JP2846785B2 - デフレクタ破損検出装置 - Google Patents
デフレクタ破損検出装置Info
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- JP2846785B2 JP2846785B2 JP5018395A JP1839593A JP2846785B2 JP 2846785 B2 JP2846785 B2 JP 2846785B2 JP 5018395 A JP5018395 A JP 5018395A JP 1839593 A JP1839593 A JP 1839593A JP 2846785 B2 JP2846785 B2 JP 2846785B2
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- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03B1/00—Engines of impulse type, i.e. turbines with jets of high-velocity liquid impinging on blades or like rotors, e.g. Pelton wheels; Parts or details peculiar thereto
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Hydraulic Turbines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ペルトン水車を持つ
水力発電設備におけるデフレクタ破損検出装置に関す
る。
水力発電設備におけるデフレクタ破損検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図９にペルトン水車の概要構造を示す。
同図において、図示されないヘッドタンクから水を導く
導水管３１には、複数に分岐した分岐管３２，３２ａが
設けられている。分岐管３２，３２ａにはそれぞれ先端
にニードル３３が設けられたニードルシャフト３３ａが
曲管３４，３４ａをそれぞれ貫通し、ノズルパイプ３
５，３５ａに設けられた図示されない軸受によって支持
され、駆動装置（図示なし）により往復動される。ニー
ドルシャフト３３ａの往復動により、ニードル３３はノ
ズル３６，３６ａに挿入，引抜きされることでノズルの
開度が調整され、ヘッドタンクからの水流をこの開度で
ジェット水流として噴出する。このジェット水流はラン
ナ３７に多数設けられたバケット３７ａに当たり、ラン
ナ３７を矢印の方向に回転させる。そして、ランナ３７
の軸３７ｂに結合された発電機を駆動し、電力を取り出
す。
同図において、図示されないヘッドタンクから水を導く
導水管３１には、複数に分岐した分岐管３２，３２ａが
設けられている。分岐管３２，３２ａにはそれぞれ先端
にニードル３３が設けられたニードルシャフト３３ａが
曲管３４，３４ａをそれぞれ貫通し、ノズルパイプ３
５，３５ａに設けられた図示されない軸受によって支持
され、駆動装置（図示なし）により往復動される。ニー
ドルシャフト３３ａの往復動により、ニードル３３はノ
ズル３６，３６ａに挿入，引抜きされることでノズルの
開度が調整され、ヘッドタンクからの水流をこの開度で
ジェット水流として噴出する。このジェット水流はラン
ナ３７に多数設けられたバケット３７ａに当たり、ラン
ナ３７を矢印の方向に回転させる。そして、ランナ３７
の軸３７ｂに結合された発電機を駆動し、電力を取り出
す。
【０００３】デフレクタ３８，３８ａはノズルを覆うよ
う回転可能に設けられており、通常運転時はニードルと
デフレクタとの相関特性によりニードルとデフレクタと
の位置が最適関係となるように、つまり、発電時には常
時デフレクタが噴流を全て水車に当てるようにし、噴流
を（水車に対して）反らす必要が生じた場合は無駄時間
なくその動作ができる位置に待機するようにしている。
なお、系統遮断時にノズルから噴出するジェット水流の
方向を変えるようにデフレクタが前記ノズルを覆うこと
により、ランナの異常回転速度上昇や水圧鉄管の急激な
圧力上昇を防止するようにしている。
う回転可能に設けられており、通常運転時はニードルと
デフレクタとの相関特性によりニードルとデフレクタと
の位置が最適関係となるように、つまり、発電時には常
時デフレクタが噴流を全て水車に当てるようにし、噴流
を（水車に対して）反らす必要が生じた場合は無駄時間
なくその動作ができる位置に待機するようにしている。
なお、系統遮断時にノズルから噴出するジェット水流の
