JP2004257307A

JP2004257307A - Servo motor controller of hydraulic machine

Info

Publication number: JP2004257307A
Application number: JP2003049002A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Shimada; 勝也島田; Tadanori Shioura; 忠則塩浦; Hisayuki Tomiyasu; 久幸冨安
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a cost and improve reliability by forming a locking function, etc. by using electric components of general-purpose articles. <P>SOLUTION: A servo motor controller of a hydraulic machine includes a lock blocking valve for blocking or unblocking at least one of a hydraulic fluid tube in which a hydraulic fluid to be input to a servo motor flows and a hydraulic fluid tube in which a hydraulic fluid flowing out from the servo motor flows, a fully closed position detector for detecting a guide vane becoming a fully closed state, and a lock solenoid controlled selector valve for locking the guide vane by blocking the hydraulic fluid tube by providing an operating oil to the lock blocking valve based on a signal from the fully closed position detector. They are formed of general-purpose articles. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水車又はポンプ水車等の水力機械のサーボモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水車又はポンプ水車等の水力機械には、これらに供給される水量制御のためにガイドベーンが設けられ、当該ガイドベーンはサーボモータを備えたガイドベーン制御装置により開度が制御されている。
【０００３】
図３は、例えば特許文献１等に開示されている一般的な油圧制御式のガイドベーン制御装置の構成を示す図で、当該ガイドベーン制御装置は、図示しないガイドベーンの開度を変えるサーボモータ１１０、該サーボモータ１１０に供給される作動油の供給方向を切替えると共に開閉時間を調整する主配圧弁１２０、該主配圧弁１２０を介してサーボモータ１１０に作動油を供給する圧油タンク１３０を主要構成として、図示しない水車調速機等からの指令によって主配圧弁１２０が作動油の供給方向を切替えるようになっている。
【０００４】
主配圧弁１２０は、ピストン部１２１と、弁部１２２とにより形成されている。ピストン部１２１は、ピストン１２１ａによりシリンダ１２１ｂ内を２部屋に区画し、一方の部屋に操作油が供給されると他方の部屋の操作油が排油されて、排油される側の部屋方向にピストン１２１ａが移動するようになっている。
【０００５】
また、弁部１２２は平行弁１２７とクロス弁１２８とを有し、これらが一体に形成されると共にピストン１２１ａと連結棒１２９により連結されている。
【０００６】
サーボモータ１１０もピストン１１１ａによりシリンダ１１１ｂ内が２部屋に区画され、一方の部屋に作動油が供給されると他方の部屋の作動油が排油されて、排油される側の部屋方向にピストン１１１ａが移動するようになっている。
【０００７】
そして、ピストン１１１ａは、ロック溝１１５を備えた駆動軸１１６と連結され、当該駆動軸１１６の先端部分にガイドベーンとの連結部１１７が設けられている。
【０００８】
なお、図３においては、ガイドベーンを閉じる際の作動油の流動方向を実線矢印で示し、ガイドベーンを開く際の作動油の流動方向を点線矢印で示している。従って、図３は水車又はポンプ水車が停止した状態（ガイドベーンが全閉した状態）を示している。
【０００９】
またガイドベーン制御装置には、ガイドベーンを閉じる際の閉鎖時間を主配圧弁１２０による調整に加えて更に調整して弁急閉鎖時における水圧上昇等を緩和する緩閉鎖弁１４０、ガイドベーンが所定の閉度に達したことを検出すると緩閉鎖弁１４０を動作させる緩閉鎖用配圧弁１５０、ガイドベーンが全閉する際の衝撃を緩和するための緩衝弁１６０、ガイドベーンの全閉状態を保持する全閉ロッキング１７０、ガイドベーンが全閉したことを全閉検出器１８１により検出して、該全閉検出器１８１からの信号により全閉ロッキング１７０への操作油の供給方向を切替えるロッキング用電磁切替弁１８０等を有している。
【００１０】
緩閉鎖弁１４０は、流動する作動油を絞って通過させる絞弁１４１、当該流動する作動油をそのまま通過させる通過弁１４２、絞弁１４１を通過弁１４２側に付勢するバネ１４３、通過弁１４２側に設けられて緩閉鎖用配圧弁１５０と配管接続された油圧ポート１４４を備えている。
【００１１】
緩閉鎖用配圧弁１５０は、クロス弁１５１、平行弁１５２、クロス弁１５１側に設けられてこれらを平行弁１５２側に付勢するバネ１５３、該バネ１５３に対向して平行弁１５２に設けられたコロ１５４を備えている。
【００１２】
このコロ１５４は、バネ１５３の付勢力によりサーボモータ１１０の駆動軸１１６に連結された緩衝弁用ベース１１８と当接している。なお、当該緩衝弁用ベース１１８には突起部１１９が設けられて、サーボモータ１１０の駆動軸１１６が開方向に動くと、コロ１５４を押下げて、操作油がクロス弁１５１に流入するようになっている。
【００１３】
緩衝弁１６０は、逆止弁１６１とこれに並列に設けられた絞弁１６２により形成されている。この逆止弁１６１は、サーボモータ１１０から緩閉鎖弁１４０の方向に向う作動油に対しては流動を制止するように設けられている。
【００１４】
全閉ロッキング１７０は、主配圧弁１２０やサーボモータ１１０と同様にシリンダ１７１ｂを２部屋に区画するピストン１７１ａが設けられ、当該ピストン１７１ａにロック溝１１５と嵌合できるように形成されたロックキー１７２が連結されている。
【００１５】
以下、主配圧弁１２０、サーボモータ１１０及び全閉ロッキング１７０において、運転時に作動油や操作油が供給される部屋を運転部屋１２１ｃ，１１１ｃ，１７１ｃと記載し、停止時に作動油や操作油が供給される部屋を停止部屋１２１ｄ，１１１ｄ，１７１ｄと記載する。
【００１６】
そして、主配圧弁１２０とサーボモータ１１０の停止部屋１１１ｄとは圧油管１９１により、主配圧弁１２０と緩閉鎖弁１４０は圧油管１９２により、緩閉鎖弁１４０とサーボモータ１１０の運転部屋１１１ｃとは圧油管１９３により配管接続され、当該圧油管１９３と並列に緩衝圧油管１９４が配管されて、該緩衝圧油管１９４に緩衝弁１６０が設けられている。
【００１７】
なお、サーボモータ１１０の運転部屋１１１ｃに接続される圧油管１９３と緩衝圧油管１９４との接続位置が異なり、圧油管１９３の接続位置は緩衝圧油管１９４より停止部屋１１１ｄ側となっている。
【００１８】
従って、ピストン１１１ａが運転部屋１１１ｃの方向に動きガイドベーンが全閉される際に、当該ピストン１１１ａが圧油管１９３の接続開口部を塞ぐと運転部屋１１１ｃの作動油の排油経路が変るようになる。
【００１９】
即ち、圧油管１９３の接続開口部が塞がれていないときは、圧油管１９３を介して排油され、圧油管１９３の接続開口部が塞がれると、緩衝圧油管１９４を介して排油されるようになる。
【００２０】
また、全閉ロッキング１７０は、圧油管１２５によりロッキング用電磁切替弁１８０と配管接続されている。
【００２１】
ロッキング用電磁切替弁１８０は、クロス弁１８３と、平行弁１８４を有して、クロス弁１８３が動作弁のときは、全閉ロッキング１７０の停止部屋１７１ｄに操作油が供給されてロックキー１７２がロック溝１１５に嵌合してサーボモータ１１０をロックし、平行弁１８４が動作弁の時は運転部屋１７１ｃに操作油が供給されてサーボモータのロックが解除される。
【００２２】
このような構成で、図３に示す停止状態から運転状態にする際には、先ず水車調速機等から運転指令が出力されてロッキング用電磁切替弁１８０が動作して、ロック溝１１５に嵌合しているロックキー１７２が引抜かれることによりサーボモータ１１０のロックが解除される。
【００２３】
