JP2000179445A - 水車制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水撃作用を緩和するために、水車に流入する
水の流路に配置された案内羽根を備えた水力発電所にお
いて、案内羽根閉鎖速度を設定するための制御装置用制
御電源が喪失した場合でも、案内羽根の閉鎖速度を所定
の案内羽根開度位置で切換える。 【解決手段】 案内羽根の開度を検出して電気信号とし
て出力する案内羽根開度検出器１１と、前記案内羽根閉
鎖速度を設定する配圧弁１０と、前記電気信号を入力と
して動作する電磁弁２，３により案内羽根閉鎖速度を切
換える電磁機械式切換え手段と、を備えて制御装置を構
成し、前記配圧弁１０が閉鎖速度をそのロッド軸方向の
移動量として設定するものであり、前記切換え手段が、
前記配圧弁１０のロッド軸方向移動量を規制するように
構成され、前記電磁弁２，３は、電源喪失時、そのポー
ト位置を保持するとともに、前記電気信号によりそのポ
ート位置を保持する力を消勢されるストッパを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、水撃作用を緩和す
るために、案内羽根の閉鎖時間を案内羽根の所定の開度
位置で切換える必要のある水車における制御装置に係
り、特に、案内羽根の閉鎖時間を制御する水車制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に水力発電所の案内羽根閉鎖時間切
換え装置の概要を示す。案内羽根閉鎖時間切換え用電磁
弁１が付勢されると電磁弁１のポートがaからbへ切換え
られ、油圧切換え弁２への管路を形成する。また案内羽
根サーボモータ１１のストロークが、レタンワイヤ３０
により調速機盤内の滑車３１に伝達され滑車３１と同軸
上に配置されたシャフト３２を回動し、シャフト３２に
配置された案内羽根閉鎖時間切換え位置設定用カム３
３，３４を回動させ、カム３３の動作により油圧切換え
弁２のポートをcからdへ切換える。この切り換えによ
り、油圧切換弁２から発電側腰折操作弁４への管路が形
成され、図示されていないアキュムレータからの圧油が
発電側腰折操作弁４へ供給されて、発電側腰折操作弁４
内に設置されているピストン４ａを押し上げる。ピスト
ン４ａの移動量はリンク７，８およびリンク９を介し、
配圧弁１０のリフト量を制限する。配圧弁１０のリフト
量を制限することにより、配圧弁１０と案内羽根サーボ
モータ１１を接続している管路１０ｃ内を流れる案内羽
根サーボモータ１１に供給される油量が、案内羽根サー
ボモータ１１の最短閉鎖時間に相当する油量よりも少な
くなるよう制限し、案内羽根閉鎖時間を切換える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置は、レタン
ワイヤ３０などを使用して案内羽根サーボモータ１１の
ストローク位置を機械的にフィードバックし、カム３
３，３４やその他の油圧機器を使用することにより制御
電源が喪失した場合に於いても、機械的に腰折位置（腰
折すべき案内羽根位置）を検出することができた。しか
し近年ディジタル機器の採用および機器の簡素化から案
内羽根サーボモータの位置を電気的に検出し、制御に用
いることが多くなってきている。この場合制御電源が喪
失した場合、腰折位置が検出できなくなるという問題点
があった。

