JPH0281959A

JPH0281959A - 可動翼水車のランナベーン操作装置および操作方法

Info

Publication number: JPH0281959A
Application number: JP63234657A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ota; 太田　二郎; Kazuo Takahashi; 和夫高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-03-22

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電動サーボモータによってランナベーンの開
度を調節する可動翼水車のランナベーン操作装置および
操作方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、可動翼水車のランナベーンは圧油サーボモータに
より操作されていた。圧油サーボモータを用いた例を第
４図に示す。図に示すように、回動自在なランナベーン
１はリンク２を介して圧油サーボモータ３に連結されて
いる。そして、水車発電機４の上部に設置された原曲導
入装置５に圧油配管６より圧油を供給し、その圧油を発
電機軸７および水車軸８内の圧油導入管９を介して、圧
油サーボモータ３に送り込むようになっている。

圧油を送り込まれると圧油サーボモータ３は上下方向に
作動し、その作動力はリンク２を介してランナベーン】
へ伝達され、ランナベーン１を開閉させることができる
。水車を起動・停止させたり。

または運転中に負荷に応じて流量を変化させたりする際
は、図示していない調速機からの信号により圧油量を調
節することによって、ランナベーンの開度が制御される
ようになっている。

近年、保守の簡素化および油の流下防止の区点から、水
力発電所において圧油をなくす要求が高まってきている
。フランシス水車等では既に電動化が達成され、また第
４図に示す可動翼水車においても、案内羽根１０を動か
す操作用サーボモータについては電動化が実現されてい
る。

可動翼水車のランナベーン用サーボモータの電動化を図
ったものとして、実開昭６２−１１７２７号公報に示さ
れているように、第４図の圧油サーボモータを電動サー
ボモータに置き換えた、すなわち電動サーボモータをラ
ンナボス内に設置したものが知られている。

また、特開昭６２−６３１７５号公報および特開昭６２
−６３１７６号公報に示されているように、発電機軸等
の主軸に電動機を取付けたものもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術のうち、電動サーボモータ
をランナボス内に設置したものでは、電動サーボモータ
へ電源を供給するために、固定部と回転部との間にブラ
シ等を介在させなければならず、ブラシが摩耗したとき
は分解して交換する必要がある。また電源供給用のリー
ド線を発電機軸内および水車軸内に引廻したり、電動サ
ーボモータをランナボス内に設置したりすることは、構
造が複雑となり、組立・分解が困難である。さらにラン
ナボス内は湿気が多いため、電動サーボモータのような
電装品を収納するのに適した場所ではない。

また、主軸に電動機を取付けたものでは、電源および調
速機信号を差動トランス等により供給しなければならず
、複雑な機構を必要とする。また主軸に発電機を設置し
ても、水車起動時には発電機は原動していないので、電
動機に電源が供給されず、ランナベーンの操作ができな
いという問題がある。

本発明の目的は、保守点検が容易で、かつ起動時にも確
実に作動する可動翼水車のランナベーン操作装置および
操作方法を提供することである。

〔課題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、水車を起動・停
止させる際、あるいは運転中に流量を変化させる際に、
ランナベーンを適正開度に操作する可動翼水車のランナ
ベーン操作装置において。

発電機軸の上部軸内に空間を形成するとともに、該空間
内に、前記ランナベーンを駆動する電動サーボモータと
、前記発電機軸の回転により発電し前記電動サーボモー
タに電力を供給する一方、電力の一部を蓄えておく電源
手段と、前記電動サーボモータの作動を制御する制御手
段とを配設したものである。

また、本発明は、水車を起動・停止させる際、あるいは
運転中に流量を変化させる際に、ランナベーンを適正開
度に操作する可動翼水車のランナベーン操作装置におい
て、前記ランナベーンを駆動する電動サーボモータを発
電機軸上方の非回転部に設置し、前記ランナベーンに接
続された操作ロンドと前記電動サーボモータとをランナ
操作推力軸受で結合して、前記操作ロッドを軸方向に移
動可能かつ軸回りに回転可能な構成としたものである。

