ペルトン水車の安定性と即応性の改善

(1)

∪.D.C.る21.224.12.01:ム81.5.037

ベルトン水車の安定性と即応性の改善

Improvement

_of

StabilitY

_and

Response

Speed

of

Pelton

Turbine

Governor

lncasethereisasuddendroplnload訓owlngdeflecto｢tocutintothejet′the

controIsvstem becomesduplexasthespeedcontr01f==Ctionoftheneedleisaided

bvthedefIector･lf′u=dersuchco=ditio=,the=eedlecanbea｢｢a=gedtoc10Se∂ta

predetermined rate regardless ofspeed gover=lng S■gn∂l′SVStem St∂bility w州be

improvedremarkablv･Further′i=thedeflectorco=trOIsvstem′ifdamp■=gCi｢cuitis glVenaSatur∂tioncharacteristicwhichisv∂lid†orclos■=gmOtion∂b=e′thespeed governorcang訓nSufficientstabilitvwithouts∂Crけichgdesiredresponsespeed･The ∂rtic】eintroducesstudies∂ndfieldd∂taWhichsuppo｢ttheabove. 口緒言【'J刺制御系においてノ左左性と州I芯件は-一一1柁に川ト∠する関係にあり,｢-Llj才†を完全に沖ト′二させることのむずかしきは毎々指摘されるところである｡へ/しトン水りり二Jjいてはfl不れ○､i成帖グ)油J皇:上井を_【Lめるために上糾し件の-て'了iいデフレクタ制御系がある一一九水圧雀卓む付=二よって糊閉暗川が肘=災され畑/ノくり L仁答するニードル制御系がある.っ二♂)ようにLてベルトン水中は負荷の州加卒については二【ドルの卜即､川け＼減少ヰ‡についてはデフレクタの閉暗問で制限され,ニのⅠ芦ijグ)fl市f変動平,特に急減時に卜分な′左1エ性を†斗ミ持できるかどうかが一戸iり山送電の成否を決めるかぎになる｡壬与荷が忘･､i域してデフレクタがジェリトに切りjムんだ場ナナ, デフレクタ制御系〔1身の′左て逆性が問題になることはもちろん, 水L州‡力がニ【ドルけ削立とデフレクタ別便の2変数偶数になるためにニードルー‖刈御糸とク)キーl_7上十渉も但]王坦になる_1さノ〕に, l■上一捕り御系には_L述Lたような玄;こ竹三と即応′件とのl巾+ンニのむずかしさが内イ】三している｡従来よりベルトン水ヰ亡か他の水中に比べ制御がむずかしいときれている∫恥_i_lはこの辺にある‥ 今回,関内電ノJ株∫(会社草野川発電所(以卜,･■.竹子川充ノー立 J叶と略す)で単独送電への移行を叶能にするための対策を実地することになり,改めてニプ〕間越に取り刹]む機会を柑たグ) でその成果を含めてここに報-;‡Lたい｡日章野川発電所の単独送電 (1)対策の必要惟 _宇野川発電所のぺ′しトン水中発電設イ掛よ口こ川L_i13年に納入されたものであるが､!-i榊口43年にガバナの油J生検JHこ■･;=王;のみ一道1t 式に愛艇されている｡機旨註の概+要は表1にホすとおりであるし) 図1はガバナの内部機構を示す略【女】である｡この発`■￣E所は瑞暗は関西電力株式会社の新長浜(22kV系､)系統に接続されているが系統側に寸描女が発生Lた場合,耕土主i兵系統との桜紙川しゃ断器が開くので周辺上亡ノ家への直接批′定員荷を単独でf与指することになる｡この如才妾配電負荷は納入当細は100kW杵度でさほど人きくなかったが,今日では本党屯所の在村州力の半分に近い約1,000kWにJlごり大Lている｡納人当初の記録によると単独送う盲への格付はもちろん,負横井川辰男* 平井嘉雄* 桑原尚夫** 小熊知周… mJ∫lハ7l′l)如∼ん(川)(J l7りざ/】J〃〃∼･r【JJ れJん〃り Å〟IJ)dん(け(J 71-〕m√Jぐん/ふ(TO〝〟mJ 荷Lや断綾･の安シ上作でもかなり=打ノ方トる _{ここ′)丸1f札}図 2のょうにテフレクタの卜l批を制肘∴_い淵綾デフレノダがノェ､ソトを`正1モにリJJ〕ないように叶範Jノている.一二れ+士一一性油性+ニー舛を什_めさえすれば,その綾+士油性かいわっくり卜降するようにして,二のl川にニードルを巾甥のl川J望まで閉めるこ _{とを忍【､司LたものであるL〕} IノかLこグ)方法は,-fi咄ミ送ノー一に格イH埠c･り.ように変化後のfl何が延王らない場でナには寸長川することはむずかLい〔なJi,ダンピングを人きくすると速比上ケ‖れが砧くなるのでこ別限がある｡二のような事帖から,単独送`Lと己への】Jl別格什はむずかしいので実施せず,､一也巾j￣削弓山江負荷もして-断してけt】fそ列することになっていた〔Jしかし,発′心叶ゾ〕述拒離H棚卸化.汁l巾とJ)関係かごJ無什.に単独送′,に柑行外出､要件が′一卜じ,/り=け寸策をり三旋することになった:′､ (2)コンビュrタに上るシミュレーーション対策にただって･呪状認吉i■拉･のためにコンLユーー一夕シミュし一表l 草野川発電所発電プラントの概要右よひ調速機のイ士様を示す｡水車,発電機,水圧鉄管

