JPS6316172A - ポンプ水車の運転制御方法 - Google Patents
ポンプ水車の運転制御方法Info
- Publication number
- JPS6316172A JPS6316172A JP61158979A JP15897986A JPS6316172A JP S6316172 A JPS6316172 A JP S6316172A JP 61158979 A JP61158979 A JP 61158979A JP 15897986 A JP15897986 A JP 15897986A JP S6316172 A JPS6316172 A JP S6316172A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- pump
- variable
- operating range
- runner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- 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。
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）
本発明はポンプ水車の運転制御方法に係り、特にポンプ
水車の運転範囲を拡大するようにしたポンプ水車の運転
制御方法に関する。
水車の運転範囲を拡大するようにしたポンプ水車の運転
制御方法に関する。
（従来の技術）
一般に、ポンプ水車の運転範囲は全揚程をＨ１回転速度
をＮとすると変数Ｈ／Ｎ２の範囲として表わししかもこ
の変数１−１ ／ Ｎ ２の範囲はポンプ水車の設計時
点で定まってしまう。これは以下の理由による。
をＮとすると変数Ｈ／Ｎ２の範囲として表わししかもこ
の変数１−１ ／ Ｎ ２の範囲はポンプ水車の設計時
点で定まってしまう。これは以下の理由による。
第５図はランナ羽根２１の入口の速度三角形図、第６図
は回転速度を一定にした場合のポンプ特性図を示し、通
常ポンプ水車は周速Ｕ。のランナ羽根２１に絶対速度■
。の水が相対速度Ｗ。、ランナ羽根２１の入口角度βと
一致した流入角β。で流入するように設δ１されている
。ところが、全揚程ト１が高くなると揚水量Ｑが少なく
なるので水の絶対速度が■１と小さくなり、その結果相
対速度Ｗ でランナ羽根２１に流入する水の流入角β１
が上記入口角βより小さくなり、ランナ羽根２１の裏側
に剥離が生じポンプ水車の効率が低下すると共に騒音、
撮動が発生してキセごチージョン壊食が生ずることがあ
る。反対に、全揚程Ｈが低くなると揚水ｆａＱが増加し
水の絶対速度が■２と大ぎくなるので、相対速度Ｗ２で
ランナ羽根２１に流入する水の流入角β２が上記人口角
βより大きくなり、ランナ羽根２１の表側に剥離が生ず
ることがある。また、回転速度Ｎは逆流域を除いて揚水
ＷＱとほぼ正比例するので、回転速度Ｎが上界すると上
記揚水ｆｆ１Ｑが増加した場合と同様にランナ羽根２１
の表側に剥離が生じ、回転速度Ｎが下降りると上記揚水
量Ｑが減少した場合と同様にランナ羽根２１の裏側に剥
離が生ずることがある。
は回転速度を一定にした場合のポンプ特性図を示し、通
常ポンプ水車は周速Ｕ。のランナ羽根２１に絶対速度■
。の水が相対速度Ｗ。、ランナ羽根２１の入口角度βと
一致した流入角β。で流入するように設δ１されている
。ところが、全揚程ト１が高くなると揚水量Ｑが少なく
なるので水の絶対速度が■１と小さくなり、その結果相
対速度Ｗ でランナ羽根２１に流入する水の流入角β１
が上記入口角βより小さくなり、ランナ羽根２１の裏側
に剥離が生じポンプ水車の効率が低下すると共に騒音、
撮動が発生してキセごチージョン壊食が生ずることがあ
る。反対に、全揚程Ｈが低くなると揚水ｆａＱが増加し
水の絶対速度が■２と大ぎくなるので、相対速度Ｗ２で
ランナ羽根２１に流入する水の流入角β２が上記人口角
βより大きくなり、ランナ羽根２１の表側に剥離が生ず
ることがある。また、回転速度Ｎは逆流域を除いて揚水
ＷＱとほぼ正比例するので、回転速度Ｎが上界すると上
記揚水ｆｆ１Ｑが増加した場合と同様にランナ羽根２１
の表側に剥離が生じ、回転速度Ｎが下降りると上記揚水