方向を変えるようにデフレクタが前記ノズルを覆うこと
により、ランナの異常回転速度上昇や水圧鉄管の急激な
圧力上昇を防止するようにしている。
【０００４】１および４はニードルとデフレクタのサー
ボモータであり、１２および１０はそれぞれニードルサ
ーボモータとニードル、デフレクタサーボモータとデフ
レクタの機械的連結を概念的に示している。また、２お
よび６はサーボモータに連動し、ニードルおよびデフレ
クタの開度を検出する開度検出器であり、ニードル全閉
信号（７４ＮＬ）やデフレクタ全閉信号（７４ＤＬ）な
どの信号はここで検出される。
ボモータであり、１２および１０はそれぞれニードルサ
ーボモータとニードル、デフレクタサーボモータとデフ
レクタの機械的連結を概念的に示している。また、２お
よび６はサーボモータに連動し、ニードルおよびデフレ
クタの開度を検出する開度検出器であり、ニードル全閉
信号（７４ＮＬ）やデフレクタ全閉信号（７４ＤＬ）な
どの信号はここで検出される。
【０００５】次に、ペルトン水車のデフレクタ放流につ
いて説明する。通常の発電所では、点検時または事故時
などの水車・発電機を停止させる場合には、図９に示す
導水管３１の上流側に設けられた入口弁を全閉とするこ
とにより、水を遮断するようにしている。その結果、発
電に使用されていた水が余ることになるため、通常は上
部水槽に設けられた余水路を通して越流放流される。と
ころで、土木建設費用を少なくするために、このような
余水路を省略した余水路省略発電所においては、遠隔地
にある取水門から取水される水は全てノズルから放流し
ないと、取水門と上部水槽との間に設けられた水路トン
ネルに水が充満し、その水圧によって水路トンネルに好
ましくない影響を与えることになる。そのため、余水路
省略発電所ではデフレクタを全閉としてノズルからの水
流を完全に反らし、ランナのバケットに当たらないよう
にして余分な水を放流させ上部水槽の水位上昇を防ぐ必
要がある。また、このようなデフレクタ放流中は反らし
た水のはね返りがランナに当たり、弱いながらも駆動力
となることもあるため、この場合でも水車・発電機が回
転しないように、ブレーキを掛けるようにしている。
いて説明する。通常の発電所では、点検時または事故時
などの水車・発電機を停止させる場合には、図９に示す
導水管３１の上流側に設けられた入口弁を全閉とするこ
とにより、水を遮断するようにしている。その結果、発
電に使用されていた水が余ることになるため、通常は上
部水槽に設けられた余水路を通して越流放流される。と
ころで、土木建設費用を少なくするために、このような
余水路を省略した余水路省略発電所においては、遠隔地
にある取水門から取水される水は全てノズルから放流し
ないと、取水門と上部水槽との間に設けられた水路トン
ネルに水が充満し、その水圧によって水路トンネルに好
ましくない影響を与えることになる。そのため、余水路
省略発電所ではデフレクタを全閉としてノズルからの水
流を完全に反らし、ランナのバケットに当たらないよう
にして余分な水を放流させ上部水槽の水位上昇を防ぐ必
要がある。また、このようなデフレクタ放流中は反らし
た水のはね返りがランナに当たり、弱いながらも駆動力
となることもあるため、この場合でも水車・発電機が回
転しないように、ブレーキを掛けるようにしている。
【０００６】図１０に電力系統，発電機および速度継電
器の関係を示す。水車ＷＴに与えられた駆動力は発電機
Ｇによって電力に変えられ、しゃ断器５２および主変圧
器を通して高圧の電力系統へ供給される。発電機Ｇまた
は系統に事故が発生したときは、事故が波及しないよう
速やかにしゃ断器５２が開路される。また、水車・発電
機の速度は、機械的に連結された速度信号発信器（ＳＳ
Ｇ：Ｓｐｅｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
によって電気信号に変えられ、この電気信号によって速
度継電器１２，１３，１４１，１４２がそれぞれ動作
し、速度信号が得られる。
器の関係を示す。水車ＷＴに与えられた駆動力は発電機
Ｇによって電力に変えられ、しゃ断器５２および主変圧
器を通して高圧の電力系統へ供給される。発電機Ｇまた
は系統に事故が発生したときは、事故が波及しないよう
速やかにしゃ断器５２が開路される。また、水車・発電
機の速度は、機械的に連結された速度信号発信器（ＳＳ
Ｇ：Ｓｐｅｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
によって電気信号に変えられ、この電気信号によって速
度継電器１２，１３，１４１，１４２がそれぞれ動作
し、速度信号が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は上記