【０００４】本発明の課題は、水撃作用を緩和するため
に、水車に接続された導水管や水車に配置された案内羽
根の閉鎖時間を案内羽根の所定の開度位置で切換える手
段を備え、案内羽根閉鎖時間を設定するための制御装置
用制御電源が喪失した場合および案内羽根の閉鎖時間を
切換えるための位置を設定するための制御信号が喪失し
た場合においても、案内羽根の閉鎖時間を切換え、案内
羽根の閉鎖により発生する水撃現象を緩和せしめ、水力
発電所の安全の確保および信頼性の向上を図る水車制御
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
の水車制御装置は、水車に流入する水の流路に配置され
た案内羽根の開度を検出して電気信号として出力する開
度検出手段と、前記案内羽根閉鎖速度を設定する閉鎖速
度設定手段と、前記電気信号を入力として電磁弁と機械
式リンク機構を介して案内羽根の所定の開度位置で案内
羽根閉鎖速度を切換える電磁機械式切換え手段とを備
え、前記閉鎖速度設定手段が閉鎖速度を軸方向の移動量
として設定するものであり、前記電磁機械式切換え手段
が、前記閉鎖速度設定手段の軸方向移動量を規制するよ
うに構成され、前記電磁弁は、電源喪失時、そのポート
位置を保持するとともに、前記電気信号によりそのポー
ト位置を保持する力を消勢される保持手段と、を有して
なることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１を用
いて、発電および揚水運転を実施する水力発電所につい
て説明する。図示の装置は、図示されていない圧油源に
接続された案内羽根閉鎖時間切換え用電磁弁１（以下電
磁弁１という）と、電磁弁１に管路１ｅで接続されて該
電磁弁１から圧油の供給を受ける発電側案内羽根閉鎖時
間切換え位置検出用単式電磁弁２（以下、電磁弁２とい
う）と、同じく電磁弁１に管路１ｃで接続されて該電磁
弁１から圧油の供給を受ける揚水側案内羽根閉鎖時間切
換え位置検出用単式電磁弁３（以下、電磁弁３という）
と、前記電磁弁２に管路２ｃで接続されて該電磁弁２か
ら圧油の供給を受ける発電側案内羽根閉鎖時間切換え操
作弁４（以下、操作弁４という）と、前記電磁弁３に管
路３ｃで接続されて該電磁弁３から圧油の供給を受ける
揚水側案内羽根閉鎖時間切換え操作弁５（以下、操作弁
５という）と、前記操作弁４と操作弁５の間に配置され
前記管路１ｃに接続されて該管路１ｃから圧油の供給を
受ける腰折操作弁６と、前記操作弁４のピストン４ａに
結合されたロッドの先端に一端を枢着され、他端を前記
操作弁５のピストン５ａに結合されたロッドの先端に枢
着されたリンク７と、該リンク７の中間の前記腰折操作
弁６のピストン６ａに結合されたロッドの上端に対応す
る位置に一端を枢着されたリンク８と、該リンク８の他
端に一端を枢着され他端９ｂが固定支点に枢着されたリ
ンク９と、プランジャ１０ａを内装し該プランジャ１０
ａに結合されたロッド１０ｆが前記リンク９の中間位置
に形成された環状部９ａを貫通して伸縮するように配置
された配圧弁１０と、前記ロッド１０ｆの中間部分に装
着されて該ロッド１０ｆの軸線方向位置を変位させる配
圧弁駆動装置１６と、該配圧弁駆動装置１６を制御する
調速機制御装置１５と、前記配圧弁１０の二つの油圧ポ
ートに管路１０ｂ，１０ｃで接続された案内羽根サーボ
モータ１１と、案内羽根サーボモータ１１のピストンロ
ッド１１ａに結合されて案内羽根の開度位置を検出して
電気信号として出力する開度検出手段をなす案内羽根位
置検出器１２と、前記電磁弁１のソレノイドへの通電を
制御する配電盤１３と、前記電磁弁２，３のソレノイド
への通電を制御する腰折位置検出用単式電磁弁操作装置
１４と、を含んで構成されている。

【０００７】なお、図１に破線で示されている管路は排
油側の管路であり、以下の説明では単に排油側として記
載する。

【０００８】前記ロッド１０ｆを含む配圧弁１０、調速
機制御装置１５、配圧弁駆動装置１６が、閉鎖速度設定
手段を構成し、前記電磁弁２，３、操作弁４，５、腰折
操作弁６、リンク７，８，９が電磁機械式切換え手段を
構成する。電磁弁２，３に付属して設けられる保持手段
については後述する。

