JPS6217375A - ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法 - Google Patents
ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法Info
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- JPS6217375A JPS6217375A JP60157395A JP15739585A JPS6217375A JP S6217375 A JPS6217375 A JP S6217375A JP 60157395 A JP60157395 A JP 60157395A JP 15739585 A JP15739585 A JP 15739585A JP S6217375 A JPS6217375 A JP S6217375A
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- Japan
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- pump
- guide vane
- turbine
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- shaft input
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はガイドベーン（可動式の案内羽根）を有し可変
速運転を行うポンプまたはポンプ水車の揚水運転中の軸
入力を調節するための運転制御方法に関する。
速運転を行うポンプまたはポンプ水車の揚水運転中の軸
入力を調節するための運転制御方法に関する。
一般にポンプ水車では、発電運転中はガイドベーンの開
度を変えることにより、流量を変化させ電力系統の要求
に応じて発電電動機の出力を１００％から５０％程度の
範囲内で変化させるような運転（ＡＦＣ運転）が可能で
ある。しかしながら揚水運転では電力系統の要求に基づ
き軸入力を調節するということはほとんど行なわれてお
らず、落差（上池と下池の水位差）が変らない限りガイ
ドベーン開度は一定に保たれており、その結果、揚水ｍ
や軸入力も落差により一義的に決ってしまう。これは以
下の理由による。
度を変えることにより、流量を変化させ電力系統の要求
に応じて発電電動機の出力を１００％から５０％程度の
範囲内で変化させるような運転（ＡＦＣ運転）が可能で
ある。しかしながら揚水運転では電力系統の要求に基づ
き軸入力を調節するということはほとんど行なわれてお
らず、落差（上池と下池の水位差）が変らない限りガイ
ドベーン開度は一定に保たれており、その結果、揚水ｍ
や軸入力も落差により一義的に決ってしまう。これは以
下の理由による。
１、定速度運転されるポンプ水車では発電運転の場合と
異なり、揚水運転中はガイドベーン開度が多少変化して
も揚水ｍＱ・全揚程Ｈ特性や揚水ＩＱ・輸入力Ｐ特性は
あまり変化せず、従って軸入力Ｐもほとんど変化しない
。
異なり、揚水運転中はガイドベーン開度が多少変化して
も揚水ｍＱ・全揚程Ｈ特性や揚水ＩＱ・輸入力Ｐ特性は
あまり変化せず、従って軸入力Ｐもほとんど変化しない
。
２、揚水運転中に軸入力が変化するまでガイドベーン開
度を変えると、その開度は最適ガイドベーン開度からか
なりかけ離れた開度となる。その結果軸入力は変化する
が振動、騒音が著しく増大し、長時間の運転ができなく
なる。
度を変えると、その開度は最適ガイドベーン開度からか
なりかけ離れた開度となる。その結果軸入力は変化する
が振動、騒音が著しく増大し、長時間の運転ができなく
なる。
しかしながら、最近は電力系統の機動的な運用のため、
揚水運転中のポンプまたはポンプ水車においても、発電
運転時と同様に軸入力を調節することが求められるよう
になってきた。
揚水運転中のポンプまたはポンプ水車においても、発電
運転時と同様に軸入力を調節することが求められるよう
になってきた。
こうしたポンプまたはポンプ水車の軸入力を調節するた
めの方法の一つとしてポンプまたはポンプ水車を可変速
運転させることが考えられる。従来のポンプまたはポン
プ水車は同期電ａ機で駆動されるため定速度運転される
のが常であったが、最近では同期電動機の場合でも種々
の電気的方法（例えばサイリスタ等を用いて電源周波数
を変える方法）で可変速運転を行うことが可能となって
きた。ポンプまたはポンプ水車の場合、軸入力Ｐは回転