これに伴い、主配圧弁１２０の運転部屋２ｃに操作油が供給されるようになって、ピストン１２１ａは停止部屋１２１ｄ側に移動し、動作弁がクロス弁１２８から平行弁１２７に切替り、サーボモータ１１０への作動油の供給経路が切替えられる。
【００２４】
サーボモータ１１０への作動油の供給経路が切替えられることにより、作動油は圧油管１９２を介して緩閉鎖弁１４０に流動する。この状態では、緩衝弁用ベース１１８の突起部１１９はコロ１５４を押下げていないので、当該緩閉鎖弁１４０の絞弁１４１が機能している。
【００２５】
起動直後は、サーボモータ１１０のピストン１１１ａが、圧油管１９３の接続開口部を閉塞しているので、作動油は緩衝圧油管１９４を介して緩衝弁１６０に流入し、逆止弁１６１を通過してサーボモータ１１０の運転部屋１１１ｃに供給される。
【００２６】
これにより、サーボモータ１１０のピストン１１１ａは、停止部屋１１１ｄの方向に移動して緩衝弁用ベース１１８の突起部１１９がコロ１５４を押下げるようになる。
【００２７】
コロ１５４が押下げられると、緩閉鎖用配圧弁１５０のクロス弁１５１が動作弁となり、操作油がバネ１４３に抗して緩閉鎖弁１４０を駆動して、当該緩閉鎖弁１４０の通過弁１４２が動作弁となる。
【００２８】
従って、運転開始直後におけるサーボモータ１１０の動作速度は遅く、緩閉鎖弁１４０の通過弁１４２になると速い速度で動作するようになる。
【００２９】
このようにして、サーボモータ１１０が動作し、ガイドベーンが開かれて水車又はポンプ水車へ供給される水量が調整される。
【００３０】
次に、このような運転状態から停止状態になる手順を説明する。この場合には、先ず主配圧弁１２０の停止部屋１２１ｃに操作油が供給されるようになって、平行弁１２７からクロス弁１２８に動作弁が切替えられる。
【００３１】
これにより圧油タンク１３０からの作動油は、サーボモータ１１０の停止部屋に供給されるようになり、ピストン１１１ａが運転部屋１１１ｃ方向に移動するようになる。
【００３２】
運転部屋１１１ｃの作動油は、圧油管１９３を介して緩閉鎖弁１４０に流入し、当該緩閉鎖弁１４０から主配圧弁１２０を経て排油される。
【００３３】
このようにして、ガイドベーンは徐々に閉じられ、緩衝弁用ベース１１８の突起部１１９とコロ１５４との当接が解除されてるようになる。
【００３４】
緩衝弁用ベース１１８の突起部１１９とコロ１５４との当接が解除されると、緩閉鎖用配圧弁１５０は平行弁１５２が動作弁となるので、緩閉鎖弁１４０はバネ１４３の力で絞弁１４１が動作弁となる。
【００３５】
これにより、運転部屋１１１ｃから排油される作動油の排油速度が低下して、ガイドベーンの閉鎖速度が遅くなり、水圧の急上昇が抑制される。
【００３６】
そして、ガイドベーンが全閉直前になると、ピストン１１１ａが圧油管１９３の接続開口部を塞ぐようになり、運転部屋１１１ｃから排油は緩衝弁１６０を介して排油されるようになる。
【００３７】
緩衝弁１６０の逆止弁１６１は、運転部屋１１１ｃから緩閉鎖弁１４０方向に流動する作動油に対しては流動を制止させるので、当該運転部屋１１１ｃから排油は絞弁１６２で絞られるようになる。
【００３８】
従って、ガイドベーンの全閉直前から全閉までの間は、さらに閉鎖速度が減速されて全閉時の衝撃が緩和されるようになっている。
【００３９】
このようにして、ガイドベーンが全閉すると全閉検出器１８１がそのことを検出して、ロッキング用電磁切替弁１８０を動作させ、ロックキー１７２がロック溝１１５に嵌合してサーボモータ１１０がロックされてガイドベーンがロック状態となる。
【００４０】
なお、上述した構成では、緩閉鎖弁１４０は、緩衝弁用ベース１１８の突起部１１９と緩閉鎖用配圧弁１５０のコロ１５４との当接状態により動作する場合について説明したが、図４に示すように当該突起部１１９とコロ１５４とが当接するとした位置が検出できるように緩閉鎖位置検出器１５５を設けると共に、該緩閉鎖位置検出器１５５により動作する緩閉鎖用電磁切替弁１５６を設けて緩閉鎖弁１４０の絞弁１４１と通過弁１４２との切替を行うようにした構成も提案されている。
【００４１】
【特許文献１】
特開２００２−３１７７４５号公報
【００４２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成ではメカニカルに動作する構成要素が多く、これらの構成要素は非常に構造が複雑であるため非汎用品（特注品）が多用され高価あり、部品点数の増大に伴う信頼性低下が問題となっていた。
【００４３】
そこで、本発明は、かかる構成要素を汎用品の電気部品により形成してコストダウンを図ると共に信頼性を向上させた水力機械のサーボモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、油圧により駆動されてガイドベーンの開閉を行うサーボモータと、該サーボモータに圧油管により接続され、当該サーボモータへの作動油の供給方向を切替えることにより当該サーボモータの駆動方向を切替える主配圧弁と、ガイドベーンが閉じる際に予め定められたガイドベーン開度に達するとガイドベーンの閉鎖速度を低下させる緩閉鎖機能と、ガイドベーンが全閉した際に当該ガイドベーンを固定するロック機能を備えた水力機械のサーボモータ制御装置において、ロック機能は、ガイドベーンが全開状態となったことを検出する全閉位置検出器と、サーボモータに接続された少なくとも１の圧油管に設けられ、全閉位置検出器からの検出信号によって当該圧油管を閉塞又は閉塞解除するロック用電動閉塞手段からなることを特徴とする。
【００４５】
請求項２にかかる発明は、請求項１記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、緩閉鎖機能は、ガイドベーンが予め定めたガイドベーン開度となったことを検出する緩閉鎖位置検出器と、サーボモータに接続された圧油管に設けられ、緩閉鎖位置検出器からの検出信号によって当該圧油管を閉塞又は閉塞解除する緩閉鎖用電動閉塞手段と、当該電動閉塞手段と並列に設けられた絞り弁とからなることを特徴とする。
【００４６】
請求項３にかかる発明は、請求項２記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、予め定めたガイドベーン開度よりも小さくガイドベーンが全閉直前となるガイドベーン開度となったことを検出する緩衝位置検出器と、絞り弁と直列に設けられ当該絞り弁に接続された圧油管を緩衝位置検出器からの検出信号によって閉塞又は閉塞解除する緩衝用電動閉塞手段と、緩閉鎖閉塞手段と並列に設けられた第２の絞り弁からなる緩衝機能を備えたことを特徴とする。
【００４７】
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、ロック機能は更に、全開位置検出器がガイドベーンの全開状態を検出すると、サーボモータを機械的に固定する全閉ロッキングを備えたことを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本実施の形態に係る水力機械のサーボモータ制御装置の概略構成を示す図である。
【００４９】
当該サーボモータ制御装置は、図示しないガイドベーンの開度を変えるサーボモータ１０、該サーボモータ１０に供給される作動油の供給方向を切替えると共に開閉時間を調整する主配圧弁２０、該主配圧弁２０を介してサーボモータ１０に作動油を供給する圧油タンク３０を主要構成として、図示しない水車調速機からの指令によって主配圧弁２０が作動油の供給方向を切替えるようになっている。
【００５０】
主配圧弁２０は、ピストン部２１と、弁部２２とにより形成されている。ピストン部２１は、ピストン２１ａによりシリンダ２１ｂ内を２部屋に区画し、一方の部屋に操作油が供給されると他方の部屋の操作油が排油されて、排油される側の部屋方向にピストン２１ａが移動するようになっている。
【００５１】
また、弁部２２は平行弁２７とクロス弁２８とを有し、これらが一体に形成されると共にピストン２１ａと連結棒２９により連結されている。
【００５２】
サーボモータ１０もピストン１１ａによりシリンダ１１ｂ内が２部屋に区画され、一方の部屋に作動油が供給されると他方の部屋の作動油が排油されて、排油される側の部屋方向にピストン１１ａが移動するようになっている。
【００５３】
以下、主配圧弁２０及びサーボモータ１０において、運転する際において作動油や操作油が供給される部屋を運転部屋２１ｃ，１１ｃと記載し、停止する際に作動油や操作油が供給される部屋を停止部屋２１ｄ，１１ｄと記載する。
【００５４】
そして、ピストン１１ａは、駆動軸１６と連結され、当該駆動軸１６の先端部分にガイドベーンとの連結部１７が設けられている。
【００５５】
図１において主配圧弁２０とサーボモータ１０とは、太い実線で示す圧油管５及び圧油管６により配管接続されて、圧油管５はサーボモータ１０の停止部屋１１ｄに連通し、圧油管６は運転部屋１１ｃに連通している。
【００５６】
また、図１においては、停止状態での作動油の流動方向を実線矢印で示し、運転状態での作動油の流動方向を点線矢印で示している。従って、図１は水車又はポンプ水車が停止した状態（ガイドベーンが全閉した状態）を示している。
【００５７】
