JP3299766B2 - Electric control device for water turbine - Google Patents
Electric control device for water turbineInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は水車のガイドベーン,ニ
ードル等の流量制御弁及び制圧機の開閉制御を電動サー
ボモータを用いて行うようにした水車の電動制御装置に
関し、特に制圧機の開路動作時に必要とする大きな制御
力の一部として流量制御弁の自己閉鎖力を利用するよう
にした水車の電動制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric control device for a water turbine in which a flow control valve such as a guide vane and a needle of a water turbine and an open / close control of a pressure suppressor are controlled by using an electric servomotor. The present invention relates to a water turbine electric control device that utilizes a self-closing force of a flow control valve as a part of a large control force required during operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に水力発電所においては、発電機の
出力電力が供給される電力系統に事故が発生した場合、
発電機を電力系統から切離した際の水車の回転速度上昇
を抑制するために、水車の流量制御弁を急閉路する。す
ると、水圧管路内を流れ流量制御弁より水車内に流入し
ていた圧力水の流れが急速に阻止されるから、水圧管路
内の水圧は急上昇し、水圧管路を破壊する惧がある。こ
れを防止するため、制圧機を水車ケーシングの入口に並
列に設け、流量制御弁を急閉路した時に開路して水圧管
路内の圧力水を急速に放出し、水圧管路内の水圧の上昇
を防止するようにしている。2. Description of the Related Art Generally, in a hydroelectric power plant, when an accident occurs in a power system to which output power of a generator is supplied,
The flow control valve of the turbine is rapidly closed to suppress an increase in the rotation speed of the turbine when the generator is disconnected from the power system. Then, since the flow of the pressurized water flowing into the hydraulic turbine from the flow control valve through the hydraulic pressure line is rapidly stopped, the water pressure in the hydraulic pressure line rapidly rises, and there is a fear that the hydraulic pressure line may be destroyed. . In order to prevent this, a pressure suppressor is installed in parallel with the inlet of the water turbine casing, and when the flow control valve is suddenly closed, it is opened and the pressure water in the hydraulic line is rapidly discharged, and the water pressure in the hydraulic line rises. Try to prevent.
【0003】ところで、従来の水力発電所における水車
の流量制御弁,制圧機等の主要機器の制御は、油圧サー
ボモータによって行われていた。従来の制圧機は、図示
はしないが、水圧管路の水車ケーシング入口に並列に設
けられている。また流量制御弁を開閉制御するための油
圧サーボモータを内臓し、そのピストンが嵌合固着され
たピストンロッドの反対側に弁体が嵌合固着され、常時
は、水圧管路の圧力水の水圧により弁体に作用している
開方向の力を、ピストンの閉側に作用する油圧により支
え閉路している。[0003] In a conventional hydroelectric power plant, control of main components such as a flow control valve and a pressure suppressor of a water turbine has been performed by a hydraulic servomotor. Although not shown, the conventional pressure suppressor is provided in parallel with an inlet of a water turbine casing of a hydraulic line. A hydraulic servomotor for controlling the opening and closing of the flow control valve is built in, and a valve body is fitted and fixed to the opposite side of the piston rod to which the piston is fitted and fixed. Thus, the opening direction force acting on the valve body is supported and closed by hydraulic pressure acting on the closing side of the piston.
