(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路に設けたスクリーンに捕捉される塵芥を取り除くための除塵機の起動を制御する除塵機起動制御システムであって、
前記スクリーンよりも上流側に設置される設備と、水路を流れる水の流速に基づいて前記設備から前記除塵機へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出手段と、前記設備から信号を出力する信号出力手段と、該信号出力手段からの出力信号に基づいて前記割出手段で割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウント手段と、該カウント手段でカウントが終了したときの信号に基づいて前記除塵機を起動させる起動手段とを備えていることを特徴とする除塵機起動制御システム。
【請求項２】
前記信号出力手段は、所定量の塵芥群が前記設備から前記スクリーンに向けて流出したときに該設備から信号を出力する手段であることを特徴とする請求項１に記載の除塵機起動制御システム。
【請求項３】
前記設備は、前記スクリーンよりも上流側に設置される上流側スクリーンと、該上流側スクリーンの上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する水位差検出手段とを備え、前記信号出力手段は、前記水位差検出手段からの水位差が設定値を越えてから許容範囲に収束して正常に戻ったときに、前記所定量の塵芥群が前記設備から前記スクリーンに向けて流出したと判断して信号を出力する手段であることを特徴とする請求項２に記載の除塵機起動制御システム。
【請求項４】
前記カウント手段が、タイマから構成され、該タイマは、前記割出手段で割り出した到達時間をカウントしカウント終了時に信号を前記起動手段に出力するように構成されていることを特徴とする請求項1〜３のうちのいずれか１項に記載の除塵機起動制御システム。
【請求項５】
水路に設けたスクリーンに捕捉される塵芥を取り除くための除塵機の起動を制御する除塵機起動制御方法であって、
水路を流れる水の流速に基づいて前記スクリーンよりも上流側に設置される設備から前記除塵機へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出ステップと、前記設備から出力される信号に基づいて前記割出ステップで割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウントステップと、該カウントステップでカウントが終了したときの信号に基づいて前記除塵機を起動させる起動ステップとを備えていることを特徴とする除塵機起動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除塵機の起動を制御する除塵機起動制御システム及び除塵機起動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水力発電設備においては、水路を流れる塵芥を捕捉するスクリーンと、そのスクリーンに補足した塵芥を取り除くための除塵機とを備えている。また、スクリーンの上流に、塵芥を検出する検知器を備え、その検知器により検出される塵芥の検出頻度からスクリーンが塵芥を捕捉する捕捉推定量を算出し、算出された捕捉推定量に基づいて除塵機の起動を制御する除塵機起動制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２７０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の除塵機起動制御方法では、捕捉推定量を塵芥の検知器の検出頻度に基づいて算出するのであるが、塵芥の検出頻度が時間経過とともに変化するため、多くの量の塵芥を検出して捕捉推定量を算出しないと、捕捉推定量の精度を高めることができない。このため、検出時間が多くかかってしまい、除塵機の起動が遅れてしまうことになる。除塵機の起動が遅れると、能力以上の塵芥が除塵機に到達してしまうため、除塵機が過負荷運転を行うことになる。その結果、除塵機が停止するという故障が度々発生して、発電が一時的に停止状態となり、溢水電力が発生するという不都合があった。一般的に、水路の上流側には、多量の塵芥を除去することができる大きな処理能力を有する大型の除塵機を配置し、多量の塵芥が流れてこない水路の下流側には、小型の除塵機を設置している。このような状況において、例えば大雨等の出水時には、下流側へも多量の塵芥が流れてくるため、上記のように除塵機の起動が遅れると、小型の除塵機は、過負荷運転による故障が更に発生し易く、早期改善が要望されている。
【０００５】
そこで、本発明は、スクリーンに到達する塵芥の到達時間に合わせて除塵機を起動することによって、除塵機の過負荷運転による故障を防止することができる除塵機起動制御システム及び除塵機起動制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の除塵機起動制御システムは、水路に設けたスクリーンに捕捉される塵芥を取り除くための除塵機の起動を制御する除塵機起動制御システムであって、前記スクリーンよりも上流側に設置される設備と、水路を流れる水の流速に基づいて前記設備から前記除塵機へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出手段と、前記設備から信号を出力する信号出力手段と、該信号出力手段からの出力信号に基づいて前記割出手段で割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウント手段と、該カウント手段でカウントが終了したときの信号に基づいて前記除塵機を起動させる起動手段とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
上記のように、設備からの信号が信号出力手段から出力されると、その出力信号に基づいて割出手段で割り出した塵芥の到達時間をカウントし、カウント終了後に起動手段が除塵機を起動させる。つまり塵芥が除塵機へ到達する到達時間に合わせて除塵機を起動させるので、除塵機の起動が遅れることがない。これにより、除塵機を過負荷運転させることなく、通常運転で塵芥を処理することができる。
【０００８】
また、本発明に係る除塵機起動制御システムは、前記信号出力手段が、所定量の塵芥群が前記設備から前記スクリーンに向けて流出したときに該設備から信号を出力する手段であってもよい。
【０００９】
