JPH0828427A - 水力発電所の制圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水車のガイドベーンを開閉制御するガイドベ
ーンサーボモータの閉操作に連動して開動作する制圧機
サーボモータの操作ストロークをガイドベーンサーボモ
ータの操作ストロークより大きくして制圧装置による水
圧管路の水圧上昇抑制機能を向上した水力発電所の制圧
装置を提供すること。 【構成】 水車のガイドベーンサーボモータの閉操作に
連動するフローティングレバーの動作により制圧機サー
ボモータを開操作する制圧装置において、ガイドベーン
サーボモータの閉操作をカムを介して新フローティング
レバーの動作に連動させ、ガイドベーンサーボモータの
操作ストロークに対する制圧機サーボモータの操作スト
ロークの比率を１より大とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水力発電所の発電用水
車（以下水車と記す）に近接して設置され、水車を回転
駆動する導入水の流量制御を行うフランシス水車及びカ
プラン水車におけるガイドベーン、或いはペルトン水車
におけるニードル等の閉鎖による導入水流量の急減に起
因する水圧管路の水圧の急増を抑制する水力発電所の制
圧装置の改良に関し、特に、ガイドベーン或いはニード
ル等の緩閉鎖に際しても水圧管路の水圧の上昇を抑制す
ることのできる水力発電所の制圧装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水力発電所の水車には、この水車により
回転駆動される発電機の回転速度（負荷）を調整するた
めに調速機が設けられている。

【０００３】発電機の負荷しゃ断時には、上記の調速機
により、水車（発電機）の速度の変化が最も小さく保た
れるように、水車への導入水口を急速に閉鎖することが
望ましい。しかし、導入水口を急速に閉鎖すると、水車
への導入水流量を急激に減少させる結果になるので、水
圧管路の水圧の上昇が大きくなり、水圧管路を破壊する
重大事故に発展する惧れがある。

【０００４】また、水圧の上昇が大きくならないよう
に、導入水口を緩閉鎖し、閉鎖時間を長くすると、水車
の速度の変化が大きくなり、水車の安全運転上問題とな
る。

【０００５】上記の相反する要求を、ある程度満足させ
るために設けられたのが制圧機である。例えば、その詳
細を後述するフランシス水車の制圧機は、水車のケーシ
ング入口に近接した水圧管路に設けられ、水車の導入水
口となるガイドベーンを急速に閉鎖する際に、これと連
動して水車に導入されていた水圧管路内の流水を急速に
他に放流し、水圧管路の水圧の上昇を抑制し、ガイドベ
ーンの全閉の後に、徐々に流水の放流を止めるように作
動する自動排水装置である。

【０００６】図２は、フランシス水車に従来の制圧機を
主体とする制圧装置を適用した場合の概念図である。

【０００７】図２において、１０はフランシス水車（以
下水車と記す）であり、その中心に図示しない水車ラン
ナが配置され、この水車ランナの外周には、水圧管路１
１に連結されると共に、上記水車ランナを囲むように水
車ケーシング１０ａが配置されている。この水車ケーシ
ング１０ａの内周面には、水圧管路１１から水車ランナ
に導入される流水の流入水口が形成され、この流入水口
を閉鎖するように複数のガイドベーン１０ｂが植立さ
れ、その回動により上記の複数のガイドベーン１０ｂの
開閉制御を行うガイドリング１０ｃが水車ランナの上方
に配置され、リンク機構１０ｄを介して各々のガイドベ
ーン１０ｂに連結されている。

【０００８】１２は、上記のガイドリング１０ｃを回動
させ、ガイドベーン１０ｂの開閉制御を行うことによ
り、水車１０への導入水の流量制御を行うガイドベーン
サーボモータであり、その操作桿１２ａは、上記のガイ
ドリング１０ｃに取付けられた操作アーム１０ｅに連結
されている。ガイドベーンサーボモータ１２には、図示
しない配圧弁より矢示の如き方向にその流れ方向が制御
される圧油が供給され、その操作桿１２ａを図示上下方
向に駆動し、操作アーム１０ｅを介してガイドリング１
０ｃを回動させ、ガイドベーン１０ｂの開閉制御を行
う。