【0004】しかして、前述したような系統事故によっ
て水車の流量制御弁を急閉路すると、その閉動作によ
り、流量制御弁に機械的に連結した操作ロッドが急速に
閉方向に移動し、ダッシュポットを介して連結される油
圧サーボモータの配圧弁を開側に切換える。配圧弁が開
側に切換わると、油圧サーボモータのピストンの閉側圧
油が排出され、制圧機の弁体にかかっている水圧により
ピストンロッドが開方向に移動し弁体が開路して、圧力
水の排出が行われ、水圧管路の水圧上昇を抑制する。弁
体(ピストンロッド)の開方向への移動に応じてピスト
ンロッドに取付けられたカムも移動し、カムの移動に追
従するカムレバーの動きにより、配圧弁を閉側に切換え
復帰させ、油圧サーボモータのピストンの閉側に再び圧
油を供給し、弁体に作用する圧力水の水圧に抗して弁体
を閉動作させ、圧力水の排出を停止させる。しかし、流
量制御弁を緩閉路した場合は、ダッシュポットの作用に
より配圧弁の切換動作は行われず、制圧機は作動せずそ
の弁体は開路しない。このように、制圧機は、油圧サー
ボモータにより開閉制御される流量制御弁の急閉路に連
動する油圧サーボモータにより開閉制御されるので、水
力発電所の水圧管路の安全弁として機能する。However, when the flow control valve of the water turbine is rapidly closed due to the above-described system accident, the operation rod mechanically connected to the flow control valve rapidly moves in the closing direction due to the closing operation, and the dashpot is closed. The pressure distribution valve of the hydraulic servomotor connected via the switch is switched to the open side. When the pressure distribution valve is switched to the open side, the closing pressure oil of the piston of the hydraulic servomotor is discharged, the piston rod moves in the opening direction due to the water pressure applied to the valve body of the pressure suppressor, and the valve body opens, and the pressure is released. Drainage of water is performed to suppress an increase in water pressure in the hydraulic pipeline. The cam mounted on the piston rod also moves in accordance with the movement of the valve body (piston rod) in the opening direction, and the movement of the cam lever following the movement of the cam causes the pressure distribution valve to be switched to the closed side and to be returned. Pressure oil is again supplied to the closed side of the piston, the valve body is closed against the pressure of the pressure water acting on the valve body, and the discharge of the pressure water is stopped. However, when the flow control valve is slowly closed, the operation of the pressure distribution valve is not performed by the action of the dashpot, the pressure suppressor does not operate, and the valve body does not open. As described above, since the pressure control device is controlled to be opened and closed by the hydraulic servomotor that is linked to the rapid closing of the flow control valve that is controlled to be opened and closed by the hydraulic servomotor, it functions as a safety valve for the hydraulic line of the hydroelectric power plant.
【0005】ところで、最近の水力発電所においては、
圧油の漏洩に起因する河川環境問題や機器のメンテナン
ス等への配慮から、圧油装置及び油圧機器を全て撤廃
し、水車関連の制御機器を電動化にする傾向にある。し
かしながら、制圧機に対してはその機能上、(1)自己
の動作と水車の流量制御弁の動作との間に生ずるデット
タイムは極めて小さいこと、(2)動作速度は電動サー
ボモータと同等に早いこと、(3)その必要とする操作
力自体はかなり大きいこと、の3点が必要条件として要
求され、単に制圧機専用の電動サーボモータを設けても
上記の3条件を満足させることは難しく、制圧機の電動
化は困難とされてきた。By the way, in recent hydroelectric power plants,
In consideration of river environment problems caused by leakage of pressurized oil, maintenance of equipment, etc., there is a tendency to eliminate all hydraulic oil equipment and hydraulic equipment and to use electric turbine-related control equipment. However, in terms of the function of the pressure suppressor, (1) the dead time generated between its own operation and the operation of the flow control valve of the water turbine is extremely small, and (2) the operation speed is equivalent to that of the electric servomotor. It is quick and (3) the required operating force itself is quite large. The three requirements are required, and it is difficult to satisfy the above three conditions simply by providing an electric servo motor dedicated to the pressure suppressor. However, it has been considered difficult to electrify the suppressor.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、その目的は、水車の制圧機の制御
も含めた流量制御弁の開閉制御の電動化が可能な水車の
電動制御装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electric motor of a water turbine capable of electrically controlling the opening and closing of a flow control valve including the control of a water pressure control device. It is to provide a control device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の水車の電動制御装置は、電動サーボモータ
の操作ロッドに連結される第1の開閉機構と、この第1
の開閉機構に連結されその開閉が制御されて水圧管路を
通して水車に導入され水車ランナを回転させる圧力水の
流量制御を行う自己閉鎖型流量制御弁と、前記第1の開
閉機構に連結される第2の開閉機構と、前記水圧管路に
設けられ前記第2の開閉機構に連結された緩衝器と、こ
の緩衝器を内在した弁体を有し,この弁体は常時圧力水
により自己閉鎖力が付与されており、前記流量制御弁を
急閉路すると前記弁体が急開路して前記圧力水を側路し
排出する制圧機とから構成されたことを特徴とする。To achieve the above object, an electric control device for a water turbine according to the present invention comprises a first opening / closing mechanism connected to an operation rod of an electric servomotor, and
A self-closing type flow control valve for controlling the flow rate of pressurized water that is introduced into the water turbine through a hydraulic pressure line and rotates the water turbine runner, and is connected to the first opening / closing mechanism. a second opening and closing mechanism, a damper coupled to the second opening and closing mechanism provided in the penstock, this
A valve body with a built- in shock absorber.
