(57)【要約】【課題】リングゲートが傾くことを抑制してスムースに開閉させることができるリングゲート制御システムを提供する。【解決手段】本発明によるリングゲート制御システム１０は、リングゲート５を駆動する複数の油圧サーボモータ１１と、各油圧サーボモータ１１に対して圧油を給排自在な圧油装置２０と、各油圧サーボモータ１１と圧油装置２０との間に設けられ、油圧サーボモータ１１に対する圧油の給排を切り換えて油圧サーボモータ１１の動作方向を制御する第１の弁２１とを備えている。このうち各油圧サーボモータ１１と第１の弁２１との間に、第２の弁２５が設けられている。各第２の弁２５は、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１６および閉側ピストン室１７と第１の弁２１との間を連通させる状態と、開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、第１の弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させる状態とを切換自在となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御システムにおいて、
リングゲートに連結され、当該リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータと、
各油圧サーボモータに連結され、各油圧サーボモータに対して圧油を給排自在な圧油装置と、
各油圧サーボモータと圧油装置との間に設けられ、当該油圧サーボモータに対する圧油の給排を切り換えて当該油圧サーボモータの動作方向を制御する第１の弁と、
各油圧サーボモータと対応する第１の弁との間に設けられた第２の弁と、を備え、
各油圧サーボモータは、シリンダと、リングゲートに連結され、シリンダ内を摺動自在なピストンと、シリンダ内においてピストンのリングゲート側に形成された開側ピストン室と、ピストンのリングゲートとは反対側に形成された閉側ピストン室とを有し、
各第２の弁は、油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第１の弁との間を連通させる状態と、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室を、第１の弁を介在させることなく圧油装置に連通させて、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室から圧油装置に圧油を排出する状態とを切換自在であることを特徴とするリングゲート制御システム。
【請求項２】
各第１の弁および各第２の弁は、対応する油圧サーボモータよりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリングゲート制御システム。
【請求項３】
各第２の弁に、対応する油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を圧油装置に送る開側排出ラインと、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室から排出される圧油を圧油装置に送る閉側排出ラインが連結され、
このうち開側排出ラインに、当該油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油の流量を調整する流量調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のリングゲート制御システム。
【請求項４】
リングゲートに、２対以上の油圧サーボモータが連結され、油圧サーボモータの各対は、リングゲートの中心に対して点対称に配置されており、
各対の油圧サーボモータのうちの一方の油圧サーボモータに対応する流量調整機構と、他方の油圧サーボモータに対応する流量調整機構とにより、単一の集流弁が構成され、
この集流弁は、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータの開側ピストン室からそれぞれ排出される圧油の流量を略同一にすることを特徴とする請求項３に記載のリングゲート制御システム。
【請求項５】
各開側排出ラインのうち第２の弁と集流弁との間に、開側排出ライン切換弁が設けられ、
開側排出ライン切換弁によって、開側排出ラインは、対応する第２の弁側に位置する第１開側排出ラインと、集流弁が設けられ、圧油装置側に位置する第２開側排出ラインとに分断され、
各開側排出ライン切換弁は、第１開側排出ラインと第２開側排出ラインとを連通させる状態と、第１開側排出ラインを閉側排出ラインに連通させて、油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を、集流弁を通過することなく圧油装置に排出する状態とを切換自在であることを特徴とする請求項４に記載のリングゲート制御システム。
【請求項６】
第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁が連結され、
このパイロット圧油用切換電磁弁に、制御装置が接続され、
制御装置からの指令信号を受けて、パイロット圧油用切換電磁弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出された場合、油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とする請求項５に記載のリングゲート制御システム。
【請求項７】
第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換弁が連結され、
このパイロット圧油用切換弁に、水力機械の速度を検出して、この検出された速度に基づいて、当該パイロット圧油用切換弁に対する追加パイロット圧油の給排を切り換える追加パイロット圧油用切換弁が連結され、
水力機械の速度が所定の速度を超えた場合に、追加パイロット圧油用切換弁によりパイロット圧油用切換弁から追加パイロット圧油が排出され、このことにより、パイロット圧油用切換弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出されて、油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とする請求項５に記載のリングゲート制御システム。
【請求項８】
第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁が連結され、
このパイロット圧油用切換電磁弁は、パイロット圧油用切換弁に直列に連結され、
このパイロット圧油用切換電磁弁に、制御装置が接続されており、
制御装置からの指令信号を受けて、パイロット圧油用切換電磁弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出された場合においても、対応する油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とする請求項７に記載のリングゲート制御システム。
【請求項９】
各流量調整機構は、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な流量調整弁からなることを特徴とする請求項３に記載のリングゲート制御システム。
【請求項１０】
各集流弁と圧油装置との間に、集流弁から排出される圧油の流量を調整する追加流量調整弁が設けられていることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載のリングゲート制御システム。
【請求項１１】
各流量調整機構は、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な油圧モータからなり、
各油圧モータの出力軸は互いに連結されていることを特徴とする請求項３に記載のリングゲート制御システム。
【請求項１２】
各油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第２の弁との間に、圧油給排ラインがそれぞれ連結され、
各圧油給排ラインに、圧油の圧力が所定の圧力を超えた場合に圧油を圧油装置に排出する安全弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のリングゲート制御システム。
【請求項１３】
各油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第２の弁との間に、圧油給排ラインがそれぞれ連結され、
圧油給排ラインに、当該圧油給排ラインを開放する状態と閉塞する状態とを切り換える圧油給排ライン切換弁が設けられ、
各圧油給排ラインのうち油圧サーボモータと圧油給排ライン切換弁との間から圧油分岐ラインが分岐し、この圧油分岐ラインは圧油装置に連結されており、
圧油分岐ラインに、当該油圧サーボモータに対する圧油の給排を切り換えて当該油圧サーボモータの動作方向を制御する圧油分岐ライン切換弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のリングゲート制御システム。
【請求項１４】
水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、
リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、
ストローク異常があると判定された場合に、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、
停止した各油圧サーボモータを、停止する前の動作方向とは反対方向に動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法。
【請求項１５】
各油圧サーボモータを動作させた後、各油圧サーボモータを停止させるステップを更に備え、
各油圧サーボモータを動作させるステップと、各油圧サーボモータを停止させるステップは、順次繰り返され、
各油圧サーボモータの動作方向は、停止する前の動作方向とは反対方向であることを特徴とする請求項１４に記載のリングゲート制御方法。
【請求項１６】
水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、
リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、
ストローク異常があると判定された場合、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、
各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて、各ストローク実測位置の平均位置となる平均ストローク実測位置を算出するステップと、
停止した油圧サーボモータを、この平均ストローク実測位置に向けて動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法。
【請求項１７】
水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、
リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、
ストローク異常があると判定された場合、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、
各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて、各ストローク実測位置の最大位置となる最大ストローク実測位置を求めるステップと、
停止した油圧サーボモータを、最大ストローク実測位置に向けて動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法。
【請求項１８】
各油圧サーボモータを動作させる際、リングゲートの開方向および閉方向に連続して繰り返し動作させることを特徴とする請求項１４に記載のリングゲート制御方法。
【請求項１９】
ストローク異常があると判定された油圧サーボモータの動作速度を、他の油圧サーボモータの動作速度よりも大きくすることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載のリングゲート制御方法。
【請求項２０】
請求項１に記載のリングゲート制御システムにおいてリングゲートを制御する方法であって、
各油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、
ストローク異常があると判定された油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室を、第１の弁を介在させることなく圧油装置に連通させて、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室から圧油装置に圧油を排出するように第２の弁を切り換えるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法。
【請求項２１】
リングゲートに、２対以上の油圧サーボモータが連結され、油圧サーボモータの各対は、リングゲートの中心に対して点対称に配置されており、
第２の弁を切り換える際、ストローク異常がある油圧サーボモータに対応する第２の弁と、当該油圧サーボモータに点対称に配置された他の油圧サーボモータに対応する第２の弁とを切り換えることを特徴とする請求項２０に記載のリングゲート制御方法。
【請求項２２】
第２の弁を切り換える際、リングゲートが閉方向に動作している場合には、ストローク異常がある油圧サーボモータに対応する第２の弁のみを切り換え、リングゲートが開方向に動作している場合には、全ての第２の弁を切り換えることを特徴とする請求項２０に記載のリングゲート制御方法。
【請求項２３】
ストローク異常の有無を判定する際、算出されたストローク指令位置と実測されたストローク実測位置との差分が所定の判定値を超えた場合に、当該ストローク実測位置をもつ油圧サーボモータにストローク異常があると判定することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれかに記載のリングゲート制御方法。
【請求項２４】
ストローク異常の有無を判定する際、実測された各ストローク実測位置の偏差が所定の判定値を超えた場合に、当該ストローク実測位置をもつ油圧サーボモータにストローク異常があると判定することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれかに記載のリングゲート制御方法。
【請求項２５】
ストローク指令位置は、予め設定された開方向動作する場合の目標設定値、または閉方向動作する場合の目標設定値に対して、現在のストローク指令位置をフィードバックして差分計算を行うことにより算出されることを特徴とする請求項２４に記載のリングゲート制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力機械のステーベーンとガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御システムおよびリングゲート制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水力機械において、水が流入するケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間に、円筒状のリングゲート（入口弁）が挿入自在に設けられ、このリングゲートによってステーベーンとガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在に構成されている。
【０００３】
このようなリングゲートは、以下のような目的で設置されている。