速度Ｎのほぼ３乗に比例するので可変速運転ができれば
軸入力の調節は容易となる。このような発′ｒｉ電動機
の可変速運転に関する公知例としては特開昭４８−２１
０４５号、５５−１３１８１３号、５７−１１３９７１
号、５８−１８５９５号、５８−２２２９８１号公報等
がある。
めの方法の一つとしてポンプまたはポンプ水車を可変速
運転させることが考えられる。従来のポンプまたはポン
プ水車は同期電ａ機で駆動されるため定速度運転される
のが常であったが、最近では同期電動機の場合でも種々
の電気的方法（例えばサイリスタ等を用いて電源周波数
を変える方法）で可変速運転を行うことが可能となって
きた。ポンプまたはポンプ水車の場合、軸入力Ｐは回転
速度Ｎのほぼ３乗に比例するので可変速運転ができれば
軸入力の調節は容易となる。このような発′ｒｉ電動機
の可変速運転に関する公知例としては特開昭４８−２１
０４５号、５５−１３１８１３号、５７−１１３９７１
号、５８−１８５９５号、５８−２２２９８１号公報等
がある。
′しかしながら・、ガイドベーンを有するポンプまたは
ポンプ水車では回転速度と共にガイドベーン開度を゛ど
のように制御するかが実用上は大きな１問題となるが、
前記した公知例においてこの点を明確にしているものは
皆無である。
ポンプ水車では回転速度と共にガイドベーン開度を゛ど
のように制御するかが実用上は大きな１問題となるが、
前記した公知例においてこの点を明確にしているものは
皆無である。
以下、可変速運転時におけるガイドベーン制御の問題点
について考察する。
について考察する。
第６図は通常のガイドベーンを有するポンプ水車を定格
回転速度Ｎ。で運転中の特性を示す。横軸は揚水量Ｑを
示し、縦軸は効率η、全揚程Ｈ１軸入力Ｐを示す。曲線
Ｌ −１４は揚水ＩＱと効率ηの関係を、曲線ｍ１〜
ｍ４は揚水ｆｆ１Ｑと全揚程Ｈの関係を、また曲線ｎ
”” ｎ ４は揚水ＩＱと □軸入力Ｐの関
係を各々示す。添字１，２．３．４はガイドベーン開度
がａｌ 、ａ２ 、ａ３ 、ａ４である時の特性
を意味し、またり、ｍ□は各々曲線Ｌ 〜Ｌ 、 ｍ
−ｍ４の包絡線を示す。
回転速度Ｎ。で運転中の特性を示す。横軸は揚水量Ｑを
示し、縦軸は効率η、全揚程Ｈ１軸入力Ｐを示す。曲線
Ｌ −１４は揚水ＩＱと効率ηの関係を、曲線ｍ１〜
ｍ４は揚水ｆｆ１Ｑと全揚程Ｈの関係を、また曲線ｎ
”” ｎ ４は揚水ＩＱと □軸入力Ｐの関
係を各々示す。添字１，２．３．４はガイドベーン開度
がａｌ 、ａ２ 、ａ３ 、ａ４である時の特性
を意味し、またり、ｍ□は各々曲線Ｌ 〜Ｌ 、 ｍ
−ｍ４の包絡線を示す。
従来の定速度回転するポンプまたはポンプ水車では各々
の運転条件のときに最も効率が高くなるようにガイドベ
ーン開度を調節するため、運転点は常に包絡線り、ｍｏ
上にある。すなわち、揚程が１１ の時はガイドベーン
開度をａ４とし、揚程がＨ２に上昇した時はガイドベー
、ンを絞り、開度を８２とする。このように制御すれば
運転点は常に包絡線上の点となり、効率はその揚程にお
ける最高効率となるが、揚水５ｔＱ、軸入力Ｐは一義的
に決まり軸入力を調節することができなくなる。
の運転条件のときに最も効率が高くなるようにガイドベ
ーン開度を調節するため、運転点は常に包絡線り、ｍｏ
上にある。すなわち、揚程が１１ の時はガイドベーン
開度をａ４とし、揚程がＨ２に上昇した時はガイドベー
、ンを絞り、開度を８２とする。このように制御すれば
運転点は常に包絡線上の点となり、効率はその揚程にお
ける最高効率となるが、揚水５ｔＱ、軸入力Ｐは一義的
に決まり軸入力を調節することができなくなる。
一方、定速度回転するポンプまたはポンプ水車の軸入力
をガイドベーンでｍ節することも不可能ではない。すな
わち、揚程がＨ４のとき、従来はガイドベーン開度を常
に８４としていたが、例えば、ａ にすれば揚水量はＱ
４からＱ４１に変化し、軸入力もＰ からＰ４１に変化
する。ところが効率はη４からη４１まで著しく低下す
る上、実際には包Ｎａ上で運転していた場合よりも振動
、騒音が著しく増加するため、長時間の運転は不可能と
なる。
をガイドベーンでｍ節することも不可能ではない。すな
わち、揚程がＨ４のとき、従来はガイドベーン開度を常
に８４としていたが、例えば、ａ にすれば揚水量はＱ
４からＱ４１に変化し、軸入力もＰ からＰ４１に変化
する。ところが効率はη４からη４１まで著しく低下す
る上、実際には包Ｎａ上で運転していた場合よりも振動
、騒音が著しく増加するため、長時間の運転は不可能と
なる。
従って、軸入力を調整するためには、ポンプまたはポン