このようなガイドベーン制御装置には、ガイドベーンの全開状態、全閉状態、又はその中間状態を保持するようにするロック機能を具現するロック部４０、ガイドベーンを閉じる際の閉鎖時間を主配圧弁２０による調整に加えて更に調整して弁急閉鎖時における水圧上昇等を緩和する緩閉鎖機能を具現する緩閉鎖部５０、サーボモータ１０の全閉時の衝撃を緩和する緩衝機能を具現する緩衝部６０が設けられている。
【００５８】
ロック部４０は、ガイドベーンが全閉したことを検出する全閉位置検出器４６、該全閉位置検出器４６からの信号により操作油の流路を切替えるロック用電磁切替弁４１、該ロック用電磁切替弁４１からの操作油により動作制御される第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５からなるロック用閉塞弁を備えて、ロック用電磁切替弁４１、第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５によりロック用電動閉塞手段が構成されている。
【００５９】
そして、第１ロック用閉塞弁４４は圧油管５に設けられ、また第２ロック用閉塞弁４５は圧油管６に設けられている。
【００６０】
緩閉鎖部５０は、ガイドベーンが緩閉鎖位置に達したことを検出する緩閉鎖位置検出器５６、該緩閉鎖位置検出器５６からの信号により操作油の流路を切替える緩閉鎖用電磁切替弁５１、該緩閉鎖用電磁切替弁５１からの操作油により動作制御される緩閉鎖用閉塞弁５４、緩閉鎖用圧油管７を流動する作動油を絞る緩閉鎖用絞弁５５を備えて、緩閉鎖用電磁切替弁５１及び緩閉鎖用閉塞弁５４により緩閉鎖用電動閉塞手段が構成されている。
【００６１】
そして、緩閉鎖用閉塞弁５４は、第２ロック用閉塞弁４５とサーボモータ１０との間の圧油管６に設けられ、また緩閉鎖用絞弁５５は緩閉鎖用閉塞弁５４をパイパスする緩閉鎖用圧油管７に設けられている。
【００６２】
緩衝部６０は、ガイドベーンが全閉位置近傍に達したことを検出する緩衝位置検出器６６、該緩衝位置検出器６６からの信号により操作油の流路を切替える緩衝用電磁切替弁６１、該緩衝用電磁切替弁６１からの操作油により動作制御される緩衝用閉塞弁６４、緩衝用圧油管８を流動する作動油を絞る緩閉鎖用絞弁６５を備えて、緩衝用電磁切替弁６１及び緩衝用閉塞弁６４により緩衝用電動閉塞手段が構成されている。
【００６３】
そして、緩衝用閉塞弁６４は、緩閉鎖用絞弁５５とサーボモータ１０との間の緩閉鎖用圧油管７に設けられ、また緩閉鎖用絞弁６５は緩衝用閉塞弁６４をバイパスする緩衝用圧油管８に設けられている。
【００６４】
ロック用電磁切替弁４１、緩閉鎖用電磁切替弁５１及び緩衝用電磁切替弁６１は、それぞれクロス弁４２，５２，６２と平行弁４３，５３，６３とを備えて、第１ロック用閉塞弁４４，第２ロック用閉塞弁４５，緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４に圧油タンク３０から作動油を供給するか否かを制御している。
【００６５】
即ち、各クロス弁４２，５２，６２が動作弁となっているときは、第１ロック用閉塞弁４４，第２ロック用閉塞弁４５，緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４には作動油が供給されず、平行弁４３，５３，６３が動作弁となっているときは圧油タンク３０から第１ロック用閉塞弁４４，第２ロック用閉塞弁４５，緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４に作動油が供給される。
【００６６】
そして、これらロック用電磁切替弁４１、緩閉鎖用電磁切替弁５１及び緩衝用電磁切替弁６１は、それぞれ切替位置保持機能を有して、クロス弁４２，５２，６２又は平行弁４３，５３，６３の何れかに切替えられると、その後は電磁石への通電が停止してもその時の状態が保持できるようになっている。
【００６７】
また、第１ロック用閉塞弁４４，第２ロック用閉塞弁４５，緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４は同じ構成で、操作油が供給されていない状態では閉塞弁として作用するが、当該操作油が供給されると閉塞作用が失われるようになっている。
【００６８】
以下、説明の都合から、第１ロック用閉塞弁４４，第２ロック用閉塞弁４５，緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４が閉塞弁として作用する状態を「ＯＦＦ」、閉塞作用が失われた状態を「ＯＮ」と記載することにする。
【００６９】
また、図１においては、全閉位置検出器４６、緩閉鎖位置検出器５６及び緩衝位置検出器６６がそれぞれ２つ設けられて、各スイッチの故障等に対応できるようになっているが、これらのスイッチは各種１個であっても良いことを予め付言する。
【００７０】
このような構成で、図１に示す停止状態から運転状態にする際には、先ず水車調速機から運転指令がロック用電磁切替弁４１、緩閉鎖用電磁切替弁５１、緩衝用電磁切替弁６１に出力されて、クロス弁４２，５２，６２から平行弁４３，５３，６３に切替る。
【００７１】
これにより、第１ロック用閉塞弁４４、第２ロック用閉塞弁４５、緩閉鎖用閉塞弁５４及び緩衝用閉塞弁６４は、全て閉塞作用をしなくなって「ＯＮ」状態となる。
【００７２】
このような状態で主配圧弁２０が動作してクロス弁２８から平行弁２７に切替り、圧油タンク３０からの作動油は、第２ロック用閉塞弁４５及び緩閉鎖用閉塞弁５４を通過して、サーボモータ１０の運転部屋１１ｃに供給される。
【００７３】
運転部屋１１ｃに作動油が供給されると、ピストン１１ａは停止部屋１１ｄの方向に移動してガイドベーンが開かれて水車又はポンプ水車に給水が開始されするようになる。
【００７４】
そして、ガイドベーンが全開するとロック用電磁切替弁４１は平行弁４３からクロス弁４２に切替えられて、第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５が「ＯＦＦ」となって、サーボモータ１０への作動油の出入りが停止されて、ガイドベーンは全開状態でロックされるようになる（以下、全開ロック状態と記載する）。
【００７５】
次に、このような運転状態から停止状態になる手順を説明する。この場合には、先ず任意開度ロック状態を解除すべく、ロック用電磁切替弁４１はクロス弁４２から平行弁４３に切替えられて第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５は「ＯＮ」となる。
【００７６】
その後、主配圧弁２０が平行弁２７からクロス弁２８に切替えられて、圧油タンク３０からの作動油が第１ロック用閉塞弁４４を通過して停止部屋１１ｄに供給されるようになる。
【００７７】
停止部屋１１ｄに作動油が供給されると、ピストン１１ａは運転部屋１１ｃの方向に動くことになりガイドベーンは閉じる方向に駆動される。
【００７８】
そして、緩閉鎖位置検出器５６が予め設定された緩閉鎖開始位置を検出すると、緩閉鎖用電磁切替弁５１が平行弁５３からクロス弁５２に切替る。
【００７９】
これにより、緩閉鎖用閉塞弁５４は「ＯＦＦ」となるので、運転部屋１１ｃから主配圧弁２０の方向に流動する作動油は緩閉鎖用圧油管７にバイパスするようになる。
【００８０】
この緩閉鎖用圧油管７には、緩衝用閉塞弁６４及び緩閉鎖用絞弁５５が設けられているが、この状態では緩衝用閉塞弁６４は「ＯＮ」の状態であるので、作動油は当該緩衝用閉塞弁６４を素通りして緩閉鎖用絞弁５５に流入し、当該緩閉鎖用絞弁５５で絞られて流速調整されて主配圧弁２０に流動する。
【００８１】
このように、運転部屋１１ｃの作動油の排油速度が緩閉鎖用絞弁５５で減速するために、ガイドベーンの閉速度が遅くなり、水圧の急上昇が抑制されるようになる。
【００８２】
このような緩閉鎖状態が続き、ガイドベーンが全閉状態に近づいて、予め設定された緩衝位置を緩衝位置検出器６６が検出すると、緩衝用電磁切替弁６１の平行弁６３がクロス弁６２に切替えられて、緩衝用閉塞弁６４は「ＯＦＦ」となる。
【００８３】
緩衝用閉塞弁６４が「ＯＦＦ」となると、運転部屋１１ｃからの作動油は緩衝用圧油管８にバイパスして流れるようになる。
【００８４】
しかし、この緩衝用圧油管８には緩閉鎖用絞弁６５が設けられているので、当該緩衝用絞弁６５で絞られて流速調整され、さらに緩閉鎖用絞弁５５で絞られて緩閉鎖時におけるよりもさらに流速が減少して主配圧弁２０に流動するようになって、ガイドベーンが全閉される際に発生する衝撃が緩和されるようになる。
【００８５】
そして、全閉位置検出器４６によりガイドベーンが全閉されたことを検出すると、ロック用電磁切替弁４１は平行弁４３からクロス弁４２に切替えられて第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５がＯＦＦして、サーボモータ１０への作動油の供給が規制されてロック状態（以下、全閉ロック状態という）となる。
【００８６】
無論、ガイドベーンの閉鎖操作中や開弁操作中に、サーボモータ１０への作動油供給を停止することにより、当該サーボモータの駆動を停止させて、その時の開度でガイドベーンをロック（以下、任意ロック状態と記載する）することができることは言うまでもない。
【００８７】