デフレクタの損傷を直接検出するのが困難であるため、
停止過程におけるデフレクタによるノズルからの水流ジ
ェットのしゃ断時やデフレクタ放流時に、デフレクタが
破損し、その結果、水車・発電機の回転数が過速度継電
器（図１０の符号１２参照）の動作速度まで上昇し、こ
の継電器が動作することで間接的に検出している。この
過速度継電器は水車・発電機の調速装置の異常による回
転数の異常上昇を検出し、水車・発電機を保護すること
を主目的に設置されているもので、その動作値は負荷遮
断時の最大速度変動率に５％程度の余裕を持たせて設定
される。
デフレクタの損傷を直接検出するのが困難であるため、
停止過程におけるデフレクタによるノズルからの水流ジ
ェットのしゃ断時やデフレクタ放流時に、デフレクタが
破損し、その結果、水車・発電機の回転数が過速度継電
器（図１０の符号１２参照）の動作速度まで上昇し、こ
の継電器が動作することで間接的に検出している。この
過速度継電器は水車・発電機の調速装置の異常による回
転数の異常上昇を検出し、水車・発電機を保護すること
を主目的に設置されているもので、その動作値は負荷遮
断時の最大速度変動率に５％程度の余裕を持たせて設定
される。
【０００８】このように、従来は過速度領域でしかデフ
レクタ破損を検出できないため、以下のような問題が生
じている。 （１）過速度継電器による検出のみであるため、調速装
置系統の異常によるものか、デフレクタ破損によるもの
かの原因が特定できない。 （２）過速度になってからの検出であるため、水車・発
電機の回転速度が必ず無拘束速度に達し、水車・発電機
に好ましくない影響を与える。 （３）デフレクタ放流時は、通常はブレーキを掛けてデ
フレクタによりノズルからの水流ジェットを逸らして放
流するため、過速度領域のみの検出では、反らされてい
た水流ジェットが水車のランナに当たって回転トルクが
発生し、ブレーキが掛かったまま水車が回転することに
なり、ブレーキの焼損や火災の発生などの事態に到る。 したがって、この発明の課題はデフレクタ破損を迅速か
つ確実に検出することにある。
レクタ破損を検出できないため、以下のような問題が生
じている。 （１）過速度継電器による検出のみであるため、調速装
置系統の異常によるものか、デフレクタ破損によるもの
かの原因が特定できない。 （２）過速度になってからの検出であるため、水車・発
電機の回転速度が必ず無拘束速度に達し、水車・発電機
に好ましくない影響を与える。 （３）デフレクタ放流時は、通常はブレーキを掛けてデ
フレクタによりノズルからの水流ジェットを逸らして放
流するため、過速度領域のみの検出では、反らされてい
た水流ジェットが水車のランナに当たって回転トルクが
発生し、ブレーキが掛かったまま水車が回転することに
なり、ブレーキの焼損や火災の発生などの事態に到る。 したがって、この発明の課題はデフレクタ破損を迅速か
つ確実に検出することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、ペルトン水車を持つ水力発電設
備において、水車・発電機の停止移行時またはデフレク
タ放流時に、デフレクタによってノズルからの水流ジェ
ットの一部または全部を遮断している状態にあることを
検出し、その結果を保持する保持手段と、前記状態にお
いて水車・発電機の回転数を監視し、過速度状態になっ
たことを検出する第１の検出手段と、同じく前記水流ジ
ェットを遮断している状態において水車・発電機の回転
数を監視し、その回転数が一旦規定速度まで低下した
後、再度規定速度を越えて回転数が上昇したことを検出
する第２の検出手段と、同じく前記水流ジェットを遮断
している状態において水車・発電機の回転数を監視し、
その回転数が一旦ブレーキ動作速度まで低下してブレー
キが動作したにもかかわらず、再度ブレーキ動作速度以
上に上昇したことを検出する第３の検出手段と、同じく
前記水流ジェットを遮断している状態において水車・発
電機の回転数を監視し、その回転数が一旦ブレーキ動作
速度まで低下してブレーキが動作し、水車・発電機が完
全に停止した後、再度回転し始めたことを検出する第４
の検出手段と、同じく前記水流ジェットを遮断している
状態において水車・発電機の回転数を監視し、その回転
数が予め予想されている時間内に規定速度にまで低下し
ないことを検出する第５の検出手段と、を設け、前記各
検出手段からのいずれかの出力に応じてデフレクタ破損
信号を外部に出力するとともに、ブレーキ動作中のとき
はブレーキ解放信号を出力することを特徴としている。
るため、この発明では、ペルトン水車を持つ水力発電設
備において、水車・発電機の停止移行時またはデフレク