Table】SpeciflCa￣=ol￣1S()f Kusal､10t〕aVJa Pla事l[

項目イ士様水車形式横軸二射ヘルトン水車最大出力 2′600kW 最高有効三富差 202.1nl 400｢pl†1 回章云数発電寸幾形式横車由三相回転界磁定格容量 3′000kVA 周 _;度数 T 60Hz GDコ _{13卜汀-･■(水車升を含む)} 水圧鉄管調速機時定数 0.59s 日立EEB形形式〉由圧 1Z.8--13.8kgノCnL` ニードル時間 (開.)80s,(問)20s デフレクタ時間 (間)0.5s,(閉)0.5s *l即しi′【-E力株式仝什滋宕'く左店 ** 臼､-′二r出作巾Fトニ二_丁二域

(2)

ベルトン水車の安定性と即応性の改善日立評論 VO+.56 No.6 ₅₁₆ アクチュエータソレノイド｢口一次配庄弁 ■■■一■￣￣ l l

I冨

国

一■■ 庄油

コ

薪=

⊂

負荷制限装置

‡冨

一芸

⊂==望≡匡覇コ魁

一■■-●一関関ニードル操作軸

』∈

■■■一間開デフレクタ操作軸ニードル庄油サーボモータデフレクタサーボモータデフレクタ配庄弁庄油

忘L

ニ⊥ドル配圧弁図l草野川発電所ガバナの内部機構 _{主とLてニードルおよぴデフレクタの油圧増幅郡の機構を示す｡}

Fig･lSchematic Diagram _of _K=Sa=OgaWa _Governor

ションを行なった｡匡13はこのためのブロック線図を示すものである｡ただL､ P｡:越J空調与主宰(%) A”:ダンピングゲイン(%.) r〃〝乃封d Sd れダンピング時定数(s) 二【ドルサーボモータ開J空(mm) デフレクタサーボモータ間度(mm) ジェット中心よリデフレクタ先端までの距離(mm) 水車回転数(%) P:水中の正味出力(MW) 』エ:負荷変化(MW) C♪:有効ジェット系数(unit) (∈∈一姫拙Gヂ芸､甘エ､一Hへ 0 2 (∈∈) 咄〓トHへ 0 4 60 80 100 120 140 ニードルサーボモータストローク(mm) デフレクタの位置図2 _{ニードルとデフレクタの静的関係(草野川発電所ガバナ)} ニードルの開度とそれに相当するジェット径右よびデフレクタの位置を示す｡ Fi■9.2 Static Relation _between _Needle _and _Deflector