【０００９】前記電磁弁１は、発電側ポート１ｂと揚水
側ポート１ａのいずれかに切り換えられるようになって
おり、発電側ポート１ｂの位置では図示されていない圧
油源を管路１ｅに接続するとともに管路１ｃを排油側
に、揚水側ポート１ａの位置では前記圧油源を管路１ｃ
に接続するとともに管路１ｅを排油側に、それぞれ接続
する。

【００１０】前記操作弁４，５のロッドにはそれぞれス
トッパ４ｃ，５ｃが取り付けられ、該ストッパ４ｃ，５
ｃと係合してロッド伸長側のストロークエンドを規制す
るリミッタ４ｂ，５ｂが設けられている。リミッタ４
ｂ，５ｂの位置は調整可能となっており、必要に応じて
ロッド伸長側のストロークエンド位置を調整できるよう
になっている。

【００１１】前記腰折操作弁６のピストン６ａに結合さ
れたロッドの上端には、リミッタ６ｂが固着され、前記
リンク８が下降したときにその下端に当接してリンク８
の下降の下限位置を設定するようにしてある。腰折操作
弁６のピストン６ａは、前記管路１ｃから供給される圧
油により上下するから、この下限位置は前記電磁弁１の
動作により変化する。

【００１２】配圧弁１０のロッド１０ｆには、前記配圧
弁駆動装置１６が装着されている部分よりも先端側にス
トッパ１０ｈが取り付けられ、このストッパ１０ｈと係
合してロッド１０ｆの伸出側、縮退側それぞれストロー
クエンドを規制するリミッタ１０ｅ，１０ｄが設けられ
ている。ロッド１０ｆにはさらに、前記リンク９との係
合部（前記環状部９ａを貫通している部分）を挟む位置
にストッパ１０ｉ，１０ｈが取り付けられ、ロッド１０
ｆの伸出側、縮退側それぞれストロークが、前記リンク
９によって制限されるようになっている。つまり、ロッ
ド１０ｆは前記環状部９ａを貫通しているが、ストッパ
１０ｉ，１０ｈは該環状部９ａを通過できない大きさに
してあるので、ストッパ１０ｉ，１０ｈがリンク９に当
たると、ロッド１０ｆ、すなわちプランジャ１０ａはそ
こで止まる。

【００１３】図示されていない案内羽根は、案内羽根サ
ーボモータ１１により、閉鎖される。案内羽根の閉鎖状
態、すなわち開度位置は、ピストンロッド１１ａに結合
された案内羽根位置検出器１２により、検出される。

【００１４】図２に腰折位置検出用電磁弁操作装置１４
の詳細を示す。図示の構成は、電磁弁２のソレノイドの
一端が、直列に接続されたリミットスイッチ１ｍとリミ
ットスイッチ１２ａを介して電源に接続され、電磁弁３
のソレノイドの一端が、直列に接続されたリミットスイ
ッチ１ｎとリミットスイッチ１２ｂを介して電源に接続
されたものである。ソレノイドの各他端は直接電源Ｂに
接続されている。リミットスイッチ１ｍ，１ｎはそれぞ
れ電磁弁１の位置が発電側ポート１ｂ、揚水側ポート１
ａにあるとき、接点オンとなるように構成され、リミッ
トスイッチ１２ａ，１２ｂは、案内羽根位置検出器１２
内に設置され、それぞれ、発電側案内羽根腰折開度以下
で接点オフ、揚水側案内羽根腰折開度以下で接点オフと
なるように構成されている。