タ放流時に、デフレクタによってノズルからの水流ジェ
ットの一部または全部を遮断している状態にあることを
検出し、その結果を保持する保持手段と、前記状態にお
いて水車・発電機の回転数を監視し、過速度状態になっ
たことを検出する第１の検出手段と、同じく前記水流ジ
ェットを遮断している状態において水車・発電機の回転
数を監視し、その回転数が一旦規定速度まで低下した
後、再度規定速度を越えて回転数が上昇したことを検出
する第２の検出手段と、同じく前記水流ジェットを遮断
している状態において水車・発電機の回転数を監視し、
その回転数が一旦ブレーキ動作速度まで低下してブレー
キが動作したにもかかわらず、再度ブレーキ動作速度以
上に上昇したことを検出する第３の検出手段と、同じく
前記水流ジェットを遮断している状態において水車・発
電機の回転数を監視し、その回転数が一旦ブレーキ動作
速度まで低下してブレーキが動作し、水車・発電機が完
全に停止した後、再度回転し始めたことを検出する第４
の検出手段と、同じく前記水流ジェットを遮断している
状態において水車・発電機の回転数を監視し、その回転
数が予め予想されている時間内に規定速度にまで低下し
ないことを検出する第５の検出手段と、を設け、前記各
検出手段からのいずれかの出力に応じてデフレクタ破損
信号を外部に出力するとともに、ブレーキ動作中のとき
はブレーキ解放信号を出力することを特徴としている。
【００１０】
【作用】デフレクタは通常、ノズルからの水流ジェット
を切らない開度で運転されているが、事故発生時には水
車・発電機の回転数上昇を抑えるために、デフレクタは
ノズルからの水流ジェットをランナの方向から反らすよ
うに制御される。このとき、水車・発電機は通常は停止
方向に移行するため回転数は徐々に低下するが、デフレ
クタが破損した場合は、図４ないし図８のように動作す
る。
を切らない開度で運転されているが、事故発生時には水
車・発電機の回転数上昇を抑えるために、デフレクタは
ノズルからの水流ジェットをランナの方向から反らすよ
うに制御される。このとき、水車・発電機は通常は停止
方向に移行するため回転数は徐々に低下するが、デフレ
クタが破損した場合は、図４ないし図８のように動作す
る。
【００１１】（１）通常運転中にデフレクタが破損した
場合は、事故発生による負荷遮断後に回転数は通常の最
大速度変動率を超えて上昇し、デフレクタが全閉となっ
ても破損したデフレクタに対応するノズルからの水流ジ
ェットにより回転トルクが与えられるので、回転数は低
下しない。つまり、これは図４の場合に相当するが、こ
の場合を第１の検出手段により検出する。なお、ニード
ル開度が小さく回転トルクが小さい場合は、事故による
負荷遮断後でも回転数上昇が余り大きくならず、上記第
１の検出手段によっても検知できない場合（図８参照）
が予想されるので、この状態を第５の検出手段により検
出する。
場合は、事故発生による負荷遮断後に回転数は通常の最
大速度変動率を超えて上昇し、デフレクタが全閉となっ
ても破損したデフレクタに対応するノズルからの水流ジ
ェットにより回転トルクが与えられるので、回転数は低
下しない。つまり、これは図４の場合に相当するが、こ
の場合を第１の検出手段により検出する。なお、ニード
ル開度が小さく回転トルクが小さい場合は、事故による
負荷遮断後でも回転数上昇が余り大きくならず、上記第
１の検出手段によっても検知できない場合（図８参照）
が予想されるので、この状態を第５の検出手段により検
出する。
【００１２】（２）停止過程においてデフレクタが破損
が発生した場合は、一旦低下した回転数が再度上昇し、
その動作パターンは図５，図６および図７（イ）のよう
になるので、これらをそれぞれ第２，第３および第４の
検出手段により検出する。 （３）デフレクタ放流時には、デフレクタを全閉とし水
車・発電機にブレーキを掛けてノズルからの放流を実施
するが、このときデフレクタが破損した場合は、ブレー
キによる制動トルクよりも水流ジェットの回転トルクの
方が大きいため、水車・発電機は回転を始める。このと
きの推移を示すのが図７（ロ）であり、これを第４の検
出手段により検出する。
が発生した場合は、一旦低下した回転数が再度上昇し、
その動作パターンは図５，図６および図７（イ）のよう
になるので、これらをそれぞれ第２，第３および第４の
検出手段により検出する。 （３）デフレクタ放流時には、デフレクタを全閉とし水
車・発電機にブレーキを掛けてノズルからの放流を実施
するが、このときデフレクタが破損した場合は、ブレー
キによる制動トルクよりも水流ジェットの回転トルクの
方が大きいため、水車・発電機は回転を始める。このと
きの推移を示すのが図７（ロ）であり、これを第４の検
