JPH065065B2 - 水車の非常停止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、カプラン水車等の水車の非常停止装置に係わ
り、特に安全性を考慮して二重の非常停止機能を備えた
水車の非常停止装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えばカプラン水車の非常停止装置は、一般に調
速器の起動停止用の電磁弁を閉動作させることにより、
起動停止弁シリンダ内の圧油を排除して起動停止弁を閉
じる、これによって機械的に調速器の主配圧弁を閉動作
させてガイドベーンを閉じる。同時に、水車及び発電機
の回転上昇を低く抑えるため、ランナベーン制御装置の
ランナベーン制御用の電磁弁を閉動作させて、ランナベ
ーン制御弁シリンダ内に圧油を送り、ランナベーン制御
装置をオフカム状態に切換え、これによってランナベー
ンを全開にして水車を急速に停止させるよう構成されて
いた。

そして、非常停止機能の二重化を図る場合には、上記調
速器の電磁弁、起動停止弁、これらを結ぶ油圧配管、及
びランナベーン制御装置の電磁弁、ランナベーン制御
弁、これらを結ぶ油圧配管等の機構をそっくり２組備え
る構成が一般に採用されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のように二重の非常停止機能を備え
た場合、調速器やランナーベーン制御装置等が、かなり
大きな設置スペースを占めてしまうばかりでなく、装置
そのものがかなり複雑となって、費用の増大に繋がって
しまうといった問題点があった。

本発明は上記に鑑み、それ程大きな設置スペースを占め
てしまうことなく、しかも構造的に比較的簡単で、経済
的な二重停止機能を備えた水車の非常停止装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明にかかる水車の非常停
止装置は、調速器の起動停止弁シリンダ内の圧油を排除
するとともに、ランナベーン制御弁シリンダ内に圧油を
給油することにより水車を非常停止させるようにした水
車の非常停止装置において、第１電磁弁と第２電磁弁と
を、この第１及び第２電磁弁を通過した圧油が上記起動
停止弁シリンダ内に給油されるよう連結するとともに、
第１又は第２電磁弁の少なくとも一方を切換えることに
よって、上記起動停止弁シリンダ内の圧油を排除するよ
う構成し、更に第３電磁弁と配圧器とを備え、上記第１
電磁弁とこの第３電磁弁とを、この第１又は第３電磁弁
の少なくとも一方を切換えることによって、配圧器を介
して圧油が上記ランナベーン制御弁シリンダ内に給油さ
れるように接続したものである。

（作 用） 上記のように構成した本発明によれば、非常停止操作に
よって第２及び第３電磁弁を切換えようとした場合にお
いて、何等かの原因でこの第２及び第３電磁弁の双方ま
たはいずれか一方が動作しない状態に陥ってしまった場
合においても、第１電磁弁を切換えることによって、調
速器の起動停止弁シリンダ内の圧油を排除するととも
に、ランナベーン制御弁シリンダ内に圧油を給油して、
水車を急速に停止させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に参照して説明する。

第１，第２及び第３電磁弁１，２及び３は、そのいずれ
もが同一構造の４ポート切換弁である。

第１電磁弁１は、一方のソレノイドコイルａ_１を励磁す
れば、ポートＰ_１とポートＡ_１、及びポートＢ_１とポー
トＴ_１とが夫々通じ、他方のソレノイドコイルｂ_１を励
磁すれば、内部のスプールＳ_１が同図左側に動いて、ポ
ートＰ_１とポートＢ_１、及びポートＡ_１とポートＴ_１と
が夫々通じる。そして、ポートＰ_１は圧油を送る給油管
に、ポートＴ_１は排油管に夫々接続されているととも
に、ポートＡ_１は第２電磁弁２のポートＰ_２に、ポート
Ｂ_１は下記の配圧器１５のポートＹに夫々接続されてい
る。

第２電磁弁２は、一方のソレノイドコイルａ_２を励磁す
れば、ポートＰ_２とポートＡ_２、及びポートＢ_２とポー
トＴ_２とが夫々通じ、他方のソレノイドコイルｂ_２を励
磁すれば、内部のスプールＳ_２が同図左側に動いて、ポ
ートＰ_２とボートＢ_２、及びポートＡ_２とポートＴ_２と
が夫々通じる。そして、ポートＰ_２は上記第１電磁弁の
ポートＡ_１に、ポートＴ_２は排油管に夫々接続されてい
るとともに、ポートＡ_２は起動停止弁シリンダ４に接続
され、ポートＢ_２はプラグされている。

