JPH06159220A - ペルトン水車のニードルバランスピストンの制御装置 - Google Patents

ペルトン水車のニードルバランスピストンの制御装置

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Publication number
JPH06159220A
JPH06159220A JP4336569A JP33656992A JPH06159220A JP H06159220 A JPH06159220 A JP H06159220A JP 4336569 A JP4336569 A JP 4336569A JP 33656992 A JP33656992 A JP 33656992A JP H06159220 A JPH06159220 A JP H06159220A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
needle
pipe
step portion
pressure chamber
nozzle pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP4336569A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Soma
弘 早馬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH06159220A publication Critical patent/JPH06159220A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】通常運転時にはニードルに作用する自己開放力
を小さくし、操作源が喪失されたときのみ自動的に自己
開放力を発生させる。 【構成】ニードル後方のノズルパイプ5との摺動部に形
成された第1の段部2aと、さらに後方に形成されノズ
ルパイプ出口5aの径とほぼ等しい径の第2の段部2b
からなるバランスピストン2と、第2の段部2bを収容
する水圧室3と、水圧室3に接続された給水管13及び
切換弁8とから制御装置を構成し、通常運転時にはニー
ドル1に作用する開放力と閉鎖力がバランスするので、
ニードルサーボモータの容量が小さくとも良く、操作源
喪失時には自動的に自己開放する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ペルトン水車のニー
ドルバランスピストンを制御する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ペルトン水車は、入口曲管により導かれ
た圧力水がノズルで加速されジェットとなってランナの
バケットに当たり、ランナに回転力を与えた後放水面に
落下する。ノズル内のニードルには調速機と連動する油
圧または電動のニードルサーボモータより、負荷に応じ
て開閉操作され、流量を調整する。余水路を有する流れ
込み式の水力発電所では、水車停止時に運転中に流れて
いた水を余水路に流していた。このような水力発電所に
ペルトン水車を設置した場合には、ニードルサーボモー
タを制御する操作油圧が喪失すれば、ニードルはニード
ルサーボモータによって自己閉鎖し、ペルトン水車の運
転を停止するように構成されていた。また、余水路を省
略した流れ込み式の水力発電所では、ペルトン水車のニ
ードルサーボモータを制御する操作油圧が喪失すれば、
ニードルはニードルサーボモータによって、自己開放し
水を流し続けるように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ニードルには水圧力に
より自己閉鎖力もしくは自己開放力を常にもつように設
計されているため、その力に応じてニードルを操作しな
ければならないので、ニードルサーボモータにはニード
ルの自己閉鎖力または自己開放力以上の力が必要であ
る。そのため従来はニードルサーボモータの容量が大き
くなり、機器のコストが高くなるという問題があった。
【0004】この発明は、通常の運転時にはニードルに
作用する自己開放力を小さくしてニードルサーボモータ
の容量を小さくし、かつニードルサーボモータの操作源
が喪失されたときのみ自動的に、自己開放力を発生させ
るニードルバランスピストンの制御装置を提供すること
を目的とする。
【0005】この発明は、通常の運転時にはニードルに