さらに、本発明は、水車を起動・停止させる際、あるい
は運転中に流量を変化させる際に、ランナベーンの開度
を操作して水車発電機の出力を制御する可動翼水車のラ
ンナベーン操作方法において。

前記水車発電機の出力と回転速度を回転部より検出し、
この検出値に基づいて前記電動サーボモータを操作して
、前記水車発電機の出力を最高効率に制御するようにし
たことである。

また、本発明は、水車を起動・停止させる際、あるいは
運転中に流量を変化させる際に、ランナベーンの開度を
操作して水車発電機の出力を制御する可動翼水車のラン
ナベーン操作方法において、前記水車発電機の出力と回
転速度を回転部より検出し、この検出値に予め設定され
た水車特性を加味して、その加味した結果に基づいて前
記電動サーボモータを操作し、前記水車発電機の出力を
最高効率に制御するようにしたことである。

〔作用〕

上記構成によれば、発電機軸が回転すると、電源手段に
よって発′にされ電動サーボモータに電力が供給される
と同時に、電力の一部が蓄電池等に蓄えられる。そして
、電動サーボモータの作動は制御手段により制御される
。このために、非回転部からの電源の供給および制御信
号の供給が不要となる。また、蓄電池等から電動サーボ
モータに電力を供給することもできるので、水車起動時
にもランナベーンを操作することが可能である。

また、非回転部に電動サーボモータを設置して、この電
動サーボモータと操作ロンドとをランナ操作推力軸受で
連結すれば、電動サーボモータが作動したとき、操作ロ
ンドを軸方向に移動させ、また発電機軸が回転している
ときは、操作ロンドを自在に回転させることが可能とな
る。

〔実施例〕

以下しこ本発明の一実施例を図面に従って説明する。な
お、従来の技術と同一の箇所には同一符号を記し詳細な
説明は省略する。

第１図は本発明に係るランナベーン操作装置の全体構成
を示している。図において′、発電機軸７の上部には空
間７Ａが形成され、その空間７Ａに電動サーボモータ１
１が設置されている。電動サーボモータ１１上方の空間
内には充電器１２、蓄電池１３および制御装置１４が配
設されている。

また電動サーボモータ１１の駆動端１１Ａには上下に往
復動自在な操作ロッド１５が連結され、この操作ロット
１５の他端はリンク２を介してランナベーン１に接続さ
れている。なお、符号１６は水車軸７の回転により発電
を行なうエキサイタである。

電動サーボモータ１１を駆動する装置としては、第２図
に示すように、前記した充電器１２、ｉｔ池１３、制御
装置１４およびエキサイタ１６からなっている。エキサ
イタ１６から供給される操作電源は、充′市器１２で交
流から直流に変換され、蓄電池１３に充電されて、蓄電
池１３には常時−定の電力が蓄えられている。また同時
に充電器１２からの電源は制御装置１４にも供給され、
制御装置１４によって電動サーボモータ１１が旺動制御
される。そして、電動サーボモータ１１が活区動される
と、操作ロッド１５が上方向または下方向に移動して、
その移動によってリンク２に接続されたランナベーン１
が開閉動作を行なう。

なお、充電器１２．蓄電池１３およびエキサイタ１６は
電源手段を、制御装置１６は制御手段をそれぞれ構成し
ている。

また、ランナベーン１の開度制御は、回転部より水車発
電機４の出力あるいは水車発電機４の出力と回転速度を
検出し、この検出結果に基づいて制御装置１４が電動サ
ーボモータ１［を駆動して、水車発電機４の出力が最高
効率となるように制御する。さらに、上記制御の要素に
予め設定された水車特性を加味すれば、−層よい制御を
行なうことが可能となる。

本実施例によれば、電動サーボモータ１１、充電器１２
、蓄電池１３および制御装置１４を回転部である発電機
軸７内の空間７Ａに収納しているので、固定部とのイン
ターフェースがシンプルとなり、性能向上および保守管
理の面で大変有利である。