A self-closing force is applied to the flow control valve, and when the flow control valve is rapidly closed, the valve body is rapidly opened to bypass the pressure water and discharge the pressure water.
【0008】[0008]
【作用】本発明によれば、制圧機を備えた水車の制圧機
の開動作時に必要とする操作力の一部として水車の流量
制御弁に付与された自己閉鎖力を利用することによって
制圧機の開操作力を大幅に減少することができるので、
1台の電動サーボモータで制圧機も含めた流量制御弁の
開閉制御が可能な水車の電動制御装置を得ることができ
る。According to the present invention, a self-closing force applied to a flow control valve of a water turbine is utilized as a part of an operation force required for opening the water turbine of the water turbine provided with the pressure suppressor. Opening operation force can be greatly reduced,
It is possible to obtain a water turbine electric control device capable of controlling opening and closing of a flow control valve including a pressure control device with one electric servomotor.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明をペルトン水車に適用した場合の一
実施例の概略構成図であり、一部を縦断面図で示してい
る。図1に示すように、本発明の水車の電動制御装置
は、ペルトン水車10、制圧機11、電動サーボモータ
12および開閉機構13とから構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of one embodiment in which the present invention is applied to a Pelton turbine, and a part is shown in a longitudinal sectional view. As shown in FIG. 1, the electric control device for a water turbine according to the present invention includes a Pelton water turbine 10, a pressure suppressor 11, an electric servomotor 12, and an opening / closing mechanism 13.
【0010】ペルトン水車10は、図示しない水車カバ
ーに覆われ横軸10bに嵌合固着されたディスク10c
の周縁に均等に配分して取付けられた複数のバケット1
0dによりそのランナ10aが構成され、複数のバケッ
ト10dに、水圧管路に連結され逆V字形に湾曲した管
状のノズルパイプ10eの先端に形成したノズル(噴射
管)10fからジェットとなって噴射する水を衝突させ
てランナ10aに回転力を与える。ノズル10fからの
噴射は、ノズルパイプ10eの中央に配設され一端(図
示右端)がノズルパイプ10eの湾曲部を貫通し、後述
する開閉機構13に連結され、他端(図示左端)にニー
ドル(針弁)10gを螺着したニードルロッド10hを
開閉機構13により前後進(ニードル10gを前後進)
させることにより、ノズルパイプ10e内の圧力水がジ
ェットとなってノズル10fから噴射する流量を増減し
て、ペルトン水車10への入力を調整する。The Pelton turbine 10 is covered with a water turbine cover (not shown) and a disk 10c fitted and fixed to a horizontal shaft 10b.
Buckets 1 distributed evenly around the periphery of
0d constitutes the runner 10a, and jets into a plurality of buckets 10d as a jet from a nozzle (injection pipe) 10f formed at the tip of a tubular nozzle pipe 10e connected to a hydraulic line and curved in an inverted V-shape. Water is caused to collide, and a rotational force is applied to the runner 10a. Injection from the nozzle 10f is provided at the center of the nozzle pipe 10e, one end (right end in the figure) penetrates a curved portion of the nozzle pipe 10e, is connected to an opening / closing mechanism 13 described later, and a needle ( Needle valve) Needle rod 10h with 10g screwed forward / backward by opening / closing mechanism 13 (needle 10g forward / backward)
By doing so, the pressure water in the nozzle pipe 10e becomes a jet to increase or decrease the flow rate injected from the nozzle 10f, and the input to the Pelton turbine 10 is adjusted.