【０００９】以上は、水車１０およびその速度（導入流
水量）の制御装置についての説明であるが、次に制圧機
を主体とする制圧装置について説明する。

【００１０】１４が制圧装置であり、その主体をなす制
圧機１５と、水車１０のガイドベーン１０ｂの閉動作に
連動して制圧機１５の制圧機弁１５ａを開閉制御する制
圧機制御装置１６とから構成される。

【００１１】制圧機１５は、水圧管路１１の末端が水車
ケーシング１０ａの入口に連結される連結部近傍に設け
られた分岐管１８を介して水圧管路１１に連通する制圧
機弁１５ａと、この制圧機弁１５ａの上方に一体的に設
けられ、制圧機弁１５ａを開閉する制圧機サーボモータ
１５ｃと、さらに制圧機弁１５ａの下方に一体的に連結
され、常時は制圧機弁１５ａの閉路により分岐管１８と
の連通が遮断され、非常時には制圧機弁１５ａの開路に
より分岐管１８と連通して水圧管路１１内の流水を放出
する制圧機排水管１５ｆとから構成される。

【００１２】１５ｂは、その縦断面が円錐形状の制圧機
弁１５ａの弁体であり、その頂端は制圧機サーボモータ
１５ｃの操作桿１５ｄの下端に連結され、操作桿１５ｄ
の頂端は後述する制圧機制御装置１６のフローティング
レバー１６ａの図示左端に連結される。

【００１３】１５ｅは、制圧機サーボモータ１５ｃのシ
リンダに設けられた圧油給排口であり、後述する制圧機
制御装置１６の切換弁１６ｂの切換操作により、制圧機
サーボモータ１５ｃを作動させるための作動圧油を、図
示しない圧油タンクから給油管１９ａを介して供給し、
また排油管１９ｂを介して図示しない集油槽に排出す
る。そして常時は、切換弁１６ｂは図示の位置にあり、
制圧機サーボモータ１５ｃのシリンダには、給油管１９
ａおよび切換弁１６ｂを介して圧油給排口１５ｅより作
動圧油が供給され、そのピストンを図示上方向に押上げ
ているから、操作桿１５ｄも図示上方に駆動されて、水
圧管路１１内の水圧に抗して制圧機弁１５ａは図示のよ
うに閉路している。

【００１４】制圧機制御装置１６は、上述のフローティ
ングレバー１６ａと、このフローティングレバー１６ａ
の略々中央部に、切換ロッド１６ｃを介して連結される
上述の切換弁１６ｂと、フローティングレバー１６ａの
図示右端に、ピストンロッド１６ｄを介して連結される
ダッシュポット１６ｅと、水車１０のガイドベーン１０
ｂを開閉制御する操作アーム１０ｅの動作を上記のダッ
シュポット１６ｅに伝達するための連結機構１６ｆとか
ら構成される。

【００１５】連結機構１６ｆは、第１のクランク１６
ｇ、第２のクランク１６ｈおよび２本の連結ロッド１６
ｊ、１６ｋとから構成される。そして、第１のクランク
１６ｇの一方のアームは、連結ロッド１６ｊを介して上
記の操作アーム１０ｅに連結されると共に、他方のアー
ムは、連結ロッド１６ｋを介して第２のクランク１６ｈ
の一方のアームに連結され、第２のクランク１６ｈの他
方のアームは、上記のダッシュポット１６ｅのシリンダ
に連結される。

【００１６】次に、上記構成の制圧装置の作動を説明す
る。

【００１７】水車１０により回転駆動され発電する図示
しない発電機の負荷が、何等かの理由によりしゃ断され
ると、水車１０の回転速度は上昇するから、調速機がこ
れを検出し、その指令により図示しない配圧弁が切換え
られ、図示しない圧油タンクからガイドベーンサーボモ
ータ１２のシリンダの図示下部室に圧油が供給され、そ
の操作桿１２ａを図示上方向に急速に駆動する。