なお、第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５を設けて、全開、全閉及び任意ロック状態を保持するようにしているが、必ずしも２つの閉塞弁を設ける必要はなく、いずれか１の閉塞弁のみを設けることにより全開、全閉及び任意ロック状態を保持することが可能である。
【００８８】
しかし、主配圧弁２０等の所謂メカニカルに流路を切替える弁では作動油の漏れを完全に無くすことが非常に困難であり、例えば第２ロック用閉塞弁４５を設けずに第１ロック用閉塞弁４４のみを設け、かつ、ガイドベーンの閉鎖操作中に任意ロック状態にするとかかる作動油の漏れのため、完全なロック状態が得られなくなってしまう場合が生じる。
【００８９】
従って、主配圧弁２０等では厳密に油漏れが発生しないようにする必要があり、このためコストアップの要因となってしまう。
【００９０】
そこで、本実施の形態では第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５を設けて、全開、全閉及び任意ロック状態を保持するようにしている。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態においては、ロック部４０、緩閉鎖部５０、緩衝部６０を汎用品の電気部品により構成したのでコストダウンを図ると共に信頼性を向上させることが可能になる。
【００９２】
無論、ロック部４０、緩閉鎖部５０、緩衝部６０の全てを汎用品の電気部品により構成しなくても、一部のみを汎用品の電気部品により構成しても、その分コストダウンが図れると共に信頼性が向上することは言うまでもない。
【００９３】
次に、本発明の第２の実施の形態を図を参照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００９４】
上述した実施の形態においては、ガイドベーンをロック状態にするために、ロック用電磁切替弁４１の平行弁４３をクロス弁４２に切替えることにより、当該ロック用電磁切替弁４１でサーボモータ１０に供給される作動油を停止させた。
【００９５】
これに対し本実施の形態に係る水力機械のサーボモータ制御装置は、図２に示すように、図１に示す構成に加えサーボモータをメカニカルにロックできるようにして信頼性を更に向上させたものである。
【００９６】
このため、サーボモータ１０の駆動軸１６にはロック溝１５が形成されると共に、ガイドベーンの全閉状態を保持する全閉ロッキング７０が設けられている。
【００９７】
この全閉ロッキング７０は、主配圧弁２０やサーボモータ１０と同様にシリンダ７１ｂを２部屋（運転部屋７１ｃ、停止部屋７１ｄ）に区画するピストン７１ａが設けられ、当該ピストン７１ａにロック溝１５と嵌合できるように形成されたロックキー７２が連結されている。
【００９８】
そして、操作油がロック用電磁切替弁４１を介して全閉ロッキング７０の運転部屋７１ｃ及び停止部屋７１ｄに供給されるようになっている。
【００９９】
このような構成で、全閉位置検出器４６によりガイドベーンが全閉されたことを検出すると、ロック用電磁切替弁４１の平行弁４３がクロス弁４２に切替えられて、第１ロック用閉塞弁４４及び第２ロック用閉塞弁４５がＯＦＦとなって全閉ロック状態となる。
【０１００】
さらに、ロック用電磁切替弁４１の平行弁４３がクロス弁４２に切替えられることにより、全閉ロッキング７０の停止部屋７１ｄに操作油が供給されるようになって、ピストン７１ａが運転部屋７１ｃ側に移動して、ロックキー７２がロック溝１５と嵌合することによりメカニカルに全閉ロック状態を保持するようになる。
【０１０１】
従って、確実にロック状態を保持することが可能になって、信頼性が向上する。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロック機能は、ガイドベーンが全開状態となったことを検出する全閉位置検出器と、サーボモータに接続された少なくとも１の圧油管に設けられ、全閉位置検出器からの検出信号によって当該圧油管を閉塞又は閉塞解除するロック用電動閉塞手段を設けたので、ロック機能が汎用品の電気部品により構成できるようになりコストダウンが図られると共に信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される水力機械のサーボモータ制御装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される水力機械のサーボモータ制御装置の概略構成を示す図である。
【図３】従来の技術の説明に適用される水力機械のサーボモータ制御装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３に代る水力機械のサーボモータ制御装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
５，６圧油管
７緩閉鎖用圧油管
８緩衝用圧油管
１０サーボモータ
１５ロック溝
２０主配圧弁
４０ロック機能
４１ロック用電磁切替弁
４４第１ロック用閉塞弁
４５第２ロック用閉塞弁
４６全閉位置検出器
５０緩閉鎖部
５１緩閉鎖用電磁切替弁
５４緩閉鎖用閉塞弁
５５緩閉鎖用絞弁
５６緩閉鎖位置検出器
６０緩衝部
６１緩衝用電磁切替弁
６４緩衝用閉塞弁
６５緩衝用絞弁
６５緩閉鎖用絞弁
６６緩衝位置検出器
７０全閉ロッキング
７２ロックキー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a servomotor control device for a hydraulic machine such as a water wheel or a pump water wheel.
[0002]
[Prior art]
A hydraulic machine such as a water turbine or a pump turbine is provided with a guide vane for controlling the amount of water supplied thereto, and the guide vane is controlled in opening by a guide vane control device provided with a servomotor.
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a general hydraulic control type guide vane control device disclosed in Patent Document 1 and the like. The guide vane control device changes the opening degree of a guide vane (not shown). 110, a main pressure distribution valve 120 for switching the supply direction of the hydraulic oil supplied to the servomotor 110 and adjusting the opening / closing time, and a pressure oil tank 130 for supplying the hydraulic oil to the servomotor 110 via the main pressure distribution valve 120. As a main configuration, the main pressure distribution valve 120 switches the supply direction of hydraulic oil in response to a command from a water turbine governor (not shown) or the like.
[0004]
The main pressure distribution valve 120 is formed by a piston part 121 and a valve part 122. The piston portion 121 divides the inside of the cylinder 121b into two rooms by the piston 121a, and when the operation oil is supplied to one of the rooms, the operation oil of the other room is drained, and the piston is moved in the direction of the room on the drained side. The piston 121a moves.
[0005]
The valve section 122 has a parallel valve 127 and a cross valve 128, which are integrally formed and connected to the piston 121a by a connecting rod 129.