【0011】制圧機11は、側路管11aを介して制圧
機胴11bがノズルパイプ10eに連結され、制圧機胴
11bの図示下方には排水管11cが連結され、制圧機
胴11bとこの排水管11cとの連結部の制圧機胴側に
は弁座11dが形成されている。この弁座11dには、
制圧機胴11bを貫通して後述する開閉機構13によ
り、図示上下方向に駆動される制圧機弁体11eの下端
周縁が当接し、開閉機構13及びノズルパイプ10e内
の圧力水の水圧による自己閉鎖力により制圧機胴11b
の水密が保持されている。弁体11eは、それ自体が弁
であると共にダッシュポット(緩衝器)として構成され
ている。したがって、弁体11eは、緩衝器を内在して
おり、その内部は、隔壁11fにより上下2室に区分さ
れ、下室11gはダッシュポットのシリンダを構成し、
ピストン11hにはピストンロッド11kが螺着され、
隔壁11f,上壁11mを貫通して開閉機構13に連結
される。上室11n,下室11gには図示の如く油が充
填され、隔壁11fには両室11g,11n間を連通す
る透孔11oが設けられ、更に弁体11eの側壁には上
室11nと下室11g内のピストン11hの下方とを連
通する透孔11pが設けられる。[0011] Suppression machine 11, Suppression machine cylinder 11b through the bypass pipe 11a is connected to the nozzle pipe 10e, the illustration below the Suppression machine cylinder 11b is connected the drain pipe 11c, drainage Suppression machine cylinder 11b Toko A valve seat 11d is formed on a side of the pressure suppressor body at a connection portion with the pipe 11c. In this valve seat 11d,
An opening / closing mechanism 13 to be described later penetrates through the pressure suppressor body 11b, and a lower end periphery of the pressure suppressor valve body 11e driven in the vertical direction in the drawing comes into contact with the opening / closing mechanism 13 and the self-closing by the water pressure of the pressurized water in the nozzle pipe 10e. Suppressor body 11b by force
Watertightness is maintained. The valve element 11e is a valve itself and is configured as a dashpot (buffer). Therefore, the valve element 11e has a buffer inside.
Cage, inside of its is divided into upper and lower chambers by a partition wall 11f, the lower chamber 11g constitute a dashpot cylinder,
A piston rod 11k is screwed into the piston 11h,
It is connected to the opening / closing mechanism 13 through the partition wall 11f and the upper wall 11m. The upper chamber 11n and the lower chamber 11g are filled with oil as shown in the drawing, the partition wall 11f is provided with a through hole 11o communicating between the chambers 11g and 11n, and the side wall of the valve body 11e is provided with the upper chamber 11n and the lower chamber 11n. A through hole 11p communicating with the lower part of the piston 11h in the chamber 11g is provided.
【0012】電動サーボモータ12は、原動機として作
動する電動機12aと、この電動機12aの回転速度を
減速する減速歯車を収納する減速歯車部12b及び減速
歯車の出力軸の回転運動を操作ロッド12dの直線運動
に変換する変換機を収納する変換部12cとから構成さ
れ、全体は軸12eにより固定部に回動自在に装着され
る。The electric servomotor 12 is a motor which operates as a prime mover, a reduction gear portion 12b for accommodating a reduction gear for reducing the rotation speed of the motor 12a, and a rotational movement of an output shaft of the reduction gear. A converter 12c for accommodating a converter for converting the motion is provided, and the whole is rotatably mounted on a fixed portion by a shaft 12e.
【0013】開閉機構13は、夫々軸13a,13bに
回動自在に枢着され、夫々の一端が連結杆13cにより
連結されるクランクアーム13d,13eを主体とする
第1及び第2の開閉機構13f,13gから構成され
る。クランクアーム13dの一端は更に電動サーボモー
タ12の操作ロッド12dに連結され、他端には上記ペ
ルトン水車10のニードルロッド10hの一端が連結さ
れる。クランクアーム13eの他端には制圧機11のピ
ストンロッド11kの一端が連結される。An opening / closing mechanism 13 is rotatably mounted on shafts 13a and 13b, respectively, and has first and second opening / closing mechanisms mainly composed of crank arms 13d and 13e each having one end connected by a connecting rod 13c. 13f and 13g. One end of the crank arm 13d is further connected to an operation rod 12d of the electric servomotor 12, and the other end is connected to one end of a needle rod 10h of the Pelton water turbine 10. One end of a piston rod 11k of the pressure suppressor 11 is connected to the other end of the crank arm 13e.
【0014】次に、本実施例の作用について説明する。
図1はペルトン水車の停止状態を示している。しかしペ
ルトン水車の運転中においては、ニードルロッド10h
は、電動サーボモータ12による操作ロッド12dの図
示右方への駆動によるクランクアーム13dの時計方向
への回動により図示右上方向に駆動され、ノズルパイプ
10eの先端に形成したノズル10fは開口し、ノズル
パイプ10e内の圧力水はジェットとなって噴射し、バ
ケット10dに衝突してランナ10aを回転させ、図示
しない発電機を駆動している。Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 1 shows a stopped state of the Pelton turbine. However, during operation of the Pelton turbine, the needle rod 10h
Is driven in the upper right direction in the figure by the clockwise rotation of the crank arm 13d by driving the operation rod 12d rightward in the figure by the electric servomotor 12, and the nozzle 10f formed at the tip of the nozzle pipe 10e is opened. The pressure water in the nozzle pipe 10e is jetted as a jet, collides with the bucket 10d, rotates the runner 10a, and drives a generator (not shown).