（１）水力機械において停止不能となるような事故が発生した場合に、内部に流入される水を安全に遮断して、事故の影響を最小限に抑える。
（２）水力機械の停止時に、内部から漏水することを抑えて、電力損失を低減するとともに、ガイドベーンが摩耗することを防止する。
（３）ランナの点検などの内部点検を行う際に、水路から水を抜く作業および点検後に水路へ水を充填する作業を省いて、点検による水力機械の停止時間を短縮する。
（４）水力機械と水路を共通にする他の水力機械または灌漑用分岐水路があるような場合には、この水力機械の断水が他の水力機械または灌漑用分岐水路に影響を及ぼすことを防止する。
【０００４】
このようなリングゲートは、複数の油圧サーボモータにより同期して、ステーベーンとガイドベーンとの間の上方に設けられた上カバ内を上昇および下降して、ステーベーンとガイドベーンとの間に挿入されるようになっている（例えば、特許文献１乃至２参照）。各油圧サーボモータには、圧油の給排を切り換えるための切換弁が連結されており、この切換弁は、制御装置により電気的に制御されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４４８３８９号明細書
【特許文献２】特開平３−１６０１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、リングゲートは、各油圧サーボモータのピストンとシリンダとの間の摩擦が異なること、リングゲートが流水から受ける圧力が円周方向において異なることなどにより、油圧サーボモータのストロークに異常が発生し、リングゲートが傾く場合がある。また、リングゲートは、上カバ内を上昇および下降するようになっているが、リングゲートと上カバの内壁とのギャップは小さい。このため、リングゲートが傾いた場合には、リングゲートが上カバの内壁に接触し、上カバ内をスムースに上昇および下降することが困難になる。また、リングゲートが大型の場合には、リングゲートをスムースに上昇および下降させるために、油圧サーボモータの台数を増やすことが多い。この場合には、油圧サーボモータのストローク異常が発生する確率が増え、十分な信頼性を確保することが困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このようなことを考慮してなされたものであり、リングゲートが傾くことを抑制してスムースに開閉させることができるリングゲート制御システムおよびリングゲート制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御システムにおいて、リングゲートに連結され、当該リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータと、各油圧サーボモータに連結され、各油圧サーボモータに対して圧油を給排自在な圧油装置と、各油圧サーボモータと圧油装置との間に設けられ、当該油圧サーボモータに対する圧油の給排を切り換えて当該油圧サーボモータの動作方向を制御する第１の弁と、各油圧サーボモータと対応する第１の弁との間に設けられた第２の弁と、を備え、各油圧サーボモータは、シリンダと、リングゲートに連結され、シリンダ内を摺動自在なピストンと、シリンダ内においてピストンのリングゲート側に形成された開側ピストン室と、ピストンのリングゲートとは反対側に形成された閉側ピストン室とを有し、各第２の弁は、油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第１の弁との間を連通させる状態と、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室を、第１の弁を介在させることなく圧油装置に連通させて、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室から圧油装置に圧油を排出する状態とを切換自在であることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【０００９】
本発明は、各第１の弁および各第２の弁は、対応する油圧サーボモータよりも高い位置に配置されていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１０】
本発明は、各第２の弁に、対応する油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を圧油装置に送る開側排出ラインと、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室から排出される圧油を圧油装置に送る閉側排出ラインが連結され、このうち開側排出ラインに、当該油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油の流量を調整する流量調整機構が設けられていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１１】
本発明は、リングゲートに、２対以上の油圧サーボモータが連結され、油圧サーボモータの各対は、リングゲートの中心に対して点対称に配置されており、各対の油圧サーボモータのうちの一方の油圧サーボモータに対応する流量調整機構と、他方の油圧サーボモータに対応する流量調整機構とにより、単一の集流弁が構成され、この集流弁は、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータの開側ピストン室からそれぞれ排出される圧油の流量を略同一にすることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１２】
本発明は、各開側排出ラインのうち第２の弁と集流弁との間に、開側排出ライン切換弁が設けられ、開側排出ライン切換弁によって、開側排出ラインは、対応する第２の弁側に位置する第１開側排出ラインと、集流弁が設けられ、圧油装置側に位置する第２開側排出ラインとに分断され、各開側排出ライン切換弁は、第１開側排出ラインと第２開側排出ラインとを連通させる状態と、第１開側排出ラインを閉側排出ラインに連通させて、油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を、集流弁を通過することなく圧油装置に排出する状態とを切換自在であることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１３】
本発明は、第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁が連結され、このパイロット圧油用切換電磁弁に、制御装置が接続され、制御装置からの指令信号を受けて、パイロット圧油用切換電磁弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出された場合、油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１４】
本発明は、第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換弁が連結され、このパイロット圧油用切換弁に、水力機械の速度を検出して、この検出された速度に基づいて、当該パイロット圧油用切換弁に対する追加パイロット圧油の給排を切り換える追加パイロット圧油用切換弁が連結され、水力機械の速度が所定の速度を超えた場合に、追加パイロット圧油用切換弁によりパイロット圧油用切換弁から追加パイロット圧油が排出され、このことにより、パイロット圧油用切換弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出されて、油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１５】
本発明は、第２の弁および開側排出ライン切換弁に、当該第２の弁および当該開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁が連結され、このパイロット圧油用切換電磁弁は、パイロット圧油用切換弁に直列に連結され、このパイロット圧油用切換電磁弁に、制御装置が接続されており、制御装置からの指令信号を受けて、パイロット圧油用切換電磁弁により第２の弁および開側排出ライン切換弁からパイロット圧油が排出された場合においても、対応する油圧サーボモータの開側ピストン室の圧油を第１開側排出ラインおよび第２開側排出ラインを通って排出させるとともに、当該油圧サーボモータの閉側ピストン室の圧油を閉側排出ラインを通って排出させることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１６】
本発明は、各流量調整機構は、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な流量調整弁からなることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１７】
本発明は、各集流弁と圧油装置との間に、集流弁から排出される圧油の流量を調整する追加流量調整弁が設けられていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１８】
本発明は、各流量調整機構は、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な油圧モータからなり、各油圧モータの出力軸は互いに連結されていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００１９】
本発明は、各油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第２の弁との間に、圧油給排ラインがそれぞれ連結され、各圧油給排ラインに、圧油の圧力が所定の圧力を超えた場合に圧油を圧油装置に排出する安全弁が設けられていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００２０】
本発明は、各油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室と第２の弁との間に、圧油給排ラインがそれぞれ連結され、圧油給排ラインに、当該圧油給排ラインを開放する状態と閉塞する状態とを切り換える圧油給排ライン切換弁が設けられ、各圧油給排ラインのうち油圧サーボモータと圧油給排ライン切換弁との間から圧油分岐ラインが分岐し、この圧油分岐ラインは圧油装置に連結されており、圧油分岐ラインに、当該油圧サーボモータに対する圧油の給排を切り換えて当該油圧サーボモータの動作方向を制御する圧油分岐ライン切換弁が設けられていることを特徴とするリングゲート制御システムである。
【００２１】
本発明は、水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、ストローク異常があると判定された場合に、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、停止した各油圧サーボモータを、停止する前の動作方向とは反対方向に動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２２】
本発明は、各油圧サーボモータを動作させた後、各油圧サーボモータを停止させるステップを更に備え、各油圧サーボモータを動作させるステップと、各油圧サーボモータを停止させるステップは、順次繰り返され、各油圧サーボモータの動作方向は、停止する前の動作方向とは反対方向であることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２３】
本発明は、水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、ストローク異常があると判定された場合、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて、各ストローク実測位置の平均位置となる平均ストローク実測位置を算出するステップと、停止した油圧サーボモータを、この平均ストローク実測位置に向けて動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２４】
本発明は、水が流入する水力機械のケーシングの内周側に設けられたステーベーンと、このステーベーンの内周側に設けられたガイドベーンとの間の水の流路を開閉自在な円筒状のリングゲートを制御するリングゲート制御方法において、リングゲートを駆動する複数の油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、ストローク異常があると判定された場合、全ての油圧サーボモータを停止させるステップと、各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて、各ストローク実測位置の最大位置となる最大ストローク実測位置を求めるステップと、停止した油圧サーボモータを、最大ストローク実測位置に向けて動作させるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２５】
本発明は、各油圧サーボモータを動作させる際、リングゲートの開方向および閉方向に連続して繰り返し動作させることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２６】
本発明は、ストローク異常があると判定された油圧サーボモータの動作速度を、他の油圧サーボモータの動作速度よりも大きくすることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２７】
本発明は、上述したリングゲート制御システムにおいてリングゲートを制御する方法であって、各油圧サーボモータのストローク実測位置を測定し、これら測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータのストローク異常の有無を判定するステップと、ストローク異常があると判定された油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室を、第１の弁を介在させることなく圧油装置に連通させて、当該開側ピストン室および当該閉側ピストン室から圧油装置に圧油を排出するように第２の弁を切り換えるステップと、を備えたことを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２８】
本発明は、リングゲートに、２対以上の油圧サーボモータが連結され、油圧サーボモータの各対は、リングゲートの中心に対して点対称に配置されており、第２の弁を切り換える際、ストローク異常がある油圧サーボモータに対応する第２の弁と、当該油圧サーボモータに点対称に配置された他の油圧サーボモータに対応する第２の弁とを切り換えることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００２９】
本発明は、第２の弁を切り換える際、リングゲートが閉方向に動作している場合には、ストローク異常がある油圧サーボモータに対応する第２の弁のみを切り換え、リングゲートが開方向に動作している場合には、全ての第２の弁を切り換えることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００３０】
本発明は、ストローク異常の有無を判定する際、算出されたストローク指令位置と実測されたストローク実測位置との差分が所定の判定値を超えた場合に、当該ストローク実測位置をもつ油圧サーボモータにストローク異常があると判定することを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００３１】
本発明は、ストローク異常の有無を判定する際、実測された各ストローク実測位置の偏差が所定の判定値を超えた場合に、当該ストローク実測位置をもつ油圧サーボモータにストローク異常があると判定することを特徴とするリングゲート制御方法である。