プ水車を可変速運転することが必要となる訳であるが、
その基本的原理を第７図を参照して説明する。
プ水車を可変速運転することが必要となる訳であるが、
その基本的原理を第７図を参照して説明する。
実Ｉ！！ｍ ’ 〜ｍ ’ 、 ｎｌ ’ 〜ｎ
’ は第６図でガイドベーン開度を８４とし、回転速
度ＮをＮ −Ｎ （Ｎ ＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４）と
変化させた場合の揚水ｆｆ１Ｑと全揚程Ｈの関係および
揚水ＩＱと軸入力Ｐの関係を示す。またガイドベーン開
度をａ２として回転速度をＮ１〜Ｎ４と変化させた場合
の揚水量Ｑと全揚程Ｈ１揚水１１ｆｉＱと軸入力Ｐの関
係を点線ｍ 〜ｍ ′Ｊ 、 ｎ 、 ＃〜ｎ４″で
示す。
’ は第６図でガイドベーン開度を８４とし、回転速
度ＮをＮ −Ｎ （Ｎ ＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４）と
変化させた場合の揚水ｆｆ１Ｑと全揚程Ｈの関係および
揚水ＩＱと軸入力Ｐの関係を示す。またガイドベーン開
度をａ２として回転速度をＮ１〜Ｎ４と変化させた場合
の揚水量Ｑと全揚程Ｈ１揚水１１ｆｉＱと軸入力Ｐの関
係を点線ｍ 〜ｍ ′Ｊ 、 ｎ 、 ＃〜ｎ４″で
示す。
この図から明らかなように揚程Ｈが決っても回転速度Ｎ
を変えれば軸入力Ｐ、揚水ＩＱは任意に調整できる。す
なわち、揚程Ｈ１の時は、ガイドベーン開度ａ４．回転
速度Ｎで運転中に軸入力をＰ からＰｌまで減少させる
には回転速度をＮ４からＮ１へ下げればよい。すなわち
、回転速度ＮをＮ４からＮ１に変化させるとポンプ水車
のＱ〜Ｈの関係は曲ｍ（実線）ｍ４′からｍ １１ 変
化する。このため、運転点がＯＬ４からＯＬｌに変化し
、揚水量もＱ１０からＱＬｌに減少する。
を変えれば軸入力Ｐ、揚水ＩＱは任意に調整できる。す
なわち、揚程Ｈ１の時は、ガイドベーン開度ａ４．回転
速度Ｎで運転中に軸入力をＰ からＰｌまで減少させる
には回転速度をＮ４からＮ１へ下げればよい。すなわち
、回転速度ＮをＮ４からＮ１に変化させるとポンプ水車
のＱ〜Ｈの関係は曲ｍ（実線）ｍ４′からｍ １１ 変
化する。このため、運転点がＯＬ４からＯＬｌに変化し
、揚水量もＱ１０からＱＬｌに減少する。
一方、軸入力Ｐと揚水ｆｆ１Ｑの関係は曲線（実線）ｎ
′からｎ ′に変化するため、軸入力はＰ４からＰｌ
に変化する。
′からｎ ′に変化するため、軸入力はＰ４からＰｌ
に変化する。
ところが揚程が変化してＨｈとなった時は、回転速度Ｎ
４、ガイドベーン開度ａ４の状態では運転点はａｈ４で
あるが、この状態では、軸入力を調節するために回転速
度Ｎ１にすると、運転点は揚水ｆｉＱが負の領域のＯｈ
ｌに移動し、揚水しなくなる。このため、この状態では
回転速度Ｎを変えて軸入力を調節することはできない。
４、ガイドベーン開度ａ４の状態では運転点はａｈ４で
あるが、この状態では、軸入力を調節するために回転速
度Ｎ１にすると、運転点は揚水ｆｉＱが負の領域のＯｈ
ｌに移動し、揚水しなくなる。このため、この状態では
回転速度Ｎを変えて軸入力を調節することはできない。
しかしながら、この揚程でもガイドベーン開度をａ２に
すればポンプ水車の揚水ｆｉｔＱ・全揚程Ｈの関係は曲
線（点線）ｎ 〜ｎ “のようになるため、回転速度を
Ｎ４がらＮ１に変えると運転点は曲１９ｍ１”上のＯｈ
１′ に移り、軸入力は曲線（点線）０１″に示される
ようにＰ１′に変化するため、軸入力の調節が可能とな
る。
すればポンプ水車の揚水ｆｉｔＱ・全揚程Ｈの関係は曲
線（点線）ｎ 〜ｎ “のようになるため、回転速度を
Ｎ４がらＮ１に変えると運転点は曲１９ｍ１”上のＯｈ
１′ に移り、軸入力は曲線（点線）０１″に示される
ようにＰ１′に変化するため、軸入力の調節が可能とな
る。
このようにガイドベーンを有するポンプまたはポンプ水
車では単に可変速運転のみでは限られたｔ！囲でしか軸
入力の調整ができず、広い範囲で効率よく軸入力の調節
を行うためには回転速度Ｎと共にガイドベーン開度ａも
制御しなければならない。
車では単に可変速運転のみでは限られたｔ！囲でしか軸
入力の調整ができず、広い範囲で効率よく軸入力の調節
を行うためには回転速度Ｎと共にガイドベーン開度ａも
制御しなければならない。
本発明は上述の事実に鑑みて成されたもので、ガイドベ
ーンを有し可変速運転されるポンプまたはポンプ水車に
おいて広いｔ！囲で効率よく軸入力を調節できる運転制
御方法を提供することを目的とする。
ーンを有し可変速運転されるポンプまたはポンプ水車に