【0015】この状態で、例えば発電機の出力電力が供
給される電力系統に何等かの事故が発生し発電機が電力
系統から切離されると、これを図示しない検出器により
検出し、水車の回転速度の上昇を抑制するために、電動
サーボモータ12にペルトン水車10のニードル10g
の急閉指令(急速閉路指令)が発せられる。電動サーボ
モータ12は直ちにこれに応動し、その操作ロッド12
dを急速に矢線20の方向に駆動して、クランクアーム
13dを反時計方向に回動し、ニードルロッド10hを
介してニードル10gを図示左下方向に駆動してノズル
10fを急速に閉路し、圧力水のジェット流を遮断す
る。斯くしてペルトン水車10の過速は防止される。In this state, for example, if any accident occurs in the power system to which the output power of the generator is supplied and the generator is disconnected from the power system, this is detected by a detector (not shown), In order to suppress an increase in the rotation speed, the electric servomotor 12 is provided with a needle 10 g of the Pelton turbine 10.
Is issued (rapid closing command). The electric servomotor 12 immediately responds to this, and its operating rod 12
d is rapidly driven in the direction of arrow 20 to rotate the crank arm 13d counterclockwise, and the needle 10g is driven in the lower left direction in the figure via the needle rod 10h to rapidly close the nozzle 10f, Block the jet of pressure water. Thus, the overspeed of the Pelton turbine 10 is prevented.
【0016】一方、操作ロッド12dが急速に矢線20
の方向に駆動されると、連結杆13cを介してクランク
アーム13eも反時計方向に回動し、制圧機11のピス
トンロッド11kと共にピストン11hを急速に矢線2
1の方向に駆動する。制圧機弁体11eの隔壁11fに
より区分された上下の各室11nと11gとは、透孔1
1oと11pとにより連通されてはいるが、ピストンロ
ッド11k(ピストン11h)の上方向への移動が急速
であり、かつ上下2室間を連通する透孔11o,11p
の断面積が小さいから、透孔11oと11pを介する上
下2室間での油の移動は殆ど行われず、また油は非圧縮
性流体であるから、制圧機弁体11eとピストンロッド
11kとは実質的に一体である。従って、ピストンロッ
ド11kの上方向移動に追従して制圧機弁体11eも上
方向に移動し、弁座11dを開口するから、ニードル1
0gによるノズル10fの閉路と殆ど同時に、ノズルパ
イプ10e内の圧力水は制圧機排水管11cを介して排
出を開始する。すなわち、ノズル10fからジェットと
なって噴射していた圧力水は、その噴射停止と殆ど同時
に制圧機排水管11cより排出されることになるから、
ノズルパイプ10e内の水圧は急上昇することはなく、
ニードル10gの急閉によるノズルパイプ10e等の水
圧管路に対する悪影響は生じない。On the other hand, the operating rod 12d is rapidly moved by the arrow 20.
, The crank arm 13e also rotates counterclockwise via the connecting rod 13c, and rapidly moves the piston 11h together with the piston rod 11k of the pressure suppressor 11 as indicated by the arrow 2.
Drive in the direction of 1. Each of the upper and lower chambers 11n and 11g separated by the partition wall 11f of the pressure suppressor valve body 11e has a through hole 1
Although they are communicated by 1o and 11p, the upward movement of the piston rod 11k (piston 11h) is rapid, and the through holes 11o and 11p communicate between the upper and lower chambers.
Has a small cross-sectional area, the oil hardly moves between the upper and lower two chambers through the through holes 11o and 11p, and the oil is an incompressible fluid. Substantially one-piece. Accordingly, the pressure suppressor valve body 11e also moves upward following the upward movement of the piston rod 11k and opens the valve seat 11d.
Almost simultaneously with the closing of the nozzle 10f by 0 g, the pressure water in the nozzle pipe 10e starts to be discharged via the pressure control drainage pipe 11c. In other words, the pressurized water that has been jetted from the nozzle 10f as a jet is discharged from the pressure suppressor drainage pipe 11c almost simultaneously with the stop of the jet.