【００３２】
本発明は、ストローク指令位置は、予め設定された開方向動作する場合の目標設定値、または閉方向動作する場合の目標設定値に対して、現在のストローク指令位置をフィードバックして差分計算を行うことにより算出されることを特徴とするリングゲート制御方法である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、リングゲートが傾くことを抑制してスムースに開閉させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態において、水力機械の部分断面を示す図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態において、非常用切換弁とサーボ弁とが連通した状態を示す図。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態において、非常用切換弁と圧油装置とが連通した状態を示す図。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図８】図８は、本発明の第５の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図９】図９は、本発明の第６の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１０】図１０は、本発明の第７の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１１】図１１は、本発明の第８の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１２】図１２は、本発明の第９の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１３】図１３は、本発明の第１０の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１４】図１４は、本発明の第１１の実施の形態におけるリングゲート制御システムを示す図。
【図１５】図１５は、本発明の第１２の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、指令位置算出ブロック、変化率設定ブロック、およびフィードバックブロックを示す図。
【図１６】図１６（ａ）は、本発明の第１２の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、レベル０判定ブロックを示す図。図１６（ｂ）は、レベル１判定ブロックを示す図。図１６（ｃ）は、レベル２判定ブロックを示す図。
【図１７】図１７は、本発明の第１２の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、サーボモータ番号検出ブロックを示す図。
【図１８】図１８は、本発明の第１２の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、算出条件指示ブロックを示す図。
【図１９】図１９は、本発明の第１３の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、指令位置算出ブロックを示す図。
【図２０】図２０は、本発明の第１３の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、平均値算出ブロックを示す図。
【図２１】図２１は、本発明の第１３の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、算出条件指示ブロックを示す図。
【図２２】図２２は、本発明の第１４の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、指令位置算出ブロックを示す図。
【図２３】図２３は、本発明の第１４の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、最大値算出ブロックを示す図。
【図２４】図２４は、本発明の第１５の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、算出条件指示ブロックを示す図。
【図２５】図２５は、本発明の第１６の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、算出条件指示ブロックを示す図。
【図２６】図２６は、本発明の第１７の実施の形態におけるリングゲート制御システムにおいて、算出条件指示ブロックを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
まず、図１により水力機械１の構成について説明する。本実施の形態においては、縦軸フランシス水車を例として説明するが、このことに限られることはなく、ポンプ、その他の各種水力機械１にも本発明を適用することは可能である。
【００３７】
図１に示すように水力機械１は、渦巻き状に形成され、水が流入されるケーシング２と、このケーシング２の内周側に、円周方向に亘って複数設けられたステーベーン３と、各ステーベーン３の内周側に、円周方向に亘って複数設けられたガイドベーン４とを備えている。これらステーベーン３とガイドベーン４との間に挿入自在に円筒状の弁体５ａからなるリングゲート５が設けられ、ステーベーン３とガイドベーン４との間の水の流路６が開閉自在に構成されている。
【００３８】
ステーベーン３とガイドベーン４の上方に、弁体５ａを案内する上カバ７が設けられている。リングゲート５が全開の場合、弁体５ａは上カバ７内に完全に収納されてステーベーン３とガイドベーン４との間の水の流路６が開放される。また、リングゲート５が全閉の場合、弁体５ａは、ステーベーン３とガイドベーン４との間に挿入され、弁体５ａの下端が、ガイドベーン４の下方に設けられた下カバ８に当接する。この場合、弁体５ａの下端は、下カバ８に設けられた下側パッキン８ａを押圧するとともに、弁体５ａの上部に設けられた顎部は、上カバ７に設けられた上側パッキン７ａを押圧する。このようにして、リングゲート５が全閉の場合には、ステーベーン３とガイドベーン４との間の水の流路６が閉鎖され、水力機械１の内部に水が流入することを防止している。
【００３９】
次に、上述したリングゲート５を制御するリングゲート制御システム１０について説明する。リングゲート制御システム１０は、リングゲート５に連結され、このリングゲート５を駆動する油圧サーボモータ１１と、各油圧サーボモータ１１に連結され、各油圧サーボモータ１１の後述する開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対して圧油を給排自在な圧油装置２０とを有している。これら複数の油圧サーボモータ１１が同期して駆動されることにより、リングゲート５の弁体５ａが上昇または下降するようになっている。ここで、弁体５ａを駆動する油圧サーボモータ１１の台数は、弁体５ａの大きさにより決められる。例えば、図１乃至図４に示す本実施の形態においては４台であるが、弁体５ａが比較的大型である場合には６台の油圧サーボモータ１１により弁体５ａを駆動してもよい。
【００４０】
また、本実施の形態においては、弁体５ａに、２対の油圧サーボモータ１１が連結され、油圧サーボモータ１１の各対は、弁体５ａの中心に対して点対称に配置されている。言い換えると、４つの油圧サーボモータ１１は、弁体５ａの円周方向に等間隔（９０°ピッチ）で配置されている。このことにより、弁体５ａが傾くことを防止し、弁体５ａをスムースに上昇または下降させることができる。
【００４１】
各油圧サーボモータ１１は、シリンダ１２と、リングゲート５の弁体５ａにピストンロッド１３を介して連結され、シリンダ１２内を摺動自在なピストン１４と、シリンダ１２の下端に設けられたロッド側カバ１５と、シリンダ１２の上端に設けられたヘッド側カバ１６とを有している。シリンダ１２内におけるピストン１４の弁体５ａ側（すなわち、ピストン１４とロッド側カバ１５との間）に開側ピストン室１７が形成されている。また、ピストン１４の弁体５ａとは反対側（すなわち、ピストン１４とヘッド側カバ１６との間）に閉側ピストン室１８が形成されている。このうち開側ピストン室１７に後述する圧油装置２０から圧油が供給された場合にピストン１４が上昇し、弁体５ａが上昇してリングゲート５が開くようになっている。一方、閉側ピストン室１８に圧油装置２０から圧油が供給された場合にピストン１４は下降し、弁体５ａが下降してリングゲート５が閉じるようになっている。なお、開側ピストン室１７にポートＡが設けられ、閉側ピストン室１８にポートＢが設けられている。
【００４２】
各油圧サーボモータ１１と圧油装置２０との間に、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対する圧油の給排を切り換えて油圧サーボモータ１１の動作方向を制御するサーボ弁（第１の弁）２１が設けられている。このサーボ弁２１は、圧油装置２０から圧油が供給される圧油供給ライン２２に連結されたポートＰと、圧油装置２０に圧油を排出する圧油排出ライン２３が連結されたポートＴと、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８にそれぞれ連通されるポートＡおよびＢとを有している。このようなサーボ弁２１は、制御装置２４に接続され、この制御装置２４からの指令信号に基づいて、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８のいずれか一方を圧油供給ライン２２に連通させるとともに他方を圧油排出ライン２３に連通させる状態、あるいは開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を圧油供給ライン２２および圧油排出ライン２３のいずれにも連通させない状態に切換自在になっている。
【００４３】
各油圧サーボモータ１１と対応するサーボ弁２１との間に、非常用切換弁（第２の弁）２５が設けられている。この非常用切換弁２５は、２位置６ポート型のパイロット切換弁からなり、図２に示すように、ポートＡ、Ｂ、ＰＡ、ＰＢ、ＴＡ、およびＴＢの６つのポートを有している。このうち非常用切換弁２５のポートＡは、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７に対応するポートＡに連結されるとともに、非常用切換弁２５のポートＢは、油圧サーボモータ１１の閉側ピストン室１８に対応するポートＢに連結されている。また、非常用切換弁２５のポートＰＡおよびＰＢは、サーボ弁２１のポートＡおよびＢにそれぞれ連結されるとともに、非常用切換弁２５のポートＴＡおよびＴＢは、圧油装置２０に延びる圧油排出ライン２３の途中にそれぞれ連結されている。
【００４４】
非常用切換弁２５は、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８とサーボ弁２１との間をそれぞれ連通させる状態（図３に示す第１の状態）と、これら開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させて、開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油を排出する状態（図４に示す第２の状態）とを切換自在に構成されている。すなわち、第１の状態においては、図３に示すように、油圧サーボモータ１１のポートＡおよびＢをサーボ弁２１のポートＡおよびＢにそれぞれ連通させ、第２の状態においては、図４に示すように、油圧サーボモータ１１のポートＡおよびＢを圧油排出ライン２３に連通させている。このような第１の状態と第２の状態との切換は、後述する非常用電磁弁２６を通して給排されるパイロット圧油により行われる。すなわち、パイロット圧油が供給された場合に第１の状態となり、パイロット圧油が排出された場合に第２の状態となるように構成されている。
【００４５】
非常用切換弁２５に、制御装置２４からの指令信号に基づいて、非常用切換弁２５に対するパイロット圧油の給排を切り換える非常用電磁弁２６が連結されている。すなわち、非常用電磁弁２６は、図２に示すように、非常用切換弁２５のポートａに連結されたポートＡと、圧油供給ライン２２の途中に連結されたポートＰと、圧油排出ライン２３に連結されたポートＴとを有し、ポートＡに、ポートＰを連通させる状態と、ポートＡにポートＴを連通される状態とを切換自在になっている。このようにして、非常用電磁弁２６は、非常用切換弁２５に対してパイロット圧油を給排することにより、非常用切換弁２５が第１の状態および第２の状態を切り換えるようになっている。
【００４６】
また、図示しないが、各サーボ弁２１および各非常用切換弁２５は、対応する油圧サーボモータ１１よりも高い位置に配置されている。
【００４７】
制御装置２４は、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置を測定し、この測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータ１１のストローク異常の有無を判定する。
【００４８】
また、制御装置２４は、ストローク異常がある油圧サーボモータ１１に連結された非常用切換弁２５を切り換えるように非常用電磁弁２６を制御する。すなわち、この非常用切換弁２５のポートａからパイロット圧油を排出させて、非常用切換弁２５を上述した第２の状態（図４参照）に切り換えるように非常用電磁弁２６を制御する。
【００４９】
なお、制御装置２４は、油圧サーボモータ１１のストロークに異常がない通常運転時には、非常用切換弁２５のポートａにパイロット圧油が供給されるように非常用電磁弁２６を制御する。この場合、非常用切換弁２５は上述した第１の状態に維持される（図３参照）。この間、制御装置２４は、サーボ弁２１に指令信号を送り、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対する圧油の給排を制御する。
【００５０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち本実施の形態によるリングゲート制御方法について説明する。
【００５１】
まず、通常運転時、すなわち、各油圧サーボモータ１１にストローク異常がない場合について説明する。
【００５２】
この場合、制御装置２４は、非常用切換弁２５のポートａにパイロット圧油が供給されるように非常用電磁弁２６を制御する。このことにより、非常用切換弁２５は、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８とサーボ弁２１との間がそれぞれ連通した第１の状態に維持される（図３参照）。この間、制御装置２４は、サーボ弁２１を制御し、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対する圧油の給排をそれぞれ制御する。このことにより、各油圧サーボモータ１１のピストン１４を所望の方向に駆動し、リングゲート５の弁体５ａを同期して上昇または下降させてリングゲート５を全開または全閉させることができる。
【００５３】
次に、非常時、すなわち、４つの油圧サーボモータ１１のうちの少なくとも一つにストローク異常がある場合について説明する。
【００５４】
まず、制御装置２４により、各油圧サーボモータ１１のストローク異常の有無が判定される。
【００５５】