おいて広いｔ！囲で効率よく軸入力を調節できる運転制
御方法を提供することを目的とする。
本発明のポンプまたはポンプ水車運転制御方法はガイド
ベーンを有するポンプまたはポンプ水車において、目標
とする軸入力Ｐｏと実際の運転の軸入力Ｐとの差へＰ＝
Ｐ−Ｐｏを検出し、この差△Ｐが零になるようにポンプ
またはポンプ水車の回転速度をｍｆｆＪすると共に、ポ
ンプまたはポンプ水車の全揚程Ｈと回転速度Ｎに対して
予め定められた最適ガイドベーン開度になるようにガイ
ドベーンの開度を制御することを特徴とする。
ベーンを有するポンプまたはポンプ水車において、目標
とする軸入力Ｐｏと実際の運転の軸入力Ｐとの差へＰ＝
Ｐ−Ｐｏを検出し、この差△Ｐが零になるようにポンプ
またはポンプ水車の回転速度をｍｆｆＪすると共に、ポ
ンプまたはポンプ水車の全揚程Ｈと回転速度Ｎに対して
予め定められた最適ガイドベーン開度になるようにガイ
ドベーンの開度を制御することを特徴とする。
〔発明の実施例ゴ
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図に示す装置において、信号演算器１は要求軸入力
Ｐ。と発電電動機２の実際の軸入力Ｐとの差△Ｐを検出
し、この差△Ｐを零にするような回転速度信号Ｎ、を出
力する。回転速度制御装置３は回転速度が回転速度信号
Ｎ「と一致するように発電電！７１機２の回転速度Ｎを
制御する。発電電動機２に直結されたポンプ水車のラン
ナ４の外周にはガイドベーン５が配置されており、これ
らはガイドベーンサーボ６で駆動される。
Ｐ。と発電電動機２の実際の軸入力Ｐとの差△Ｐを検出
し、この差△Ｐを零にするような回転速度信号Ｎ、を出
力する。回転速度制御装置３は回転速度が回転速度信号
Ｎ「と一致するように発電電！７１機２の回転速度Ｎを
制御する。発電電動機２に直結されたポンプ水車のラン
ナ４の外周にはガイドベーン５が配置されており、これ
らはガイドベーンサーボ６で駆動される。
一方、ガイドベーン開度設定器は発電電動１１２の回転
速度Ｎと全揚程検出器８の出力から、予め定められた関
係式によって所要のガイドベーン開度ａ「を求め、実際
のガイドベーン開度ａがａ（になるようにガイドベーン
サーボ６を制御する。
速度Ｎと全揚程検出器８の出力から、予め定められた関
係式によって所要のガイドベーン開度ａ「を求め、実際
のガイドベーン開度ａがａ（になるようにガイドベーン
サーボ６を制御する。
以上のように構成したポンプまたはポンプ水車の運転制
御装置において、本発明の特長の一つは軸入力Ｐの制御
が信号演算器１、回転速度制御装置３、発電電動機２に
よるフィードバック制御で行なわれる所にある。これに
より信号演算器１を制御系として安定するように適切な
制御ｌ要素（比例、微分、積分要素等）で構成し、差Δ
Ｐが負の時は回転速度Ｎを上げるような制御信号Ｎ、を
、また差ΔＰが正の時は回転速度Ｎを下げるような制御
信号Ｎ、を出力することによって、従来例のようにポン
プ水車の水力特性を厳密に考慮しなくとも軸入力Ｐを要
求軸入力Ｐ。に一致させることができる。
御装置において、本発明の特長の一つは軸入力Ｐの制御
が信号演算器１、回転速度制御装置３、発電電動機２に
よるフィードバック制御で行なわれる所にある。これに
より信号演算器１を制御系として安定するように適切な
制御ｌ要素（比例、微分、積分要素等）で構成し、差Δ
Ｐが負の時は回転速度Ｎを上げるような制御信号Ｎ、を
、また差ΔＰが正の時は回転速度Ｎを下げるような制御
信号Ｎ、を出力することによって、従来例のようにポン
プ水車の水力特性を厳密に考慮しなくとも軸入力Ｐを要
求軸入力Ｐ。に一致させることができる。
第６図につき説明したようにガイドベーンを有するポン
プまたはポンプ水車では各々の運転点に対して最も効率
が高くなる最適ガイドベーン開度が存在する。そのため
、たとえば第６図の包絡線ｍｏを各回転速度Ｎ （−Ｎ
１．Ｎ２．Ｎ３．Ｎ４・・・ｒｐｍ）で求め、それらを
パラメータとして第２図のようにポンプまたはポンプ水
車の全揚程Ｈと最適ガイドベーン開度ａ。ｐｔの関係式
を求めておき、これに基づきガイドベーン開度設定器７
が回転速度信号Ｎと全揚程信号Ｈから開度信号ａ。
プまたはポンプ水車では各々の運転点に対して最も効率
が高くなる最適ガイドベーン開度が存在する。そのため
、たとえば第６図の包絡線ｍｏを各回転速度Ｎ （−Ｎ
１．Ｎ２．Ｎ３．Ｎ４・・・ｒｐｍ）で求め、それらを
パラメータとして第２図のようにポンプまたはポンプ水
車の全揚程Ｈと最適ガイドベーン開度ａ。ｐｔの関係式
を求めておき、これに基づきガイドベーン開度設定器７