[0006]
The interior of the cylinder 111b is also divided into two chambers by the piston 111a, and when the hydraulic oil is supplied to one of the chambers, the hydraulic oil in the other chamber is drained, and the piston is moved in the direction of the room on the side where the oil is drained. 111a moves.
[0007]
The piston 111a is connected to a drive shaft 116 having a lock groove 115, and a connection portion 117 with a guide vane is provided at a distal end portion of the drive shaft 116.
[0008]
In FIG. 3, the flow direction of the hydraulic oil when the guide vane is closed is indicated by a solid arrow, and the flow direction of the hydraulic oil when the guide vane is opened is indicated by a dotted arrow. Therefore, FIG. 3 shows a state in which the water wheel or the pump water wheel is stopped (a state in which the guide vanes are fully closed).
[0009]
In addition, the guide vane control device includes a gradual closing valve 140 that further adjusts the closing time when the guide vane is closed in addition to the adjustment by the main pressure distribution valve 120 to mitigate a rise in water pressure when the valve is suddenly closed, and a guide vane having a predetermined length. , The slowly closing pressure distribution valve 150 that activates the slowly closing valve 140 when the degree of closing is reached, the buffer valve 160 for alleviating the impact when the guide vane is fully closed, and the fully closed state of the guide vane is maintained. A fully-closed locking 170 and a fully-closed locking detector 181 which detects that the guide vane is fully closed by a fully-closed detector 181 and switches a supply direction of operation oil to the fully-closed locking 170 based on a signal from the fully-closed detector 181. It has a switching valve 180 and the like.
[0010]
The gradual closing valve 140 includes a throttle valve 141 that throttles and passes the flowing hydraulic oil, a pass valve 142 that passes the flowing hydraulic oil as it is, a spring 143 that biases the throttle valve 141 toward the pass valve 142, and a pass valve 142. A hydraulic port 144 is provided on the side and connected to the gentle closing pressure distribution valve 150 by piping.
[0011]
The gradual closing pressure distribution valve 150 is provided on the cross valve 151, the parallel valve 152, and the spring 153 that is provided on the cross valve 151 side and biases them toward the parallel valve 152. The parallel valve 152 is provided on the parallel valve 152 so as to face the spring 153. The roller 154 is provided.
[0012]
The roller 154 is in contact with the buffer valve base 118 connected to the drive shaft 116 of the servomotor 110 by the urging force of the spring 153. A protrusion 119 is provided on the buffer valve base 118 so that when the drive shaft 116 of the servomotor 110 moves in the opening direction, the roller 154 is pressed down so that the operating oil flows into the cross valve 151. Has become.
[0013]
The buffer valve 160 is formed by a check valve 161 and a throttle valve 162 provided in parallel with the check valve 161. The check valve 161 is provided so as to restrict the flow of hydraulic oil from the servo motor 110 toward the gentle closing valve 140.
[0014]
The fully-closed locking 170 is provided with a piston 171a for dividing the cylinder 171b into two chambers similarly to the main pressure distribution valve 120 and the servomotor 110, and a lock key 172 formed to be fitted to the lock groove 115 in the piston 171a. Are connected.
[0015]
Hereinafter, in the main pressure distribution valve 120, the servomotor 110, and the fully closed locking 170, the rooms to which the operating oil and the operating oil are supplied during the operation are referred to as operating rooms 121c, 111c, and 171c, and the operating oil and the operating oil are supplied when the operation is stopped. The rooms to be stopped are described as stop rooms 121d, 111d, and 171d.
[0016]
The main pressure distribution valve 120 and the stop room 111d of the servomotor 110 are connected by a pressure oil pipe 191; the main pressure distribution valve 120 and the gentle close valve 140 are connected by a pressure oil pipe 192; A pipe is connected by a pressure oil pipe 193, a buffer oil pipe 194 is connected in parallel with the pressure oil pipe 193, and a buffer valve 160 is provided in the buffer oil pipe 194.
[0017]
The connection position between the pressure oil pipe 193 and the buffer oil pipe 194 connected to the operation room 111c of the servomotor 110 is different, and the connection position of the pressure oil pipe 193 is closer to the stop chamber 111d than the buffer oil pipe 194.
[0018]
Therefore, when the piston 111a moves in the direction of the operation room 111c and the guide vane is fully closed, if the piston 111a closes the connection opening of the pressure oil pipe 193, the oil drain path of the operating oil in the operation room 111c changes. Become.
[0019]
That is, when the connection opening of the pressure oil pipe 193 is not closed, the oil is drained through the pressure oil pipe 193, and when the connection opening of the pressure oil pipe 193 is closed, the oil is drained through the buffer pressure oil pipe 194. Will be done.
[0020]
The fully closed locking 170 is connected to the locking electromagnetic switching valve 180 by a pressure oil pipe 125 by piping.
[0021]
The locking electromagnetic switching valve 180 has a cross valve 183 and a parallel valve 184. When the cross valve 183 is an operation valve, operation oil is supplied to the stop chamber 171d of the fully closed locking 170, and the lock key 172 is turned on. The servomotor 110 is locked by fitting into the lock groove 115, and when the parallel valve 184 is an operation valve, operation oil is supplied to the operation room 171c to unlock the servomotor.
[0022]
With such a configuration, when the operation state is changed from the stop state shown in FIG. 3 to the operation state, first, an operation command is output from a water turbine governor or the like, the locking electromagnetic switching valve 180 operates, and the fitting into the lock groove 115 is performed. The lock of the servomotor 110 is released by pulling out the corresponding lock key 172.
[0023]
Accordingly, the operating oil is supplied to the operation room 2c of the main pressure distribution valve 120, the piston 121a moves to the stop room 121d side, and the operation valve switches from the cross valve 128 to the parallel valve 127, and the servo The supply path of the working oil to the motor 110 is switched.
[0024]
When the supply path of the hydraulic oil to the servomotor 110 is switched, the hydraulic oil flows to the gentle closing valve 140 via the pressure oil pipe 192. In this state, since the protrusion 119 of the buffer valve base 118 does not push down the roller 154, the throttle valve 141 of the gentle closing valve 140 functions.
[0025]
Immediately after the startup, the piston 111a of the servomotor 110 closes the connection opening of the pressure oil pipe 193, so that the hydraulic oil flows into the buffer valve 160 via the buffer oil pipe 194 and passes through the check valve 161. And supplied to the operation room 111c of the servomotor 110.
[0026]
Accordingly, the piston 111a of the servomotor 110 moves in the direction of the stop chamber 111d, and the protrusion 119 of the buffer valve base 118 pushes down the roller 154.
[0027]
When the roller 154 is pushed down, the cross valve 151 of the slowly closing pressure distribution valve 150 becomes an operation valve, and the operating oil drives the slowly closing valve 140 against the spring 143, and the passing valve 142 of the slowly closing valve 140. Is the operating valve.
[0028]
Therefore, the operation speed of the servomotor 110 immediately after the start of operation is low, and the servomotor 110 operates at a high speed when the passage valve 142 of the gentle closing valve 140 is used.
[0029]
Thus, the servomotor 110 operates, the guide vanes are opened, and the amount of water supplied to the water turbine or the pump water turbine is adjusted.
[0030]
Next, a procedure for changing from such an operation state to a stop state will be described. In this case, first, the operation oil is supplied to the stop chamber 121c of the main pressure distribution valve 120, and the operation valve is switched from the parallel valve 127 to the cross valve 128.
[0031]
As a result, the hydraulic oil from the pressure oil tank 130 is supplied to the stop room of the servomotor 110, and the piston 111a moves in the operation room 111c direction.
[0032]
The hydraulic oil in the cab 111c flows into the gentle closing valve 140 via the pressure oil pipe 193, and is discharged from the gentle closing valve 140 via the main pressure distribution valve 120.
[0033]
Thus, the guide vane is gradually closed, and the contact between the protrusion 119 of the buffer valve base 118 and the roller 154 is released.
[0034]
When the contact between the projection 119 of the buffer valve base 118 and the roller 154 is released, the parallel valve 152 of the gentle closing pressure distribution valve 150 becomes an operating valve, and the gentle closing valve 140 is throttled by the force of the spring 143. The valve 141 is an operation valve.
[0035]
As a result, the drainage speed of the hydraulic oil drained from the driver's cab 111c decreases, the closing speed of the guide vanes decreases, and a rapid rise in water pressure is suppressed.