次に、ストローク異常がある油圧サーボモータ１１に連結された非常用切換弁２５が切り換えられる。この場合、まず、制御装置２４から非常用電磁弁２６に指令信号が送信され、非常用電磁弁２６が切り換わり、非常用切換弁２５のポートａからパイロット圧油が排出される。このことにより、非常用切換弁２５は、上述した第１の状態（図３参照）から、これら開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８が、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０にそれぞれ連通された第２の状態（図４参照）に切り換えられる。この場合、油圧サーボモータ１１のポートＡおよびＢは、サーボ弁２１を介在させることなく、圧油排出ライン２３を介して圧油装置２０に連結される。このことにより、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油を排出することができる。このため、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のピストン１４を圧油からの圧力を受けることなく自由にして、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを水平に戻すことができる。その後は、この非常用切換弁２５が第２の状態に維持され、他の油圧サーボモータ１１を用いてリングゲート５の弁体５ａを駆動することができる。
【００５６】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合（非常時）に、この油圧サーボモータ１１に連結された非常用切換弁２５を切り換えることにより、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０にそれぞれ連通させて、これら開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油を排出することができる。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のピストン１４を自由にして、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、制御装置２４から全ての非常用電磁弁２６に指令信号を送ることにより、全ての油圧サーボモータ１１に連結された非常用切換弁２５を切り換えることができ、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油を排出することができる。このことにより、全ての油圧サーボモータ１１のピストン１４を自由にすることができる。このため、リングゲート５の弁体５ａを自重により下降させて、リングゲート５を閉じ、水力機械１に流入される水を遮断し、水力機械１を停止することができる。このことは、特に、サーボ弁２１を動作させることが困難になった場合に効果的である。
【００５８】
さらに、本実施の形態によれば、各サーボ弁２１および各非常用切換弁２５は、対応する油圧サーボモータ１１よりも高い位置に配置されている。このことにより、圧油の中に混入されている空気が、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に溜まることを防止することができる。このため、油圧サーボモータ１１のピストン１４の動作を安定させることができる。
【００５９】
第２の実施の形態
次に、図５により、本発明の第２の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００６０】
図５に示す第２の実施の形態において、油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を圧油装置に送る開側排出ラインに、集流弁が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図５に示すように、各非常用切換弁２５に、対応する油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油を圧油装置２０に送る開側排出ライン３０と、この油圧サーボモータ１１の閉側ピストン室１８から排出される圧油を圧油装置２０に送る閉側排出ライン３１が連結されている。すなわち、各非常用切換弁２５のポートＴＡおよびＴＢに、開側排出ライン３０および閉側排出ライン３１がそれぞれ連結されている。このうち閉側排出ライン３１は、圧油排出ライン２３の途中に連結され、非常用切換弁２５のポートＴＢから排出された圧油は、閉側排出ライン３１および圧油排出ライン２３を順次通って圧油装置２０に向かうようになっている。
【００６２】
開側排出ライン３０に、排出される圧油の流量を調整する流量調整機構３２が設けられている。図５に示す本実施の形態においては、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１のうちの一方の油圧サーボモータ１１に対応する流量調整機構３２と、他方の油圧サーボモータ１１に対応する流量調整機構３２とにより、単一の集流弁３３が構成されている。この集流弁３３は、この一対の油圧サーボモータ１１の各開側ピストン室１７からそれぞれ排出される圧油の流量を略同一にするようになっている。なお、油圧サーボモータ１１の他の対についても、同様にして単一の集流弁３３が設けられている。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量を略同一にすることができる。このことにより、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。
【００６４】
第３の実施の形態
次に、図６により、本発明の第３の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００６５】
図６に示す第３の実施の形態において、各開側排出ラインに、開側排出ライン切換弁が設けられ、この開側排出ライン切換弁を切り換えることにより、油圧サーボモータの開側ピストン室から排出される圧油を、集流弁を通過することなく圧油装置に排出する点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図５に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
図６に示すように、各開側排出ライン３０のうち非常用切換弁２５と集流弁３３との間に、開側排出ライン切換弁４０が設けられている。開側排出ライン切換弁４０によって、開側排出ライン３０は、対応する非常用切換弁２５側に位置する第１開側排出ライン３０ａと、集流弁３３が設けられ、圧油装置２０側に位置する第２開側排出ライン３０ｂとに分断されている。
【００６７】
各開側排出ライン切換弁４０は、第１開側排出ライン３０ａと第２開側排出ライン３０ｂとを連通させる状態と、第１開側排出ライン３０ａを閉側排出ライン３１の途中に連通させて、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油を、集流弁３３を通過することなく圧油装置２０に排出する状態とを切換自在に構成されている。なお、この開側排出ライン切換弁４０は、制御装置２４に接続され、制御装置２４からの指令信号に基づいて動作するようになっている。
【００６８】
このように本実施の形態によれば、非常用切換弁２５を第１の状態から第２の状態に切り換えた際、対応する開側排出ライン切換弁４０を切り換えることにより、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油を、集流弁３３を通過することなく圧油装置２０に排出することができる。すなわち、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油を、集流弁３３を通過するルートと集流弁３３を通過しないルートとを選択することができる。このため、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１のうち一方の油圧サーボモータ１１のみの開側ピストン室１７から圧油を排出させる場合には、集流弁３３を通過しないルートを選択して、排出される圧油が流量制限を受けることを回避することができる。このことにより、傾いていたリングゲート５を水平に戻すことができる。また、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から圧油を排出する場合には、集流弁３３を通過するルートを選択して、全ての油圧サーボモータ１１のピストン１４の下降を同期させることができる。
【００６９】
第４の実施の形態
次に、図７により、本発明の第４の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００７０】
図７に示す第４の実施の形態において、非常用電磁弁および開側排出ライン切換弁に、これら非常用電磁弁および開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁が連結されている点が主に異なり、他の構成は、図６に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図６に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図７に示すように、非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に、非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁５０が連結されている。このパイロット圧油用切換電磁弁５０は、制御装置２４に接続され、制御装置２４からの指令信号に基づいてパイロット圧油の給排を切り換えるようになっている。ここで、各非常用電磁弁２６は、そのポートＡがポートＰと連通された状態に維持されており、パイロット圧油が供給された場合には非常用切換弁２５にパイロット圧油を供給するとともに、パイロット圧油が排出された場合には、非常用切換弁２５からパイロット圧油を排出するようになっている。また、開側排出ライン切換弁４０は、パイロット圧油が供給された場合に第１開側排出ライン３０ａを閉側排出ライン３１に連通させた状態となり、パイロット圧油が排出された場合には、第１開側排出ライン３０ａを第２開側排出ライン３０ｂに連通させた状態となるように構成されている。なお、パイロット圧油は、パイロット圧油用切換電磁弁５０に対して圧油供給ライン２２から供給されるとともに、圧油排出ライン２３に排出されるようになっている。
【００７２】
制御装置２４からの指令信号を受けてパイロット圧油用切換電磁弁５０により各非常用電磁弁２６を介して各非常用切換弁２５および各開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油が排出された場合、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７からの圧油を第１開側排出ライン３０ａおよび第２開側排出ライン３０ｂを通って圧油装置２０に排出させるとともに、閉側ピストン室１８の圧油を閉側排出ライン３１を通って圧油装置２０に排出させるようになっている。
【００７３】
また、パイロット圧油用切換電磁弁５０は、スプリングオフセット型操作切換弁からなり、制御電源が無くなった場合には、消磁され、スプリングの作用により、非常用切換弁２５および開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出するように構成されている。
【００７４】
このように本実施の形態によれば、制御装置２４からの指令信号を受けてパイロット圧油用切換電磁弁５０により各非常用切換弁２５および各開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出させて、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油を圧油装置２０に排出させることができる。この際、開側ピストン室１７からの圧油は集流弁３３を通るため、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このことにより、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。また、このパイロット圧油用切換電磁弁５０は、スプリングオフセット型操作切換弁となっているため、制御電源が無くなった場合にも、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００７５】
第５の実施の形態
次に、図８により、本発明の第５の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００７６】
図８に示す第５の実施の形態において、非常用電磁弁および開側排出ライン切換弁に、これら非常用電磁弁および開側排出ライン切換弁に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換弁が連結され、このパイロット圧油用切換弁に、水力機械の速度を検出して、この検出された速度に基づいて、パイロット圧油用切換弁に対する追加パイロット圧油の給排を切り換える追加パイロット圧油用切換弁が連結されている点が主に異なり、他の構成は、図６に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図６に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
図８に示すように、非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に、これら非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換弁６０が連結されている。ここで、各非常用電磁弁２６は、そのポートＡがポートＰと連通された状態に維持されており、パイロット圧油が供給された場合には非常用切換弁２５にパイロット圧油を供給するとともに、パイロット圧油が排出された場合には、非常用切換弁２５からパイロット圧油を排出するようになっている。また、開側排出ライン切換弁４０は、パイロット圧油が供給された場合に第１開側排出ライン３０ａを閉側排出ライン３１に連通させた状態となり、パイロット圧油が排出された場合には、第１開側排出ライン３０ａを第２開側排出ライン３０ｂに連通させた状態となるように構成されている。なお、パイロット圧油は、パイロット圧油用切換弁６０に対して圧油供給ライン２２から供給されるとともに、圧油排出ライン２３に排出されるようになっている。
【００７８】
パイロット圧油用切換弁６０の切換は、後述する追加パイロット圧油用切換弁６２から給排される追加パイロット圧油により行われる。すなわち、パイロット圧油用切換弁６０は、追加パイロット圧油が供給された場合に、非常用切換弁２５および開側排出ライン切換弁４０にパイロット圧油を供給する状態となり、追加パイロット圧油が排出された場合に、非常用切換弁２５および開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出する状態となるように構成されている。
【００７９】
パイロット圧油用切換弁６０に、水力機械１の水車主軸６１の速度を検出して、この検出された速度に基づいて、パイロット圧油用切換弁６０に対する追加パイロット圧油の給排を切り換える追加パイロット圧油用切換弁６２が連結されている。
【００８０】
水力機械１の速度が所定の速度を超えた場合（過速度を検出した場合）に、追加パイロット圧油用切換弁６２によりパイロット圧油用切換弁６０から追加パイロット圧油が排出され、このことにより、パイロット圧油用切換弁６０により各非常用切換弁２５および各開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油が排出されて、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７の圧油を第１開側排出ライン３０ａおよび第２開側排出ライン３０ｂを通って排出させるとともに、閉側ピストン室１８の圧油を閉側排出ライン３１を通って排出させるようになっている。なお、パイロット圧油は、パイロット圧油用切換電磁弁５０に対して圧油供給ライン２２から供給されるとともに、圧油排出ライン２３に排出されるようになっている。なお、パイロット圧油用切換弁６０に追加圧油装置６３が連結され、パイロット圧油が給排されるようになっている。また、パイロット圧油用切換弁６０は、スプリングオフセット型操作切換弁からなっている。