そして、この起動停止弁シリンダ４に圧油が導入された
時に、起動停止弁プランジャ５がこのスプリング６の弾
性力に抗して押し上げられ、圧油が排除された時に、こ
のスプリング６の弾性力で起動停止弁プランジャ５が押
し下げられる構成され、この動作は、レバー７によって
バガナスピーダ８と主配圧弁９のパイロットバルブ１０
とを繋ぐコネクティングロッド１１の動きを規制するよ
うなされている。

上記ガバナスピーダ８は、水車の回転数に応じて動作す
るもので、水車の回転数が上がれば下方に、回転数が下
がれば上方に、夫々働くことによってパイロットバルブ
１０を操作し、これにより油圧を切換えて主配圧弁９を
操作せしめ、油圧を切換えて、水口操作サーボモータ１
２を動作させて、ガイドリング１３に繋がれた複数の水
口のガイドベーン１４を調節して水車の回転速度を一定
に保つためのものである。

一方、第３電磁弁３は、一方のソレノイドコイルａ_３を
励磁すれば、ポートＰ_３とポートＡ_３、及びポートＢ_３
とポートＴ_３とが夫々通じ、他方のソレノイドコイルｂ
_３を励磁すれば、内部のスプールＳ_３が同図左側に動い
てポートＰ_３とボートＢ_３、及びポートＡ_３とポートＴ
_３とが夫々通じる。そして、ポートＰ_３は圧油を送る給
油管に、ポートＴ_３は排油管に夫々接続されているとと
もに、ポートＢ_３は下記の配圧器１５のポートＸに接続
され、ポートＡ_３はプラグされている。

この配圧器１５はポートＸに圧油を与えれば、内蔵した
プランジャ１６がスプリング１７の弾性力に抗して押し
下げられ、これまでこのプランジャ１６によって断たれ
ていたポートＸとポートＺとを通じさせるとともに、こ
れまで通じていたポートＹとポートＺとの開口をプラン
ジャ１６によって断ち、また逆に、ポートＹに圧油を与
えれば、プランジャ１６は上記と逆の動作をして、ポー
トＹとポートＺとを通じさせると同時に、ポートＸとポ
ートＺの開口を断つよう構成されている。

この配圧器１５のポートＹは、上記のように第１電磁弁
１のポートＢ_１に、ポートＸは第２電磁弁２のポートＡ
_３に夫々接続されているとともに、ポートＺはランナベ
ーン制御弁シリンダ１８に接続されている。

そして、この制御弁シリンダ１８に圧油が導入された時
に、ランナベーン制御弁プランジャ１９がスプリング２
０の弾性力に抗して押し上げられ、この制御シリンダ１
８内の圧油が排除された時に、スプリング２０の弾性力
によりランナベーン制御弁プランジャ１９が押し下げら
れ、これによってフローティングレバー２１のリンク２
２を支点として、他方に接続されたランナベーン配圧弁
２３のパイロットバルブ２４をランナベーン制御カム２
５による制御量の範囲外まで押し下げまたは押し上げる
よう構成されている。

このランナベーン制御カム２５は、ガイドベーン１４の
開度に比例して回転し、この制御量はカムロッド２６、
制御レバー２７及びリンク２２を介してフローティング
レバー２１に伝えられ、パイロットバルブ２４を操作し
て油圧を切換えることによって、ランナベーン配圧弁２
３を操作せしめ、これによって油圧を切換えてランナベ
ーンサーボモータ２８を動作させて、ガイドベーン１４
の開度に対しランナーベーン２９の開度が最適関係とな
るよう、複数個のランナベーン２９の開度を調整するた
めのものである。

上記第２及び第３電磁弁２，３は、通常の水車の起動停
止に使用され、更に水車或いは発電機に異状が発生した
場合の非常停止の際にもこれらの電磁弁２，３を使って
停止動作を行うためのものである。