量Ｑが減少した場合と同様にランナ羽根２１の裏側に剥
離が生ずることがある。
このため、ポンプ水車の運転範囲をランチ羽根２１の入
口に剥離が発生しない範囲に設計しなければならず、必
然的に上記変数Ｈ／Ｎ２の範囲も定まってしまうのであ
る。
口に剥離が発生しない範囲に設計しなければならず、必
然的に上記変数Ｈ／Ｎ２の範囲も定まってしまうのであ
る。
ところで、近イ［ポンプ水車を備えた揚水発電所のＦＭ
動的な運用と電力系統の機動的な運用のために、揚水運
転中のポンプ水車において軸入力を広い節理で効率良く
調節することが求められており、こうしたポンプ水車の
軸入力を調節する方法として、回転速度を変化させたり
、吸い込み側管路を通過づる水流に予旋回を与えること
が考えられている。
動的な運用と電力系統の機動的な運用のために、揚水運
転中のポンプ水車において軸入力を広い節理で効率良く
調節することが求められており、こうしたポンプ水車の
軸入力を調節する方法として、回転速度を変化させたり
、吸い込み側管路を通過づる水流に予旋回を与えること
が考えられている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上述のにうにポンプ水車の運転範囲であ
る変数Ｈ／ Ｎ ”の範囲が定まっているの ・で、
この範囲以上に全揚程の変化が大きいとポンプ水車の性
能が維持できず、またポンプ水車の軸入力の調節を回転
速度の変化で行なう場合変数Ｈ／Ｎ２の範囲を越えて回
転速度を変化させることは機器の安全上危険である。こ
のため、全揚程が定まると自ずと制御可能な回転速度の
範囲が定まるので、この回転速度のほぼ３乗に比例する
軸入力の調節範囲が定まってしまい、揚水運転中のポン
プ水車の軸入力を広い範囲で調節することができないと
いう問題があった。
る変数Ｈ／ Ｎ ”の範囲が定まっているの ・で、
この範囲以上に全揚程の変化が大きいとポンプ水車の性
能が維持できず、またポンプ水車の軸入力の調節を回転
速度の変化で行なう場合変数Ｈ／Ｎ２の範囲を越えて回
転速度を変化させることは機器の安全上危険である。こ
のため、全揚程が定まると自ずと制御可能な回転速度の
範囲が定まるので、この回転速度のほぼ３乗に比例する
軸入力の調節範囲が定まってしまい、揚水運転中のポン
プ水車の軸入力を広い範囲で調節することができないと
いう問題があった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する問
題点を解消し、設計段階で定まるポンプ水車の運転範囲
の下限値および下限値を越えてポンプ水車の性能を維持
し、揚水運転中のポンプ水車の軸入力の調節範囲を拡大
して発電所の機動的な運用を可能にするようにしたポン
プ水車の運転制御方法を提供することを目的とする。
題点を解消し、設計段階で定まるポンプ水車の運転範囲
の下限値および下限値を越えてポンプ水車の性能を維持
し、揚水運転中のポンプ水車の軸入力の調節範囲を拡大
して発電所の機動的な運用を可能にするようにしたポン
プ水車の運転制御方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明はポンプ水車の全揚
程Ｈと回転速度Ｎから変数Ｈ／ Ｎ ２を求め、この変
数１−１ ／ Ｎ ２が予め定められたポンプ水車の運
転範囲の上限値以上の時はランナの回転方向と同一方向
の予旋回を発生させ、上記変数Ｈ／Ｎ２が上記運転範囲
の下限値以下の時はランナの回転方向と逆方向の予旋回
を発生させるようにしたものである。
程Ｈと回転速度Ｎから変数Ｈ／ Ｎ ２を求め、この変
数１−１ ／ Ｎ ２が予め定められたポンプ水車の運
転範囲の上限値以上の時はランナの回転方向と同一方向
の予旋回を発生させ、上記変数Ｈ／Ｎ２が上記運転範囲
の下限値以下の時はランナの回転方向と逆方向の予旋回
を発生させるようにしたものである。
（作 用）
ポンプ水車の運転範囲の上限値以上の時、水はランナ羽
根２１の人口角βより小さな流入角β１でランナ羽根２
１に流入するので、予旋回発生装置６を作動させて吸い
込み側の水流にランナ３の回転方向と同一方向の予旋回
を発生させ、ランナ羽根２１に流入する水がランナ羽根
２１に沿うようにする。また、ポンプ水車の運転範囲の