[0036]
Immediately before the guide vane is fully closed, the piston 111a closes the connection opening of the pressure oil pipe 193, and oil is drained from the operation room 111c via the buffer valve 160.
[0037]
The check valve 161 of the buffer valve 160 restricts the flow of the hydraulic oil flowing from the operation room 111c toward the gentle closing valve 140, so that the drain oil from the operation room 111c is throttled by the throttle valve 162. Become.
[0038]
Therefore, immediately before the guide vane is fully closed and before the guide vane is fully closed, the closing speed is further reduced, so that the impact at the time of the fully closed state is reduced.
[0039]
In this way, when the guide vane is fully closed, the fully closed detector 181 detects that, the locking electromagnetic switching valve 180 is operated, the lock key 172 is fitted into the lock groove 115, and the servo motor 110 is turned on. The guide vane is locked by being locked.
[0040]
In the above-described configuration, the case where the gentle closing valve 140 operates in the state of contact between the projection 119 of the buffer valve base 118 and the roller 154 of the gentle closing pressure distribution valve 150 has been described, but is shown in FIG. In this manner, a gentle closing position detector 155 is provided so as to detect a position where the projection 119 contacts the roller 154, and a gentle closing electromagnetic switching valve 156 operated by the gentle closing position detector 155 is provided. There is also proposed a configuration in which the throttle valve 141 of the gentle closing valve 140 and the passage valve 142 are switched.
[0041]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-317745
[0042]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above configuration, there are many components that operate mechanically, and since these components are extremely complicated in structure, non-general-purpose products (custom-ordered products) are frequently used, which is expensive, and the reliability is reduced due to an increase in the number of components. Had been a problem.
[0043]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a servomotor control device for a hydraulic machine, in which such components are formed of general-purpose electric components to reduce costs and improve reliability.
[0044]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a servo motor driven by hydraulic pressure to open and close a guide vane, connected to the servo motor by a pressure oil pipe, and a supply direction of hydraulic oil to the servo motor. The main pressure distribution valve that switches the drive direction of the servo motor by switching the guide vane, a gentle closing function that reduces the guide vane closing speed when the guide vane reaches a predetermined guide vane opening degree when the guide vane closes, In a servomotor control device for a hydraulic machine having a lock function for fixing the guide vane when fully closed, the lock function includes a fully closed position detector for detecting that the guide vane is fully opened, and a servomotor. Is provided in at least one pressure oil pipe connected to the pressure oil pipe, and the pressure oil pipe is closed or unblocked by a detection signal from a fully closed position detector. Characterized by comprising the locking electric closure means.
[0045]
According to a second aspect of the present invention, in the servomotor control device for a hydraulic machine according to the first aspect, the gentle closing function includes a gentle closing position detector that detects that the guide vane has reached a predetermined guide vane opening degree. An electric closing means for gentle closing, which is provided on a pressure oil pipe connected to a servomotor and closes or releases the pressure oil pipe by a detection signal from a gentle closing position detector, and is provided in parallel with the electric closing means. And a throttle valve.
[0046]
According to a third aspect of the present invention, in the servo motor control device for a hydraulic machine according to the second aspect, it is detected that the guide vane opening degree is smaller than a predetermined guide vane opening degree and becomes just before the guide vane is fully closed. A buffering position detector, a buffering electric closing unit that closes or unblocks a pressure oil pipe provided in series with the throttle valve and connected to the throttle valve by a detection signal from the buffering position detector, and a gentle closing / closing unit. It is characterized by having a buffer function of a second throttle valve provided in parallel.
[0047]
According to a fourth aspect of the present invention, in the servo motor control device for a hydraulic machine according to any one of the first to third aspects, the locking function further includes: mechanically fixing the servo motor when the fully open position detector detects the fully opened state of the guide vane. It is characterized by being provided with fully closed locking.
[0048]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a servomotor control device for a hydraulic machine according to the present embodiment.
[0049]
The servo motor control device includes a servo motor 10 for changing an opening degree of a guide vane (not shown), a main pressure distribution valve 20 for switching a supply direction of hydraulic oil supplied to the servo motor 10 and adjusting an opening / closing time, and a main pressure distribution valve. A pressure oil tank 30 for supplying hydraulic oil to the servo motor 10 via the main unit 20 is mainly used, and the main pressure distribution valve 20 switches the supply direction of hydraulic oil in response to a command from a water turbine governor (not shown).
[0050]
The main pressure distribution valve 20 is formed by a piston part 21 and a valve part 22. The piston portion 21 divides the inside of the cylinder 21b into two rooms by the piston 21a, and when the operation oil is supplied to one of the rooms, the operation oil of the other room is drained, and the piston 21 moves in the direction of the room on the side where the oil is drained. The piston 21a moves.
[0051]
The valve portion 22 has a parallel valve 27 and a cross valve 28, which are integrally formed and connected to the piston 21a by a connecting rod 29.
[0052]
The interior of the cylinder 11b is also divided into two chambers by the piston 11a, and when the hydraulic oil is supplied to one of the servo motors 10, the hydraulic oil in the other room is drained, and the piston is moved in the direction of the oil-discharged room. 11a moves.
[0053]
Hereinafter, in the main pressure distribution valve 20 and the servomotor 10, the rooms to which the operating oil and the operating oil are supplied when operating are referred to as the operating rooms 21c and 11c, and the rooms to which the operating oil and the operating oil are supplied when the operation is stopped. Are described as stop rooms 21d and 11d.
[0054]
The piston 11a is connected to the drive shaft 16, and a connection portion 17 for connecting to the guide vane is provided at the tip of the drive shaft 16.
[0055]
In FIG. 1, the main pressure distribution valve 20 and the servo motor 10 are connected by a pressure oil pipe 5 and a pressure oil pipe 6 shown by thick solid lines, and the pressure oil pipe 5 communicates with a stop chamber 11 d of the servo motor 10. It communicates with the driving room 11c.
[0056]
In FIG. 1, the flow direction of the hydraulic oil in the stopped state is indicated by a solid arrow, and the flow direction of the hydraulic oil in the operating state is indicated by a dotted arrow. Therefore, FIG. 1 shows a state in which the turbine or the pump turbine is stopped (a state in which the guide vanes are fully closed).
[0057]
Such a guide vane control device mainly includes a lock section 40 that implements a lock function for maintaining the guide vane in a fully open state, a fully closed state, or an intermediate state thereof, and a closing time when the guide vane is closed. In addition to the adjustment by the pressure valve 20, the gentle closing portion 50 that implements a gentle closing function to mitigate a rise in water pressure at the time of sudden closing of the valve by further adjusting the pressure valve 20 and a buffer function to mitigate the shock when the servo motor 10 is fully closed are implemented. A buffer unit 60 is provided.
[0058]
The lock unit 40 includes a fully closed position detector 46 that detects that the guide vane is fully closed, a lock electromagnetic switching valve 41 that switches the flow path of the operating oil based on a signal from the fully closed position detector 46, A lock shutoff valve including a first lock shutoff valve 44 and a second lock shutoff valve 45, the operation of which is controlled by operating oil from the electromagnetic switching valve 41, is provided. The valve 44 and the second lock closing valve 45 constitute an electric lock closing means.
[0059]
The first lock closing valve 44 is provided on the pressure oil pipe 5, and the second lock closing valve 45 is provided on the pressure oil pipe 6.
[0060]
The gently closing portion 50 includes a gently closing position detector 56 for detecting that the guide vane has reached the gently closing position, and a gently closing electromagnetic switching valve for switching the flow path of the operating oil based on a signal from the gently closing position detector 56. 51, a slow-closing shut-off valve 54 whose operation is controlled by operation oil from the slow-closing electromagnetic switching valve 51, and a slow-closing throttle valve 55 that throttles hydraulic oil flowing through the slowly closing pressure oil pipe 7. The electromagnetic switching valve for closing 51 and the closing valve for gentle closing 54 constitute an electric closing means for gentle closing.
[0061]
The slow closing stop valve 54 is provided in the pressure oil pipe 6 between the second lock closing valve 45 and the servomotor 10, and the slow closing throttle valve 55 is a valve that bypasses the slow closing stop valve 54. The closing pressure oil pipe 7 is provided.