一方、第１電磁弁１は、これらの第２及び第３電磁弁
２，３とは異なったバッテリ等の非常用電源により駆動
されるもので、制御電源の喪失等でこれらの電磁弁２，
３による停止操作が不可能な場合に備えるためのもので
ある。

次に、以上のように構成された非常停止装置の動作を説
明する。

第１図は水車が正常に運転している状態を、第２図は非
常停止装置が働いた状態を夫々示すものである。

水車が運転状態の時には、第１，第２及び第３電磁弁
１，２及び３は、そのいずれも一方のソレノイドコイル
ａ_１，ａ_２，ａ_３が励磁された状態にあり、調速器の起
動停止弁プランジャ５は油圧で押し上げられて、パイロ
ットバルブ１０は自由に動ける状態にある。一方、ラン
ナベーン制御弁プランジャ１９は、このスプリング２０
により押し下げられて、パイロットバルブ２４も自由に
動ける状態にある。

そして、安定運転状態にある時は、ガバナスピーダ８と
これに繋がるパイロットバルブ１０及び主配圧弁９は中
立状態にあり、従って水口操作サーボモータ１２及びガ
イドベーン１４は、ある開度にて安定状態にあり、一方
ランナーベーン制御用カム２５に繋がるパイロットバル
ブ２４及びランナベーン配圧弁２３もまた中立状態にあ
り、ランナベーン２９もまた、ガイドベーン１４の開度
に対して最適な開度で安定した状態で運転される。

ここに、水車或いは発電機に異状が生じ、非常停止信号
が発せられたとすると、第２及び第３電磁弁２及び３の
ソレノイドコイルｂ_２及びｂ_３が励磁され、スプールＳ
_２及びＳ_３は夫々電磁力によって図面の左方向に動く。
すると、第２電磁弁２のポートＰ_２とポートＡ_２は遮断
され、起動停止弁シリンダ４内の圧油は、ポートＡ_２よ
りポートＴ２へ通じて排出される。この結果、起動停止
弁プランジャ５は、スプリング６の弾性力によって押し
下げられ、レバー７によってパイロットバルブ１０も押
し下げられて、油圧を閉状態に切換えられるので、配圧
弁９は下方に動いて水口操作サーボモータ１２の閉シリ
ンダへ圧油が送られ、また開シリンダは排油に導かれる
ので、水口操作サーボモータ１２は閉方向に動き、ガイ
ドベーン１４は全閉して水車を停止させる。

一方、第３電磁弁３も上記と同様に切換えられるので、
ポートＰ_３からの圧油はポートＢ_３に通じ、更に配圧器
１５のポートＸに導かれるので、プランジャ１６は押し
下げられ、圧油はポートＺより出てランナベーン制御シ
リンダ１８に入り、プランジャ１９を押し上げてフロー
ティングレバー２１の他端を押し下げてパイロットバル
ブ２４を開位置に切換えることによって、ガイドベーン
１４の開度により決定される開度には関係なく、ランナ
ベーン２９を全開まで開いて、ランナベーンによるラン
ナ室の水の撹拌抵抗により生じる制動力により、急速に
回転を減じて停止に至らしめることができるのである。

次に、二重の停止機能の目的であるところの、水車の停
止命令が発せられても、制動電源の喪失或いは第２及び
第３電磁弁２，３のスプールＳ_２，Ｓ_３が固着してしま
って、水車を停止することができない場合に陥った場合
でも、第１電磁弁１により安全に水車を停止することが
できることを第２図に基づいて説明する。

今、水車の停止命令が発せられても、第２及び第３電磁
弁２，３は停止動作せずに運転状態を保っており、即ち
第１電磁弁１のポートＰ_１からの圧油はポートＡ_１を通
って第１電磁弁２のポートＰ_２に供給され、このポート
Ａ_２を通って起動停止シリンダ４内の導入されたまま
で、プランジャ５は押し上げられた状態のままである。
一方、第３電磁弁３のポートＰ_３の圧油は、プラグされ
たポートＡ_３で遮断されたままとなっており、ランナベ
ーン制御弁シリンダ１８内の圧油は、配圧器１５のポー
トＺとポートＸとが通じており、第３電磁弁３のポート
Ｂ３とポートＴ３とが通じているため、このポートＴ３
から排出され、プランジャ１９はこのスプリング２０の
弾性力で押し下げられておい、ランナベーン制御カム２
５に繋がるカムロード２６、制御レバー２７、フローチ
ャートレバー２１及びパイロットバルブ２４等はオンカ
ム状態となったままである。