作用する自己閉鎖力を小さくしてニードルサーボモータ
の容量を小さくし、かつニードルサーボモータの操作源
が喪失されたときのみ自動的に、自己閉鎖力を発生させ
るニードルバランスピストンの制御装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】ニードルサーボモータに
よりニードルを操作するペルトン水車において、前記ニ
ードルの後方のノズルパイプとの摺動部に形成され径が
大きい第1の段部と、この第1の段部の後方に形成さ
れ、前記第1の段部より径が小さく、前記ノズルパイプ
出口の口径とほぼ等しい径を有する第2の段部とからな
るバランスピストンと、前記ノズルパイプに形成され前
記第2の段部を収容する水圧室と、前記ノズルパイプに
給水する分岐管と前記水圧室とを接続する給水管と、こ
の給水管の途中に結合され、常時は前記水圧室を前記分
岐管側に接続させ前記ニードルの操作源が喪失されたと
き、前記水圧室を自動的に大気側に切換える切換弁とか
ら構成したことによって、上記目的を達成する。
【0007】また、ニードルサーボモータによりニード
ルを操作するペルトン水車において、前記ニードル後方
のノズルパイプとの摺動部に形成され径が小さい第1の
段部と、この第1の段部の後方に形成され前記第1の段
部より径が大きく、前記ノズルパイプ出口の口径とほぼ
等しい径を有する第2の段部とからなるバランスピスト
ンと、前記ノズルパイプ内に形成され、前記第1の段部
を収容し前記ノズルパイプの水と連通する第1の水圧室
と、前記ノズルパイプ内に形成され前記第2の段部を収
容する第2の水圧室と、前記ノズルパイプに給水する分
岐管と前記第2の水圧室とを接続する給水管と、この給
水管の途中に結合され、常時は前記第2の水圧室を前記
分岐管側に接続させ前記ニードルの操作源が喪失された
とき、前記第2の水圧室を自動的に大気側に切換える切
換弁とから構成することによって、上記目的を達成す
る。
【0008】
【作用】この発明においては、ニードルの後方に径が大
きい第1の段部と、ノズルパイプ出口の径とほぼ等しい
径を有する第2の段部とからなるバランスピストンと、
第2の段部を収容する水圧室と、水圧室と分岐管とを接
続する給水管の途中に結合された切換弁とから制御装置
を構成し、ペルトン水車の通常運転時にはニードルに作
用する開方向の力と閉方向の力がバランスしているの
で、ニードルサーボモータの容量を小さくできる。さら
に、ニードルサーボモータの操作源が喪失されると、水
圧室は大気圧となりニードルに作用する閉方向の力がな
くなるので、ニードルはノズル内の水圧により自動的に
自己開放する。
【0009】この発明においては、ニードル後方に径が
小さい第1の段部と、径が大きくノズルパイプ出口の径
とほぼ等しい径の第2の段部とからなるバランスピスト
ンと、第1の段部を収容しノズルパイプの水と連通する
第1の水圧室と、ノズルパイプ内に形成され第2の段部
を収容する第2の水圧室と、第2の水圧室と分岐管とを
接続する給水管の途中に結合された切換弁とから制御装
置を構成し、ペルトン水車の通常運転時にはニードルに
作用する開方向の力と閉方向の力がバランスしているの
で、ニードルサーボモータの容量を小さくできる。さら
に、ニードルサーボモータの操作源が喪失されると、第
2の水圧室は大気圧となりニードルに作用する開方向の
力が少なくなるので、ニードルはノズル内の水圧により
自動的に自己閉鎖する。
【0010】
【実施例】実施例1 図1はこの発明の自己開特性のニードルバランスピスト
ンの実施例による制御装置の構成図である。この例は余
水路を省略した流れ込み式の水力発電所に用いられる。
ペルトン水車は、ノズルパイプ5内にニードル1を備
え、ニードル1を図示しない油圧または電動式のニード
ルサーボモータにより開閉操作する。ノズルパイプ5に
は分岐管6から圧力水が供給され、分岐管6は入口弁1
0を介して水圧鉄管11に接続されている。分岐管6と
水圧鉄管11との間にはバイパス弁12が設けられてい
る。水圧鉄管11の矢印は流水方向を示している。
【0011】図1の実施例によるニードルバランスピス
トンの制御装置は、ニードル1の後方のノズルパイプ5
との摺動部に形成され径が大きい(直径D)第1の段部
2aと、この第1の段部2aの後方に形成され、第1の
段部2aより径が小さく(直径d)、ノズルパイプ出口
5aの口径(A)とほぼ等しい径を有する第2の段部2