【００１８】そのため、水車１０の操作アーム１０ｅは
急速に時計方向に回動され、ガイドベーン１０ｂは急速
に閉操作されるから、水圧管路１１より水車１０内に流
入していた流水は、急速にその流路を狭められることに
なり、その結果、水圧管路１１および水車ケーシング１
０ａ内の水圧は急速に上昇し始める。この水圧の急上昇
を抑制するための何等かの対策を施さなければ、水圧管
路１１或いは水車１０は破壊される惧れがある。

【００１９】この場合、水圧の急上昇を抑制するための
対策として、制圧装置１４が設けられている。

【００２０】上記のように、水車１０の操作アーム１０
ｅが時計方向に回動されると、連結ロッド１６ｊも上方
向に駆動されるから、第１のクランク１６ｇも時計方向
に回動され、さらに連結ロッド１６ｋを介して第２のク
ランク１６ｈを反時計方向に回動する。

【００２１】したがって、ダッシュポット１６ｅのシリ
ンダは、図示上方向に移動し、この時、そのピストンロ
ッド１６ｄもピストンの絞り具合に応じて、シリンダと
略等量図示上方向に移動する。そしてフローティングレ
バー１６ａは、ピストンロッド１６ｄを介して連結され
ているから、その左端（制圧機弁１５ａは閉路している
から操作桿１５ｄは固定している）を中心にして反時計
方向に回動し、その右端はシリンダと略等量図示上方向
に移動する。フローティングレバー１６ａの回動によ
り、その中央部に切換ロッド１６ｃを介して連結されて
いる切換弁１６ｂは、上方向に移動して切換られる。

【００２２】この切換弁１６ｂの切換動作により、給油
管１９ａから切換弁１６ｂを介して制圧機サーボモータ
１５ｃのシリンダに供給されていた作動圧油は、切換弁
１６ｂにより阻止され、圧油給排口１５ｅは、切換弁１
６ｂを介して排油管１９ｂに連通するから、制圧機サー
ボモータ１５ｃのシリンダ内の作動圧油は、排油管１９
ｂを介して図示しない集油槽に排出される。

【００２３】その結果、作動圧油による制圧機サーボモ
ータ１５ｃの操作桿１５ｄに対する上方向への駆動力は
失われ、制圧機弁１５ａに作用する圧力の上昇した水圧
管路１１内の水圧により、その弁体１５ｂは下方向に押
し下げられ、制圧機弁１５ａは開路する。したがって、
水圧管路１１内の圧力水は、分岐管１８、制圧機弁１５
ａを介して制圧機排水管１５ｆに放流されることにな
り、水車ケーシング１０ａおよび水圧管路１１内の水圧
上昇は抑制され、水圧管路１１或いは水車１０の破壊の
惧れはなくなる。

【００２４】一方、制圧機弁１５ａの開路により、その
操作桿１５ｄは下方に押し下げられれ、尚且つフローテ
ィングレバー１６ａの自重によりダッシュポット１６ｅ
内のピストンは徐々に下がって行く。そしてこの間に、
水車ガイドベーン１０ｂは完全に閉鎖される。そのた
め、切換ロッド１６ｃは押し下げられるから、切換弁１
６ｂは図示の状態に切換えられ、給油管１９ａから圧油
が切換弁１６ｂを介して制圧機サーボモータ１５ｃのシ
リンダに供給され、その操作桿１５ｄを徐々に上方向に
駆動して制圧機弁１５ａを閉路し、元（図示）の状態に
復帰させる。

【００２５】このようにして、水車ガイドベーン１０ｂ
が急速に閉鎖する際、これと連動して水圧管路１１内の
流水を急速に制圧機排水管１５ｆ内に放流し、水車ガイ
ドベーン１０ｂの完全閉鎖の後に、水圧管路１１内の流
水の放流は徐々に停止され、発電機の負荷遮断を起因と
する水車１０のガイドベーン１０ｂの急閉鎖に伴う水圧
管路１１内の水圧上昇を抑制するための制圧装置１４の
一連の作動は完了し、従来の水力発電所において、後述
するようにに不十分ではあるが、一応、水圧上昇を抑制
する機能は果たしていた。