(Kusanogawa _Governor) Co:部分負荷系数(unit) γJ:ジェットの半径(mm) r-γ:水圧鉄管の時定数 gエどⅤノg〃｡=0.59s エ∫:水圧鉄管の各部の長さ(m) VJ:水圧鉄管各部の流速(m/s) 〃0:其準三溝差=202(m) このシミュレーションでは,図4のようにデフレクタがジェットに切り込んだとき,バケットにあたる有効ジェットは斜線の部分だけであるので,有効ジェット系数をC♪として

cク=(言-ニノ｢｢百Lsin-1芸)/汀………(1)

を考慮した｡また,水圧鉄管は剛性理論で近似した｡図5は計算結果の-一一例を示すものである｡ただし, αの値は5d>rノのときγJ,Sdく-γノのとき一γムーrJ<5d <γJのときSdとする｡また,Cr八･:ニードル閉時間,071+V:二【ドル開時間, Crβ:デフレクタ閉時間,OT上,:デフレクタ開時間を示すものである｡傾向としては良く似ていたが実際には点線のようにハンチングが持続した｡ニれはデフレクタ制御系がかなr)不安定なためであるが,デフレクタの動作がきわめて速いことを考慮すれば,わずかの不動時間,過∼度的なジェットの乱れなどによって簡単にこのような持続振動に発展するものと考えられる｡さらに,系統との連係運転から単独送電へ移行する場合, 負荷の変化幅が大きければ大きいほど激しいハンチングを伴う可能性があり,他方,デフレクタにはストロークの制限があるために変化後の単独負荷の大小によってデフレクタ全閉時の回転降下率が違うため,その後の安定性に大きな影響を与えることが予想される｡このため連係運転負荷2,420kW

(3)

ベルトン水車の安定性と即応性の改善日立評論 VOL･56 No･6 517 2.63fJc 1 十_ ∬2 だ】･-一仰〔 1十71-5

五言

演算増幅器キャップサー 0.00561Pc O.00561月花

有効ジェッミd(f毘

係数算出

rj(㌔匹

｢ IC=156

井一才一▼筈

一次配庄弁 .y｡(mm) ニードル配庄弁速度調定率ダンピングゲイン上C2 _｢ yd(%) ｢ -1C=156 r几S _{ダンピング時定数} 打1日

㌢一半-フィT÷-㌦

t二

カム

〟5一匹:二

▲ l L_ デフレクタ配圧弁デフレクタ配庄弁プリアンプ方6 (ノp(]nit) m(%) 10.5

-･67T了￣

J(Hz) 』上 (MW) 掛算一_ 2.82 総出力(MW) 0,4 損失出力(MW) 図3 草野Jll発電所カンヾナのブロック緑園コンピュータによる解析プログラムを示すっ

Fi9･3 Block Diagram _of K=SanO卵Wa Gove｢no｢

ジェット

｢￣

才卜

図4 ジェットに切り込んだデフレククットである｡ Fi9.4 Deflecto｢inJet

￣￣｢｢

トデフレクタ

濃い網目部分が有効ジェとし単独負荷を0∼1,500kWまでいろいろ変えながら計算を行なった｡代表的な計算結果は図6に示すとおりである0 計算によると単独負荷が約500kWまではダンピングやデフレクタの開閉時間を調整することによってかろうじて対策できそうであるが,それ以上の単独負荷については対策がむずかしいことが予想された｡

(3)ニードル強制閉鎖装置による対策

デフレクタ制御系単独で安定性を確保することがむずかしいかぎり,いかにデフレクタ制御系の影響を軽くするか,すなわち,デフレクタがジェットに切り込んでいる時間をいかに短縮して速くニードル制御系の制御下におくかが次の課題 (巨)謁鞋麒6シ叫揮購"へ上卜恥ミやせてHへ 0 8 (-U 4 2 ▲1-1 1 叫401.叫201 (∈∈)