[0062]
The buffer section 60 includes a buffer position detector 66 that detects that the guide vane has reached the vicinity of the fully closed position, a buffer electromagnetic switching valve 61 that switches the flow path of the operation oil based on a signal from the buffer position detector 66, A buffer shutoff valve 64 that is operationally controlled by the operation oil from the buffering electromagnetic switching valve 61, and a gentle closing throttle valve 65 for restricting hydraulic oil flowing through the buffering pressure oil pipe 8, and the buffering electromagnetic switching valve 61 and The shock-absorbing closing valve 64 constitutes a shock-absorbing electric closing means.
[0063]
The buffer shutoff valve 64 is provided in the gentle closing pressure oil pipe 7 between the slow closing throttle valve 55 and the servomotor 10, and the slow closing throttle valve 65 is a buffer that bypasses the buffer closing valve 64. It is provided in the pressure oil pipe 8 for use.
[0064]
The electromagnetic switching valve 41 for locking, the electromagnetic switching valve 51 for gentle closing, and the electromagnetic switching valve 61 for cushioning include cross valves 42, 52, 62 and parallel valves 43, 53, 63, respectively. It controls whether hydraulic oil is supplied from the pressurized oil tank 30 to the lock valve 44, the second lock block valve 45, the gentle close block valve 54, and the buffer block valve 64.
[0065]
That is, when each of the cross valves 42, 52, 62 is an operating valve, the first locking closing valve 44, the second locking closing valve 45, the gradual closing closing valve 54, and the buffer closing valve 64 are provided. When the hydraulic oil is not supplied and the parallel valves 43, 53, 63 are operating valves, the first lock block valve 44, the second lock block valve 45, and the gentle close block valve 54 are removed from the pressure oil tank 30. The hydraulic oil is supplied to the buffering closing valve 64.
[0066]
The locking electromagnetic switching valve 41, the gentle closing electromagnetic switching valve 51, and the buffering electromagnetic switching valve 61 each have a switching position holding function, and are provided with the cross valves 42, 52, 62 or the parallel valves 43, 53, When the mode is switched to any one of 63, the state at that time can be maintained even after the energization of the electromagnet is stopped.
[0067]
Further, the first lock block valve 44, the second lock block valve 45, the gradual close block valve 54, and the buffer block valve 64 have the same configuration, and operate as a block valve when no operating oil is supplied. When the operation oil is supplied, the closing action is lost.
[0068]
Hereinafter, for the sake of explanation, the state in which the first locking closing valve 44, the second locking closing valve 45, the gentle closing closing valve 54, and the buffer closing valve 64 act as the closing valve is “OFF”, and the closing action is not performed. The lost state will be described as "ON".
[0069]
In FIG. 1, two fully closed position detectors 46, two slowly closed position detectors 56, and two buffer position detectors 66 are provided to deal with failure of each switch. It is to be noted in advance that one switch of each type may be used.
[0070]
With such a configuration, when the operation state is changed from the stop state shown in FIG. 1 to the operation state, first, an operation command is issued from the water turbine governor to the electromagnetic switching valve 41 for locking, the electromagnetic switching valve 51 for gentle closing, and the electromagnetic switching valve for buffer. The signal is output to 61 and is switched from the cross valves 42, 52, 62 to the parallel valves 43, 53, 63.
[0071]
As a result, the first locking closing valve 44, the second locking closing valve 45, the gradual closing closing valve 54, and the buffer closing valve 64 all stop performing the closing operation and become “ON”.
[0072]
In such a state, the main pressure distribution valve 20 operates to switch from the cross valve 28 to the parallel valve 27, and the hydraulic oil from the pressure oil tank 30 passes through the second lock closing valve 45 and the gentle closing closing valve 54. Then, it is supplied to the operation room 11c of the servomotor 10.
[0073]
When the operating oil is supplied to the driving room 11c, the piston 11a moves in the direction of the stop room 11d, the guide vane is opened, and the water supply to the water wheel or the pump water wheel is started.
[0074]
Then, when the guide vane is fully opened, the locking electromagnetic switching valve 41 is switched from the parallel valve 43 to the cross valve 42, and the first locking closing valve 44 and the second locking closing valve 45 are turned “OFF”, and the servo is turned off. The flow of hydraulic oil into and out of the motor 10 is stopped, and the guide vanes are locked in a fully open state (hereinafter, referred to as a fully open locked state).
[0075]
Next, a procedure for changing from such an operation state to a stop state will be described. In this case, first, the lock electromagnetic switching valve 41 is switched from the cross valve 42 to the parallel valve 43 in order to release the lock state of the arbitrary opening degree, and the first lock closing valve 44 and the second locking closing valve 45 It becomes "ON".
[0076]
Thereafter, the main pressure distribution valve 20 is switched from the parallel valve 27 to the cross valve 28, and the hydraulic oil from the pressure oil tank 30 passes through the first lock closing valve 44 and is supplied to the stop chamber 11d.
[0077]
When the operating oil is supplied to the stop room 11d, the piston 11a moves toward the operation room 11c, and the guide vane is driven in the closing direction.
[0078]
When the gentle closing position detector 56 detects a preset gentle closing start position, the gentle closing electromagnetic switching valve 51 switches from the parallel valve 53 to the cross valve 52.
[0079]
As a result, the gradual closing block valve 54 is turned “OFF”, so that the hydraulic oil flowing from the operator cab 11c toward the main pressure distribution valve 20 is bypassed to the gradual closing pressure oil pipe 7.
[0080]
The slow closing pressure oil pipe 7 is provided with a buffer closing valve 64 and a slow closing throttle valve 55. In this state, since the buffer closing valve 64 is in the “ON” state, the operating oil is The fluid flows into the gentle closing throttle valve 55 through the buffer closing valve 64, is throttled by the gentle closing throttle valve 55, is adjusted in flow rate, and flows to the main pressure distribution valve 20.
[0081]
As described above, since the drainage speed of the operating oil in the operator's cab 11c is reduced by the slow closing throttle valve 55, the closing speed of the guide vanes is reduced, and a rapid rise in water pressure is suppressed.
[0082]
When such a gently closed state continues, the guide vanes approach the fully closed state, and the buffer position detector 66 detects a preset buffer position, the parallel valve 63 of the electromagnetic switching valve 61 for a buffer is switched to the cross valve 62. The switching is performed, and the buffer closing valve 64 is turned “OFF”.
[0083]
When the buffer shutoff valve 64 is turned “OFF”, the hydraulic oil from the operator's cab 11 c flows by bypass to the buffer pressure oil pipe 8.
[0084]
However, since the buffer pressure oil pipe 8 is provided with the gradual closing throttle valve 65, it is throttled by the buffer throttle valve 65 to adjust the flow rate, and further throttled by the gradual closing throttle valve 55 to slowly close. The flow velocity is further reduced as compared with that at the time, and flows to the main pressure distribution valve 20, so that the shock generated when the guide vane is fully closed is reduced.
[0085]
When the fully closed position detector 46 detects that the guide vanes are fully closed, the locking electromagnetic switching valve 41 is switched from the parallel valve 43 to the cross valve 42, and the first locking closing valve 44 and the second locking The shutoff valve 45 is turned off, and the supply of the hydraulic oil to the servomotor 10 is regulated, so that the servomotor 10 is locked (hereinafter, referred to as a fully closed lock state).
[0086]
Of course, by stopping the supply of hydraulic oil to the servomotor 10 during the closing operation and the valve opening operation of the guide vane, the drive of the servomotor is stopped, and the guide vane is locked at the opening at that time (hereinafter, referred to as “the guide vane”) , An arbitrary lock state).
[0087]
In addition, although the 1st lock closing valve 44 and the 2nd locking closing valve 45 are provided to hold the fully open state, the fully closed state and the arbitrary lock state, it is not always necessary to provide two closing valves. By providing only one of the closing valves, it is possible to maintain the fully open, fully closed, and arbitrary lock states.
[0088]
However, it is very difficult to completely eliminate the leakage of hydraulic oil with a valve that switches the flow path mechanically, such as the main pressure distribution valve 20. For example, the first lock block valve 45 is not provided without the second lock block valve 45. If only the valve 44 is provided and the lock state is arbitrarily set during the closing operation of the guide vane, a complete lock state may not be obtained due to such leakage of hydraulic oil.