【００２６】なお、上記説明の制圧装置は、全ての水力
発電所に必ずしも設置されるものではなく、通常、水車
の種類、容量或いは水圧管路の耐水圧力等を勘案して設
置が決定されるものである。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近建設さ
れる水力発電所においては、その建設についての作業
性、或いは建設コスト等の関係から、水圧管路の材質
を、従来より使用されてきた鉄鋼製からＦＲＰ製へと変
更する傾向にある。しかしながら、ＦＲＰ管は従来の鉄
鋼管に比べると、材質的に弱い。

【００２８】このような理由から、水圧管路にＦＲＰ管
を使用した水力発電所における水圧管路の水圧上昇の許
容値は、従来よりも低く抑えることが要求される。例え
ば、発電機の負荷遮断時における水車のガイドベーンに
よる流量制御を行うガイドベーンサーボモータの急閉鎖
時間は、従来は３Ｓｅｃ程度であったものを、２０乃至
３０Ｓｅｃと大幅に遅くする必要があり、水車の大幅の
速度上昇が避けられないのみならず、さらに制圧装置を
設置する必要が生ずる。

【００２９】そして、従来の機械式制御方式による制圧
装置においては、ガイドベーンの閉鎖により水車の流量
を制御するガイドベーンサーボモータの操作ストローク
に対し、これに連動して操作される制圧機サーボモータ
の操作ストロークは１：１の比率でしか動作することが
できず、したがって、水車の流量制御を行うガイドベー
ンサーボモータの動作速度を遅くすると、制圧装置の動
作速度も遅くなり、水圧管路の水圧上昇を低い値に抑制
する制圧装置本来の目的は十分には達成されなかった。

【００３０】さらに、従来の制圧装置に対しては、機械
式制御方式のみが適用されており、その制御装置に何等
かの異常が発生しても、それに対応するバックアップの
ための制御を行うこともできず、例えば、ダッシュポッ
トの不良により機械制御機構が動作しない場合には、制
圧機が不動作になるという問題があった。

【００３１】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、水車のガイドヘーンを開閉制御
してその流量を調整するガイドベーンサーボモータの操
作ストロークに対する制圧機サーボモータの操作ストロ
ークの比率を１より大にすることにより、制圧装置の水
圧上昇抑制機能の向上を可能とすると共に、従来の機械
式制御方式とは関係なしに、制圧機のみの単独動作もで
きるようにし、制圧機の２重化制御を可能にした水力発
電所の制圧装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、水力発電所に設置される発電用水車の水
口近傍に設けられ、制圧機サーボモータによりその制圧
機弁が開閉制御される制圧機と、前記制圧機サーボモー
タの操作桿の頂端がその一端に連結されるフローティン
グレバーと、このフローティングレバーの中間にその頂
端が連結される切換ロッドを有し、前記フローティング
レバーの上下動により切換えられ、前記制圧機サーボモ
ータのシリンダに作動圧油を給排して前記制圧機弁の開
閉を司る切換弁と、前記フローティングレバーの他端に
そのピストンロッドの頂端が連結されるダッシュポット
と、その一方のアームが前記発電用水車の流量調整弁の
開閉制御を行う流量調整弁サーボモータの操作桿に連結
される第１のクランクとその一方のアームが前記第１の
クランクの他方のアームに連結されその他方のアームが
前記ダッシュポットのシリンダに連結される第２のクラ
ンクとを有し前記流量調整弁サーボモータの動作を前記
ダッシュポットのシリンダに伝達する連結機構とを備え
た制圧機制御装置と、を備えた水力発電所の制圧装置に
おいて、前記フローティングレバーを、その一端に前記
制圧機サーボモータが連結されると共にその中間に前記
切換弁が連結される新フローティングレバーと、その中
間において回動自在に軸支されその一端が前記ダッシュ
ポットに連結される揺動レバーとに分割し、さらに、略
直交する２つのアームを備えこれら両アームの交差部に
おいて回動自在に軸支されるカムを設け、このカムの一
方のアームに形成された作動面に前記フローティングレ
バーの他端を摺動自在に係合させると共に他方のアーム
をリンクを介して前記揺動レバーの他端に連結して、前
記流量調整弁サーボモータの閉操作ストロークに対する
前記制圧機サーボモータの開操作ストロークの比率を１
より大きくしたことを特徴とする。