∃

2 0 0U 良U 4 2 0 2 4 6 8 nU ■(訳)ヒ嶽膿回叫鴬

101叫叫叫叫d+叫叫叫叫叫JU

ド他に糟什仙仲帖ド什小1J

OlO2030405060708090UO lO 〟n l＋D､5r｡rW.ぢ 2. ICニ1･｢ r｡T一汁ざ

水圧鉄管一--1

"UJ -.d ハ＼) t-▲■▼ 0.00841 ニードル閑度の無次元化注:Pc‥3% ノレJ=25% 了1/上二12.9s し1r八･=20s ｢汀八･･=80s 〔てJノニ0.5s rフTJ-′二1s +⊥二1.420kW 上｡=2,420kW ニードル強制閉鎖なし Jd 4 3 2 ∩) 5 6 78 9101112131415161718192021 時間(s) 図5 草野川発電所プラントの単独移行時の安定性解析実線は計算結果,点線は実測結果を示すし､

Fig-5 Comp=ter Simuはtio=Of Transfer toIsolated Ope｢atio=

0†Kusanogawa Plant となった｡そこで次のような考察を行なった｡負荷急減時にはデフレクタの閉鎖時間がニードルのそれに比べてかなり小さいために,まずデフレクタがジェットに匂プり込んでバケットにあたるジェットの有効分(本プラントではデフレクタは完全にジェットを切らない)を減少させ,速度上昇を押える｡桓】転は急激に降下し定格値を過ぎてもさらに下降する｡ガバナは開動作に転じデフレクタとニ【ドルを同時に開こうとする｡これは図3からも明らかで,

プ,乙=/乃(乃)…･…‥…………･……=‥‥‥･‥‥‥(2)

ッd=′d(ッ乃,れ)… ･…‥‥=‥‥…･(3) の関係にあるからである｡他方デフレクタがジェットに￣切り

(4)

ベルトン水車の安定性と即応性の改善日立評論 VOL.56 _No.6 ₅₁₈ (∈∈) 芸軸匪吼-叶℃1本ミ+-‖

■一..i

40302010010203040506070809000

盲工芸慧冒三悪芸上卜空言竺=㌻

盲)勺Ⅵ張出G1.こ縛慧ミトLご勺や芝=≠

("")こ嶽収匡≠寅

判別｢叫刈+叫叫叫山]mM｢叫叫叫叫山州+叫山｢い

(訳)2嶽巌匝冊鴬

601501.401.叫201.榊.〇〇1.901叫叫叫叫叫叫mMl+叫〆

言[こ芸担匪仇-肘弔1キミ+1〓一 C『灯㍉㍉〔〔L P▲+r L■り｢ ‖+ 注

誤認

二80s ‥0-5s ニ1s T,920kW エリ￣‥2,420kW =-ドル強軌閉妄員なL .ゞd .リ” 12 3 4 5 6 7 ₈ ₉₁₀₁₁ _{12て3141516171819202122} 時間(s) (a) (∈三講諒恕eP刊滑ボヘヘ上卜恥rコ丘二トHへ

籠

州DU W… (訳)H､東凝匝僻省

洲｢叫叫叫+M｢叫叫叫+叩心

髄匪吼∼仰芯-キミ+-〓

糊.叫叫叫叫叫mJmM｢叫山叫

0 8 6 4 2 2 1 1 一.■ 1 Sd 〃れ注:Pc--3% ∴h`=25% r′i=12.9s (￣1r..＼･=20s りr八･=80s 〔'rJ′=0.5s りTノJ=1s Jナノ=1,420kW エ..=2,420kW ニードル強制関釜員あり 4 3 2 0 ₅ ₆ 7 8 _{9101112131415181718192021} 時間(s) 000 ごU 4 2 0 2 4(hU n8 nU2 4 6<】0 0 注:化 _￣3% _･l乃=25% 丁-/i二12.9s (■1■.1･=20s り71一＼r二80s (￣'rハ￣0.5s /けノノ=1s JJ一二920kW 上.,二2,420kW ニードル弓基制閉鎖なL .ゝd 7) yn 6 5 4 3 2 /U ₇ ₈ _{910111213141516171819202122} 時 _間(s) (b) 図6 _{負荷変化と安定性の関係(草野川発電所プラントの計算例)} 単独負荷が小さいと回転降下辛が下がるので有利である｡.

