JPS632032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転電機に連結して発電あるいは揚
水運転を行なつている水力機械を夫々発電方向あ
るいは揚水方向の空転運転に切換える場合の水力
機械の運転制御方法に関する。

一般に回転電機に連結した水力機械は、発電調
相あるいは揚水待機の運転時においてはランナの
反抗トルクを低減するために流路部の水を圧縮空
気の供給により押し下げてランナを空中に露出さ
せ空転運転を行なつている。

この場合、ランナの反抗トルクを大巾に低減す
ることを目的として水力機械のガイドベーンと入
口弁とを全閉にしランナ室への圧縮空気の給気に
よりランナ室の水面押し下げを行なうとともに、
ケーシング内の残留水がガイドベーンのすきまを
通つてランナ室に漏出してこないように、直接ケ
ーシング内にも圧縮空気を給気してケーシング内
の残留水を排水管を介し吸出し管部へ排出せしめ
てケーシング内の水面押し下げも行ない、しかる
後ガイドベーンを開口させ空転運転に移行する方
法などが提案されている。このように、ガイドベ
ーンと入口弁とを全閉にしランナ室内とケーシン
グ内とに個別に給気して夫々の水面押し下げを行
ないしかる後ガイドベーンを開口させて空転運転
に移行する従来の方法は、ランナの空転損失と温
度上昇を低減させる観点からは合理的であるが、
実用に際し次に述べるような基本問題を有してい
る。

第１に、ガイドベーンと入口弁とを全閉にした
状態で高圧空気を直接ケーシング内に供給しケー
シング内の水をケーシングよりも極めて小容量か
らなる排水管だけを介して吸出し管部に排水せし
めることになるので、吸出し管部に直接連絡する
ランナ室内の排水を行なう場合よりも著しく排水
効果が低下し水面押し下げに長時間を要すること
になる。したがつてその間ケーシング内を危険な
高圧状態にさらすことになるために安全性の面で
問題を伴なう。

第２に、ガイドベーンを全閉にして吸出し管部
に直接連絡するランナ室に給気してランナ室の水
面押し下げを行なうとともに、ランナ室とケーシ
ング部とを上記排水管を介し下方で連通させてケ
ーシング内にも直接給気してケーシング内の水面
押し下げを行なうことになるが、この場合ランナ
室とケーシング部とが下方で連通しているために
ケーシング内の給気による水面押し下げ圧力はラ
ンナ室内の水面を逆に押し上げる方向に作用す
る。また、これに伴なうランナ室内の水面上昇を
抑制する目的でランナ室内に再度給気すればその
給気による水面押し下げ圧力は逆にケーシング内
の水面を上昇させる方向に作用することになる。
したがつてこのようにランナ室内とケーシング内
とで個別の給気により夫々の水面押し下げ制御を
行なうことは夫々の押し下げ圧力の相互干渉を誘
発して水面を速やかに安定に至らしめることが困
難となるとともに給気制御が複雑になるなど制御
の信頼性の面で問題を伴なう。

第３に、給気配管、押し下げ水面検出器をラン
ナ室内用とケーシング内用に夫々個別に設けるの
で、水面押し下げ装置が複雑になるとともにコス
ト高のものとなる。

一方、最近では電力調整のためにあるいは電力
需給の要請に速応するために発電方向もしくは揚
水方向の調相運転が富みに実施される動向にあ
る。したがつて、上記した問題を解決するととも
にランナの撹拌作用による空転損失と温度上昇を
大巾に抑制できる信頼性のある的確な運転制御方
法が必要とされている。

本発明は、上記の事情に鑑みて、簡便にして的
確にしかも安全に空転運転に移行できる水力機械
の運転制御方法を提供することを目的とする。

以下本発明の一実施例について第１図を参照し
て説明する。１は主軸であり、この主軸１にはラ
ンナ２が直結している。このランナ２はランナ室
３内に収納され、さらにこのランナ外周側にはガ
イドベーン４が円周状に配置されている。さらに
このガイドベーン４の外周側にはケーシング５が
設けられ、前記ランナ室３に接続している。この
ケーシング５には入口弁６が取付けられている。
また前記ランナ室３の下方には吸出管７が接続し
ている。８はランナ室３と吸出し管７部とからな
るガイドベーン内側流路部に圧縮空気を供給する
ための給気管であり、給気管弁９を有する。１０
はガイドベーン４から入口弁６に至るガイドベー
ン外側流路部のガイドベーン４よりも下方と前記
ガイドベーン内側流路部のランナ室３よりも下方
とを接続した前記ガイドベーン外側流路部の排水
管であり、排水管弁１１を有する。さらに１２は
前記ガイドベーン内側流路部における押し下げ水
位検出器である。