【００３３】

【作用】流量調整弁サーボモータの閉操作ストロークに
対する制圧機サーボモータの開操作ストロークの比率を
１より大としたから、ガイドベーン或いはニードル等の
緩閉操作に際しても制圧機は急速に開操作され、水圧管
路の水圧の上昇値を低く抑えることが可能となる。

【００３４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。図
１は、本発明の一実施例を示し、フランシス水車に本発
明の制圧機を主体とする制圧装置を適用した場合の概念
図であり、図２と同一部分には同一符号を付しているの
で、それらの詳細な説明は省略する。

【００３５】図１と図２とで異なる部分は下記の２点で
ある。即ち、 （ａ） 図１におけるフローティングレバーを、新フロ
ーティングレバーと、その中間において回動自在に軸支
される揺動レバーとに分割し、これらの新フローティン
グレバーと揺動レバーとの間にカムを設けて両者を連結
したこと。 （ｂ） 図１における給油管の上流側（図示しない圧油
タンク側）に新たに電磁切換弁を設け、この電磁切換弁
を介して図示しない圧油タンクから切換弁に作動圧油を
供給するようにしたこと。

【００３６】次に、本発明の構成を説明する。図１にお
いて、１０は水車、１０ａは水車ケーシング、１０ｂは
ガイドベーン、１０ｃはガイドリング、１０ｄはリンク
機構、１０ｅは操作アーム、１１は水圧管路、１２はガ
イドベーンサーボモータ、１２ａは操作桿、１４は制圧
装置、１５は制圧機、１５ａは制圧機弁、１５ｂは制圧
機弁体、１５ｃは制圧機サーボモータ、１５ｄは操作
桿、１５ｅは圧油給排口、１５ｆは制圧機排水管、１６
は制圧機制御装置、１６ｂは切換弁、１６ｃは切換ロッ
ド、１６ｄはピストンロッド、１６ｅはダッシュポッ
ト、１６ｆは連結機構、１６ｇは第１のクランク、１６
ｈは第２のクランク、１６ｊ，１６ｋは連結ロッド、１
８は分岐管、１９ａは給油管、１９ｂは排油管である。

【００３７】次に、既にその概要を述べた図１と図２と
の異なる部分に就いて詳細に説明する。

【００３８】（ａ）先ず、第１点は、従来装置を示す図
１における制圧機制御装置１６の構成要素であるフロー
ティングレバー１６ａを、本発明装置においては、新フ
ローティングレバー１６ａａと、その中間において回動
自在に軸支される揺動レバー１６ａｃとに分割する。そ
して、この新フローティングレバー（以下フローティン
グレバーと記す）１６ａａには、従来装置と同様に、そ
の図示左端には制圧機サーボモータ１５ｃの操作桿１５
ｄの頂端が連結され、その略々中央部には、その切換ロ
ッド１６ｃを介して切換弁１６ｂが連結されている。そ
して、その図示右端は、略々直角に僅かに下方に延長さ
れ、その先端にはローラー１６ａｂが取付けられる。

【００３９】１６ｍは、新たに付加したカムで、略々直
交する２つのアーム１６ｍａと１６ｍｂとから構成さ
れ、これらの両アーム１６ｍａと１６ｍｂとの交差部に
おいて回動自在に軸支されている。アーム１６ｍａの図
示上面には、楕円の一部と類似の曲面をなす作動面１６
ｍｃが形成され、この作動面１６ｍｃには、上記のフロ
ーティングレバー１６ａａの先端のローラー１６ａｂが
係合し、ローラー１６ａｂは、カム１６ｍの回動に応じ
て、作動面１６ｍｃに沿って回転しながら移動し得ると
共に、切り離し可能の状態になっている。

【００４０】一方、揺動レバー１６ａｃは、既述のよう
に、その中間において回動自在に軸支されると共に、そ
の図示左方に設けられ、その図示下端が固定されたスプ
リング１６ｎにより支持されている。そして、その図示
右端には、従来装置と同様に、ピストンロッド１６ｄを
介してダッシュポット１６ｅが連結されており、図示左
端は、リンク１６ａｄにより、上記のカム１６ｍのアー
ム１６ｍｂの図示右端に連結されている。