出手段により検出する。
【００１３】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す回路図、図２
は水流ジェット遮断状態の判定回路の具体例を示す回路
図、図３は異常信号およびブレーキ解放指令出力回路を
示す回路図、図４ないし図８は水車・発電機の動作パタ
ーンを説明するための説明図である。まず、図２から説
明する。なお、同図において、ＡＮＤ１０〜１２はアン
ドゲート、ＯＲ１はオアゲート、ＮＯＴ７〜９はノット
ゲート、ＦＦ４はフリップフロップをそれぞれ示してい
る。また、１Ｘは運転指令、４Ｘは起動指令である。こ
こで、運転指令１Ｘを受けると、実際の運転に必要な圧
油や冷却水を確保するために補機モータ類に運転指令を
与え、油圧や冷却水の通水が確立すると４Ｘが動作し、
水車・発電機の起動指令となる。
は水流ジェット遮断状態の判定回路の具体例を示す回路
図、図３は異常信号およびブレーキ解放指令出力回路を
示す回路図、図４ないし図８は水車・発電機の動作パタ
ーンを説明するための説明図である。まず、図２から説
明する。なお、同図において、ＡＮＤ１０〜１２はアン
ドゲート、ＯＲ１はオアゲート、ＮＯＴ７〜９はノット
ゲート、ＦＦ４はフリップフロップをそれぞれ示してい
る。また、１Ｘは運転指令、４Ｘは起動指令である。こ
こで、運転指令１Ｘを受けると、実際の運転に必要な圧
油や冷却水を確保するために補機モータ類に運転指令を
与え、油圧や冷却水の通水が確立すると４Ｘが動作し、
水車・発電機の起動指令となる。
【００１４】水車・発電機の停止過程またはデフレクタ
放流中のデフレクタによる水流ジェット遮断状態は、１
Ｘおよび４Ｘが復帰していることを条件に発電用遮断器
（５２：図１０参照）が開路し、デフレクタ全閉（７４
ＤＬ）で、かつニードルまたは入口弁が全閉（７４Ｎ
Ｌ）でないことで成立する。この結果は、フリップフロ
ップＦＦ４によって保持され、信号Ｍ１として出力され
る。フリップフロップＦＦ１の解除は、デフレクタおよ
びニードル（または入口弁）がともに全閉（７４ＮＬ）
になって水流ジェット遮断状態がなくなるか（アンドゲ
ートＡＮＤ１２の出力をオアゲートＯＲ１を介して得た
とき）、または水車・発電機の起動指令を受け付け、運
転に移行した時点で行なわれる（アンドゲートＡＮＤ１
０の出力をオアゲートＯＲ１を介して得たとき）。
放流中のデフレクタによる水流ジェット遮断状態は、１
Ｘおよび４Ｘが復帰していることを条件に発電用遮断器
（５２：図１０参照）が開路し、デフレクタ全閉（７４
ＤＬ）で、かつニードルまたは入口弁が全閉（７４Ｎ
Ｌ）でないことで成立する。この結果は、フリップフロ
ップＦＦ４によって保持され、信号Ｍ１として出力され
る。フリップフロップＦＦ１の解除は、デフレクタおよ
びニードル（または入口弁）がともに全閉（７４ＮＬ）
になって水流ジェット遮断状態がなくなるか（アンドゲ
ートＡＮＤ１２の出力をオアゲートＯＲ１を介して得た
とき）、または水車・発電機の起動指令を受け付け、運
転に移行した時点で行なわれる（アンドゲートＡＮＤ１
０の出力をオアゲートＯＲ１を介して得たとき）。
【００１５】図１について説明する。同図に示すよう
に、この回路は、信号Ｍ１を受けて検出信号Ｓ１〜Ｓ５
を出力する５つの検出手段から構成されている。すなわ
ち、通常運転時にデフレクタが破損すると、事故発生に
よる負荷遮断後に、回転数は通常の最大速度変動率を超
えて上昇し、デフレクタが全閉となっても、破損したデ
フレクタに対応するノズルからの水流ジェットによる回
転トルクが与えられるので、回転数は低下しない。つま
り、水車・発電機の回転数が図４のように推移したとき
は、これを第１の検出手段としてのアンドゲートＡＮＤ
１によって検出し、信号Ｓ１を出力する。この信号Ｓ１
は具体的には図２の判定回路からの信号Ｍ１と、水車・
発電機の回転数が図１０の過速度継電器１２の動作レベ
ルを超えたこと（過速度状態）を示す信号Ｎ１２とのア
ンド条件で得るものである。
に、この回路は、信号Ｍ１を受けて検出信号Ｓ１〜Ｓ５
を出力する５つの検出手段から構成されている。すなわ
ち、通常運転時にデフレクタが破損すると、事故発生に
よる負荷遮断後に、回転数は通常の最大速度変動率を超
えて上昇し、デフレクタが全閉となっても、破損したデ
フレクタに対応するノズルからの水流ジェットによる回
転トルクが与えられるので、回転数は低下しない。つま
り、水車・発電機の回転数が図４のように推移したとき
は、これを第１の検出手段としてのアンドゲートＡＮＤ
１によって検出し、信号Ｓ１を出力する。この信号Ｓ１
は具体的には図２の判定回路からの信号Ｍ１と、水車・