[0089]
Accordingly, it is necessary to strictly prevent oil leakage from occurring in the main pressure distribution valve 20 and the like, which causes an increase in cost.
[0090]
Therefore, in the present embodiment, the first locking closing valve 44 and the second locking closing valve 45 are provided to maintain the fully open state, the fully closed state, and the arbitrary lock state.
[0091]
As described above, in the present embodiment, since the lock section 40, the gentle closing section 50, and the buffer section 60 are formed of general-purpose electric components, it is possible to reduce the cost and improve the reliability. .
[0092]
Of course, even if all of the lock part 40, the gentle closing part 50, and the buffer part 60 are not constituted by general-purpose electric parts, or if only a part is constituted by general-purpose electric parts, the cost can be reduced accordingly. Needless to say, the reliability is also improved.
[0093]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0094]
In the embodiment described above, in order to lock the guide vanes, the parallel valve 43 of the locking electromagnetic switching valve 41 is switched to the cross valve 42 so that the locking electromagnetic switching valve 41 supplies the servo van to the servo motor 10. Hydraulic fluid was stopped.
[0095]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the servomotor control device for a hydraulic machine according to the present embodiment further improves the reliability by mechanically locking the servomotor in addition to the configuration shown in FIG. It is.
[0096]
For this reason, a lock groove 15 is formed in the drive shaft 16 of the servomotor 10, and a fully closed locking 70 for holding the guide vane in a fully closed state is provided.
[0097]
This fully-closed locking 70 is provided with a piston 71a that partitions the cylinder 71b into two rooms (an operating room 71c and a stop room 71d), like the main pressure distribution valve 20 and the servomotor 10, and the lock groove 15 is fitted to the piston 71a. A lock key 72 formed so as to be able to be combined is connected.
[0098]
Then, the operation oil is supplied to the operation room 71c and the stop room 71d of the fully closed locking 70 via the lock electromagnetic switching valve 41.
[0099]
In such a configuration, when the fully closed position detector 46 detects that the guide vane is fully closed, the parallel valve 43 of the locking electromagnetic switching valve 41 is switched to the cross valve 42, and the first locking closing valve is closed. The shutoff valve 44 and the second lock closing valve 45 are turned off, and a fully closed lock state is set.
[0100]
Further, by switching the parallel valve 43 of the lock electromagnetic switching valve 41 to the cross valve 42, the operation oil is supplied to the stop room 71d of the fully closed locking 70, and the piston 71a is moved to the operation room 71c side. By moving, the lock key 72 fits into the lock groove 15 to mechanically maintain the fully closed lock state.
[0101]
Therefore, the locked state can be reliably maintained, and the reliability is improved.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the lock function is provided in the fully closed position detector that detects that the guide vane has been fully opened, and at least one pressure oil pipe connected to the servomotor, A lock electric closing means for closing or releasing the pressure oil pipe in response to a detection signal from the fully closed position detector is provided, so that the locking function can be constituted by general-purpose electric components, thereby reducing costs and improving reliability. The performance is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a servomotor control device of a hydraulic machine applied to a description of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a servomotor control device of a hydraulic machine applied to the description of a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a servomotor control device of a hydraulic machine applied to the description of the conventional technique.
4 is a diagram showing a schematic configuration of a servomotor control device for a hydraulic machine instead of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
5,6 pressure oil pipe
7 Slow closing pressure oil pipe
8 Pressure oil pipe for buffer
10 Servo motor
15 Lock groove
20 Main distribution valve
40 Lock function
41 Locking electromagnetic switching valve
44 Locking valve for 1st lock
45 Locking valve for 2nd lock
46 Fully closed position detector
50 Loose closure
51 Solenoid switching valve for gentle closing
54 Slow closing valve
55 Throttle valve for gentle closing
56 Loose closing position detector
60 buffer
61 Electromagnetic switching valve for buffer
64 Occlusion valve for buffer
65 Throttle valve for buffer
65 Throttle valve for gentle closure
66 Buffer position detector
70 Fully closed locking
72 Lock Key

Claims

油圧により駆動されてガイドベーンの開閉を行うサーボモータと、該サーボモータに圧油管により接続され、当該サーボモータへの作動油の供給方向を切替えることにより当該サーボモータの駆動方向を切替える主配圧弁と、前記ガイドベーンが閉じる際に予め定められたガイドベーン開度に達すると前記ガイドベーンの閉鎖速度を低下させる緩閉鎖機能と、前記ガイドベーンが全閉した際に当該ガイドベーンを固定するロック機能を備えた水力機械のサーボモータ制御装置において、
前記ロック機能は、前記ガイドベーンが全開状態となったことを検出する全閉位置検出器と、前記サーボモータに接続された少なくとも１の前記圧油管に設けられ、前記全閉位置検出器からの検出信号によって当該圧油管を閉塞又は閉塞解除するロック用電動閉塞手段からなることを特徴とする水力機械のサーボモータ制御装置。A servomotor that is driven by hydraulic pressure to open and close the guide vanes, and a main pressure distribution valve that is connected to the servomotor by a pressure oil pipe and that switches a driving direction of the servomotor by switching a supply direction of hydraulic oil to the servomotor. A gradual closing function for reducing the closing speed of the guide vane when the guide vane reaches a predetermined guide vane opening degree when the guide vane is closed, and a lock for fixing the guide vane when the guide vane is fully closed. In the hydraulic motor servo motor control device with the function,
The lock function is provided in a fully closed position detector that detects that the guide vane has been fully opened, and at least one of the pressure oil pipes connected to the servomotor, and is provided from the fully closed position detector. A servomotor control device for a hydraulic machine, comprising: a lock electric closing unit that closes or releases the pressure oil pipe according to a detection signal.

請求項１記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、前記緩閉鎖機能は、前記ガイドベーンが予め定めたガイドベーン開度となったことを検出する緩閉鎖位置検出器と、前記サーボモータに接続された前記圧油管に設けられ、前記緩閉鎖位置検出器からの検出信号によって当該圧油管を閉塞又は閉塞解除する緩閉鎖用電動閉塞手段と、当該電動閉塞手段と並列に設けられた絞り弁とからなることを特徴とする水力機械のサーボモータ制御装置。2. The servomotor control device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the gentle closing function is connected to a gentle closing position detector for detecting that the guide vane has reached a predetermined guide vane opening degree, and the servomotor. A slowly closing electric closing means for closing or releasing the closing of the pressure oil pipe by a detection signal from the slowly closing position detector, and a throttle valve provided in parallel with the electric closing means. A servomotor control device for a hydraulic machine, comprising:

請求項２記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、前記予め定めたガイドベーン開度よりも小さく前記ガイドベーンが全閉直前となるガイドベーン開度となったことを検出する緩衝位置検出器と、前記絞り弁と直列に設けられ当該絞り弁に接続された圧油管を前記緩衝位置検出器からの検出信号によって閉塞又は閉塞解除する緩衝用電動閉塞手段と、前記緩閉鎖閉塞手段と並列に設けられた第２の絞り弁からなる緩衝機能を備えたことを特徴とする水力機械のサーボモータ制御装置。3. The servomotor control device for a hydraulic machine according to claim 2, wherein the buffer vane position detector detects that the guide vane opening degree is smaller than the predetermined guide vane opening degree and the guide vane is just before the fully closed state. A motorized closing means for closing or releasing a pressure oil pipe provided in series with the throttle valve and connected to the throttle valve by a detection signal from the buffer position detector, and provided in parallel with the gentle closing and closing means A servomotor control device for a hydraulic machine, comprising a buffer function including a second throttle valve provided.

請求項１乃至３記載の水力機械のサーボモータ制御装置において、
前記ロック機能は更に、前記全開位置検出器が前記ガイドベーンの全開状態を検出すると、前記サーボモータを機械的に固定する全閉ロッキングを備えたことを特徴とする水力機械のサーボモータ制御装置。The servomotor control device for a hydraulic machine according to claim 1,
The lock function further includes a fully-closed locking mechanism that mechanically fixes the servomotor when the fully-open position detector detects the fully-opened state of the guide vane.