【００１５】また、リミットスイッチ１２ａ，１２ｂの
接点と逆の動作をする接点１９ａ，１９ｂが設けられ、
接点１９ａ，，１９ｂに接続してソレノイド１７ａ，１
７ｂ、直流電源（例えば太陽電池）１８ａ，１８ｂが設
けられている。さらに、電源Ａ，Ｂ間に、直列にソレノ
イド２０ａ，２０ｂが設けられている。前記電磁弁２，
３には、付属するばねに駆動されて電磁弁の動作を固定
する方向に動く図示されていない保持手段をなすストッ
パが付属しており、ソレノイド１７ａ，２０ａは通電
時、前記ばねの力と逆向きにストッパに力を加えて電磁
弁２の動作を自由にするようになっている。つまり、電
源Ａ，Ｂが正常な状態では、ソレノイド２０ａに通電さ
れているので、接点１９ａに関係なく、電磁弁２は自由
に動作する。電源Ａ，Ｂが喪失すると、ソレノイド２０
ａが消磁され、ばねによりストッパが動作して電磁弁２
はその状態（ソレノイド２が通電中であった場合は排油
側ポート位置）に保持される。その状態でリミットスイ
ッチ１２ａが作動した場合、接点１９ａがオンとなり、
ソレノイド１７ａが直流電源１８ａによって励磁され、
前記ストッパは電磁弁２の動作を自由にするように動
く。接点１９ｂ，ソレノイド１７ａ，２０ｂも、電磁弁
３に設けられたストッパにつき、同様に動作する。

【００１６】発電運転が選択され、電磁弁１の位置が発
電側ポート１ｂになると、電磁弁１内に設置されている
リミットスイッチ１ｍが接点オンとなる。ここで案内羽
根位置検出器１２内に設置されているリミットスイッチ
１２ａが発電側案内羽根腰折開度以上で接点オンとなる
ように設定しておくことにより、リミットスイッチ１ｍ
の接点オンで、発電側案内羽根閉鎖時間切換位置検出用
単式電磁弁２が付勢される。また、案内羽根位置検出器
１２内に設置されているリミットスイッチ１２ａが発電
側案内羽根腰折開度以下で接点オフするように設定して
おくことにより、案内羽根開度が発電側腰折位置以下に
なったとき、前記電磁弁２を消勢する構成とする。電源
Ａ，Ｂが喪失した場合、前記図示されていないストッパ
により、電磁弁２はその状態（電源喪失前の状態）に保
持される。

【００１７】また、揚水運転が選択され、電磁弁１の位
置が揚水側ポート１ａになると、電磁弁１内に設置され
ているリミットスイッチ１ｎが接点オンとなる。ここで
案内羽根位置検出器１２内に設置されているリミットス
イッチ１２ｂが揚水側案内羽根腰折開度以上では接点オ
ンとなるように設定しておくことにより、リミットスイ
ッチ１ｎの接点オンで、揚水側案内羽根閉鎖時間切換位
置検出用単式電磁弁３が付勢される。また、案内羽根位
置検出器１２内に設置されている前記リミットスイッチ
１２ｂが揚水側案内羽根腰折開度以下で接点オフするよ
うに設定しておくことにより、案内羽根開度が揚水側腰
折位置以下になったときは、該電磁弁３を消勢する構成
とする。電磁弁３についても、電源Ａ，Ｂが喪失した場
合、前記電磁弁２の場合と同様、電磁弁３は前記図示さ
れていないストッパによりその状態（電源喪失前の状
態）に保持される。

【００１８】上記装置を備え、発電運転と揚水運転を切
り換え実施する水力発電所において発電運転が選択され
ていれば、配電盤１３により電磁弁１は発電側に付勢さ
れ、発電側ポート１ｂの位置、すなわち、図示されてい
ない圧油源を管路１ｅに接続し、管路１ｃを排油側に接
続する位置に切換えられている。また、電磁弁２は、腰
折位置検出用単式電磁弁操作装置１４により、排油側ポ
ート２ａの位置、すなわち、管路２ｃを排油側に連通す
る位置に操作されている。したがって、図示されていな
い圧油源は電磁弁１を介して管路１ｅに接続され、管路
１ｅは電磁弁２の行く先のないポートに接続されてい
る。また、操作弁４の圧油は、管路２ｃを経て排油側に
排出される。さらに、電磁弁３は、前記リミットスイッ
チ１ｎの接点がオフとなっているため消磁され、圧油供
給側ポート３ｂの位置、すなわち、管路３ｃを管路１
ｃ，電磁弁１の発電側ポート１ｂを経て排油側に連通す
る位置に操作されている。したがって、操作弁４，操作
弁５，腰折れ操作弁６の各ピストンは最低位置となり、
リンク７，８，９も最低位置にある。