しかし、非常用電源により駆動される第１電磁弁１のソ
レノイドコイルｂ_１が励磁されれば、このポートＰ_１と
ポートＢ_１とが通じるとともに、ポートＡ１はポートＴ
１に通じるため、まず起動停止弁シリンダ４の圧油は、
第２電磁弁２のポートＡ_２よりポートＴ_２を通って外部
に排出され、第１及び第２電磁弁１，２を繋ぐ配管内の
圧油も第１電磁弁１のポートＡ_１からポートＴ_１を通っ
て外部に排出されるため、プランジャ５はスプリング６
の弾性力によって押し下げられ、レバー７によってパイ
ロットバルブ１０が押し下げられて、主配圧弁９を閉動
作させるため、遂には水口サーボモータ１２を閉じ、ガ
イドベーン１４を全閉して水車を停止させる。

一方、第１電磁弁１のポートＰ_１よりポートＢ_１に通じ
た圧油は、配圧器１５のポートＹに入り、これによって
このプランジャ１７を押し上げることによって、このポ
ートＹとポートＺを通じてポートＺより出てランナーベ
ーン制御弁シリンダ１８内に入るため、プランジャ１９
を押し上げて前述した第３電磁弁３によりる停止動作と
全く同様にしてランナベーン２９を全開して、制動力を
発生させて急速に水車を停止に至らしめることができる
のである。

なお、本発明は上述し、かつ図面に示した実施例に限定
されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々
変形して実施できることは勿論である。

上記の実施例の構成によると、水車の停止命令が発せら
れた場合において、第２及び第３電磁弁２，３の制御電
源の喪失或いはこれらの電磁弁２，３のスプールＳ_２，
Ｓ_３が固着して動作不能になって水車を停止させること
ができない場合に陥っても、第１電磁弁１により安全に
水車を停止させることができる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、電磁弁を３個使
用するとともに、配圧器を１個付加しただけで、その給
油回路と排油回路を適当にすることによって、停止装置
の二重化による安全性を保つことができ、従って安価で
信頼性の高い水車の非常停止装置を得ることができるば
かりでなく、それ程大きな設置スペースを占めてしまう
ことがないといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は水車の正常な
運転状態を示す系統断面図、第２図は非常停止状態を示
す系統断面図である。 １，２，３…電磁弁、４…起動停止弁シリンダ、５…同
プランジャ、６…同スプリング、７…レバー、８…ガバ
ナスピーダ、９…主配圧弁、１０…パイロットバルブ、
１２…水口操作サーボモータ、１４…ガイドベーン、１
５…配圧器、１６…同プランジャ、１７…同スプリン
グ、１８…ランナベーン制御弁シリンダ、１９…同プラ
ンジャ、２０…同スプリング、２１…フローティングレ
バー、２３…ランナベーン配圧弁、２４…パイロットバ
ルブ、２５…ランナベーン制御カム、２６…カムロッ
ド、２８…ランナベーンサーボモータ、２９…ランナー
ベーン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】調速器の起動停止弁シリンダ内の圧油を排
   除するとともに、ランナベーン制御弁シリンダ内に圧油
   を給油することにより水車を非常停止させるようにした
   水車の非常停止装置において、第１電磁弁と第２電磁弁
   とを、この第１及び第２電磁弁を通過した圧油が上記起
   動停止弁シリンダ内に給油されるよう連結するととも
   に、第１又は第２電磁弁の少なくとも一方を切換えるこ
   とによって、上記起動停止弁シリンダ内の圧油を排除す
   るよう構成し、更に第３電磁弁と配圧器とを備え、上記
   第１電磁弁とこの第３電磁弁とを、この第１又は第３電
   磁弁の少なくとも一方を切換えることによって、配圧器
   を介して圧油が上記ランナベーン制御弁シリンダ内に給
   油されるように接続したことを特徴とする水車の非常停
   止装置。