が回転速度信号Ｎと全揚程信号Ｈから開度信号ａ。
を出力するようにしておけば、どのような落差や回転速
度においてもガイドベーンは最適開度に制御される。
度においてもガイドベーンは最適開度に制御される。
なお、ここで全揚程検出器８は従来の上池と下池の水位
差から求める単純な水位検出器でもよく、あるいはポン
プ水車の入口圧と出口圧を測定し、それらの差から全揚
程Ｈを算定する装置でもよい。
差から求める単純な水位検出器でもよく、あるいはポン
プ水車の入口圧と出口圧を測定し、それらの差から全揚
程Ｈを算定する装置でもよい。
またポンプまたはポンプ水車の一般的な水力相似則を用
いれば、第２図の回転速１１Ｎをパラメータとした全揚
程Ｈと最適ガイドベーン開度ａ のｐｔ 関係は第３図に示した変数Ｈ／Ｎ２とａ の関ｐｔ 係に置換えることができ、ガイドベーン開度設定器７の
構成を簡素化できる。
いれば、第２図の回転速１１Ｎをパラメータとした全揚
程Ｈと最適ガイドベーン開度ａ のｐｔ 関係は第３図に示した変数Ｈ／Ｎ２とａ の関ｐｔ 係に置換えることができ、ガイドベーン開度設定器７の
構成を簡素化できる。
次に本発明の作動様式を第４図を参照して説明する。な
お、筒車のため信号演算器１はＮｆ−ｆ ΔＰｄｔ の演算を実行する積分要素とする。
お、筒車のため信号演算器１はＮｆ−ｆ ΔＰｄｔ の演算を実行する積分要素とする。
第４図において、曲線Ｓで示すように要求軸入力が時刻
ｔ。でＰ。からＰ。′へ急変したとする。
ｔ。でＰ。からＰ。′へ急変したとする。
このとき信号演算器１には曲線Ｕ′で示すようにステッ
プ状の信号ΔＰが入力される。この入力信号は信号演算
器１において前述の式のように積分され、出力Ｎ、は曲
線■のようになり、回転速度１Ｉｉｌ制御装置には回転
速度Ｎを下げるよう指令が出される。回転速度Ｎが曲線
Ｗのように低下していくと、それに応じてポンプ水車の
軸入力Ｐも曲線Ｘのように変化する。
プ状の信号ΔＰが入力される。この入力信号は信号演算
器１において前述の式のように積分され、出力Ｎ、は曲
線■のようになり、回転速度１Ｉｉｌ制御装置には回転
速度Ｎを下げるよう指令が出される。回転速度Ｎが曲線
Ｗのように低下していくと、それに応じてポンプ水車の
軸入力Ｐも曲線Ｘのように変化する。
時刻ｔ１で軸入力Ｐが要求軸入力Ｐ。′よりさらに下が
ってしまうと曲線Ｕで示される全揚程検出器１の入力Δ
Ｐが負になるため、出力Ｎ、は曲線Ｖのように変化の方
向が変り、回転速度Ｎを上げるような信号となる。従っ
て、軸入力Ｐは再び増加する。
ってしまうと曲線Ｕで示される全揚程検出器１の入力Δ
Ｐが負になるため、出力Ｎ、は曲線Ｖのように変化の方
向が変り、回転速度Ｎを上げるような信号となる。従っ
て、軸入力Ｐは再び増加する。
以上の過程を２〜３回繰返すことによりポンプ水車の軸
入力Ｐは要求軸入力Ｐ。′と一致する。
入力Ｐは要求軸入力Ｐ。′と一致する。
一方、こうした過程とは別に、ガイドベーン開度設定器
７により、その時のポンプ水車の回転速度Ｎと全揚程Ｈ
に応じて最適ガイドベーン開度ａｏｐｔが演算され、ガ
イドベーンの開度ａは曲線 −２のようにｉ、
１ＪＩｌｌされ、最終的には回転速度Ｎ。′対する最適
ガイドベーン開度へ ′に設定されｏｐす る。′ ゛ 〔実施例の効果〕 このように本発明の運転制御方法によれば要求軸入力に
応じてポンプまたはポンプ水車の軸入力を迅速、正確に
制御できると共にガイドベーンをその時の回転数と落差
における最適ガイドベーン開度に設定することにより、
高効率で振動、騒音の少ない運転状態でポンプまたはポ
ンプ水車°を運転することができる。また、本発明にお
いては、模型試験などの結果から推定される軸入力Ｐと
回転速度Ｎ、全揚程Ｈのデータに基づいて行う従来のυ
制御方法とは異なり、直接フィードバック制御している
ため、従来例では不可避的に発生すると思われるポンプ
水車の特性推定値と実際の水力特性の差に基づく要求軸
入力ｐ。と実際の軸入力Ｐの差等は発生しない。また同
様の理由で要求軸入力が速い周期で変化したり、あるい
は管路系にサージングが発生し、水位条件が不安定な時
も軸入力Ｐを要求軸入力Ｐ。に追従さＵることができる
。
７により、その時のポンプ水車の回転速度Ｎと全揚程Ｈ
に応じて最適ガイドベーン開度ａｏｐｔが演算され、ガ
イドベーンの開度ａは曲線 −２のようにｉ、
１ＪＩｌｌされ、最終的には回転速度Ｎ。′対する最適
ガイドベーン開度へ ′に設定されｏｐす る。′ ゛ 〔実施例の効果〕 このように本発明の運転制御方法によれば要求軸入力に