【００８１】
このように本実施の形態によれば、水力機械１の速度が所定の速度を超えた場合に、追加パイロット圧油用切換弁６２およびパイロット圧油用切換弁６０により、各非常用切換弁２５および各開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出させて、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油を圧油装置２０に排出させることができる。この際、開側ピストン室１７からの圧油は集流弁３３を通るため、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このことにより、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。
【００８２】
第６の実施の形態
次に、図９により、本発明の第６の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００８３】
図９に示す第６の実施の形態において、パイロット圧油用切換電磁弁がパイロット圧油用切換弁に直列に連結されている点が主に異なり、他の構成は、図８に示す第５の実施の形態と略同一である。なお、図９において、図８に示す第５の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８４】
図９に示すように、非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に、非常用電磁弁２６および開側排出ライン切換弁４０に対するパイロット圧油の給排を切り換えるパイロット圧油用切換電磁弁５０が連結され、このパイロット圧油用切換電磁弁５０は、パイロット圧油用切換弁６０に直列に連結されている。このパイロット圧油用切換電磁弁５０は、制御装置２４に接続され、制御装置２４からの指令信号に基づいて、パイロット圧油の給排を切り換えるようになっている。なお、図９においてパイロット圧油用切換電磁弁５０は、パイロット圧油用切換弁６０に対して圧油装置２０側に設けられているが、このことに限られることはなく、非常用電磁弁２６側に設けても良い。
【００８５】
制御装置２４からの指令信号を受けて、パイロット圧油用切換電磁弁５０により非常用電磁弁２６を介して各非常用切換弁２５および各開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油が排出された場合においても、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７からの圧油を第１開側排出ライン３０ａおよび第２開側排出ライン３０ｂを通って圧油装置２０に排出させるとともに、閉側ピストン室１８の圧油を閉側排出ライン３１を通って圧油装置２０に排出させるようになっている。
【００８６】
また、パイロット圧油用切換電磁弁５０は、スプリングオフセット型操作切換弁からなり、制御電源が無くなった場合には、消磁され、スプリングの作用により、非常用切換弁２５および開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出するように構成されている。
【００８７】
このように本実施の形態によれば、水力機械１の速度が所定の速度を超えた場合だけでなく、制御装置２４からの指令信号を受けた場合においても、追加パイロット圧油用切換弁６２およびパイロット圧油用切換弁６０により、各非常用切換弁２５および各開側排出ライン用切換弁からパイロット圧油を排出させて、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油を圧油装置２０に排出させることができる。この際、開側ピストン室１７からの圧油は集流弁３３を通るため、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このことにより、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。また、このパイロット圧油用切換電磁弁５０は、スプリングオフセット型操作切換弁となっているため、制御電源が無くなった場合にも、上述した効果と同様の効果が得られる。
【００８８】
第７の実施の形態
次に、図１０により、本発明の第７の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００８９】
図１０に示す第７の実施の形態において、流量調整機構は、集流弁ではなく、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な流量調整弁からなる点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１０において、図５に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９０】
図１０に示すように、流量調整機構３２は、開側排出ライン３０を通る圧油の流量を調整自在な流量調整弁３４からなっている。
【００９１】
このように本実施の形態によれば、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量を調整することができる。このことにより、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量を略同一にすることができる。この場合、図５に示す集流弁３３ではなく流量調整弁３４を用いていることにより、コストを低減して、排出される圧油の流量を略同一にすることができる。このことにより、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。また、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量を略同一にすることもできる。
【００９２】
第８の実施の形態
次に、図１１により、本発明の第８の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００９３】
図１１に示す第８の実施の形態において、各集流弁と圧油装置との間に、集流弁から排出される圧油の流量を調整する追加流量調整弁が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１１において、図５に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９４】
図１１に示すように、各集流弁３３と圧油装置２０との間に、集流弁３３から排出される圧油の流量を調整する追加流量調整弁３５がそれぞれ設けられている。
【００９５】
このように本実施の形態によれば、追加流量調整弁３５により、各集流弁３３から排出される圧油の流量を調整することができる。このことにより、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７からそれぞれ排出される圧油の流量を略同一にするだけでなく、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量を略同一にすることができる。このことにより、全ての油圧サーボモータ１１のピストン１４を同期して下降させることができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。
【００９６】
第９の実施の形態
次に、図１２により、本発明の第９の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【００９７】
図１２に示す第９の実施の形態において、各流量調整機構は、開側排出ラインを通る圧油の流量を調整自在な油圧モータからなっている点が主に異なり、他の構成は、図５に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１２において、図５に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９８】
図１２に示すように、各流量調整機構３２は、開側排出ライン３０を通る圧油の流量を調整自在な油圧モータ３６からなっている。各油圧モータ３６の出力軸は、互いに連結され、各油圧モータ３６の動作速度が等しくなるように構成されている。なお、各油圧モータ３６の出力軸に、開側排出ライン３０を通る圧油を圧油装置２０に送るための圧油排出手段（図示せず）がそれぞれ連結されている。
【００９９】
このように本実施の形態によれば、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７から排出される圧油の流量が略同一となるように調整することができる。このことにより、一対の油圧サーボモータ１１の各ピストン１４の下降を同期させることができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して水平に維持しながらリングゲート５をスムースに閉じることができる。
【０１００】
第１０の実施の形態
次に、図１３により、本発明の第１０の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１０１】
図１３に示す第１０の実施の形態において、各油圧サーボモータと非常用切換弁との間に連結された圧油給排ラインに、安全弁が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１３において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０２】
図１３に示すように、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８と非常用切換弁２５との間に、圧油給排ライン７０がそれぞれ連結されている。各圧油給排ライン７０に、分岐した安全弁ライン７２を介して安全弁７１が設けられている。この安全弁７１は、圧油装置２０側において圧油排出ライン２３に連結され、圧油の圧力が所定の圧力を超えた場合に圧油を圧油装置２０に排出するように構成されている。すなわち、安全弁７１は、圧油の圧力が所定の圧力を超えない場合に、圧油給排ライン７０と圧油排出ライン２３との間を閉塞し、圧油の圧力が所定の圧力を超えた場合に、圧油給排ライン７０と圧油排出ライン２３との間を連通するようになっている。
【０１０３】
このように本実施の形態によれば、各圧油給排ライン７０に安全弁７１が設けられていることにより、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７若しくは閉側ピストン室１８、またはサーボ弁２１などに過大な圧力が印加された際に、安全弁７１が動作し、圧油を圧油装置２０に排出することができる。このため、油圧サーボモータ１１またはサーボ弁２１などに過大な圧力が印加されることを防止することができる。
【０１０４】
なお、本実施の形態においては、安全弁７１は、圧油給排ライン７０に安全弁ライン７２を介して設けられている例について述べた。しかしながら、このことに限られることはなく、圧油給排ライン７０に、安全弁ライン７１を介在させることなく安全弁７１を設けて、安全弁７１が動作して開放された圧油が圧油装置２０に排出されるように構成しても良い。
【０１０５】
第１１の実施の形態
次に、図１４により、本発明の第１１の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１０６】
図１４に示す第１１の実施の形態において、各油圧サーボモータと非常用切換弁との間に連結された圧油給排ラインに圧油給排ライン切換弁が設けられ、圧油給排ラインから分岐した圧油分岐ラインに圧油分岐ライン切換弁が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１４において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０７】
図１４に示すように、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８と非常用切換弁２５との間に、圧油給排ライン７０がそれぞれ連結されている。圧油給排ライン７０に、圧油給排ライン切換弁８０が設けられ、この圧油給排ライン切換弁８０は、圧油給排ライン７０を開放する状態と閉塞する状態とを手動で切り換えるように構成されている。
【０１０８】
各圧油給排ライン７０のうち油圧サーボモータ１１と圧油給排ライン切換弁８０との間から圧油分岐ライン８１が分岐し、この圧油分岐ライン８１は圧油装置２０に連結されている。また、圧油分岐ライン８１に、３位置四方切換型の圧油分岐ライン切換弁８２が設けられ、この圧油分岐ライン切換弁８２は、対応する油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対する圧油の給排を手動で切り換えて油圧サーボモータ１１の動作方向を制御するようになっている。すなわち、圧油分岐ライン切換弁８２は、圧油装置２０側において圧油供給ライン２２および圧油排出ライン２３に連結されており、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８のいずれか一方を圧油供給ライン２２に連通させるとともに他方を圧油排出ライン２３に連通させる状態、あるいは開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を圧油供給ライン２２および圧油排出ライン２３のいずれにも連通させない状態に切換自在になっている。
【０１０９】
このように本実施の形態によれば、圧油給排ライン切換弁３０を手動で切り換えることにより圧油給排ライン７０を閉塞するとともに、圧油分岐ライン切換弁８２を手動で切り換えることによって圧油分岐ライン８１を開放することができる。このことにより、サーボ弁２１を通ることなく、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８に対して圧油を給排することができる。このため、制御電源が無くなった場合においても、油圧サーボモータ１１に対して圧油を給排して、リングゲート５を開閉させることができる。
【０１１０】
第１２の実施の形態
次に、図１５乃至図１８により、本発明の第１２の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１１１】
図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態において、ストローク異常があると判定された場合に、全ての油圧サーボモータを停止させて、その後、停止前の動作方向とは反対方向に油圧サーボモータを動作させる点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１５乃至図１８において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１２】
図１５に示すように、本実施の形態においては、制御装置２４は、油圧サーボモータ１１のストロークの指令位置を算出する指令位置算出ブロック１００と、油圧サーボモータ１１のストロークの動作速度（変化率）を決定する変化率設定ブロック１１０と、各油圧サーボモータ１１の実測されたストローク実測位置をフィードバックするフィードバックブロック１２０とを有している。このうちフィードバックブロック１２０は、油圧サーボモータ１１毎に構成されている。また、制御装置２４は、油圧サーボモータ１１のストロークに異常が有るか否かを判定する判定ブロック１３０、１３１、１３２（図１６参照）と、ストロークの異常の程度が最も大きい油圧サーボモータ１１の番号を検出するサーボモータ番号検出ブロック１４０（図１７参照）と、油圧サーボモータ１１の指令位置を算出する条件を指示する算出条件指示ブロック１５０（図１８参照）とを有している。