発電機の回転数が図１０の過速度継電器１２の動作レベ
ルを超えたこと（過速度状態）を示す信号Ｎ１２とのア
ンド条件で得るものである。
【００１６】第２の検出手段は図５の動作パターンに対
応するもので、Ｍ１が出力されている状態において、図
１０に示す継電器１３の動作レベルである規定速度Ｎ１
３以下になったことを、ノットゲートＮＯＴ１，アンド
ゲートＡＮＤ２およびタイマＴ１を介して検出し、この
状態を記憶して信号Ｍ２を出力するフリップフロップＦ
Ｆ１、および状態Ｍ２になった後に再度規定速度以上の
回転数となったことを示す信号Ｎ１３により信号Ｓ２を
出力するアンドゲートＡＮＤ３から構成されている。な
お、タイマＴ１は誤動作防止または状態確認用として用
いられ、また、フリップフロップＦＦ１の解除は信号Ｍ
１が無くなることで行なわれるが、この点は基本動作と
は直接関係はないものである。
応するもので、Ｍ１が出力されている状態において、図
１０に示す継電器１３の動作レベルである規定速度Ｎ１
３以下になったことを、ノットゲートＮＯＴ１，アンド
ゲートＡＮＤ２およびタイマＴ１を介して検出し、この
状態を記憶して信号Ｍ２を出力するフリップフロップＦ
Ｆ１、および状態Ｍ２になった後に再度規定速度以上の
回転数となったことを示す信号Ｎ１３により信号Ｓ２を
出力するアンドゲートＡＮＤ３から構成されている。な
お、タイマＴ１は誤動作防止または状態確認用として用
いられ、また、フリップフロップＦＦ１の解除は信号Ｍ
１が無くなることで行なわれるが、この点は基本動作と
は直接関係はないものである。
【００１７】第３の検出手段は図６の動作パターンに対
応するもので、Ｍ２が出力されている状態においてデフ
レクタが全閉（７４ＤＬ）し、さらに回転数が低下して
図１０に示す継電器１４１の動作レベルであるブレーキ
動作速度Ｎ１４１よりも下回り、かつブレーキが動作
（７５Ｚ）したことをアンドゲートＡＮＤ５およびタイ
マＴ２を介して検出し、この状態を記憶して信号Ｍ３を
出力するフリップフロップＦＦ２、および一旦ブレーキ
動作速度Ｎ１４１以下になったこと（Ｍ３の状態）を条
件に、再度回転数が上昇し、ブレーキ動作速度以下の信
号Ｎ１４１が無くなったことで信号Ｓ３を出力するアン
ドゲートＡＮＤ６から構成されている。なお、フリップ
フロップＦＦ２の解除およびタイマＴ２の作用等につい
ては、第２の検出手段の場合と同様である。
応するもので、Ｍ２が出力されている状態においてデフ
レクタが全閉（７４ＤＬ）し、さらに回転数が低下して
図１０に示す継電器１４１の動作レベルであるブレーキ
動作速度Ｎ１４１よりも下回り、かつブレーキが動作
（７５Ｚ）したことをアンドゲートＡＮＤ５およびタイ
マＴ２を介して検出し、この状態を記憶して信号Ｍ３を
出力するフリップフロップＦＦ２、および一旦ブレーキ
動作速度Ｎ１４１以下になったこと（Ｍ３の状態）を条
件に、再度回転数が上昇し、ブレーキ動作速度以下の信
号Ｎ１４１が無くなったことで信号Ｓ３を出力するアン
ドゲートＡＮＤ６から構成されている。なお、フリップ
フロップＦＦ２の解除およびタイマＴ２の作用等につい
ては、第２の検出手段の場合と同様である。
【００１８】第４の検出手段は図７（イ），（ロ）の動
作パターンに対応するもので、Ｍ２が出力されている状
態においてデフレクタが全閉（７４ＤＬ）し、かつブレ
ーキが動作（７５Ｚ）し、さらに図１０に示す継電器１
４２で水車・発電機が停止していることを検出したこと
（信号Ｎ１４２）を条件としてアンドゲートＡＮＤ７お
よびタイマＴ３を介して動作し、この状態を記憶して信
号Ｍ４を出力するフリップフロップＦＦ３、および一旦
停止したこと（Ｍ４の状態）を条件に、停止信号Ｎ１４
２が無くなったこと、すなわち新たな回転が発生したこ
とで信号Ｓ４を出力するアンドゲートＡＮＤ８から構成
されている。このフリップフロップＦＦ３の解除および
タイマＴ３の作用についても、第２の検出手段のそれと
同様である。
作パターンに対応するもので、Ｍ２が出力されている状
態においてデフレクタが全閉（７４ＤＬ）し、かつブレ
ーキが動作（７５Ｚ）し、さらに図１０に示す継電器１
４２で水車・発電機が停止していることを検出したこと
（信号Ｎ１４２）を条件としてアンドゲートＡＮＤ７お
よびタイマＴ３を介して動作し、この状態を記憶して信
号Ｍ４を出力するフリップフロップＦＦ３、および一旦
停止したこと（Ｍ４の状態）を条件に、停止信号Ｎ１４
２が無くなったこと、すなわち新たな回転が発生したこ
とで信号Ｓ４を出力するアンドゲートＡＮＤ８から構成
されている。このフリップフロップＦＦ３の解除および
タイマＴ３の作用についても、第２の検出手段のそれと
同様である。