第３図に本発明の他の実施例を示す。図に示すように、
本実施例では水車発電機４の上部の非回転部に支え２１
が設けられ、この支え２１に電動サーボモータ１１が設
置されている。支え２１は、ランナベーン１の操作力の
反力に耐える強度を持っており、また発電機も上記反力
に耐えられる強度を持っている。電動サーボモータ１１
と操作ロッド１５とはランナ操作推力軸受２２を介して
連結され、操作ロッド１５はその軸回りに回転可能であ
る。またランナ操作推力軸受２２は、支え２１に固定さ
れたガイド軸受２３により軸方向に摺動自在に支持され
ている。したがって、電動サーボモータが上下方向に作
動すると、ランナ操作推力軸受２２を介して操作ロッド
１５も上下方向に作動し、ランナベーン１を開閉させる
。また水車軸８および発電機軸７の回転と共に操作ロッ
ド１５は回転するが、その回転はランナ操作推力軸受２
２で支持されているので、電動サーボモータ１１が回転
してしまうことはない。

本実施例によれば、電動サーボモータ１１を水車発電機
４上部の非回転部に８置しているので、電動サーボモー
タ１１の電源や制御信号の供給が容易でかつ確実に行な
えるとともに、電動サーボモータ１１の分解・組立を行
ない易い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電動サーボモー
タ、電源手段および制御手段を発電（幾軸内に設けたの
で、回転部と固定部とのインターフェースが簡単になり
、信頼性が向上するとともに。

水車発電機の起動時にもランナベーンを操作することが
可能となる。

また、電動サーボモータを水車発電機上部の非回転部に
設けたので、電動サーボモータの保守・点検が容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のランナベーン操作装置の縦断面図、第
２図はランナベーンを電動する様子を示すブロック図、
第３図は他の実施例のランナベーン操作装置の縦断面図
、第４図は従来技術のランナベーン操作装置の縦断面図
である。１・・・ランナベーン、２・・・リンク、４・・水車発
電機、７・・・発電機軸、７Ａ・・空間、８・・・水車
軸、１１・・・電動サーボモータ、１２・・・充電器、
１３・・・蓄電池、１４・・・制御装置、１５・・・操
作ロッド、１６・・・エキサイタ、２１・・支え、２２
・・・ランナ操作推力軸受、２３・・・ガイド軸受。第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、水車を起動・停止させる際、あるいは運転中に流量
を変化させる際に、ランナベーンを適正開度に操作する
可動翼水車のランナベーン操作装置において、発電機軸
の上部軸内に空間を形成するとともに、該空間内に、前
記ランナベーンを駆動する電動サーボモータと、前記発
電機軸の回転により発電し前記電動サーボモータに電力
を供給する一方、電力の一部を蓄えておく電源手段と、
前記電動サーボモータの作動を制御する制御手段とを配
設したことを特徴とする可動翼水車のランナベーン操作
装置。２、水車を起動・停止させる際、あるいは運転中に流量
を変化させる際に、ランナベーンを適正開度に操作する
可動翼水車のランナベーン操作装置において、前記ラン
ナベーンを駆動する電動サーボモータを発電機軸上方の
非回転部に設置し、前記ランナベーンに接続された操作
ロッドと前記電動サーボモータとをランナ操作推力軸受
で結合して、前記操作ロッドを軸方向に移動可能かつ軸
回りに回転可能な構成としたことを特徴とする可動翼水
車のランナベーン操作装置。３、水車を起動・停止させる際、あるいは運転中に流量
を変化させる際に、ランナベーンの開度を操作して水車
発電機の出力を制御する可動翼水車のランナベーン操作
方法において、前記水車発電機の出力と回転速度を回転
部より検出し、この検出値に基づいて前記電動サーボモ
ータを操作して、前記水車発電機の出力を最高効率に制
御することを特徴とする可動翼水車のランナベーン操作
方法。４、水車を起動・停止させる際、あるいは運転中に流量
を変化させる際に、ランナベーンの開度を操作して水車
発電機の出力を制御する可動翼水車のランナベーン操作
方法において、前記水車発電機の出力と回転速度を回転
部より検出し、この検出値に予め設定された水車特性を
加味して、その加味した結果に基づいて前記電動サーボ
モータを操作し、前記水車発電機の出力を最高効率に制
御することを特徴とする可動翼水車のランナベーン操作
方法。