【００４１】（ｂ）次に、第２点は、従来装置には設け
られていない水車のガイドベーンの開閉制御には関係の
ない図示しない制御盤から与えられる制圧機開操作指令
信号により切換えられ、常時は、図示の状態を保持する
電磁切換弁を１６ｐを付加する。そして、図示しない圧
油タンクから給油管１９ａを介して供給される圧油は、
先ず、電磁切換弁１６ｐに与えられ、電磁切換弁１６ｐ
を通過した後、作動圧油管１６ｒを介して切換弁１６ｂ
に供給される。１６ｓは切換弁１６ｂの排油管であり、
１６ｔは制圧機１５の圧油給排口１５ｅと電磁切換弁１
６ｐとの間を接続する作動圧油管で、その中間に絞り弁
１６ｕが設けられる。

【００４２】以上、本発明装置の構成を述べたので、次
にその作動を説明する。

【００４３】水車１０により回転駆動される図示しない
発電機の負荷が、何等かの理由によりしゃ断されると、
図示しない圧油タンクからガイドベーンサーボモータ１
２のシリンダの図示下部室に圧油が供給され、その操作
桿１２ａを図示上方向に急速に駆動し、水車１０の操作
アーム１０ｅを時計方向に急速に回動してガイドベーン
１０ｂを急速に閉操作する。その結果、水圧管路１１内
の水圧は急速に上昇し始めるこれと同時に、水車１０の
閉操作に連動して、連結機構１６ｆにより水車１０の操
作アーム１０ｅに連結したダッシュポット１６ｅが上方
向に引き上げられるから、揺動レバー１６ａｃは反時計
方向に回動する。そのため、スプリング１６ｎは押し下
げられ、揺動レバー１６ａｃは、リンク１６ａｄを介し
てカム１６ｍを時計方向に回動させる。

【００４４】カム１６ｍが時計方向に回動すると、その
作動面１６ｍｃに係合しているローラー１６ａｂは、回
転しながら作動面１６ｍｃに沿って摺動し、フローティ
ングレバー１６ａａをその左端を中心にして回動させ、
切換弁１６ｂを切換える。

【００４５】この切換弁１６ｂの切換動作により、給油
管１９ａから電磁切換弁１６ｐ、作動圧油管１６ｒおよ
び切換弁１６ｂを介して制圧機サーボモータ１５ｃのシ
リンダに供給されていた作動圧油は、切換弁１６ｂによ
り阻止され、圧油給排口１５ｅは、切換弁１６ｂを介し
て排油管１６ｓに連通するから、制圧機サーボモータ１
５ｃのシリンダ内の作動圧油は、排油管１６ｓを介して
図示しない集油槽に排出される。

【００４６】その結果、制圧機弁１５ａに作用する圧力
の上昇した水圧管路１１内の水圧により、その弁体１５
ｂは下方向に押し下げられれ、制圧機弁１５ａは開路す
る。したがって、水圧管路１１内の流水は、分岐管１
８、制圧機弁１５ａを介して制圧機排水管１５ｆに放流
されることになり、水車ケーシング１０ａおよび水圧管
路１１内の水圧上昇は抑制され、それらの破壊の惧れは
なくなる。

【００４７】なお、上記に説明の制圧機弁１５ａの開操
作において、ガイドベーンサーボモータ１２の閉操作ス
トロークに対する制圧機サーボモータ１５ｃの開操作ス
トロークの比率は、カム１６ｍの作動面１６ｍｃの形状
を変えることにより任意に選ぶことができる。

【００４８】一方、制圧機弁１５ａの開路により、その
操作桿１５ｄは下方向に引き下げられ、尚且つ、スプリ
ング１６ｎの反発力により揺動レバー１６ａｃは押し上
げられるからカム１６ｍは反時計方向に回動する。その
結果、フローティングレバー１６ａａは下方に移動する
から、切換弁１６ｂの切換ロッド１６ｃも下方に押下げ
られ、切換弁１６ｂは切換えられ図示の状態に復帰す
る。この間に、水車ガイドベーン１０ｂは全閉される。