【０１１３】
このうち、指令位置算出ブロック１００は、図１５に示すように、リングゲート５が開方向に動作する場合の全開目標設定値が予め設定されている全開目標設定部１０１と、閉方向に動作する場合の全閉目標設定値が予め設定されている全閉目標設定部１０２と、全開側接点１０３が閉じている場合に全開目標設定部１０１から全開目標設定値が入力され、全閉側接点１０４が閉じている場合に全閉目標設定部１０２から全閉目標設定値が入力される第１加減算器１０５とを有している。このうち第１加減算器１０５は、全開目標設定値または全閉目標設置値と、後述する積分算出部１０７からフィードバックされた現在のストローク指令位置１０８との差分計算が行われるようになっている。
【０１１４】
第１加減算器１０５により算出された値は、変化率決定部１０６に入力され、変化率設定ブロック１１０から入力される変化率設定値を用いて、リングゲート５の変化率が決定される。この決定された変化率は、積分算出部１０７に入力されて動作時間に亘って積分され、ストローク指令位置１０８が算出される。
【０１１５】
変化率設定ブロック１１０は、通常時の変化率設定値が予め設定された通常変化率設定部１１１と、リングゲート５の停止時の変化率設定値（０設定値）が予め設定された停止変化率設定部１１２と、通常時より小さな変化率設定値（例えば、通常時の１／５）が設定された小変化率設定部１１３とを有している。このうち通常変化率設定部１１１の変化率設定値は、通常接点１１４が閉じている場合に、指令位置算出ブロック１００の第１加減算器１０５に入力されるようになっている。同様にして、停止変化率設定部１１２の変化率設定値は、停止接点１１５が閉じている場合に第１加減算器１０５に入力され、小変化率設定部１１３の変化率設定値は、小変化率接点１１６が閉じている場合に第１加減算器１０５に入力されるようになっている。
【０１１６】
各フィードバックブロック１２０は、指令位置算出ブロック１００により算出されたストローク指令位置１０８と、各油圧サーボモータ１１のストローク位置検出器（差動トランス、ＬＶＤＴ）９１２により検出されたストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分を算出する第２加減算器１２２と、この差分値とゲインを乗算する比例器１２３と、比例器１２３からの出力値をアナログ変換して各サーボ弁２１にサーボ弁動作指令信号１２５ａ〜１２５ｄを出力するアナログ出力変換器１２４とを有している。このうち比例器１２３は、ゲイン切換信号１６７が入力された場合に、ゲインを、通常時よりも大きな値に切り換えてストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分と乗算するようになっている。
【０１１７】
また、第２加減算器１２２により求められたストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分は、絶対値計算部１２６に入力され、この差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが、レベル０判定ブロック１３０、レベル１判定ブロック１３１、レベル２判定ブロック１３２に入力されるようになっている。同様にして、各ストローク位置検出器１２１により検出されたストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄも、レベル０判定ブロック１３０、レベル１判定ブロック１３１、レベル２判定ブロック１３２に入力されるようになっている。
【０１１８】
次に、図１６を用いて各判定ブロック１３０、１３１、１３２について説明する。レベル０判定ブロック１３０においては、ストローク指令位置１０８とストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが、レベル０判定部１３０ａにそれぞれ入力されて、各絶対値１２８ａ〜１２８ｄがレベル０の判定値を超えたか否かにより異常の有無が判定される。また、４つのストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄのうち任意の２つのストローク実測位置が加減算器１３０ｂにより差分計算され、この差分がレベル０判定部１３０ａに入力されて、各々がレベル０の判定値を超えたか否かにより異常の有無が判定される。すなわち、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの偏差が、レベル０の判定値を超えたか否かにより異常の有無が判定されるようになっている。各レベル０判定部１３０ａから出力される信号はＯＲ回路１３０ｃを通ってレベル０異常信号１３３として出力されるようになっている。すなわち、各レベル０判定部１３０ａのうちの少なくとも一つにおいて異常があると判定された場合、レベル０異常信号１３３が出力されるようになっている。
【０１１９】
レベル１判定ブロック１３１においても同様に、レベル１判定部１３１ａ、加減算器１３１ｂ、およびＯＲ回路１３１ｃが設けられ、ストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄ、および各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの偏差が、各レベル１判定部１３１ａにおいて、レベル１の判定値を超えたか否かにより異常の有無が判定され、少なくとも一つに異常があると判定された場合、レベル１異常信号１３４が出力されるようになっている。
【０１２０】
さらに、レベル２判定ブロック１３２において、レベル２判定部１３２ａ、加減算器１３２ｂ、およびＯＲ回路１３２ｃが設けられ、ストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄ、および各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの偏差が、各レベル２判定部１３２ａにおいて、レベル２の判定値を超えたか否かにより異常の有無が判定され、少なくとも一つにおいて異常があると判定された場合、レベル２異常信号１３５が出力されるようになっている。
【０１２１】
次に、図１７に示すサーボモータ番号検出ブロック１４０について説明する。このサーボモータ番号検出ブロック１４０においては、レベル０判定ブロック１３０からレベル０異常信号１３３が出力された場合、ストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが、番号検出部１４１に入力されて、これらの絶対値１２８ａ〜１２８ｄのうち最大差分をもつ油圧サーボモータ１１の番号が検出される。検出された油圧サーボモータ１１の番号は、メモリ１４２に記憶される。このメモリ１４２に記憶された番号に対応するフィードバックブロック１２０の比例器１２３に、上述したゲイン切換信号１６７が入力されるようになっている。
【０１２２】
次に、図１８を用いて算出条件指示ブロック１５０について説明する。この算出条件指示ブロック１５０においては、レベル１判定ブロック１３１からレベル１異常信号１３４が出力された場合、このレベル１異常信号１３４がＡＮＤ回路１５１とＮＯＴ回路１５５とに入力され、警報信号１６３を出力するようになっている。これと同時に停止変化率設定信号１６４が出力され、指令値算出ブロック９２１の全開側接点１０３と変化率設定ブロック１１０の通常接点１１４とを開くとともに、停止接点１１５を閉じるようになっている。
【０１２３】
また、レベル１異常信号１３４は、第１遅延タイマー１６０に入力され、この第１遅延タイマー１６０は、レベル１異常信号１３４が入力されてから設定時間経過後に、開閉切換度差信号１６５、小変化率設定信号１６６、およびゲイン切換信号１６７を出力する。このうち、開閉切換度差信号１６５は、指令位置算出ブロック１００に入力されて、リングゲート５が停止する前の動作方向とは反対方向に動作をするように、全開側接点１０３または全閉側接点１０４を閉じるようになっている。また、小変化率設定信号１６６は、変化率設定ブロック１１０に入力され、小変化率接点１１６を閉じるようになっている。さらに、ゲイン切換信号１６７は、サーボモータ番号検出ブロック１４０のメモリ１４２に記憶された番号に対応するフィードバックブロック１２０の比例器１２３に入力されて、ゲインを通常時よりも大きな値に切り換えるようになっている。また、第１遅延タイマー１６０は、カウンタ加算信号１６８を動作カウンタ１６１に入力し、動作カウンタ１６１においてカウントが加算されるようになっている。さらに、この第１遅延タイマー１６０は、後述する第２遅延タイマー１６２に信号を出力するようになっている。
【０１２４】
第２遅延タイマー１６２は、第１遅延タイマー１６０からの信号が入力されてから設定時間経過後に、ＡＮＤ回路１５２およびＮＯＴ回路１５６を介して停止変化率設定信号１６４を出力する。このレベル１異常変化率設定信号９５４は、指令位置算出ブロック１００および変化率設定ブロック１１０に入力され、全閉側接点１０４および小変化率接点１１６を開くと同時に停止接点１１５を閉じるようになっている。
【０１２５】
また、この第２遅延タイマー１６２は、ＡＮＤ回路１５３およびＮＯＴ回路１５７を介して第１遅延タイマー１６０に信号を出力し、この第１遅延タイマー１６０は、この信号が入力されてから設定時間経過後に、上述した開閉切換度差信号１６５、小変化率設定信号１６６、およびゲイン切換信号１６７を出力するようになっている。このようにして、第１遅延タイマー１６０および第２遅延タイマー１６２が交互に動作するように構成されている。
【０１２６】
第１遅延タイマー１６０および第２遅延タイマー１６２が交互に動作している間にレベル１異常が解消された場合、ＮＯＴ回路１５８を介して動作カウンタ１６１にて加算されていたカウントがリセットされるようになっている。この場合、変化率設定ブロック１１０の通常接点１１４が閉じる。
【０１２７】
動作カウンタ１６１は、加算されていたカウントが所定回数を超えた場合、ＡＮＤ回路１５４を介してパイロット圧油用切換電磁弁５０（図７および図９参照）に電磁弁動作指令信号１６９を出力するようになっている。この場合、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油が排出され、リングゲート５の弁体５ａが自重により下降してリングゲート５が閉じられる。
【０１２８】
また、この算出条件指示ブロック１５０において、レベル２判定ブロック１３２からレベル２異常信号１３５が出力された場合、ＯＲ回路１５９を通してパイロット圧油用切換電磁弁５０に電磁弁動作指令信号１６９を出力するようになっている。この場合も同様にして、リングゲート５が閉じられる。
【０１２９】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち、リングゲート５の制御方法について説明する。
【０１３０】
まず、図１５に示すように、各油圧サーボモータ１１のストロークの指令位置が算出されるとともに、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが測定され、各サーボ弁２１にサーボ弁動作指令信号１２５ａ〜１２５ｄが出力される。
【０１３１】
この場合、まず、上位の別の制御システムからの指示またはオペレータによる操作に基づいて、指令位置算出ブロック１００の全開側接点１０３が閉じられ、全開目標設定値が第１加減算器１０５に入力される。また、この第１加減算器１０５に、積分算出部１０７により算出された油圧サーボモータ１１のストローク指令位置１０８がフィードバックして入力される。このことにより、第１加減算器１０５において、全開目標設定値とフィードバックされた現在のストローク指令位置１０８との差分計算が行われる。
【０１３２】
この差分値は、変化率決定部１０６に入力される。また、通常時に変化率設定制御ブロック１１０の通常接点１１４が閉じているため、この変化率決定部１０６に、通常変化率設定部１１１から通常時の変化率設定値が入力される。このことにより、変化率決定部１０６においてリングゲート５の変化率が決定される。
【０１３３】
決定されたリングゲート５の変化率は、積分算出部１０７に入力されて、動作時間に亘って積分され、ストローク指令位置１０８が算出される。
【０１３４】
このストローク指令位置１０８は、各フィードバックブロック１２０の第２加減算器１２２に入力される。この第２加減算器１２２には、各ストローク位置検出器１２１により検出されたストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが入力される。このことにより、ストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分計算が行われる。
【０１３５】
この差分値が、比例器１２３に入力され、ゲインと乗算される。比例器１２３からの出力値は、アナログ出力変換器１２４によりアナログ変換されて各油圧サーボ弁２１にサーボ弁動作指令信号１２５ａ〜１２５ｄとして出力される。このことにより、油圧サーボモータ１１が動作する。
【０１３６】
また、第２加減算器１２２において算出されたストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分は、絶対値計算部１２６に入力され、この差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが算出されて、各判定ブロック１３０、１３１、１３２（図１６参照）に入力される。また、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄも、同様にして各判定ブロック１３０、１３１、１３２に入力される。
【０１３７】
次に、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、測定されたストローク実測位置に基づいて、各油圧サーボモータ１１のストロークの異常の有無が判定される。
【０１３８】
すなわち、図１６（ａ）に示すように、各油圧サーボモータ１１のストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄ、および、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの偏差の少なくとも一つが、レベル０判定部ブロック１３０ａによりレベル０の判定値を超えたと判定された場合、レベル０異常信号１３３が出力される。同様にして、ストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄおよび各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの偏差の少なくとも一つが、レベル１判定部ブロック１３１ａによりレベル１の判定値を超えたと判定された場合、レベル１異常信号１３４が出力され、レベル２判定部ブロック１３２ａによりレベル２の判定値を超えたと判定された場合、レベル２異常信号１３５が出力される。
【０１３９】
このうちレベル０異常信号１３３が出力された場合、ストロークの異常の程度が最も大きい油圧サーボモータ１１のストロークの変化率を大きくする。
【０１４０】
すなわち、レベル０異常信号１３３が出力された場合、図１７に示すように、各油圧サーボモータ１１のストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが番号検出部１４１に入力されて、最大差分をもつ油圧サーボモータ１１の番号が検出されて、メモリ１４２に記憶される。この記憶された番号をもつ油圧サーボモータ１１に対応する比例器１２３（図１５参照）に対して、ゲイン切換信号９１９が入力される。このことにより、この油圧サーボモータ１１の動作速度を、他の油圧サーボモータ１１の動作速度よりも大きくし、応答性を向上させることができる。
【０１４１】