bとからなるバランスピストン2と、ノズルパイプ5に
形成され第2の段部2bを収容する水圧室3と、ノズル
パイプ5に給水する分岐管6と水圧室3とを接続する給
水管13と、この給水管13の途中に結合され、常時は
水圧室3を分岐管6側に接続させ、ニードル1の操作源
が喪失されたとき水圧室3を自動的に大気に接続させる
切換弁としての四方切換電磁弁8とから構成した。4は
大気圧室である。
【0012】ニードルは図示しない油圧ニードルサーボ
モータまたは電動ニードルサーボモータにより開閉操作
される。ペルトン水車の通常運転時には、水圧室3に給
水管13,固定ストレーナ7及び四方切換電磁弁8を経
て分岐管6から圧力水を供給する。ノズルパイプ出口1
aの口径Aと第2の段部2bの径dとがほぼ等しいた
め、この状態ではニードル1に作用するニードル開方向
の力と第1の段部2aと第2の段部2bとの境に作用す
るニードル閉方向の力がバランスしているので、ニード
ルサーボモータの容量は小さくともよい。また、油圧ま
たは電動機の電源が喪失されたときは、四方切換電磁弁
8が大気側に切換わり、水圧室3の水は減圧管9を通し
て排水され、水圧室3は大気圧となるので、ニードル1
には分岐管6から供給される水圧により開方向の力が作
用し、自己開放する。
【0013】実施例2 図2はこの発明の自己閉特性を備えたニードルバランス
ピストンの実施例による制御装置の構成図である。この
例は余水路を備えた流れ込み式の水力発電所に用いられ
る。図2において、図1とおなじ部位は同じ符号を付し
てある。ニードル1,大気圧室4,ノズルパイプ5,分
岐管6,固定ストレーナ7,四方切換電磁弁8,減圧管
9,入口管10,水圧鉄管11およびバイパス管12に
ついては図1と同様なので説明を省略する。水圧鉄管1
1の矢印は流水方向を示している。
【0014】図2の実施例によるニードルバランスピス
トンの制御装置は、ニードル1の後方に形成され径が小
さい(直径d)第1の段部2aと、この第1の段部2a
の後方に形成され第1の段部2aより径が大きく、ノズ
ルパイプ出口5aの口径(A)とほぼ等しい径(直径
D)を有する第2の段部2bとからなるバランスピスト
ン2と、ノズルパイプ5内に形成され、第1の段部2a
を収容しノズルパイプ1の水と連通する第1の水圧室1
4と、ノズルパイプ1内に形成され第2の段部2bを収
容する第2の水圧室15と、ノズルパイプ1に給水する
分岐管6と第2の水圧室15とを接続する給水管13
と、この給水管の途中に結合され、常時は第2の水圧室
15を分岐管6側に接続させ、ニードルの操作源が喪失
されたとき第2の水圧室15を自動的に大気側に切換え
る切換弁としての四方切換電磁弁8とから構成した。
【0015】ニードル1は図示しない油圧ニードルサー
ボモータまたは電動ニードルサーボモータにより開閉操
作される。ペルトン水車の通常運転時には第2の水圧室
15に給水管13,固定ストレーナ7及び四方切換電磁
弁8を経て分岐管6から圧力水を供給する。ノズルパイ
プ出口5aの口径Aと第2の段部2bの径Dがほぼ等し
いため、この状態ではノズル1に作用するノズル開方向
の力と、この面積に相当する第1の段部2aの部分に作
用する閉方向の力とがバランスし、さらに第1の段部2
aの残りの部分に作用する閉方向の力と、第2の段部2
bに作用する開方向の力とがバランスし、結果として開
方向の力と閉方向の力とがバランスするためニードルサ
ーボモータの容量は小さくともよい。また、油圧または
電動機の電源が喪失されたときは、四方切換電磁弁8が
大気側に切換わり、第2の水圧室15の水は減圧管を通
して排水され、第2の水圧室15は大気圧となるので、
ニードル1は分岐管6から第1の水圧室14に供給され
る水圧により閉方向に作用し自己閉鎖する。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、径が大きい第1の段
部と径が小さくノズルパイプ出口の口径とほぼ等しい径
を有する第2の段部とからなるバランスピストンと、第
2の段部を収容し分岐管と給水管で接続された水圧室
と、給水管の途中に結合された切換弁とからなる制御装
置を構成し、ペルトン水車の通常運転時には、ニードル
に作用する開方向の力と、バランスピストンの第1の段
部に作用する閉方向の力とがバランスしてニードルを操
作するニードルサーボモータの容量は従来の約半分です
むようになり機器のコストを低減させる。かつニードル