【００４９】そのため、圧油が給油管１９ａから電磁切
換弁１６ｐ、作動圧油管１６ｒおよび切換弁１６ｂを介
して制圧機サーボモータ１５ｃのシリンダに供給され、
その操作桿１５ｄを徐々に上方向に駆動して制圧機弁１
５ａを閉路し、制圧機１５を図示の状態に復帰させ、一
連の制圧装置の制御動作は完了する。

【００５０】なお、カム１６ｍの作動面１６ｍｃの形状
を変えることにより、水車１０のガイドベーン１０ｂが
全閉になる前に制圧機弁１５ａを全閉にすることも可能
である。

【００５１】ところで、従来の制圧装置１４には、制圧
機制御装置１６に異常が発生し制圧機１５が不動作にな
った場合のバックアップのための手段が無かったが、次
に、そのためのバックアップ装置として付加した電磁切
換弁１６ｐによる制圧機１５の制御動作について説明す
る。

【００５２】電磁切換弁１６ｐは、ガイドベーンサーボ
モータ１２の動作に連動して作動する制圧機制御装置１
６の動作には関係なく、図示しない制御盤から送出され
る制圧機開操作指令信号２０を受信して切換えられ、制
圧機１５を開閉制御する装置であり、既述のように、常
時は図示の状態を保持している。

【００５３】上記の制圧機開操作指令信号２０を受信し
ていない時は、図示の状態にあり、この時、制圧機制御
装置１６も動作していないから、切換弁１６ｂも図示の
状態にある。したがって、図示しない圧油タンクから圧
油が、給油管１９ａを介し電磁切換弁１６ｐ、作動圧油
管１６ｒおよび切換弁１６ｂを経て、圧油給排口１５ｅ
から制圧機サーボモータ１５ｃのシリンダに供給され、
（この時、作動圧油管１６ｔの出口は電磁切換弁１６ｐ
により閉鎖されている）制圧機１５ａは閉路している。

【００５４】制圧機開操作指令信号２０を受信すると、
電磁切換弁１６ｐは動作して図示上方に切換えられるこ
とにより、給油管１９ａからの圧油は阻止され、作動圧
油管１６ｔと排油管１９ｂとが連通するから、制圧機サ
ーボモータ１５ｃのシリンダ内の作動圧油は排油管１９
ｂを経て図示しない集油槽に排出される。したがって、
制圧機弁１５ａの弁体１５ｂは、制圧機弁１５ａ内の水
圧により下方に押し下げられて制圧機弁１５ａは開路す
るから、水圧管路１１内の圧力水は、制圧機排水管１５
ｆへ放流される。

【００５５】制圧機弁１５ａの開路により、その操作桿
１５ｄは下方に引き下げられるからフローティングレバ
ー１６ａａは、切換ロッド１６ｃとの連結点を中心にし
て反時計方向に回動し、ローラー１６ａｂとカム１６ｍ
とは切り離される。

【００５６】なお、制圧機弁１５ａの開動作速度の調整
は、作動圧油管１６ｔの中間に設けた絞り弁１６ｕを使
用して作動圧油の排出流量を調整することにより行われ
る。

【００５７】制圧機開操作指令信号２０の送出が停止さ
れると、電磁切換弁１６ｐは動作し図示の状態に切換え
られ、圧油が給油管１９ａから電磁切換弁１６ｐ、作動
圧油管１６ｒ、切換弁１６ｂを経て、圧油給排口１５ｅ
から制圧機サーボモータ１５ｃのシリンダに供給され、
制圧機１５ａは閉路し、フローティングレバー１６ａａ
のローラー１６ａｂはカム１６ｍの作動面１６ｍｃに接
触し、図示の状態に復帰する。

【００５８】なお、制圧機開操作指令信号２０は、通
常、水車１０の回転速度または回転速度の上昇率、もし
くは水車ケーシング１０ａの水圧変動値等が、所定の許
容値を超過した時に、制御盤より発信される。

【００５９】上記実施例は、水車の流量調整弁としてガ
イドベーンを用いたものを説明したが、これはペルトン
水車のニードル弁であってもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上、本発明について詳細に説明した
が、本発明によれば、水車の流量調整弁を開閉制御する
流量調整弁サーボモータの閉操作に連動して開動作する
制圧機サーボモータの操作ストロークを、流量調整弁サ
ーボモータの操作ストロークより大きくしたから、ガイ
ドベーン或いはニードル等の緩閉操作に際しても制圧機
は急速に開操作され、水圧管路の水圧の上昇値を低く抑
えることができる。