また、レベル１異常信号１３４が出力された場合、全ての油圧サーボモータ１１を停止し、停止した各油圧サーボモータ１１を、停止する前の動作方向とは反対方向に動作させる。
【０１４２】
まず、全ての油圧サーボモータ１１を停止させる。この場合、まず、レベル１判定ブロック１３１から出力されたレベル１異常信号１３４が、図１８に示す算出条件指示ブロック１５０に入力される。すなわち、レベル１異常信号１３４がＡＮＤ回路１５１とＮＯＴ回路１５５とにより検知され、警報信号１６３が出力される。これと同時に停止変化率設定信号１６４が出力され、指令位置算出制御ブロック９２１の全開側接点１０３と変化率設定ブロック１１０の通常接点１１４とが開かれるとともに、停止接点１１５が閉じられる。その後、停止変化率設定部１１２から停止時の変化率設定値が変化率決定部１０６に入力され、ストロークの変化率が０と決定される。このことにより、全ての油圧サーボモータ１１を停止することができる。
【０１４３】
また、この際、図１７に示すように、各油圧サーボモータ１１のストローク指令位置１０８と各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄとの差分の絶対値１２８ａ〜１２８ｄが、番号検出部１４１に入力されて、最大差分をもつ油圧サーボモータ１１の番号がメモリ１４２に記憶される。
【０１４４】
次に、停止した各油圧サーボモータ１１を、停止する前の動作方向とは反対方向に動作させる。この場合、まず、図１８に示す算出条件指示ブロック１５０の第１遅延タイマー１６０により、レベル１異常信号１３４が入力されてから設定時間経過後に、開閉切換度差信号１６５、小変化率設定信号１６６、およびゲイン切換信号１６７が出力される。このうち、開閉切換度差信号１６５は指令位置算出ブロック１００に入力されて、リングゲート５が停止する前に開方向に動作していた場合には、全閉側接点１０４が閉じられる。また、小変化率設定信号１６６は変化率設定ブロック１１０に入力されて、小変化率接点１１６が閉じられる。このことにより、通常時よりも小さな変化率（本実施の形態においては、通常時の１／５の変化率）が変化率決定部１０６に入力され、ストローク指令位置１０８を通常時よりも小さくすることができる。さらに、ゲイン切換信号１６７は、サーボモータ番号検出ブロック１４０のメモリ１４２に記憶された番号に対応するフィードバックブロック１２０の比例器１２３に入力され、ゲインが通常時よりも大きな値に切り換えられる。このことにより、最大差分をもつ油圧サーボモータ１１の動作速度を大きくして、応答性を向上させることができる。
【０１４５】
この際、第１遅延タイマー１６０により、動作カウンタ１６１にカウンタ加算信号１６８が入力されてカウントが加算される。また、第１遅延タイマー１６０により、第２遅延タイマー１６２に信号が出力される。
【０１４６】
次に、全ての油圧サーボモータ１１を再び停止させる。この場合、まず、第２遅延タイマー１６２により、第１遅延タイマー１６０からの信号が入力されてから設定時間経過後に、レベル１異常変化率設定信号９５４が出力される。このレベル１異常変化率設定信号９５４は、指令位置算出ブロック１００および変化率設定ブロック１１０に入力され、全閉側接点１０４および小変化率接点１１６が開くとともに、停止接点１１５が閉じる。その後、停止変化率設定部１１２から停止時の変化率設定値が変化率決定部１０６に入力され、ストロークの変化率が０と決定される。このことにより、全ての油圧サーボモータ１１を停止することができる。また、この際、この第２遅延タイマー１６２により、第１遅延タイマー１６０に信号が出力される。
【０１４７】
さらに、停止した各油圧サーボモータ１１を、停止する前の動作方向とは反対方向に再び動作させる。この場合、第１遅延タイマー１６０により、第２遅延タイマー１６２からの信号が入力されてから設定時間経過後に、再度、開閉切換度差信号１６５、小変化率設定信号１６６、およびゲイン切換信号１６７が出力される。これと同時に、動作カウンタ１６１に、カウンタ加算信号１６８が出力されて、カウントが加算される。
【０１４８】
この際、開閉切換度差信号１６５により、指令位置算出ブロック１００の全開側接点１０３が閉じられ、小変化率設定信号１６６により、停止接点１１５が開くとともに、小変化率接点１１６が閉じられる。このことにより、通常時よりも小さな変化率（本実施の形態においては、通常時の１／５の変化率）が変化率決定部１０６に入力され、ストローク指令位置１０８を通常時よりも小さくして、開方向に動作させることができる
【０１４９】
このようにして、第１遅延タイマー１６０および第２遅延タイマー１６２が交互に動作し、各油圧サーボモータ１１を動作させるステップと、停止させるステップとが、動作カウンタ１６１に設定された所定回数分、順次交互に繰り返される。この際、各油圧サーボモータ１１の動作方向は、停止する前の動作方向とは反対方向となっている。
【０１５０】
この間、レベル１異常が解消された場合、算出条件指示ブロック１５０のＮＯＴ回路１５８を通して動作カウンタ１６１にて加算されていたカウントがリセットされる。この場合、変化率決定ブロック９２２の通常接点１１４が閉じられる。このことにより、各油圧サーボモータ１１が通常運転に戻ることができる。
【０１５１】
一方、動作カウンタ１６１により加算されていたカウントが所定回数を超えた場合、ＡＮＤ回路１５４を通してパイロット圧油用切換電磁弁５０（図７および図９参照）に電磁弁動作指令信号１６９が出力される。このことにより、パイロット圧油用切換電磁弁５０は、非常用切換弁２５および開側排出ライン切換弁４０からパイロット圧油を排出し、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油を排出させ、リングゲート５の弁体５ａを自重により下降させてリングゲート５を閉じることができる。
【０１５２】
また、レベル２異常信号１３５が出力された場合、リングゲート５を全閉する。
【０１５３】
すなわち、図１８に示すＯＲ回路１５９を通してパイロット圧油用切換電磁弁５０（図７および図９参照）に電磁弁動作指令信号１６９が出力され、上述したようにリングゲート５を閉じることができる。
【０１５４】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合に、全ての油圧サーボモータ１１を一旦停止させ、その後、停止前の動作方向とは反対方向に各油圧サーボモータ１１を動作させる。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のストローク位置と、他の通常な油圧サーボモータ１１のストローク位置とのずれを低減することができる。このため、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１５５】
第１３の実施の形態
次に、図１９乃至図２１により、本発明の第１３の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１５６】
図１９乃至図２１に示す第１３の実施の形態において、各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて平均ストローク実測位置を求め、停止した油圧サーボモータを、この平均ストローク実測位置に向けて動作させる点が主に異なり、他の構成は、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と略同一である。なお、図１９乃至図２１において、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１５７】
図１９に示すように、制御装置２４の指令位置算出ブロック１００は、各油圧サーボモータ１１の各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの平均位置となる平均ストローク実測位置が設定された平均値設定部１７１を更に有している。この平均値設定部１７１は、レベル１異常が発生した場合に閉じられる接点１７２を介して第１加減算器１０５に入力されるようになっている。
【０１５８】
図２０に示す平均値算出ブロック１７０において、各ストローク位置検出器１２１（図１５参照）により検出された油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが平均値算出部１７３に入力されて、平均ストローク実測位置が算出されるように構成されている。算出された平均ストローク実測位置は、レベル１異常が発生した場合に閉じられる接点１７４を介して平均値設定部１７１に入力される。
【０１５９】
このようにして、レベル１異常が発生した場合、平均値設定部１７１から接点１７２を介して平均ストローク実測位置が目標値として第１加減算器１０５に入力される。この場合、図２１に示すように、第１遅延タイマー１６０からは開閉切換度差信号１６５（図１８参照）は出力されないようになっている。
【０１６０】
本実施の形態においては、測定されたストローク実測位置に基づいて、油圧サーボモータ１１のストロークにレベル１異常があると判定された場合（レベル１異常信号１３４が出力された場合）、全ての油圧サーボモータ１１を停止するとともに、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄに基づいて、平均ストローク実測位置が算出される。
【０１６１】
すなわち、まず、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが平均値算出部１７３に入力されて、平均ストローク実測位置が算出される。この算出された平均ストローク実測位置は、接点１７４を介して平均値設定部に入力され、接点１７２を介して第１加減算器１０５に入力され、指令位置算出ブロック１００および各フィードバックブロック１２０によりサーボ弁動作指令信号１２５ａ〜１２５ｄが各サーボ弁２１に出力される。
【０１６２】
その後、各油圧サーボモータ１１は、この平均ストローク実測位置に向かって動作する。
【０１６３】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合に、全ての油圧サーボモータ１１を一旦停止させ、その後、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの平均位置に向かって各油圧サーボモータ１１は動作する。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のストローク位置と、他の通常な油圧サーボモータ１１のストローク位置とのずれを低減することができる。このため、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを水平に戻すことができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１６４】
第１４の実施の形態
次に、図２２および２３により、本発明の第１４の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１６５】
図２２および２３に示す第１４の実施の形態において、各油圧サーボモータのストローク実測位置に基づいて最大ストローク実測位置を求め、停止した油圧サーボモータを、この最大ストローク実測位置に向けて動作させる点が主に異なり、他の構成は、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と略同一である。なお、図２２および２３において、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１６６】
図２２に示すように、制御装置２４の指令位置算出ブロック１００は、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄのうち最大位置となる最大ストローク実測位置が設定された最大値設定部１８１を更に有している。ここで、ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの最大値とは、リングゲート５が全開となっている場合を基準として定められるものである。この最大値設定部１８１は、レベル１異常が発生した場合に閉じられる接点１８２を介して第１加減算器１０５に入力されるようになっている。
【０１６７】
図２３に示す最大値算出ブロック１８０において、各ストローク位置検出器１２１（図１５参照）により検出された油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが最大値算出部１８３に入力されて、最大ストローク実測位置が算出されるように構成されている。算出された最大ストローク実測位置は、レベル１異常が発生した場合に閉じられる接点１８４を介して最大値設定部１８１に入力される。
【０１６８】
このようにして、レベル１異常が発生した場合、最大値設定部１８１から接点１８２を介して最大ストローク実測位置が目標値として第１加減算器１０５に入力される。この場合、第１遅延タイマー１６０からは開閉切換度差信号１６５（図１８参照）は出力されないようになっている。
【０１６９】
本実施の形態においては、測定されたストローク実測位置に基づいて、油圧サーボモータ１１のストロークにレベル１異常があると判定された場合（レベル１異常信号１３４が出力された場合）、全ての油圧サーボモータ１１を停止するとともに、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄに基づいて、最大ストローク実測位置が算出される。
【０１７０】
すなわち、まず、各ストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄが最大値算出部１８３に入力されて、最大ストローク実測位置が算出される。この算出された最大ストローク実測位置は、接点１８４を介して最大値設定部に入力され、接点１８２を介して第１加減算器１０５に入力され、指令位置算出ブロック１００および各フィードバックブロック１２０によりサーボ弁動作指令信号１２５ａ〜１２５ｄが各サーボ弁２１に出力される。
【０１７１】
その後、各油圧サーボモータ１１は、この最大ストローク実測位置に向かって動作する。
【０１７２】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合に、全ての油圧サーボモータ１１を一旦停止させ、その後、各油圧サーボモータ１１のストローク実測位置１２７ａ〜１２７ｄの最大位置に向かって各油圧サーボモータ１１は動作する。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のストローク位置と、他の通常な油圧サーボモータ１１のストローク位置とのずれを低減することができる。このため、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを水平に戻すことができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１７３】
第１５の実施の形態
次に、図２４により、本発明の第１５の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１７４】
図２４に示す第１５の実施の形態において、各油圧サーボモータを、リングゲートの開方向および閉方向に連続して繰り返して動作させる点が主に異なり、他の構成は、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と略同一である。なお、図２４において、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１７５】
図２４に示す算出条件指示ブロック１５０において、レベル１異常が発生した場合、レベル１異常信号１３４がＡＮＤ回路１９１、１９２とＮＯＴ回路１９４、１９５とに入力され、警報信号１６３およびレベル１異常変化率設定信号９５４を出力するようになっている。このレベル１異常変化率設定信号９５４により、全ての油圧サーボモータ１１の動作が停止する。また、レベル１異常信号１３４は、第３遅延タイマー１９７にも入力されるようになっている。