次にこのような構成からなる水力機械の運転制
御方法について説明する。入口弁６とガイドベー
ン４とを開口させて発電または揚水運転を行なつ
ている水力機械を空転運転に切換える場合以下の
ように行う。本発明は第２図の時間的線図に示す
ように、ガイドベーン４と入口弁６とをガイドベ
ーン４の方が先に全閉となるように夫々閉制御
し、ガイドベーン４を全閉に至らしめた後給気管
８から前記ガイドベーン内側流路部に圧縮空気を
供給して前記ガイドベーン内側流路部の水を押し
下げ規定位置に至らしめて給気管８からの給気を
休止させる。次いで入口弁６を全閉に至らしめた
ら排水管１０を開口させて前記ガイドベーン外側
流路部と前記ガイドベーン内側流路部とを下方で
連通させることにより夫々の圧力をバランスさせ
る。しかる後ガイドベーン４を開口させて前記ガ
イドベーン外側流路部の残留水をランナ２の遠心
作用で排水管１０を通して吸出し管７に排出させ
ながら水がガイドベーン４の最低部よりも上方に
残留する間は一部をガイドベーン４とランナ室３
を通す経路からも吸出し管７に排出させて前記ガ
イドベーン外側流路部の排水を促進させる。これ
に伴ない前記ガイドベーン内側流路部の水面が上
昇変化すれば前記給気管８を介した前記ガイドベ
ーン内側流路部への給気操作で水面制御して前記
規定位置まで復帰させ、しかして終始前記ガイド
ベーン内側流路部のみにおける給気による水面押
し下げ制御により前記ガイドベーン外側流路部の
水面もガイドベーン３よりも下方にある排水管１
０の開口部レベルまで押し下げて空転運転に移行
する。この場合、前記ガイドベーン内側流路部の
給気制御は水位を水位検出器１２によつて検出し
た水位が前記規定位置に至れば前記給気管弁９を
閉めまた前記規定位置より上方にあれば前記給気
管弁９を開口させることにより行なわれる。な
お、前記ガイドベーン内側流路部の水面押し下げ
を最初に行なう場合、ランナ２の水中締切運転を
避けるために、ガイドベーン４を全閉に至らしめ
る途中所定の小開度から給気を始めることにより
行なつてもよい。

このように本発明の運転制御方法によれば、第
１に、高圧の圧縮空気を下方で吸出し管７に直結
する排水効果の極めてよい前記ガイドベーン内側
流路部だけに直接作用せしめることにより水面押
し下げを行なうので、前記した従来の方法のよう
にケーシング５を危険な高圧状態にさらすことを
防げる。

第２に、下方で相互に連通する前記ガイドベー
ン内側流路部と前記ガイドベーン外側流路部の
夫々の水面を押し下げる場合一方の前記ガイドベ
ーン内側流路部だけに給気して行なうので、従来
の方法のように個別に給気して夫々の水面押し下
げを行なう場合に誘発される前記したような押し
下げ水面の動揺問題はなくなり水面を速やかに安
定に至らしめることができるなど、制御が極めて
簡便にして的確となる。

第３に、前記ガイドベーン外側流路部の残留水
は排水管１０を介して吸出し管７に排出させなが
ら水がガイドベーン４の最低部よりも上方に残留
する間は一部をガイドベーン４とランナ室３を通
す経路からも吸出し管７に排出させるので、前記
ガイドベーン外側流路部の排水効果を高めて速や
かに排水を遂行できる。

第４に、給気配管及び水位検出器など水面押し
下げ装置を一方の前記ガイドベーン内側流路部に
設けるだけなので、制御体系が簡素化されるとと
もに経済的なものとなる。

さらに、ガイドベーン４を開口させたまま前記
ガイドベーン外側流路部の水をガイドベーン４よ
りも下方に押し下げて空転運転を続けるので、ラ
ンナ室３への水の侵入を完全に防止できランナ２
の撹拌による空転損失と温度上昇の低減を大巾に
図ることができる。

なお、上記の本発明による運転制御方法の実施
例では、発電または揚水運転から空転運転への移
行過程でガイドベーン４と入口弁６とを閉める場
合にガイドベーン４の方が先に全閉となるように
夫々の閉制御を行なつているが、これとは逆に
夫々を同時にもしくは入口弁６の方が先に全閉と
なるように夫々の閉制御を行なうことにより発電
または揚水の負荷運転から空転運転に至らしめる
までの所要時間をさらに短縮させることができ
る。以下本発明の他の実施例について次に説明す
る。