The water pressure in the nozzle pipe 10e does not rise rapidly,
There is no adverse effect on the hydraulic line such as the nozzle pipe 10e due to the sudden closing of the needle 10g.
【0017】上記の如くして、制圧機弁体11eが上方
に移動して制圧機11が開路すると、ノズルパイプ10
e内の圧力水は、制圧機弁体11eの下部外周面と弁座
11dとの間に形成される環状間隙を通り制圧機排水管
11cに排出される。ところで、弁体11eの下部外周
縁には弁座11dに当接して弁作用を行う突起が形成さ
れているから、圧力水は、制圧機胴11b内から排水管
11cに排出される過程で、常時弁体11eに図示下方
向に作用する力を与える。そして弁体11eはそれ自体
が弁であると共にダッシュポットとして構成されている
から、弁体11eに下向の力が加えられると、ピストン
11hの作用により下室11g内の油は透孔11oを通
り上室11nに移動し、更に上室11nに移動した油と
同量の油は透孔11pを通り下室11gのピストン11
hの下部に移動し、この油の移動につれて弁体11eは
下降を始め、徐々に下降して弁座11dに当接するに至
る。この間、制圧機11は徐々に閉路されて排出水量も
次第に減少し遂には停止し、一連の水車急停止制御は完
了する。従って制圧機弁体11eのダッシュポット機能
による制圧機11の自動閉路に際しても、水圧管路に対
する悪影響は生じない。As described above, when the pressure suppressor valve 11e moves upward and the pressure suppressor 11 is opened, the nozzle pipe 10
The pressure water in e passes through an annular gap formed between the lower outer peripheral surface of the pressure suppressor valve body 11e and the valve seat 11d and is discharged to the pressure suppressor drain pipe 11c. By the way, since a projection that performs a valve action by contacting the valve seat 11d is formed on the lower outer peripheral edge of the valve body 11e, the pressure water is discharged from the pressure suppressor body 11b to the drain pipe 11c. A force acting downward in the figure is always applied to the valve body 11e. And since the valve element 11e is a valve itself and is configured as a dashpot, when a downward force is applied to the valve element 11e, the oil in the lower chamber 11g passes through the through hole 11o by the action of the piston 11h. After moving to the upper chamber 11n, the same amount of oil as the oil that has moved to the upper chamber 11n passes through the through hole 11p and the piston 11 of the lower chamber 11g.
As the oil moves, the valve body 11e starts to descend, gradually descends and comes into contact with the valve seat 11d. During this time, the pressure suppressor 11 is gradually closed, the amount of discharged water gradually decreases, and finally stops, and a series of water turbine sudden stop control is completed. Therefore, even when the pressure suppressor 11 is automatically closed by the dashpot function of the pressure suppressor valve body 11e, there is no adverse effect on the hydraulic line.
【0018】次に、ニードル10gによるノズル10f
の急速閉路制御時に必要とする電動サーボモータ12の
操作出力を図2を参照して説明する。この場合、ニード
ル10gは急速閉路動作をするから、既述したように、
制圧機11の弁体11eに内臓のダッシュポットは存在
しないものと見做し、ピストンロッド11kは弁体11
eに固着されているものとして説明する。図2は、ニー
ドル10gの開度(横軸)とニードル10gを開閉操作
するのに必要とする電動サーボモータ12の操作出力
(縦軸)との関係を示す曲線図である。ここで、曲線
(イ)はニードル10gの圧力水から与えられる自己閉
鎖力を電動サーボモータ12の操作出力に換算した値を
示し、曲線(ロ)は制圧機11の弁体11eを開操作す
るのに必要な操作力を電動サーボモータ12の操作出力
に換算した値を示す。そして、図1に示す構成の開閉機
構13を介して、ニードル10gを急速閉路する場合の
電動サーボモータ12の操作出力の方向は、矢線20の
方向であり、また、ニードル10gの自己閉鎖力の方向
も矢線20と一致するのに対し、制圧機11の弁体11
eを開操作する場合の操作力は、弁体11eに付与され
る自己閉鎖力,弁体11e自身の重量及び弁体11eと
制圧機胴11bとの摩擦力の和に抗する力となるから、
ニードル10gを急速閉路する場合に必要とする電動サ
ーボモータ12の操作出力の大きさは、曲線(イ)と曲
線(ロ)との差となり、その値は曲線(ハ)となる。即
ち、曲線(ハ)は、ニードル10gを急速閉路する場合
に於けるニードル10gの開度と電動サーボモータ12
の操作出力との関係を示す曲線となる。Next, the nozzle 10f by the needle 10g
The operation output of the electric servomotor 12 required at the time of the quick closing control will be described with reference to FIG. In this case, since the needle 10g performs a quick closing operation, as described above,
It is considered that the built-in dashpot does not exist in the valve body 11e of the pressure suppressor 11, and the piston rod 11k is connected to the valve body 11e.