応じてポンプまたはポンプ水車の軸入力を迅速、正確に
制御できると共にガイドベーンをその時の回転数と落差
における最適ガイドベーン開度に設定することにより、
高効率で振動、騒音の少ない運転状態でポンプまたはポ
ンプ水車°を運転することができる。また、本発明にお
いては、模型試験などの結果から推定される軸入力Ｐと
回転速度Ｎ、全揚程Ｈのデータに基づいて行う従来のυ
制御方法とは異なり、直接フィードバック制御している
ため、従来例では不可避的に発生すると思われるポンプ
水車の特性推定値と実際の水力特性の差に基づく要求軸
入力ｐ。と実際の軸入力Ｐの差等は発生しない。また同
様の理由で要求軸入力が速い周期で変化したり、あるい
は管路系にサージングが発生し、水位条件が不安定な時
も軸入力Ｐを要求軸入力Ｐ。に追従さＵることができる
。
次に本発明の他の実施例について説明する。この実施例
は基本的には第１図の実施例と同じであるが、ガイドベ
ーン開度設定器７の変数Ｈ／Ｎ２と最適ガイドベーン開
度ａ の関係について、ｐｔ 先の実施例の特性の代りに第５図に示す特性を用いたこ
とを特徴とする。すなわち、ポンプ水車の全揚程Ｈと回
転速度Ｎから求められる変数Ｈ／Ｎ２が予め定められた
臨界値’（Ｈ／Ｎ２）ｃｒｉｔｉｃａ１以上になった時
はガイドベーンを全閉にするというものである。ここで
、（Ｈ／Ｎ２）。ｒｉｔｉｃａｌは第６図のポンプ水車
の特性でＱ／Ｎ→小の低流量領域に対応するように設定
する。一般にこの領域ではランナ内部で水が逆流し、剥
離などが生ずるため、キャビイテーションの発生、振動
、騒音の増大等運転状態は極めて苛酷になるが、そうし
た状態での運転を防止するため、ガイドベーンを全閉と
した締切り運転の方が流量が少ない分だけ振動、騒音も
軽減し、ランナ等に対する損傷も少なくなる。また、回
転が下がり、変数日／Ｎ２がさらに小さくなったとして
も、ガイドベーンが全閉状態のため、運転点がポンプブ
レーキ領域に移行し、水が逆流覆ることも防止される。
は基本的には第１図の実施例と同じであるが、ガイドベ
ーン開度設定器７の変数Ｈ／Ｎ２と最適ガイドベーン開
度ａ の関係について、ｐｔ 先の実施例の特性の代りに第５図に示す特性を用いたこ
とを特徴とする。すなわち、ポンプ水車の全揚程Ｈと回
転速度Ｎから求められる変数Ｈ／Ｎ２が予め定められた
臨界値’（Ｈ／Ｎ２）ｃｒｉｔｉｃａ１以上になった時
はガイドベーンを全閉にするというものである。ここで
、（Ｈ／Ｎ２）。ｒｉｔｉｃａｌは第６図のポンプ水車
の特性でＱ／Ｎ→小の低流量領域に対応するように設定
する。一般にこの領域ではランナ内部で水が逆流し、剥
離などが生ずるため、キャビイテーションの発生、振動
、騒音の増大等運転状態は極めて苛酷になるが、そうし
た状態での運転を防止するため、ガイドベーンを全閉と
した締切り運転の方が流量が少ない分だけ振動、騒音も
軽減し、ランナ等に対する損傷も少なくなる。また、回
転が下がり、変数日／Ｎ２がさらに小さくなったとして
も、ガイドベーンが全閉状態のため、運転点がポンプブ
レーキ領域に移行し、水が逆流覆ることも防止される。
このようにあらかじめ定めた（Ｈ／Ｎ２）。ｒｉｔｉｃ
ａ１以上の状態ではガイドベーンを全閉として締切り運
転とすることにより、ポンプまたはポンプ水車が低流量
領域やポンプブレーキ領域等の苛酷な運転状態にさらさ
れるのを未然に防ぐこができる。なお、この場合、締切
り軸入力も回転速度の３乗に比例するので、軸入力の調
節には全く支障はないが、締切り運転では揚水されずに
締切り軸入力のみが消費されるので、エネルギーの有効
利用の観点からポンプまたはポンプ水車を停止してもよ
い。
ａ１以上の状態ではガイドベーンを全閉として締切り運
転とすることにより、ポンプまたはポンプ水車が低流量
領域やポンプブレーキ領域等の苛酷な運転状態にさらさ
れるのを未然に防ぐこができる。なお、この場合、締切
り軸入力も回転速度の３乗に比例するので、軸入力の調
節には全く支障はないが、締切り運転では揚水されずに
締切り軸入力のみが消費されるので、エネルギーの有効
利用の観点からポンプまたはポンプ水車を停止してもよ
い。
また同様な観点から水面押し下げを行い、ポンプまたは
ポンプ水車を空転運転に移行さぼるようにしてもよい。
ポンプ水車を空転運転に移行さぼるようにしてもよい。
ただし、この場合には回転数制御は中止する。
一方、ポンプまたはポンプ水車を停止または空転運転に
移行してしまうと、次に揚水運転を始めようとする時、
時間を要することになり、機動的な軸入力の調整ができ
なくなる。特に水路系がサージング等で過渡的に全揚程