この実施例の時間的線図を第３図に示すよう
に、発電または揚水運転をしている水力機械を空
転運転に切換える場合、ガイドベーン４と入口弁
６とを同時にもしくは入口弁６の方が先に全閉と
なるように夫々閉制御し、入口弁６を全閉に至ら
しめたら前記排水管１０を開口させ前記ガイドベ
ーン外側流路部と前記ガイドベーン内側流路部と
を下方で連通させて夫々の圧力をバランスさせ、
次いでガイドベーン４を全閉に至らしめたら前記
給気管８から前記ガイドベーン内側流路部に給気
して前記ガイドベーン内側流路部の水を押し下げ
規定位置に至らしめて給気を休止させ、しかる後
ガイドベーン４を開口させて前記した実施例の場
合と同様にして前記ガイドベーン内側流路部のみ
における給気による水面押し下げ制御により前記
ガイドベーン外側流路部の水面押し下げも行ない
空転運転に移行する。

すなわち、ガイドベーンの方を先に全閉に至ら
しめる方法の場合には前記ガイドベーン内側流路
部の水面押し下げ後入口弁を全閉に至らしめるま
ではしばらくの間前記ガイドベーン外側流路部の
水面押し下げを行なうことができないが、ガイド
ベーンと同時にもしくは先に入口弁を全閉に至ら
しめる本方法の場合には前記ガイドベーン内側流
路部の水面押し下げ後直ちに前記ガイドベーン外
側流路部の水面押し下げを行なえることになり、
したがつてその分だけ空転運転に早く移行できる
ことになる。

以上述べたように、発電または揚水運転をして
いる水力機械を空転運転に切替える場合、本発明
は簡便にして安全にしかも的確に水面押し下げを
行なえるとともにランナの空転損失と温度上昇を
大巾に低減することにより空転運転に移行できる
など極めて合理的で新規のものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の運転制御方法が用いられる水
力機械の概略構成図、第２図は本発明の水力機械
の運転制御方法の一実施例の時間的線図、第３図
は本発明の他の実施例の時間的線図である。 １…主軸、２…ランナ、３…ランナ室、４…ガ
イドベーン、５…ケーシング、６…入口弁、７…
吸出し管、８…給気管、９…給気管弁、１０…排
水管、１１…排水管弁、１２…水位検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガイドベーンと入口弁とを開口させて発電ま
   たは揚水運転を行なつている水力機械を空転運転
   に切換える水力機械の運転制御方法において、ガ
   イドベーンと入口弁とをガイドベーンの方が先に
   全閉となるように夫々閉制御し、ガイドベーンを
   全閉に至らしめたらランナ室と吸出し管部とから
   なるガイドベーン内側流路部への給気により前記
   ガイドベーン内側流路部の水を規定位置まで押し
   下げ、一方、入口弁を全閉に至らしめたらガイド
   ベーンから入口弁に至るガイドベーン外側流路部
   のガイドベーンよりも下方部と前記ガイドベーン
   内側流路部のランナ室よりも下方部とを接続した
   排水管を開口させ、しかる後ガイドベーンを開口
   させて前記ガイドベーン外側流路部の水を前記ガ
   イドベーン内側流路部へ排出させ、これに伴ない
   上昇変化する前記ガイドベーン内側流路部の水面
   を前記ガイドベーン内側流路部への給気により水
   面制御して前記規定位置まで復帰させ、しかして
   終始前記ガイドベーン内側流路部のみにおける給
   気による水面押し下げ制御により前記ガイドベー
   ン外側流路部の水面も押し下げて空転運転に移行
   することを特徴とした水力機械の運転制御方法。 ２ ガイドベーンと入口弁とを開口させて発電ま
   たは揚水運転を行つている水力機械を空転運転に
   切換える水力機械の運転制御方法において、ガイ
   ドベーンと入口弁とを同時もしくは入口弁の方が
   先に全閉となるように夫々閉制御し、入口弁を全
   閉後ガイドベーン外側流路部のガイドベーンより
   も下方部とガイドベーン内側流路部のランナ室よ
   り下方部とを接続した排水管を開口させ、一方ガ
   イドベーン全閉後ガイドベーン内側流路部への給
   気によりガイドベーン内側流路部の水を規定位置
   まで押し下げ、しかる後ガイドベーンを開口させ
   て前記ガイドベーン外側流路部の水を前記ガイド
   ベーン内側流路部へ排出させ、これに伴ない上昇
   変化する前記ガイドベーン内側流路部の水面を前
   記ガイドベーン内側流路部への給気により水面制
   御して前記規定位置まで復帰させ、しかして終始
   前記ガイドベーン内側流路部のみにおける給気に
   よる水面押し下げ制御により前記ガイドベーン外
   側流路部の水面も押し下げて空転運転に移行する
   ことを特徴とした水力機械の運転制御方法。