【００１９】第５の検出手段は図８の動作パターンに対
応しており、Ｍ１が出力されている状態において、水車
・発電機の回転数がタイマＴ４にて与えられる予め定め
られた時間（正常時の実測時間に余裕を持たせた設定と
する）以内に、規定速度Ｎ１３以下に低下しないことを
検出して信号Ｓ５を出力するアンドゲートＡＮＤ９から
構成されている。
応しており、Ｍ１が出力されている状態において、水車
・発電機の回転数がタイマＴ４にて与えられる予め定め
られた時間（正常時の実測時間に余裕を持たせた設定と
する）以内に、規定速度Ｎ１３以下に低下しないことを
検出して信号Ｓ５を出力するアンドゲートＡＮＤ９から
構成されている。
【００２０】以上のようにして得られたデフレクタ破損
信号Ｓ１〜Ｓ５を図３のオアゲートＯＲ２に入力し、タ
イマＴ５を介してフリップフロップＦＦ５へ導入するこ
とにより、信号Ｓ１〜Ｓ５の少なくとも１つが有意とな
ればフリップフロップＦＦ５がセットされて信号Ｆ１を
得ることができる。この信号Ｆ１を、ここではデフレク
タが破損したことを示す異常信号として出力するととも
に、ブレーキ動作中ならばこれを解放するための指令と
しても使用するようにしている。なお、フリップフロッ
プＦＦ５の解除はＭ２の状態が解除され、ニードルまた
は入口弁が全閉（７４ＮＬ）し、水車・発電機が停止
（Ｎ１４２）した後、確認用タイマＴ６を介して行なわ
れる。
信号Ｓ１〜Ｓ５を図３のオアゲートＯＲ２に入力し、タ
イマＴ５を介してフリップフロップＦＦ５へ導入するこ
とにより、信号Ｓ１〜Ｓ５の少なくとも１つが有意とな
ればフリップフロップＦＦ５がセットされて信号Ｆ１を
得ることができる。この信号Ｆ１を、ここではデフレク
タが破損したことを示す異常信号として出力するととも
に、ブレーキ動作中ならばこれを解放するための指令と
しても使用するようにしている。なお、フリップフロッ
プＦＦ５の解除はＭ２の状態が解除され、ニードルまた
は入口弁が全閉（７４ＮＬ）し、水車・発電機が停止
（Ｎ１４２）した後、確認用タイマＴ６を介して行なわ
れる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば、回転数の低い領域お
よび高い領域のいずれにおいても、デフレクタの破損を
早期に検出できるため、ブレーキの焼損や火災発生など
の重大事故を確実に回避し得る利点が得られる。
よび高い領域のいずれにおいても、デフレクタの破損を
早期に検出できるため、ブレーキの焼損や火災発生など
の重大事故を確実に回避し得る利点が得られる。
【図１】この発明の実施例を示す回路図である。
【図２】水流ジェット遮断状態の判定回路の具体例を示
す回路図である。
す回路図である。
【図３】異常信号およびブレーキ解放指令出力回路を示
す回路図である。
す回路図である。
【図４】水車・発電機の第１動作パターンを説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図５】水車・発電機の第２動作パターンを説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図６】水車・発電機の第３動作パターンを説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図７】水車・発電機の第４，第５動作パターンを説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図８】水車・発電機の第６動作パターンを説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図９】ペルトン水車の概要を説明するための構造図で
ある。
ある。
【図１０】電力系統と発電機，速度検出器の関係を説明
するためのブロック図である。
するためのブロック図である。
１，４…サーボモータ、２，６…開度検出器、１２…過
速度継電器、１３…規定速度用継電器、１４１…ブレー
キ動作用用継電器、１４２…停止検出用継電器、３１…
導水管、３２，３２ａ…分岐管、３３…ニードル、３３
ａ…ニードルｓシャフト、３４，３４ａ…曲管、３５，
３５ａ…ノズルパイプ、３６，３６ａ…ノズル、３７…
ランナ、３７ａ…ランナバケット、３８，３８ａ…デフ
レクタ、ＡＮＤ１〜１３…アンドゲート、ＮＯＴ１〜１
０…ノットゲート、Ｔ１〜６…タイマ、ＦＦ１〜５…フ
リップフロップ、ＯＲ１，２…オアゲート。
速度継電器、１３…規定速度用継電器、１４１…ブレー
キ動作用用継電器、１４２…停止検出用継電器、３１…
導水管、３２，３２ａ…分岐管、３３…ニードル、３３
ａ…ニードルｓシャフト、３４，３４ａ…曲管、３５，
３５ａ…ノズルパイプ、３６，３６ａ…ノズル、３７…