Description will be made assuming that it is fixed to e. FIG. 2 is a curve diagram showing a relationship between the opening degree (horizontal axis) of the needle 10g and the operation output (vertical axis) of the electric servomotor 12 required to open and close the needle 10g. Here, the curve (a) shows a value obtained by converting the self-closing force given from the pressure water of the needle 10g into the operation output of the electric servomotor 12, and the curve (b) opens the valve body 11e of the pressure suppressor 11. This shows a value obtained by converting the operation force required for the operation into the operation output of the electric servomotor 12. The direction of the operation output of the electric servomotor 12 when the needle 10g is rapidly closed via the opening / closing mechanism 13 having the configuration shown in FIG. 1 is in the direction of the arrow 20 and the self-closing force of the needle 10g. Of the valve body 11 of the pressure suppressor 11
The operating force when opening e is a force that opposes the self-closing force applied to the valve body 11e, the weight of the valve body 11e itself, and the sum of the frictional force between the valve body 11e and the pressure suppressor body 11b. ,
The magnitude of the operation output of the electric servomotor 12 required for rapidly closing the needle 10g is the difference between the curve (a) and the curve (b), and the value is a curve (c). That is, the curve (c) shows the opening of the needle 10g and the electric servomotor 12 when the needle 10g is closed rapidly.
Is a curve showing the relationship with the operation output.
【0019】上記は、ニードル10gに急速閉路指令を
与えた場合の動作説明であるので、次に、ニードル10
gの通常の閉路動作(緩閉路動作)について説明する。
この場合は、電動サーボモータ12の緩動作により、そ
の操作ロッド12dも矢線20の方向に徐々に引張られ
るから、クランクアーム13dは反時計方向にゆっくり
回動し、ニードル10gも徐々に図示左下方向に移動
し、ノズル10fを徐々に閉路して行き噴射するジェッ
ト流を停止させる。同様に、クランクアーム13eも反
時計方向にゆっくり回動し、ピストンロッド11k(ピ
ストン11h)を矢線21方向に徐々に引上げる。しか
しながら、ピストン11hの引上げ動作はゆっくりであ
り、弁体11eには制圧機胴11b内の圧力水により図
示下方向への力が付与されているから、ピストン11h
の上方への移動に応じて、弁体11eの下室11g内の
ピストン11hの上部の油は、透孔11oを通して上室
11nに徐々に移動し、これと同量の油が上室11nか
ら透孔11pを通して下室11g内のピストン11hの
下部に移動するだけで、弁体11eは静止した儘であ
り、弁座11dを開路することはない。なお、圧力水に
より弁体11eに付与される下向きの力の大きさは、弁
体11eの形状を変えることにより調整し得ることは言
うまでもない。The above is an explanation of the operation when a quick closing command is given to the needle 10g.
The normal closing operation (slow closing operation) of g will be described.
In this case, the operation rod 12d is gradually pulled in the direction of the arrow 20 by the gentle operation of the electric servomotor 12, so that the crank arm 13d slowly rotates counterclockwise, and the needle 10g also gradually lowers in the lower left of the figure. , The nozzle 10f is gradually closed to stop the jet flow to be injected. Similarly, the crank arm 13e also slowly rotates counterclockwise, and gradually pulls up the piston rod 11k (piston 11h) in the direction of the arrow 21. However, the lifting operation of the piston 11h is slow, and a downward force is applied to the valve body 11e by the pressure water in the pressure suppressor body 11b.
The oil above the piston 11h in the lower chamber 11g of the valve element 11e gradually moves to the upper chamber 11n through the through hole 11o in accordance with the upward movement of the valve body 11e, and the same amount of oil is transferred from the upper chamber 11n to the upper chamber 11n. Only by moving to the lower part of the piston 11h in the lower chamber 11g through the through hole 11p, the valve body 11e remains stationary and does not open the valve seat 11d. Needless to say, the magnitude of the downward force applied to the valve element 11e by the pressurized water can be adjusted by changing the shape of the valve element 11e.