【００１９】また、揚水運転が選択されると、電磁弁１
が揚水側ポート１ａに切換わるように付勢され、電磁弁
３は腰折位置検出用電磁弁操作装置１４の条件により付
勢され、排油側ポート３ａへ切換わる。したがって、図
示されていない圧油源は電磁弁１の揚水側ポート１ａを
介して管路１ｃに接続され、管路１ｃは、電磁弁３の排
油側ポート３ａに、管路１ｄを介して腰折操作弁６に、
それぞれ連通される。また、電磁弁２は、腰折位置検出
用電磁弁操作装置１４の条件により消勢され、ポート位
置は内蔵されたばねの弾性で圧油供給側ポート２ｂに復
帰する。したがって、操作弁４内の圧油は、管路２ｃ，
管路１ｅ及び電磁弁１の揚水側ポート１ａを介して排油
側に排出される。この結果、図示されていない圧油源か
らの圧油が腰折れ操作弁６へ供給され、操作弁５内の圧
油は、管路３ｃを経て排油側に排出される。

【００２０】このような状態で調速機制御装置１５によ
り配圧弁駆動装置１６が駆動され、配圧弁１０のロッド
１０ｆの位置が設定されて、案内羽根サーボモータ１１
による案内羽根の閉鎖動作が開始される。

【００２１】以下、上記装置の動作を詳細に説明する。
運転モードが発電運転のとき、電磁弁１は発電側に付勢
されており、ポート位置は前述のように発電側ポート１
ｂとなっていて、前記リミットスイッチ１ｍがオン、リ
ミットスイッチ１ｎがオフとなっている。発電側案内羽
根閉鎖時間切換位置検出用電磁弁２は、電源正常かつ案
内羽根腰折位置設定値以上（前記リミットスイッチ１２
ａが接点オン）で付勢されている。該電磁弁２は励磁
（付勢）されることにより、排油側ポート２ａの位置を
とり、発電側の操作弁４内の圧油が管路２ｃを通して排
油されている。また、電磁弁３は消磁されていて圧油供
給側ポート３ｂ位置であり、操作弁５、腰折れ操作弁６
はいずれも排油されている。各操作弁内の圧油が排油さ
れていれば、それら操作弁内のピストンも最低位置に保
たれ、ピストンのロッドに連結されているリンク７，
８，９も最低位置となる。このため、配圧弁駆動装置１
６に駆動された配圧弁１０のロッド１０ｆの閉鎖側リフ
ト量が案内羽根最短閉鎖時間相当となっても、前記リン
ク９によってリフト量の制限を受けることがなく、案内
羽根サーボモータ１１に案内羽根最短時間相当の油量が
供給され、前記サーボモータは最短閉鎖時間で案内羽根
を閉鎖するよう動作する。案内羽根の閉鎖が進行し、案
内羽根開度が腰折開度以下になると、案内羽根位置検出
器１２に設置されたリミットスイッチ１２ａの接点がオ
フとなる。前記接点がオフとなることにより、電磁弁２
のソレノイドへの通電が断たれて消磁され、ばねの弾性
力により、電磁弁２は圧油供給側ポート２ｂに復帰す
る。