サーボモータの操作源が喪失したときは水圧室に作用す
る水圧が無くなりニードルは自己開放する。
【0017】また、この発明によれば、径が小さい第1
の段部と、径が大きくノズルパイプ出口の口径とほぼ等
しい径の第2の段部とからなるバランスピストンと、第
1の段部を収容する第1の水圧室と、第2の段部を収容
し分岐管と給水管で接続された第2の水圧室と、給水管
の途中に結合れれた切換弁とからなる制御装置を構成
し、通常運転時にはニードルに作用する開方向の力及び
第2の段部に作用する開方向の力と、バランスピストン
の第1の段部に作用する閉方向の力とがバランスしてニ
ードルを操作するニードルサーボモータの容量を従来の
約半分ですむようになり機器のコトスを低減させる。か
つニードルサーボモータの操作源が喪失したときは、第
2の水圧室の水圧がなくなり、第1の水圧室に作用する
水圧によりニードルは自己閉鎖する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるニードルバランスピ
ストンの制御装置の構成図である。
【図2】この発明の実施例2によるニードルバランスピ
ストンの制御装置の構成図である。
【符号の説明】
1 ニードル 2 バランスピストン 2a 第1の段部 2b 第2の段部 3 水圧室 5 ノズルパイプ 5a ノズルパイプ出口 6 分岐管 8 切換弁としての四方切換電磁弁 11 水圧鉄管 13 給水管 14 第1の水圧室 15 第2の水圧室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ニードルサーボモータによりニードルを操
    作するペルトン水車において、前記ニードルの後方のノ
    ズルパイプとの摺動部に形成され径が大きい第1の段部
    と、この第1の段部の後方に形成され、前記第1の段部
    より径が小さく、前記ノズルパイプ出口の口径とほぼ等
    しい径を有する第2の段部とからなるバランスピストン
    と、前記ノズルパイプに形成され前記第2の段部を収容
    する水圧室と、前記ノズルパイプに給水する分岐管と前
    記水圧室とを接続する給水管と、この給水管の途中に結
    合され、常時は前記水圧室を前記分岐管側に接続させ前
    記ニードルの操作源が喪失されたとき、前記水圧室を自
    動的に大気側に切換える切換弁とから構成したことを特
    徴とするペルトン水車のニードルバランスピストンの制
    御装置。
  2. 【請求項2】ニードルサーボモータによりニードルを操
    作するペルトン水車において、前記ニードル後方のノズ
    ルパイプとの摺動部に形成され径が小さい第1の段部
    と、この第1の段部の後方に形成され前記第1の段部よ
    り径が大きく、前記ノズルパイプ出口の口径とほぼ等し
    い径を有する第2の段部とからなるバランスピストン
    と、前記ノズルパイプ内に形成され、前記第1の段部を
    収容し前記ノズルパイプの水と連通する第1の水圧室
    と、前記ノズルパイプ内に形成され前記第2の段部を収
    容する第2の水圧室と、前記ノズルパイプに給水する分
    岐管と前記第2の水圧室とを接続する給水管と、この給
    水管の途中に結合され、常時は前記第2の水圧室を前記
    分岐管側に接続させ、前記ニードルの操作源が喪失され
    たとき前記第2の水圧室を自動的に大気側に切換える切
    換弁とから構成することを特徴とするペルトン水車のニ
    ードルバランスピストンの制御装置。
JP4336569A 1992-11-24 1992-11-24 ペルトン水車のニードルバランスピストンの制御装置 Pending JPH06159220A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013202533B3 (de) * 2013-02-18 2014-04-03 Voith Patent Gmbh Düse für eine Freistrahlturbine
WO2015045214A1 (ja) * 2013-09-27 2015-04-02 株式会社Lixil 水力発電装置

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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