【0020】以上説明した実施例は、本発明をペルトン
水車に適用した場合であるが、本発明はペルトン水車の
みならずフランシス水車等他の種々の水車に対しても適
用し得ることは勿論である。The embodiment described above is the case where the present invention is applied to a Pelton turbine. However, the present invention is naturally applicable to not only the Pelton turbine but also various other turbines such as a Francis turbine. is there.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制圧機を備えた水車の制圧機の開動作時に必要とする操
作力の一部として、水車の流量制御弁に付与された自己
閉鎖力を利用することによって制圧機の開操作力を大幅
に減少することができるので、1台の電動サーボモータ
で制圧機も含めた流量制御弁の開閉制御が可能となり、
また第2の開閉機構に連結された緩衝器を内在した弁体
を水圧管路に設けているので、緊急時の放水応答が早く
かつ構造がコンパクトな水車の電動制御装置を提供する
ことができる。As described above, according to the present invention,
Using the self-closing force applied to the flow control valve of the turbine as part of the operating force required when opening the pressure suppressor of a water turbine equipped with a pressure reducer, the opening operation force of the pressure reducer is significantly reduced So that one electric servomotor can control the opening and closing of the flow control valve including the pressure suppressor ,
Also, a valve body including a shock absorber connected to the second opening / closing mechanism.
Is installed in the hydraulic line, so that emergency water discharge response is quick.
Further, it is possible to provide a water turbine electric control device having a compact structure .
【図1】本発明の一実施例の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図2】ニードルの開度とニードルを開閉操作するのに
必要な電動サーボモータの操作出力との関係を示す曲線
図。FIG. 2 is a curve diagram showing a relationship between an opening degree of a needle and an operation output of an electric servomotor required to open and close the needle.
10…ペルトン水車、10a…水車ランナ、10g…ニ
ードル(流量制御弁)、11…制圧機、11a…側路
管、11e…弁体(緩衝器)、12…電動サーボモー
タ、12d…操作ロッド、13f…第1の開閉機構、1
3g…第2の開閉機構。Reference Signs List 10: Pelton turbine, 10a: Turbine runner, 10g: Needle (flow control valve), 11: Suppressor, 11a: Side pipe, 11e: Valve body (buffer), 12: Electric servomotor, 12d: Operating rod, 13f 1st opening and closing mechanism, 1
3g: Second opening / closing mechanism.
Claims (1)
れる第1の開閉機構と、前記第1の開閉機構に連結され
その開閉が制御されて水圧管路を通して水車に導入され
水車ランナを回転させる圧力水の流量制御を行う自己閉
鎖型流量制御弁と、前記第1の開閉機構に連結される第
2の開閉機構と、前記水圧管路に設けられ前記第2の開
閉機構に連結された緩衝器と、この緩衝器を内在した弁
体を有し,この弁体は常時圧力水により自己閉鎖力が付
与されており、前記流量制御弁を急閉路すると前記弁体
が急開路して前記圧力水を側路し排出する制圧機とから
構成されたことを特徴とする水車の電動制御装置。A first opening / closing mechanism connected to an operation rod of an electric servomotor; and a first opening / closing mechanism connected to the first opening / closing mechanism, the opening / closing of which is controlled, and introduced into a water turbine through a hydraulic line to rotate a water turbine runner. A self-closing type flow control valve for controlling the flow rate of pressurized water, a second opening / closing mechanism connected to the first opening / closing mechanism, and a buffer provided in the hydraulic line and connected to the second opening / closing mechanism And a valve body with the shock absorber inside, and the valve body always has a self-closing force with pressure water.
And a pressure control device for rapidly opening and closing the valve body when the flow control valve is rapidly closed to bypass and discharge the pressurized water.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20414091A JP3299766B2 (en) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Electric control device for water turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20414091A JP3299766B2 (en) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | Electric control device for water turbine |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0544626A JPH0544626A (en) | 1993-02-23 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107191317A (en) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 武汉武水电气技术有限责任公司 | It is a kind of to be used as power rotational speed of water turbine modulator of the water as working media using hydraulic pressure |
-
1991
- 1991-08-14 JP JP20414091A patent/JP3299766B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0544626A (en) | 1993-02-23 |
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