【００２２】前記電磁弁２のポート位置が圧油供給側ポ
ート２ｂに復帰すると、圧油が管路２ｃを通して発電側
の操作弁４に供給され、操作弁４内のピストン４ａが押
し上げられる。ピストン４ａが押し上げられると、ピス
トン４ａのロッドに連結されているリンク７が押し上げ
られる。リンク７が押し上げられることにより、リンク
８、リンク９が押し上げられ、リンク９が押し上げられ
ることにより、配圧弁１０のロッド１０ｆに対してリン
ク９の環状部９ａの位置が相対的に高くなり、ロッド１
０ｆの下降方向の下限位置が高くなる。このため、配圧
弁１０内に設置されているプランジャ１０ａの閉鎖側
（プランジャ１０ａの下降側）のリフト量が案内羽根最
短閉鎖時間相当よりも小さくなるように制限される。

【００２３】プランジャ１０ａの閉鎖側のリフト量が制
限されることにより、案内羽根サーボモータ１１に供給
する油量が制限され、前記案内羽根サーボモータ１１に
よる案内羽根の閉鎖速度が低減される（閉鎖速度の腰折
れ）。すなわち、配圧弁１０と案内羽根サーボモータ１
１を接続する管路１０ｃ内を流れる油量を案内羽根最短
閉鎖時間相当よりも小さくすることで案内羽根サーボモ
ータ１１の案内羽根閉鎖時間が延長され、案内羽根急閉
鎖時の水撃現象により発生する鉄管内の水圧上昇が抑制
される。

【００２４】ここで、腰折位置検出用電磁弁操作装置１
４用電源（図２の電源Ａ，Ｂ）が喪失した場合は、電磁
弁２の励磁が解かれるものの前記図示されていないスト
ッパのソレノイド２０ａの励磁が解かれてばねによりス
トッパが作動し、電磁弁２のポート位置は排油側ポート
に保持される。案内羽根の閉鎖が進行して案内羽根位置
検出器内のリミットスイッチ１２ａにより、予め設定さ
れた案内羽根の開度位置が検出されると、接点１２ａが
オフとなる。それとともに、接点１９ａがオンとなり、
前記ソレノイド１７ａが励磁されてストッパは電磁弁の
位置保持を解除する。電磁弁２はばねの弾性力により圧
油供給側ポート２ｂに復帰して、上記手順により、案内
羽根の閉鎖速度が低減される。

【００２５】上述のように、案内羽根サーボモータ１１
に供給する油量を制限することにより、前記案内羽根の
閉鎖所要時間が変更できる装置構成とすることで水力発
電所の高い安全性および信頼性を確保することが可能と
なる。

【００２６】また、揚水運転が選択されると、案内羽根
閉鎖時間切換え用電磁弁１が揚水側に励磁され、揚水側
ポート１ａに切換わる。揚水側ポート１ａに切り換わっ
たら図示されていない圧油源が電磁弁１の揚水側ポート
１ａを介して管路１ｃに接続され、管路１ｅは同様に電
磁弁１の揚水側ポート１ａを介して排油側に接続され
る。電磁弁１が揚水側ポート１ａに切り換わったら、電
磁弁１に配置された前記リミットスイッチ１ｎの接点が
オンとなり、前記リミットスイッチ１ｍの接点がオフと
なる。また、案内羽根開度が予め設定された揚水側案内
羽根腰折開度以上であれば、案内羽根位置検出器１２内
のリミットスイッチ１２ｂがオンであるから、電磁弁３
のソレノイドは通電され、電磁弁３のポート位置は排油
側ポート３ａとなっている。電磁弁２は、前記リミット
スイッチ１ｍがオフになっているため、ソレノイドには
通電されず、ポート位置は、管路２ｃを管路１ｅ，電磁
弁１の揚水側ポート１ａを介して排油側に接続する位置
になっている。前記電磁弁３のストッパは、ソレノイド
２０ｂが励磁されているので、ばねの力に抗して後退位
置にあり、電磁弁３の動作を自由にしている。