下限値以下の時、水はランナ羽根２１の入口角βより大
きな流入角β２で流入するので、吸い込み側の水流にラ
ンナ３の回転方向と逆方向の予旋回を発生させ、ランナ
羽根２１に沿って流入するようにする。しかして、ポン
プ水車の運転範囲の上限値および下限値を越えても水流
は剥離することなくランチ羽根２１に沿って流入するの
で、運転範囲を拡大することができ、この運転範囲の拡
大によるポンプ水車の軸入力の調節範囲の拡大により発
電所のは動的む運用が可能になる。
根２１の人口角βより小さな流入角β１でランナ羽根２
１に流入するので、予旋回発生装置６を作動させて吸い
込み側の水流にランナ３の回転方向と同一方向の予旋回
を発生させ、ランナ羽根２１に流入する水がランナ羽根
２１に沿うようにする。また、ポンプ水車の運転範囲の
下限値以下の時、水はランナ羽根２１の入口角βより大
きな流入角β２で流入するので、吸い込み側の水流にラ
ンナ３の回転方向と逆方向の予旋回を発生させ、ランナ
羽根２１に沿って流入するようにする。しかして、ポン
プ水車の運転範囲の上限値および下限値を越えても水流
は剥離することなくランチ羽根２１に沿って流入するの
で、運転範囲を拡大することができ、この運転範囲の拡
大によるポンプ水車の軸入力の調節範囲の拡大により発
電所のは動的む運用が可能になる。
（実施例）
以下、本発明によるポンプ水車の運転制御方法の一実施
例を第１図乃至第４図を参照して説明する。
例を第１図乃至第４図を参照して説明する。
第１図は本発明による制御方法を実施する立て軸フラン
シス形ポンプ水車を示したもので、ポンプ運転する場合
、水流は吸出し管路１、吸出し管エルボ２を経てランナ
３内に導かれ、ランナ３から回転エネルギを与えられて
ランナ３の外周流路部に配列されるガイドベーン４を通
過し、さらに外周部の渦巻きケーシング５を経て図示し
ない上池に揚水される。１段出し管エルボ２のランナ３
側端部には開閉ゲー１へ等公知の予旋回発生装置６が取
付けられ、ランナ３の主軸７には建家内に据え付けられ
た発電電ａＪ機８が連結されている。また、発電゛電動
機８には回転速度検出器９が接続され、この回転速度検
出器って検知された回転速度信号が全揚程検出器１０で
検知された全揚程信号とともに演算装置１１に入力され
て変数１１ ／’ Ｎ ２が計算され、この計算結果に
より予旋回発生装置６に予旋回の発生の有無、予旋回の
方向および強さ等の駆動信号が出力されるようになって
いる。
シス形ポンプ水車を示したもので、ポンプ運転する場合
、水流は吸出し管路１、吸出し管エルボ２を経てランナ
３内に導かれ、ランナ３から回転エネルギを与えられて
ランナ３の外周流路部に配列されるガイドベーン４を通
過し、さらに外周部の渦巻きケーシング５を経て図示し
ない上池に揚水される。１段出し管エルボ２のランナ３
側端部には開閉ゲー１へ等公知の予旋回発生装置６が取
付けられ、ランナ３の主軸７には建家内に据え付けられ
た発電電ａＪ機８が連結されている。また、発電゛電動
機８には回転速度検出器９が接続され、この回転速度検
出器って検知された回転速度信号が全揚程検出器１０で
検知された全揚程信号とともに演算装置１１に入力され
て変数１１ ／’ Ｎ ２が計算され、この計算結果に
より予旋回発生装置６に予旋回の発生の有無、予旋回の
方向および強さ等の駆動信号が出力されるようになって
いる。
上記フランシス形ポンプ水車を揚水運転する場合、まず
吸出し管エルボ２に設けられた予旋回発生装置６を全１
１１１にし、揚水起動して上池と下池間の水位に見合っ
た揚程におけるポンプ運転に移行させる。この場合、揚
程での効率が最も良い状態で揚水量が最大になるように
ガイドベーン４の開度を設定づる。
吸出し管エルボ２に設けられた予旋回発生装置６を全１
１１１にし、揚水起動して上池と下池間の水位に見合っ
た揚程におけるポンプ運転に移行させる。この場合、揚
程での効率が最も良い状態で揚水量が最大になるように
ガイドベーン４の開度を設定づる。
しかして、ポンプ水車の運転範囲はその設計時点で予め
定められその運転範囲は第２図に示したようにＸで示さ
れるので、この運転範囲Ｘ内は予旋回を与えず上記演算
装置１１で得られる変数Ｈ／Ｎ２の計算結果が上記運転
範囲Ｘの上下値×１以上の時にランナ３の回転方向と同