Fig-6 Reねtion _belwee=Load _Decrease _and _{Stab■=y(Computer}

Stu(】y _{O†Kusanogawa} _PIant)

‡器

庄油･･.._● ニードルサーボへ■-ニードル配庄弁注:SOL=ソレノイド一次配圧弁より SOしニードル強制閉童貞用電磁弁図7 _{ニードル強制閉鎖装置の例(草野川発電所ガバナ)} _ソレノイドをイ寸勢Lてブッシュを上けておくと,プランジャの位置に関係なくニードルは閉じる.

Fi9･7 Needle D事St仙ut=1g V∂■ve _{w仙Co-叩山SOry} _Cbsi=g

Device(Kusanoga､〟a _GoverrlOr)

図8 _{ニードル強制閉鎖の効果の計算(草野川発電所プラント)}

ニードルはジェットの中でハンチングすることなく直線的に所望の負荷へと閉じる〔つ

Fi9･8 Study _of CompuIsory _C10Sing _of _{Needle(Kusanogawa}

Plant) しユ†【J屯.J l _{要望干巳;l発電所単独送電喜ユL溺喜‡与牟NolO} 2,400kW-1.000卜≠ ￣｢発′E言′r∴て￣ト:官 -トルテ毒ま下･+1=!しフ_三D 65;T吏‡作信号 1 2 3￣ _￣￣ ₄ ニートル声≡.･r壬￣ギ動作ニト■ン丁･l■茅｢三. ･･r勺､/ ニーいレサーホほか川テ7:≡.㌻f#旦亡乍 )′＼一＼ノ

恵一二爪甘.､川い(子誕1.㌧京帯旨らこ射場

テフサ･一ホ糾Lごノ 1J∼､ト･I 近至三丘烹ヰ0(〕′r)l ∼ _√爪

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主寸･1Lて･丸耳

､､■･¶･r･牒■■･････2三三写r.フ.‥＼r〔-r･3諾岩ミヤー＼m‥､ヰ

負号這ン上･二草野川発電所朝去送電読取試鰍… 2400kW-550州昭発宗千言さ迷圧ニードル弓主剤ワごう三昌 65j下手1`乍イ三号 l Z 3 4 ----ニードルこご止言動作 ■ニートルフ､五h臣≡ 二【トルサ¶ン六】ヰ5:7:r､･ J負荷羊ノ否謹幸三: ∪】〇し. ー rr･L土1ヰ子?耗r一＼■ ￣テフ昌ヲ.官立旦キ咋テフサーホ 85亡■ご. / べ,ト･･･､･いコ･i56′L■1･さ+圭三漢度Jr〕･コrこ:rr

W几W仰〃〃爪哩由J

;÷芯･水丁

￣恥■冊＼･.･r.2ぉご_r占て∴､､･‖.:.､｡諾ヲ望”･謂吉富芸

注:Pぐ=3% 月7】=48% 図9 7'Ii=12.gs _{()r､･二80s} CT'､-=20s C7も二0.5s 071,=0.5s 草野川発電所プラントの対策結果(単独送電への移行) する関度まで直線的に閉じハンチングLない:_

F■9･9 0scillog｢aph Charls _of Tra=Sfer _{to■so■ated} _Operatjon

(5)

ベルトン水車の安定性と即応性の改善日立評論 VOL.56 No.6 519 込んでいるときの水車出力Pは, P=′p(γ乃,γd) のように2変数関数になる｡･(4) ところでデフレクタは早くジェットの外へ出るため開き, ニー1ドルは変化後の負荷に木‖当する閏度まで閉まって､図2 本来の関係に復するべきであるが,上記のように担]転降一卜に伴いニードルも開垂わ作してしまう｡この結果,ニードルの所望の開度への閉鎖が遅れるばかりではなく,場fナによってはいつまでも高い開度にとどまりハンチングが止まらないことになる(約500kW以上の単独負荷への移行の場合)し) ガバナが常に速度制御二状態､すなわち, P=ム′(れ)‥‥･…‥‥…t･…‥‥‥･‥‥………=‥‥‥(5) の関係を保持できれば,図2の関係に強制rlてJに福川きせても支1苛はないことに注目し,次の方法を巧￣えた(特許汁川貞中).｡デフレクタがジェ､ソト中に-一切り込んでいるときの水車｢Il力 Pは(4)J〔のように2変数間数であるが,デフレクタがジェット中にあることを条件にニ”ドルγ乃には(2)式の乃にん仁答する速度制御動作をさせず,一定速度で強制的に閉鎖することによりPをッ｡の--一一変数関数にしてしまう方法である｡この間の