【００２７】電磁弁３のポート位置が前記排油側ポート
３ｂになっていることにより、揚水側案内羽根閉鎖時間
切換え操作弁５内の圧油は管路３ｃを経て排油側に排油
されており、前記操作弁５内のピストン５ａは最低位置
に保たれ、前記ピストン５ａに連結されているリンク７
も最低位置となる。また、操作弁４の圧油も管路２ｃ，
管路１ｅ，電磁弁１の揚水側ポート１ａを介して排油側
に排出され、ピストン４ａは最低位置となって結合され
ているリンク７を最低位置としている。一方、管路１ｃ
に供給された圧油は、電磁弁３においては排油側ポート
３ｂで止められているが、同時に管路１ｄを経て腰折操
作弁６に導かれ、腰折操作弁６のピストン６ａを押し上
げる。ピストン６ａが押し上げられることにより、ピス
トン６ａに結合されたロッドの先端のリミッタ６ｂが上
昇してリンク８とリンク９の枢着部を押し上げる。この
ため、配圧弁駆動装置１６が配圧弁１０のロッド１０ｆ
の閉鎖側リフト量を案内羽根最短閉鎖時間相当に駆動し
ようとしても、前記リンク８とリンク９の枢着部の下端
位置が前記リミッタ６によって所定の高さに規制される
ため、リフト量が所定の値に制限され、案内羽根サーボ
モータ１１に供給される油量は、案内羽根最短閉鎖時間
よりも長い時間で案内羽根を閉鎖する量に抑えられる。
この結果、案内羽根サーボモータ１１は、案内羽根を、
最短閉鎖時間で閉鎖する場合よりもいくらか遅い速度で
閉鎖するように動作する。

【００２８】案内羽根の閉鎖が進行して案内羽根開度か
案内羽根位置検出器１２内のリミットスイッチ１２ｂで
設定された揚水側案内羽根腰折開度以下となれば、リミ
ットスイッチ１２ｂの接点がオフとなり、電磁弁３が消
磁され、ポート位置が、内蔵されたばねにより圧油供給
側ポート３ａに切換えられる。電磁弁３のポート位置が
圧油供給側ポート３ａに切換わることにより、圧油が揚
水側の操作弁５に供給され、該操作弁５内部のピストン
５ａを押し上げる。前記ピストン５ａが押し上げられる
ことにより、ピストン５ａに連結されたロッドに枢着さ
れたリンク７が押し上げられる。前記リンク７が押し上
げられることによりリンク８、リンク９が押し上げら
れ、配圧弁１０内のプランジャ１０ａの閉鎖側のリフト
量が、前記リミッタ６で制限された揚水側羽根閉鎖時間
相当よりも小さくなるように、ロッド１０ｆのストッパ
１０ｉがリンク１０の環状部９ａで押し上げられる。こ
の結果、配圧弁１０と案内羽根サーボモータ１１を接続
する管路１０ｃ内を流れる油量が前記リミッタ６で制限
された案内羽根閉鎖時間相当よりも小さくなって、つま
り、閉鎖速度を腰折れさせて、案内羽根サーボモータ１
１の案内羽根閉鎖時間が延長され、案内羽根急閉鎖時の
水撃現象により発生する鉄管内の水圧上昇が抑制され
る。

【００２９】なお、このとき、リミットスイッチ１２ｂ
の接点がオフになるのにともなって、接点１９ｂがオン
となり、ソレノイド１７ｂが励磁されるが、電磁弁３の
ストッパはソレノイド２０ｂの励磁によって後退位置に
あり、何ら支障はない。

【００３０】電磁弁３が励磁されてポート位置が排油側
ポート位置にあるときに電源Ａ，Ｂが喪失した場合、ソ
レノイド２０ｂが消磁されてストッパがばねにより動作
し、電磁弁３のポート位置は排油側ポート位置に保持さ
れる。

【００３１】案内羽根の閉鎖が進行して案内羽根位置検
出器内のリミットスイッチ１２ｂにより、予め設定され
た案内羽根の開度位置が検出されると、接点１２ｂがオ
フとなる。それとともに、接点１９ｂがオンとなり、前
記ソレノイド１７ｂが励磁されてストッパは電磁弁の位
置保持を解除する。電磁弁３はばねの弾性力により圧油
供給側ポート３ｂに復帰して、上記手順により、案内羽
根の閉鎖速度が低減される。