一方向の予旋回すなわち第２図中正の予旋回を与え、し
かもこの予旋回が変数１１ ／ Ｎ ２の増大に従って
予め定められた比率で増大するように予旋回発生装置６
を作動させる。反対に、演算装置１１の変数ト１／Ｎ２
の計算結果が上記運転範囲×の下限値×２以下の時に第
２図に示したようなランナ３の回転方向と反対方向の負
の予旋回を与え、この予旋回が変数Ｈ／ Ｎ ２の減少
に従って所定の比率で減少するように予旋回発生装置６
を作動させる。
定められその運転範囲は第２図に示したようにＸで示さ
れるので、この運転範囲Ｘ内は予旋回を与えず上記演算
装置１１で得られる変数Ｈ／Ｎ２の計算結果が上記運転
範囲Ｘの上下値×１以上の時にランナ３の回転方向と同
一方向の予旋回すなわち第２図中正の予旋回を与え、し
かもこの予旋回が変数１１ ／ Ｎ ２の増大に従って
予め定められた比率で増大するように予旋回発生装置６
を作動させる。反対に、演算装置１１の変数ト１／Ｎ２
の計算結果が上記運転範囲×の下限値×２以下の時に第
２図に示したようなランナ３の回転方向と反対方向の負
の予旋回を与え、この予旋回が変数Ｈ／ Ｎ ２の減少
に従って所定の比率で減少するように予旋回発生装置６
を作動させる。
このように予旋回発生装置６の作シ」を制御すると、ポ
ンプ水車の運転範囲の上限値×１以上の時は、第３図に
示したようにランナ羽根２１に流入する水の絶対速度が
■１から■３に変化し、その結果実際にランナ羽根２１
に流入する水の相対速度の方向はＷ からＷ３に変化し
、流入角もβ３とランチ羽根２１の入口角度麿βと一致
するので、水がランナ羽根２１に沿って流入するように
なり、従来ランナ羽根入口で発生していた水流の剥離を
防ぐことができる。また、ポンプ水車の運転範囲の下限
値×２以下の時は、予旋回発生装置６の作動により第４
図に示したように水の絶対速度が■２からｖ４に変化し
、相対速度ｗ４、流入角β４でランナ羽根２１に沿って
流入するので、同様にランナ羽根入口の水流の剥離を防
ぐことかできる。これにより、多め定められた運転範囲
Ｘを越えてもポンプ水車の性能を維持することかでき、
この運１ｐ７ｉ範囲のＸ′への拡大によりポンプ水車の
軸入力の調節範囲を拡大することができ、発電所の機ｖ
Ｊ的な運用を実施することができる。
ンプ水車の運転範囲の上限値×１以上の時は、第３図に
示したようにランナ羽根２１に流入する水の絶対速度が
■１から■３に変化し、その結果実際にランナ羽根２１
に流入する水の相対速度の方向はＷ からＷ３に変化し
、流入角もβ３とランチ羽根２１の入口角度麿βと一致
するので、水がランナ羽根２１に沿って流入するように
なり、従来ランナ羽根入口で発生していた水流の剥離を
防ぐことができる。また、ポンプ水車の運転範囲の下限
値×２以下の時は、予旋回発生装置６の作動により第４
図に示したように水の絶対速度が■２からｖ４に変化し
、相対速度ｗ４、流入角β４でランナ羽根２１に沿って
流入するので、同様にランナ羽根入口の水流の剥離を防
ぐことかできる。これにより、多め定められた運転範囲
Ｘを越えてもポンプ水車の性能を維持することかでき、
この運１ｐ７ｉ範囲のＸ′への拡大によりポンプ水車の
軸入力の調節範囲を拡大することができ、発電所の機ｖ
Ｊ的な運用を実施することができる。
（発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明は、ポンプ水車
の全揚程Ｈと回転速度Ｎから変数Ｈ／Ｎ を求め、こ
の変数１−１ ／ Ｎ ２が予め定められたポンプ水車
の運転範囲の上限値以上の時はランナの回転方向と同一
方向の予旋回を発生させ、上記変数＋ｌ ／ Ｎ ２が
上記運転範囲の下限値以下の時はランナの回転方向と連
方向の予旋回を発生させるようにしたので、設計段階で
定まるポンプ水車の運転範囲を越えてもポンプ水車の性
能を維持することができ、ポンプ水車の運転範囲を拡大
することができる。そしてこの運転範囲の拡大により揚
水運転中のポンプ水車の軸入力の調節範囲を拡大するこ
とができ、発電所のＲＩＩＩＪｌ的な運用を実施するこ
とができる。
の全揚程Ｈと回転速度Ｎから変数Ｈ／Ｎ を求め、こ
の変数１−１ ／ Ｎ ２が予め定められたポンプ水車
の運転範囲の上限値以上の時はランナの回転方向と同一