【０１７６】
第３遅延タイマー１９７は、レベル１異常信号１３４が入力されてから設定時間経過後に、小変化率設定信号１６６、ゲイン切換信号１６７、および開閉微振動信号１９９を出力する。この開閉微振動信号１９９が指令位置算出ブロック１００の第１加減算器１０５に入力されるようになっている。このようにして、リングゲート５の開方向および閉方向に連続して繰り返すように、すなわち微振動させるように、各油圧サーボモータ１１が動作する。なお、この場合、開閉切換度差信号１６５（図１８参照）は出力されないようになっている。
【０１７７】
この際、リングゲート５が開方向に動作している場合には、指令位置算出ブロック１００の全開側接点１０３を閉じ、閉方向に動作している場合には、全閉側接点１０４を閉じる。このことにより、各サーボモータを一定方向に緩動作させることができる。
【０１７８】
また、第３遅延タイマー１９７は、第４遅延タイマー１９８に信号を出力し、第４遅延タイマー１９８は、この信号が入力されてから設定時間経過後に、ＡＮＤ回路１９３およびＯＲ回路１９６を通してパイロット圧油用切換電磁弁５０（図７および図９参照）に電磁弁動作指令信号１６９を出力するようになっている。この場合、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油が排出され、リングゲート５の弁体５ａが自重により下降してリングゲート５が閉じられる。
【０１７９】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストロークに異常があると判定された場合、全ての油圧サーボモータ１１を一旦停止させ、その後、各油圧サーボモータ１１は、リングゲート５の開方向および閉方向に繰り返して動作する。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のストローク位置と、他の通常な油圧サーボモータ１１のストローク位置とのずれを低減することができる。このため、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１８０】
第１６の実施の形態
次に、図２５により、本発明の第１６の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１８１】
図２５に示す第１６の実施の形態において、ストローク異常があると判定された油圧サーボモータの開側ピストン室および閉側ピストン室を、サーボ弁を介在させることなく圧油装置に連通させて圧油を排出するように非常用切換弁を切り換える点が主に異なり、他の構成は、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と略同一である。なお、図２５において、図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１８２】
図２５に示す算出条件指示ブロック１５０において、レベル２判定ブロック１３２からレベル２異常信号が出力された場合、ＡＮＤ回路２０１、ＮＯＴ回路２０３、およびＯＲ回路２０４を通して、除外確認部２０５に信号が入力される。この除外確認部２０５は、図１７に示すサーボモータ番号検出ブロック１４０のメモリ１４２に記憶された油圧サーボモータ１１の番号が、後述する動作指令の除外対象の油圧サーボモータ１１に相当するか否かの確認が行われる。動作指令の除外対象でない場合には、この除外確認部２０５から、この油圧サーボモータ１１に対応する非常用電磁弁２６（図２等参照）に電磁弁動作指令信号２０７が出力されるようになっている。この電磁弁動作指令信号２０７が入力された非常用電磁弁２６は、対応する非常用切換弁２５からパイロット圧油を排出するように動作し、このことにより、非常用切換弁２５は、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させて、この油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油が排出されるように切り換わる。このようにして、メモリ１４２に記憶された番号の油圧サーボモータ１１は自由になる。
【０１８３】
この際、電磁弁動作指令信号２０７を出力した非常用電磁弁２６に対応する油圧サーボモータ１１（自由になった油圧サーボモータ１１）の番号が、除外メモリ２０６に記憶され、動作指令の除外対象となる。その後、この番号に対応する油圧サーボモータ１１が動作指令の除外対象となるように、除外確認部２０５において除外確認が行われる。
【０１８４】
動作指令の除外対象である油圧サーボモータ１１に対してレベル２異常信号が再度出力された場合、ＡＮＤ回路２０２を通してパイロット圧油用切換電磁弁５０（図７および図９参照）に電磁弁動作指令信号２０７を出力するようになっている。この場合、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油が排出され、リングゲート５の弁体５ａが自重により下降してリングゲート５が閉じられる。
【０１８５】
また、レベル１異常が発生して、第１遅延タイマー１６０および第２遅延タイマー１６２が交互に動作している間に、動作カウンタ１６１により加算されていたカウントが所定回数を超えた場合、ＡＮＤ回路１５４およびＯＲ回路２０４を通して、この油圧サーボモータ１１が動作指令の除外対象でない場合には、非常用電磁弁２６に電磁弁動作指令信号２０７が発せられる。そして、上述したように、この油圧サーボモータ１１の番号がメモリ２０８に記憶され動作指令の除外対象となる。
【０１８６】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合に、非常用電磁弁２６に電磁弁動作指令信号２０７を出力することにより、非常用切換弁２５が切り換わり、ストローク異常があると判定された油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させて、これらの開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油を排出することができる。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のピストン１４を自由にして、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１８７】
第１７の実施の形態
次に、図２６により、本発明の第１７の実施の形態におけるリングゲート制御システムおよび制御方法について説明する。
【０１８８】
図２６に示す第１７の実施の形態において、ストローク異常があると判定された油圧サーボモータに対応する非常用切換弁だけではなく、この油圧サーボモータと点対称に配置された他の油圧サーボモータに対応する非常用切換弁をも切り換える点が主に異なり、他の構成は、図２５に示す第１６の実施の形態と略同一である。なお、図２６において、図２５に示す第１６の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１８９】
図２６に示す算出条件指示ブロック１５０において、メモリ１４２に記憶された油圧サーボモータ１１が動作指令の除外対象でない場合に、除外確認部２０５から、この油圧サーボモータ１１に対応する非常用電磁弁２６（図２等参照）に電磁弁動作指令信号２０７が出力される。これと同時に、追加除外確認部２１１において、この油圧サーボモータ１１と点対称に配置された他の油圧サーボモータ１１が、動作指令の除外対象の油圧サーボモータ１１に相当するか否かの確認が行われる。動作指令の除外対象でない場合には、この追加除外確認部２１１から、この他の油圧サーボモータ１１に対応する非常用電磁弁２６に電磁弁動作指令信号２０７が出力されるようになっている。このようにして、互いに点対称に配置された一対の油圧サーボモータ１１に対応する非常用切換弁２５が切り換わり、各油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油が排出され、自由になるようになっている。なお、この他の油圧サーボモータ１１の番号も、除外メモリ２０６に記憶され、動作指令の除外対象となる。
【０１９０】
このように本実施の形態によれば、油圧サーボモータ１１のストローク異常がある場合に、この油圧サーボモータ１１に対応する非常用電磁弁２６だけではなく、点対称に配置された他の油圧サーボモータ１１に対応する非常用電磁弁２６にも追加動作指令信号２１２を出力することにより、それぞれの非常用切換弁２５が切り換わり、一対の油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油装置２０に圧油をそれぞれ排出することができる。このことにより、異常があると判定された油圧サーボモータ１１だけでなく、これと対をなす他の油圧サーボモータ１１のピストン１４をも自由にして、ストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができる。このため、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１９１】
本発明の変形例
次に、本発明によるリングゲート制御システムおよびリングゲート制御方法の変形例について説明する。
【０１９２】
本変形例は、リングゲートが閉方向に動作している場合には、ストローク異常がある油圧サーボモータに対応する非常用切換弁のみを切り換え、リングゲートが開方向に動作している場合には、全ての非常用切換弁を切り換えるものであり、他の構成は図１５乃至図１８に示す第１２の実施の形態と略同一である。
【０１９３】
本変形例によれば、リングゲート５が閉方向に動作している間に、ストローク異常があると判定された場合には、このストローク異常がある油圧サーボモータ１１に対応する非常用切換弁２５のみが第１の状態（図３参照）から第２の状態（図４参照）に切り換えられる。すなわち、この非常用切換弁２５のみが、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させる状態に切り換わる。このことにより、この油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８のみから圧油が排出されて、自由になる。このため、異常があると判定された油圧サーボモータ１１のストローク位置と、他の通常な油圧サーボモータ１１のストローク位置とのずれを低減することができる。この結果、この油圧サーボモータ１１のストローク異常によって傾いていたリングゲート５の弁体５ａを、水平に戻すことができ、リングゲート５の弁体５ａが傾くことを抑制して、リングゲート５をスムースに開閉させることができる。
【０１９４】
また、本変形例によれば、リングゲート５が開方向に動作している間に、ストローク異常が有ると判定された場合には、全ての非常用切換弁２５が第１の状態（図３参照）から第２の状態（図４参照）に切り換えられる。すなわち、全ての非常用切換弁２５が、油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８を、サーボ弁２１を介在させることなく圧油装置２０に連通させる状態に切り換わる。このことにより、全ての油圧サーボモータ１１の開側ピストン室１７および閉側ピストン室１８から圧油を排出して、全ての油圧サーボモータ１１を自由にすることができる。このため、リングゲート５を自重により下降させて、リングゲート５をスムースに閉じることができる。
【符号の説明】
【０１９５】
１      水力機械
２      ケーシング
３      ステーベーン
４      ガイドベーン
５      リングゲート
５ａ    弁体
６      流路
７      上カバ
７ａ    上側パッキン
８      下カバ
８ａ    下側パッキン
１０    リングゲート制御システム
１１    油圧サーボモータ
１２    シリンダ
１３    ピストンロッド
１４    ピストン
１５    ロッド側カバ
１６    ヘッド側カバ
１７    開側ピストン室
１８    閉側ピストン室
２０    圧油装置
２１    サーボ弁
２２    圧油供給ライン
２３    圧油排出ライン
２４    制御装置
２５    非常用切換弁
２６    非常用電磁弁
３０    開側排出ライン
３０ａ  第１開側排出ライン
３０ｂ  第２開側排出ライン
３１    閉側排出ライン
３２    流量調整機構
３３    集流弁
３４    流量調整弁
３５    追加流量調整弁
３６    油圧モータ
４０    開側排出ライン切換弁
５０    パイロット圧油用切換電磁弁
６０    パイロット圧油用切換弁
６１    水車主軸
６２    追加パイロット圧油用切換弁
６３    追加圧油装置
７０    圧油給排ライン
７１    安全弁
７２    安全弁ライン
８０    圧油給排ライン切換弁
８１    圧油分岐ライン
８２    圧油分岐ライン切換弁
１００  指令位置算出ブロック
１０１  全開目標設定部
１０２  全閉目標設定部
１０３  全開側接点
１０４  全閉側接点
１０５  第１加減算器
１０６  変化率決定部
１０７  積分算出部
１０８  ストローク指令位置
１１０  変化率設定ブロック
１１１  通常変化率設定部
１１２  停止変化率設定部
１１３  小変化率設定部
１１４  通常接点
１１５  停止接点
１１６  小変化率接点
１２０  フィードバックブロック
１２１  ストローク位置検出器
１２２  第２加減算器
１２３  比例器
１２４  アナログ出力変換器
１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ  サーボ弁動作指令信号
１２６  絶対値計算部
１２７ａ〜１２７ｄ  ストローク実測位置
１２８ａ〜１２８ｄ  ストローク指令位置とストローク実測位置との差分の絶対値
１３０  レベル０判定ブロック
１３０ａ  レベル０判定部
１３０ｂ  加減算器
１３０ｃ  ＯＲ回路
１３１  レベル１判定ブロック
１３１ａ  レベル１判定部
１３１ｂ  加減算器
１３１ｃ  ＯＲ回路
１３２  レベル２判定ブロック
１３２ａ  レベル２判定部
１３２ｂ  加減算器
１３２ｃ  ＯＲ回路
１３３  レベル０異常信号
１３４  レベル１異常信号
１３５  レベル２異常信号
１４０  サーボモータ番号検出ブロック
１４１  番号検出部
１４２  メモリ
１５０  算出条件指示ブロック
１５１、１５２、１５３、１５４  ＡＮＤ回路
１５５、１５６、１５７、１５８  ＮＯＴ回路
１５９  ＯＲ回路
１６０  第１遅延タイマー
１６１  動作カウンタ
１６２  第２遅延タイマー
１６３  警報信号
１６４  停止変化率設定信号
１６５  開閉切換動作信号
１６６  小変化率設定信号
１６７  ゲイン切換信号
１６８  カウンタ加算信号
１６９  電磁弁動作指令信号
１７０  平均値算出ブロック
１７１  平均値設定部
１７２  接点
１７３  平均値算出部
１７４  接点
１８０  最大値算出ブロック
１８１  最大値設定部
１８２  接点
１８３  最大値算出部
１８４  接点
１９１、１９２、１９３  ＡＮＤ回路
１９４、１９５  ＮＯＴ回路
１９６  ＯＲ回路
１９７  第３遅延タイマー
１９８  第４遅延タイマー
１９９  開閉微振動信号
２０１、２０２  ＡＮＤ回路
２０３  ＮＯＴ回路
２０４  ＯＲ回路
２０５  除外確認部
２０６  除外メモリ
２０７  電磁弁動作指令信号
２１１  追加除外確認部
２１２  追加動作指令信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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