Ｈが高くなったような場合は、全揚程Ｈが高い間だけ締
切り運転を行い、全揚程Ｈが低くなったらガイドベーン
を開け、再び揚水運転をおこなうことが望ましい。この
ためガイドベーンが全閉状態になった瞬間よりタイマー
を動作させ、予め定められた時間を経過した後、なお、
ガイドベーンが全閉状態の場合は、ポンプまたはポンプ
水車を停止さけるか空転運転に移行さＶるようにすれば
、長時間の締切り運転が回避されると共に軸入力の機動
的な調整も可能となる。
移行してしまうと、次に揚水運転を始めようとする時、
時間を要することになり、機動的な軸入力の調整ができ
なくなる。特に水路系がサージング等で過渡的に全揚程
Ｈが高くなったような場合は、全揚程Ｈが高い間だけ締
切り運転を行い、全揚程Ｈが低くなったらガイドベーン
を開け、再び揚水運転をおこなうことが望ましい。この
ためガイドベーンが全閉状態になった瞬間よりタイマー
を動作させ、予め定められた時間を経過した後、なお、
ガイドベーンが全閉状態の場合は、ポンプまたはポンプ
水車を停止さけるか空転運転に移行さＶるようにすれば
、長時間の締切り運転が回避されると共に軸入力の機動
的な調整も可能となる。
以上述べたように本発明の運転制御方法によれば次のよ
うな顕著な効果が得られる。
うな顕著な効果が得られる。
（１） 要求軸入力に応じてポンプまたはポンプ水車の
実際の軸入力を迅速かつ正確に制御できる。
実際の軸入力を迅速かつ正確に制御できる。
（２） 常に最適な運転状態になるようにガイドベーン
を制御することにより、高効率の運転が実現できると共
に苛酷な運転状態にａ器がさらされるのを防止できる。
を制御することにより、高効率の運転が実現できると共
に苛酷な運転状態にａ器がさらされるのを防止できる。
、（３） 運転制御装置を簡潔な構成で実現でき、ポン
プ水車の複雑な水力特性を考慮しなくとも容易に制御で
きる。
プ水車の複雑な水力特性を考慮しなくとも容易に制御で
きる。
第１図は本発明の詳細な説明する概略図、第２図と第３
図は本発明において使用される構成要素の特性図、第４
図は本発明の作動様式を示すグラフ、第５図は本発明の
他の実施例を説明する特性図、第６図は一定回転速度で
運転されるポンプまたはポンプ水車の効率η、全揚程Ｈ
１輸入力Ｐと揚水ｆｆ１Ｑとの関係を示す特性図、第７
図は第６図において回転速度を変えた場合の特性図であ
る。 １・・・信号演算器、２・・・発電？！！！ＩＪ機、３
・・・回転速度制御装置、４・・・ポンプ水車のランナ
、５・・・ガイドベーン、６・・・ガイドベーンサーボ
、７・・・ガイドベーン開度設定器、８・・・全揚程検
出器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 門 第２図 Ｈ／Ｎ２ 第３図 第４図 第５図 Ｕ 第６図
図は本発明において使用される構成要素の特性図、第４
図は本発明の作動様式を示すグラフ、第５図は本発明の
他の実施例を説明する特性図、第６図は一定回転速度で
運転されるポンプまたはポンプ水車の効率η、全揚程Ｈ
１輸入力Ｐと揚水ｆｆ１Ｑとの関係を示す特性図、第７
図は第６図において回転速度を変えた場合の特性図であ
る。 １・・・信号演算器、２・・・発電？！！！ＩＪ機、３
・・・回転速度制御装置、４・・・ポンプ水車のランナ
、５・・・ガイドベーン、６・・・ガイドベーンサーボ
、７・・・ガイドベーン開度設定器、８・・・全揚程検
出器。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第１図 門 第２図 Ｈ／Ｎ２ 第３図 第４図 第５図 Ｕ 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガイドベーンを有するポンプまたはポンプ水車にお
いて、目標とする軸入力Ｐ＿０と実際の主機の軸入力Ｐ
との差ΔＰ＝Ｐ−Ｐ＿０を検出し、この差ΔＰが零にな
るようにポンプまたはポンプ水車の回転速度を調節する
と共に、ポンプまたはポンプ水車の全揚程Ｈと回転速度
Ｎに対して予め定められた最適ガイドベーン開度になる
ようにガイドベーンの開度を制御することを特徴とする
ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法。 ２ ポンプまたはポンプ水車の全揚程Ｈと回転速度Ｎか
ら変数Ｈ／Ｎ＾２を求め、この変数Ｈ／Ｎ＾２があらか
じめ定められた臨界値以上の時はガイドベーンを全閉に
することを特徴とする特許請求の範囲１項記載のポンプ
またはポンプ水車の運転制御方法。 ３ 変数Ｈ／Ｎ＾２があらかじめ定められた臨界値以上
