転した＋Ｐにあり、増幅器２８，３０を通した
出力Ｐ1Aは指令値Ｐに一致した出力になる。
一方、増幅器２３はV21（＝０）と指令値＋Ｐ
を入力とすることから出力V23は−Ｐにあり、従
つて増幅器２７の出力V27はV22（＝０）とV23
（＝−Ｐ）と指令値（＋Ｐ）の加算になつて零に
なる。そして、増幅器２９，３１を通した出力Ｐ
1Bは零になる。
を入力とすることから出力V23は−Ｐにあり、従
つて増幅器２７の出力V27はV22（＝０）とV23
（＝−Ｐ）と指令値（＋Ｐ）の加算になつて零に
なる。そして、増幅器２９，３１を通した出力Ｐ
1Bは零になる。
次に、出力指令値Ｐが33〜６％のP33〜P66の範
囲では、比較器２１の出力V21が負のリミツタ値
になつて増幅器２５の加算入力は負極性に強制さ
れて該増幅器出力V25は零になり、増幅器２４，
２６の系統は前述の場合と同じに出力V26が零に
あつて開度指令値Ｐ1Aは零になる。一方、増幅器
２３の入力もV21により負に強制されて出力V23が
零になるし、比較器２２の出力V22は依然として
零にあることから、増幅器２７の出力V27は指令
値＋Ｐを反転増幅（利得50／33）し、増幅器２
９，３１を通して開度指令値Ｐ1Bを得る。この指
令値Ｐ1Bはガイドベーン１Ｂを指令値Ｐに対して
50／33の利得を持つて制御することでＰ＝P33で
はガイドベーンを50％開制御して出力P33を得
る。
囲では、比較器２１の出力V21が負のリミツタ値
になつて増幅器２５の加算入力は負極性に強制さ
れて該増幅器出力V25は零になり、増幅器２４，
２６の系統は前述の場合と同じに出力V26が零に
あつて開度指令値Ｐ1Aは零になる。一方、増幅器
２３の入力もV21により負に強制されて出力V23が
零になるし、比較器２２の出力V22は依然として
零にあることから、増幅器２７の出力V27は指令
値＋Ｐを反転増幅（利得50／33）し、増幅器２
９，３１を通して開度指令値Ｐ1Bを得る。この指
令値Ｐ1Bはガイドベーン１Ｂを指令値Ｐに対して
50／33の利得を持つて制御することでＰ＝P33で
はガイドベーンを50％開制御して出力P33を得
る。
次に、出力指令値Ｐが66〜100％のP66〜P100の
範囲では、比較器２２の出力反転で増幅器２７の
入力を強制的に負に固定し、その出力V27を零に
する。同時に増幅器２４の入力も強制的に負に固
定する。従つて、増幅器２６の入力はV24＝０か
ら指令値Ｐのみになり利得１で反転増幅した出力
V26のみが増幅器２８，２９の入力となつて夫々
同じ開度指令Ｐ1A，Ｐ1Bを得る。
範囲では、比較器２２の出力反転で増幅器２７の
入力を強制的に負に固定し、その出力V27を零に
する。同時に増幅器２４の入力も強制的に負に固
定する。従つて、増幅器２６の入力はV24＝０か
ら指令値Ｐのみになり利得１で反転増幅した出力
V26のみが増幅器２８，２９の入力となつて夫々
同じ開度指令Ｐ1A，Ｐ1Bを得る。
以上のとおり、本発明は１つの出力指令値Ｐに
対して２つの開度指令部を持つて対応する２つの
ガイドベーン開度指令値を得るのに、出力指令値
の低い範囲ではガイドベーン個々の開度指令を出
力してその高効率運転を可能にし、最大出力範囲
では両ガイドベーンの組合せ制御によつて高効率
運転を確保することができる。また、２つの開度
指令を得るのに無接触で切換接点なし（シヨツク
レス）の回路に構成し得てその応答性、信頼性の
向上を図ることができる。
対して２つの開度指令部を持つて対応する２つの
ガイドベーン開度指令値を得るのに、出力指令値
の低い範囲ではガイドベーン個々の開度指令を出
力してその高効率運転を可能にし、最大出力範囲
では両ガイドベーンの組合せ制御によつて高効率
運転を確保することができる。また、２つの開度
指令を得るのに無接触で切換接点なし（シヨツク
レス）の回路に構成し得てその応答性、信頼性の
向上を図ることができる。
なお、実施例では２つのガイドベーンを持つ水
車の場合を示すが、これに限らず３つ以上のガイ
ドベーンの制御に同様の方法で実現できることは
勿論である。
車の場合を示すが、これに限らず３つ以上のガイ
ドベーンの制御に同様の方法で実現できることは
勿論である。
第１図及び第２図は複数のガイドベーンを持つ
水車構成図、第３図は本発明の一実施例を示す制
御回路図、第４図は第３図における開度指令部の
特性図、第５図は第３図における効率特性図、第
６図は第３図における開度指令部の回路図であ
る。 １Ａ，１Ｂ……ガイドベーン、１０……出力指
令部、１１Ａ，１１Ｂ……開度指令部、１３Ａ，
１３Ｂ……開度調整増幅器、１４Ａ，１４Ｂ……
サーボモータ、１５Ａ，１５Ｂ……変位一電気変
換器、２１，２２……比較器、２３，２４，２
５，２６，２７……絶対値増幅器、２８，２９…
…反転増幅器。
水車構成図、第３図は本発明の一実施例を示す制
御回路図、第４図は第３図における開度指令部の
特性図、第５図は第３図における効率特性図、第
６図は第３図における開度指令部の回路図であ
る。 １Ａ，１Ｂ……ガイドベーン、１０……出力指
令部、１１Ａ，１１Ｂ……開度指令部、１３Ａ，
１３Ｂ……開度調整増幅器、１４Ａ，１４Ｂ……
サーボモータ、１５Ａ，１５Ｂ……変位一電気変
換器、２１，２２……比較器、２３，２４，２
５，２６，２７……絶対値増幅器、２８，２９…
…反転増幅器。
Claims (1)
- １ 複数に分割されたガイドベーンとその操作機
構を備える水車において、共通入力とする水車出
力指令値に対して各ガイドベーン毎の開度指令部
と該開度指令部の指令値に応じて各ガイドベーン
の開度制御をする制御ループを含み、上記各開度
指令部は水車出力指令値の範囲に応じて高効率制
御になるガイドベーンの単独制御と組合せ制御を
シヨツクレスに切換えて該水車出力指令値に応じ
たガイドベーンの開度制御をする制御手段を備え
たことを特徴とする水車の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56167467A JPS5867971A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 水車の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56167467A JPS5867971A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 水車の制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867971A JPS5867971A (ja) | 1983-04-22 |
| JPS6230305B2 true JPS6230305B2 (ja) | 1987-07-01 |
Family
ID=15850211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56167467A Granted JPS5867971A (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 水車の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867971A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59229060A (ja) * | 1983-06-09 | 1984-12-22 | Kubota Ltd | クロスフロ−水車のガイドベ−ン制御方法 |
| JPS6260982A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-17 | Kubota Ltd | クロスフロ−水車のガイドベ−ン制御装置 |
| JP2559975Y2 (ja) * | 1989-11-16 | 1998-01-19 | 富士電機株式会社 | クロスフロー水車の単独運転制御装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56167858A (en) * | 1980-05-28 | 1981-12-23 | Hitachi Ltd | Flow-through type water wheel |
-
1981
- 1981-10-20 JP JP56167467A patent/JPS5867971A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5867971A (ja) | 1983-04-22 |
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