ランナ、３７ａ…ランナバケット、３８，３８ａ…デフ
レクタ、ＡＮＤ１〜１３…アンドゲート、ＮＯＴ１〜１
０…ノットゲート、Ｔ１〜６…タイマ、ＦＦ１〜５…フ
リップフロップ、ＯＲ１，２…オアゲート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 正広 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部 電力株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F03B 1/04 F03B 15/18
Claims (1)
- 【請求項１】 ペルトン水車を持つ水力発電設備におい
て、 水車・発電機の停止移行時またはデフレクタ放流時に、
デフレクタによってノズルからの水流ジェットの一部ま
たは全部を遮断している状態にあることを検出し、その
結果を保持する保持手段と、 前記状態において水車・発電機の回転数を監視し、過速
度状態になったことを検出する第１の検出手段と、 同じく前記水流ジェットを遮断している状態において水
車・発電機の回転数を監視し、その回転数が一旦規定速
度まで低下した後、再度規定速度を越えて回転数が上昇
したことを検出する第２の検出手段と、 同じく前記水流ジェットを遮断している状態において水
車・発電機の回転数を監視し、その回転数が一旦ブレー
キ動作速度まで低下してブレーキが動作したにもかかわ
らず、再度ブレーキ動作速度以上に上昇したことを検出
する第３の検出手段と、 同じく前記水流ジェットを遮断している状態において水
車・発電機の回転数を監視し、その回転数が一旦ブレー
キ動作速度まで低下してブレーキが動作し、水車・発電
機が完全に停止した後、再度回転し始めたことを検出す
る第４の検出手段と、 同じく前記水流ジェットを遮断している状態において水
車・発電機の回転数を監視し、その回転数が予め予想さ
れている時間内に規定速度にまで低下しないことを検出
する第５の検出手段と、を設け、前記各検出手段からの
いずれかの出力に応じてデフレクタ破損信号を外部に出
力するとともに、ブレーキ動作中のときはブレーキ解放
信号を出力することを特徴とするデフレクタ破損検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018395A JP2846785B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | デフレクタ破損検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5018395A JP2846785B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | デフレクタ破損検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06229363A JPH06229363A (ja) | 1994-08-16 |
| JP2846785B2 true JP2846785B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=11970520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5018395A Expired - Fee Related JP2846785B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | デフレクタ破損検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2846785B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2122881A1 (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-07 | Michiya Kawakami | Process for producing hydrogen peroxide |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP5018395A patent/JP2846785B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06229363A (ja) | 1994-08-16 |
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