方向の予旋回を発生させ、上記変数＋ｌ ／ Ｎ ２が
上記運転範囲の下限値以下の時はランナの回転方向と連
方向の予旋回を発生させるようにしたので、設計段階で
定まるポンプ水車の運転範囲を越えてもポンプ水車の性
能を維持することができ、ポンプ水車の運転範囲を拡大
することができる。そしてこの運転範囲の拡大により揚
水運転中のポンプ水車の軸入力の調節範囲を拡大するこ
とができ、発電所のＲＩＩＩＪｌ的な運用を実施するこ
とができる。
第１図は本発明に」：るポンプ水車の運転制御方法を実
施するひて軸フランシス形ポンプ水車の概略構成図、第
２図は本発明により予旋回を発生させるポンプ水車の運
転範囲を示す図、第３図および第４図はポンプ水車の運
転範囲を越えた時のランナ羽根入口における速度三角形
図、第５図は従来のランナ羽根入口における速度三角形
図、第６図は回転速度を一定にした場合のポンプ水車の
特性図である。 ２・・・吸出し管エルボ、３・・・ランナ、４・・・ガ
イドベーン、６・・・予旋回発生装置、８・・・発電型
！ｖ１機、９・・・回転速度検出器、１０・・・全揚程
検出器、１１・・・演算装置、２１・・・ランナ羽根、
Ｘ・・・設Ｍ段階の運転範囲、Ｘ′・・・拡大された運
転範囲。 出願人代理人 佐 藤 −ｉｉｔ厘 第１図 第２図 第６図
施するひて軸フランシス形ポンプ水車の概略構成図、第
２図は本発明により予旋回を発生させるポンプ水車の運
転範囲を示す図、第３図および第４図はポンプ水車の運
転範囲を越えた時のランナ羽根入口における速度三角形
図、第５図は従来のランナ羽根入口における速度三角形
図、第６図は回転速度を一定にした場合のポンプ水車の
特性図である。 ２・・・吸出し管エルボ、３・・・ランナ、４・・・ガ
イドベーン、６・・・予旋回発生装置、８・・・発電型
！ｖ１機、９・・・回転速度検出器、１０・・・全揚程
検出器、１１・・・演算装置、２１・・・ランナ羽根、
Ｘ・・・設Ｍ段階の運転範囲、Ｘ′・・・拡大された運
転範囲。 出願人代理人 佐 藤 −ｉｉｔ厘 第１図 第２図 第６図
Claims (1)
- 揚水発電所のポンプ水車の吹込み側管路に予旋回発生装
置を設け、ポンプ運転時に予旋回発生装置を作動させる
ようにしたポンプ水車の運転制御方法において、ポンプ
水車の全揚程Ｈと回転速度Ｎから変数Ｈ／Ｎ＾２を求め
、この変数Ｈ／Ｎ＾２が予め定められたポンプ水車の運
転範囲の上限値以上の時はランナの回転方向と同一方向
の予旋回を発生させ、上記変数Ｈ／Ｎ＾２が上記運転範
囲の下限値以下の時はランナの回転方向と逆方向の予旋
回を発生させるようにしたことを特徴とするポンプ水車
の運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61158979A JPS6316172A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | ポンプ水車の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61158979A JPS6316172A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | ポンプ水車の運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316172A true JPS6316172A (ja) | 1988-01-23 |
Family
ID=15683557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61158979A Pending JPS6316172A (ja) | 1986-07-07 | 1986-07-07 | ポンプ水車の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6316172A (ja) |
-
1986
- 1986-07-07 JP JP61158979A patent/JPS6316172A/ja active Pending
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