【００６１】また、流量調整弁サーボモータの動作に連
動して作動する制圧機制御装置の動作に関係なく、制御
盤から送出される制圧機開操作指令信号を受信して切換
えられ、制圧機を開閉制御する電磁切換弁を設けたか
ら、制圧機制御装置に何等かの異常が発生しても安全に
制圧機を開操作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、フランシス水車に本
発明の制圧機を主体とする制圧装置を適用した場合の概
念図である。

【図２】フランシス水車に従来の制圧機を主体とする制
圧装置を適用した場合の概念図である。

【符号の説明】

１０ 水車 １０ａ 水車ケーシング １０ｂ ガイドベーン １０ｅ 操作アーム １１ 水圧管路 １２ ガイドベーンサーボモータ １２ａ 操作桿 １４ 制圧装置 １５ 制圧機 １５ａ 制圧機弁 １５ｃ 制圧機サーボモータ １５ｄ 操作桿 １５ｅ 圧油給排口 １６ 制圧機制御装置 １６ａａ フローティングレバー １６ａｃ 揺動レバー １６ｂ 切換弁 １６ｅ ダッシュポット １６ｍ カム １６ｍｃ 作動面 １６ｎ スプリング １６ｐ 電磁切換弁 １６ｒ，１６ｔ 作動圧油管 １８ 分岐管 １９ａ 給油管 １９ｂ 排油管 ２０ 制圧機開操作指令信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水力発電所に設置される発電用水車の水
   口近傍に設けられ、制圧機サーボモータによりその制圧
   機弁が開閉制御される制圧機と、 前記制圧機サーボモータの操作桿の頂端がその一端に連
   結されるフローティングレバーと、このフローティング
   レバーの中間にその頂端が連結される切換ロッドを有
   し、前記フローティングレバーの上下動により切換えら
   れ、前記制圧機サーボモータのシリンダに作動圧油を給
   排して前記制圧機弁の開閉を司る切換弁と、前記フロー
   ティングレバーの他端にそのピストンロッドの頂端が連
   結されるダッシュポットと、その一方のアームが前記発
   電用水車の流量調整弁の開閉制御を行う流量調整弁サー
   ボモータの操作桿に連結される第１のクランクとその一
   方のアームが前記第１のクランクの他方のアームに連結
   されその他方のアームが前記ダッシュポットのシリンダ
   に連結される第２のクランクとを有し前記流量調整弁サ
   ーボモータの動作を前記ダッシュポットのシリンダに伝
   達する連結機構とを備えた制圧機制御装置と、を備えた
   水力発電所の制圧装置において、 前記フローティングレバーを、その一端に前記制圧機サ
   ーボモータが連結されると共にその中間に前記切換弁が
   連結される新フローティングレバーと、その中間におい
   て回動自在に軸支されその一端が前記ダッシュポットに
   連結される揺動レバーとに分割し、さらに、略直交する
   ２つのアームを備えこれら両アームの交差部において回
   動自在に軸支されるカムを設け、このカムの一方のアー
   ムに形成された作動面に前記フローティングレバーの他
   端を摺動自在に係合させると共に他方のアームをリンク
   を介して前記揺動レバーの他端に連結して、前記流量調
   整弁サーボモータの閉操作ストロークに対する前記制圧
   機サーボモータの開操作ストロークの比率を１より大き
   くしたことを特徴とする水力発電所の制圧装置。
2. 【請求項２】 常時は、給油管から供給される圧油の通
   過を許容して切換弁に作動圧油を供給すると共に制圧機
   サーボモータのシリンダの圧油給排口に接続された作動
   圧油管の作動圧油の通過を阻止し、制圧機開操作指令信
   号を受信することにより切換制御されて、前記給油管か
   ら供給される圧油の通過を阻止すると共に前記作動圧油
   管の作動圧油の通過を許容する電磁切換弁を付加したこ
   とを特徴とする請求項１記載の水力発電所の制圧装置。