の時は、ガイドベーンを全閉として、ポンプまたはポン
プ水車を停止させることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のポンプまたはポンプ水車の運転制御方法。 ４ 変数Ｈ／Ｎ＾２があらかじめ定められた臨界値以上
の時はガイドベーンを全閉として水面押し下げを行い、
ポンプまたはポンプ水車を空転運転に移行させ、回転速
度の制御は中止することを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のポンプまたはポンプ水車の運転制御方法。 ５ 変数Ｈ／Ｎ＾２があらかじめ定められた臨界値以上
の時はガイドベーンを全閉にすると共に、ガイドベーン
が全閉になった時点よりタイマーを動作させ、予め定め
られた時間が経過した後も未だガイドベーンが全閉状態
の場合は回転速度の制御を中止し、ポンプまたはポンプ
水車を停止することを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のポンプまたはポンプ水車の運転制御方法。 ６ 変数Ｈ／Ｎ＾２があらかじめ定められた臨界値以上
の時はガイドベーンを全閉にすると共に、ガイドベーン
が全閉になった時点よりタイマーを動作させ、予め定め
られた時間が経過した後も未だガイドベーンが全閉状態
の場合は回転速度の制御を中止し、水面押し下げを行っ
て空転運転に移行することを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載のポンプまたはポンプ水車の運転制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60157395A JPS6217375A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60157395A JPS6217375A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6217375A true JPS6217375A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15648694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60157395A Pending JPS6217375A (ja) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | ポンプまたはポンプ水車の運転制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6217375A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62282169A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-12-08 | Hitachi Ltd | 可変速揚水装置 |
| JPS6453072A (en) * | 1987-08-20 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Operation controller for variable speed pumping water type power generation system |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP60157395A patent/JPS6217375A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62282169A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-12-08 | Hitachi Ltd | 可変速揚水装置 |
| JPS6453072A (en) * | 1987-08-20 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Operation controller for variable speed pumping water type power generation system |
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