【００３２】上述のように、プランジャ１０ａの閉鎖側
のリフト量が、案内羽根のあらかじめ設定された開度位
置で小さくなるように構成して、案内羽根サーボモータ
に供給する油量を制限することにより、前記案内羽根サ
ーボモータの閉鎖時間が変更できる装置構成となり、水
力発電所の高い安全性および信頼性を確保することが可
能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、水力発電所における水
撃現象を緩和するために案内羽根の閉鎖時間を案内羽根
の所定開度で切換える必要のある発電所で制御電源の喪
失時のバックアップ装置を設けることにより、制御電源
喪失時の腰折動作を所定の案内羽根開度で確保し、水撃
現象による発電所への悪影響が排除できる水車制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す系統図である。

【図２】図１に示す実施例の細部を示す結線図である。

【図３】従来の調整制御方式を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 案内羽根閉鎖時間切換え用電磁弁 １ａ 揚水側ポート １ｂ 発電側ポート １ｃ，１ｄ，１ｅ 管路 ２ 発電側案内羽根閉鎖時間切換位置検出用単式電磁弁 ２ａ 発電側の排油側ポート ２ｂ 発電側の圧油供給側ポート ２ｃ 管路 ３ 揚水側の案内羽根閉鎖時間切換位置検出用単式電磁
弁 ３ａ 揚水側の排油側ポート ３ｂ 揚水側の圧油供給側ポート ３ｃ 管路 ４ 発電側案内羽根閉鎖時間切換え操作弁 ４ａ ピストン ４ｂ リミッタ（リフト制限装置） ４ｃ ストッパ ５ 揚水側案内羽根閉鎖時間切換え操作弁 ５ａ ピストン ５ｂ リミッタ（リフト制限装置） ５ｃ ストッパ ６ 腰折操作弁 ６ａ ピストン ６ｂ リミッタ ７、８、９ リンク ９ａ 環状部 １０ 配圧弁 １０ａ 配圧弁プランジャ １０ｂ、１０ｃ 管路 １０ｄ，１０ｅ リミッタ １０ｆ ロッド １０ｇ，１９ｈ，１０ｉ ストッパ １１ 案内羽根サーボモータ １１a ピストンロッド １２ 案内羽根位置検出器 １２ａ，１２ｂ 案内羽根位置検出器内のリミットスイ
ッチ １３ 配電盤、 １３ａ 配電盤からの指令信号 １４ 腰折位置検出用電磁弁操作装置 １５ 調速機制御装置 １５ａ 調速機制御装置からの指令信号 １６ 配圧弁駆動装置 １７ａ，１７ｂ ソレノイド １８ａ，１８ｂ 直流電源 １９ａ，１９ｂ 接点 ２０ａ，２０ｂ ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 秀昭 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 3H073 AA07 BB34 CC20 CD02 CD13 CE09 FF02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水車に流入する水の流路に配置された案
   内羽根の開度を検出して電気信号として出力する開度検
   出手段と、前記案内羽根閉鎖速度を設定する閉鎖速度設
   定手段と、前記電気信号を入力として電磁弁と機械式リ
   ンク機構を介して案内羽根の所定の開度位置で案内羽根
   閉鎖速度を切換える電磁機械式切換え手段とを備え、前
   記閉鎖速度設定手段が閉鎖速度を軸方向の移動量として
   設定するものであり、前記切換え手段が、前記閉鎖速度
   設定手段の軸方向移動量を規制するように構成され、前
   記電磁弁は、電源喪失時、そのポート位置を保持すると
   ともに、前記電気信号によりそのポート位置を保持する
   力を消勢される保持手段を有してなることを特徴とする
   水車制御装置。