連隊制御はもっばら(3)式のγdに化せる｡不安定なデフレクタ

制御系に積極的に任せるのは一一見矛盾するようであるが,デフレクタがハンチングを委ねジェットへの切り込み凹数を重ねるだけニードルは閉まり,ジェットも細くなってハンチングの帖も卓上弼i域少するはずである｡デフレクタがジェットの昭4き.3-2卜20時37舟外に出ればニ∬ドルの強制閉鎖は止めて,(2ト(4)式本来の関係にもどる｡このとき,もはや(3)式はPに関しては影響を与えないので,Pはッ”の一変数関数となる｡デフレクタがジュいノト中にあることを検出する方法は種々考▲えられるが,/卜回はニードルとデフレクタの位置関係のアンバランスで検出することにした｡ニードルの強制閉鎖装置もいろいろ巧▲えられるが,既納品の改造の郡†ナで図7のようにニードル配圧弁プランジャの外周にスリーブを追加することとし,これを電磁弁より操作することにした｡ (4)対策結果対策実施前にコンピュータで計算した｡図8は対策前の図 5に対応するもので,ニードルが所望の開J望まで府税的に閉まっており,ハンチングを速く収赦(れん)させるのに三縄￣許な効果が‡明待された｡対策の結果は図9に示すように予期したとおI)のものであった〔つ現在はi丘接配電負荷の芥韻が小さく,約1,000kWまでしか確認していないが,将来この有益が大きくなっても去をう苧P はないもグ)と推定される｡田

_{ニードルの強制閉鎖}

(1)デフレクタ制御系との関係二【ドル強制閉鎖装置を付ければ草野川発電所の例のように一時的にハンチングが発生しても収赦が約束されるので, デフレクタ制御系単独の安定性に対する要求はかなり軽減で

u

r1712J｢■･･ 1｢)5:′つ 48.3､22-0疇38分､心gプチ子㍉≡■ ー｢ル開去襲時間￣22.8s 【 7 ”ロー5子詰ら三三m

〕`†77｢昌'ご三

ニードルは,変化後の負荷に相当

Of Kusanogawa P】ant afte｢

安定まて

安定後のこ一トル間度 4うm州

(6)

ベルトン水車の安定性と即応性の改善日立評論 VO+.56 No.6 ₅₂₀ yJ 訂d yれ〟n `十 yれ＋ (a)ニードル先行方式 (b)並列方式封d (c)デフレクタ先行方式図柑 _{ベルトン水車ガバナの制御方式} ニードル制御機構とデフレクタ制御機構の組み合わせにより三つに分乗頁できる｡

Fig.10 A｢｢angement _of Pelton Turbine Governor

きる｡デフレクタ制御系の安定性は,即応性とのオ盾関係の小で与えられることを巧億すれば､これは即応性,すなわち油性_卜外的の低下につながることになる｡しかし,デフレクタがジェット中にある間はシステムの安定性はデフレクタ制御系の安定性そのものであり,この間の安延性向上のためにはデフレクタ制御系自身のダンピングを強めるしかない｡なお､ニードルの強制閉鎖装置により与えるニードルの閉鎖速度が大きすぎると,その分の水車出力の減少をデフレクタの開動作で補うことができなくなり一時的に速度が低下するので,この点に注意して調整する必要がある｡ (2)ガバナの形式との関係ベルトン水車用カーバナには草野Jll発電所ガバナのようにデフレクタ制御機構の前にニードル制御機構のあるニードル先行方式,その道のデフレクタ先行方式, 配荷される並例方式がある(図10参月モミ)｡さらに両者が並例にところでデフレクタ先行方式では,ニードル制御機構は速度人力氾,またはその岬幅用サーボモータの出力を直接入力されることなくデフレクタ閏度γdのみに応答することになる｡すなわち､ニードル強制閉鎖装置の作用によく似た動作をすることがわかる｡この意味ではデフレクタ先行方式は,他の方式に比べデフレクタがジュの点ですぐれている｡しかし, 卜に切り込んだときの安定性デフレクタ先行方式には, (a)デフレクタとニードルの静的関係(図2)では,デフレクタがジェットにあたらないようジェットの外径との問にはある程度の間隙(げき)を与えているが,このためにデフレクタがジェットから抜けた時点より図2のオンカム位置にもどるまでの間は盲運転になる｡間隙が大きいときには,ちょうどガバナの不惑帯が大きくなった場合に相当し不安定になる(ニードル強制閉鎖装置の場合はこの間隙を与えても不安定にならない)｡ (b)デフレクタ制御機構は後にニードル制御機構を従えているので常時システムの安定件に関係があり,このためある程伎のダンピングは欠かせなし､｡これに対し他の2方式ではデフレクタ制御系に対する安定件の要求は比較的什もく即応件の面で有利である｡ (C)デフレクタとこ-ドルの静的関係を決めるカムはかなり非線形になっているので,開度によってニードル制御系 (訳)に意膿回淋省ノ1托=12% ダンピング飽和なし ⊥4几=30% 閉側ダンピング飽和-4.2% 注:Pc=3% rT王二10s rr▲＼.r=65s りr八丁=65s (-`r/ノ=2s (叫ノ=4s 上｡二100% +∴=50%一妬負荷しゃ断 9 時 10 間 111213141516171819202122 (s) 図Ilダンピング飽和要素の効果 _{ダンピングに閉側飽和を与えると} 速度上昇値(即応性)を同一に選んでも安定性を改善できる｡

Fig･ll Effect _of Damplng Saturation

なる【】つの一女滋性がん右される｡どの欠点がある｡ニードルの強制閉鎖装i酌まこのオ盾関係を合理的に解決すもグ)である｡

ダンピングの与え方についての提案

ガバナ,字引ニデフレクタ制御系の安定性と即応件の葛藤(かとう)問題は前述のとおりであり,このため単独送電の可能性のないプラントでは,無負荷開度付近までは安定性のためにダンピングゲインまたは時定数を大きくし,それ以上の開度では即応′性(速度上昇を押えるため)のために小さくしている場合が多い｡しかし単独送電のあるプラントではこういう妥協は許されない｡そこでデフレクタの閉動作に対しては即応性を重点に,開動作に対しては安定性を重点にした次のようなダンピングの与え方を提案したい(特許申請中)｡ (a) (b) 閉動作に対してのみダンピング飽和を与える｡開閉f和動作に対してダンピング壬泡和を与えたときはスピータの回転低下側に飽和を与え,実質的に開動作に村しては十分なダンピングが与えられるようにする｡ (c)閉動作に対Lてはダンピングゲインを小さく, に対しては大きく与える｡ (d)閉動作に対してはダンピング時定数を小さく作に対しては大きくする｡図11は上記案(a)の効果を示すためにある並列方式開動作し,開動 (図10参月弔)の発電所を例にとって計算したものである｡ダンピング飽和を与えない場合のダンピングの値は与えた場合と速度上昇値が一致するように選んである｡本図より明らかなように, 与えない場fナのダンピングは相当′トさくする必要があり, のため安定性がそこなわれる結果になっている｡なお(b)の方法はラオス国のNam _{Ngum発電所フランシス} 水車にて実地し, b

_結

一＼こノしその効果を確認している｡ l::::コン水車用ゲバナ,三拝にデフレクタ制御系の安定性と即応件を両.､上させるために,ニードルの強制閉鎖とダンピングの与･え方に関する提案を行ない, i別により確認した｡それらの効果を計算と実く､l