上記のように、信号出力手段が、所定量の塵芥群が設備からスクリーンに向けて流出したときに設備から信号を出力する構成であれば、所定量の塵芥群が設備からスクリーンに向けて確実に流出したことを認識することができ、塵芥の処理を確実に行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る除塵機起動制御システムは、前記設備が、前記スクリーンよりも上流側に設置される上流側スクリーンと、該上流側スクリーンの上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する水位差検出手段とを備え、前記信号出力手段は、前記水位差検出手段からの水位差が設定値を越えてから許容範囲に収束して正常に戻ったときに、前記所定量の塵芥群が前記設備から前記スクリーンに向けて流出したと判断して信号を出力する手段であってもよい。
【００１１】
上記のように、水位差検出手段からの水位差が設定値を越えてから塵芥が除去されることによって、上流側スクリーンの上流側の水位と下流側の水位との水位差が許容範囲に収束して正常に戻ったときに、所定量の塵芥群が前記設備から前記スクリーンに向けて流出したと判断して信号を出力する。信号が出力されると、割出手段で割り出した塵芥の到達時間をカウントする。よって、塵芥の到達時間のカウントを開始するタイミングを上流側スクリーンの水位差により精度よく捉えて、除塵機の起動を高精度で制御することができる。
【００１２】
また、本発明に係る除塵機起動制御システムは、前記カウント手段が、タイマから構成され、該タイマは、前記割出手段で割り出した到達時間をカウントしカウント終了時に信号を前記起動手段に出力するように構成されていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、割出手段で割り出した到達時間をタイマがカウントしカウント終了時の出力信号を起動手段に出力して、除塵機が起動する。
【００１４】
本発明に係る除塵機起動制御方法は、水路に設けたスクリーンに捕捉される塵芥を取り除くための除塵機の起動を制御する除塵機起動制御方法であって、水路を流れる水の流速に基づいて前記スクリーンよりも上流側に設置される設備から前記除塵機へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出ステップと、前記設備から出力される信号に基づいて前記割出ステップで割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウントステップと、該カウントステップでカウントが終了したときの信号に基づいて前記除塵機を起動させる起動ステップとを備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記のように、設備から出力される出力信号に基づいて割出ステップで割り出した塵芥の到達時間をカウントし、カウント終了後に起動ステップが除塵機を起動させる。つまり塵芥が除塵機へ到達する到達時間に合わせて除塵機を起動させるので、除塵機の起動が遅れることがない。これにより、除塵機を過負荷運転させることなく、通常運転で塵芥を処理することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、スクリーンに到達する塵芥の到達時間に合わせて除塵機を起動する構成にすることによって、除塵機の過負荷運転による故障を防止することができる除塵機起動制御システム及び除塵機起動制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】水力発電設備に水を供給する水路を示す縦断側面図である。
【図２】水槽の縦断側面図である。
【図３】本発明の除塵機起動制御システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の除塵機起動制御を示す第１のフローチャートである。
【図５】本発明の除塵機起動制御を示す第２のフローチャートである。
【図６】本発明の除塵機起動制御を示す第３のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る除塵機起動制御システムを図面に基づいて説明する。図１には、貯水池（調整池）１を形成するためのダム２と、ダム２とダム２よりも下流側に設置する取水口ゲート３との間に形成される沈砂池４と、取水口ゲート３から流れる水を一旦蓄えておくための水槽５（図２参照）とを備えている。以下において、ダム２と沈砂池４と取水口ゲート３とを上流側と称し、水槽５を下流側と称して説明する。
【００１９】
沈砂池４は、水から土砂を取り除くための設備である。また、沈砂池４のダム２寄りに塵芥を捕捉するための１次スクリーン６を設置し、沈砂池４の取水口ゲート３寄りに塵芥を捕捉するための２次スクリーン７を設置し、２次スクリーン７の前面（上流側の面）に補足した塵芥を取り除くための２次用除塵機８を設置している。この２次用除塵機８は、図示していない電動モータの動力により駆動されて塵芥を取り除くように構成されている。
【００２０】
水槽５は、発電所の出力変動による水の流量変化を吸収する設備である。また、水槽５には、図２に示すように、塵芥を捕捉するための水槽スクリーン９を設置し、水槽スクリーン９の前面（上流側の面）に補足した塵芥を取り除くための水槽用除塵機１０を設置している。この水槽用除塵機１０は、爪状のレーキ１１を備えるレーキ部１２と、レーキ部１２を上下方向に移動させるための電動モータ１３と、レーキ部１２を上下方向に移動案内するための案内部材１４を備えている。レーキ１１を水槽スクリーン９の前面に接触した状態で図２の状態から矢印で示す上方へ電動モータ１３の動力によりレーキ部１２を移動させることによって、水槽スクリーン９の前面に補足した塵芥を上方へ掻き上げて図示していない上方の収容部へ収容するようにしている。
【００２１】
除塵機起動制御システム１５は、図３に示すように、水槽スクリーン９よりも上流側に設置される設備１６と、水路を流れる水の流速に基づいて設備１６から水槽用除塵機１０へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出手段１７と、設備１６から信号を出力する信号出力手段１８と、信号出力手段１８からの出力信号に基づいて割出手段１７で割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウント手段１９と、カウント手段１９でカウントが終了したときの信号に基づいて水槽用除塵機１０を起動させる起動手段２０を備えている。
【００２２】
また、除塵機起動制御方法は、水路を流れる水の流速に基づいて水槽スクリーン９よりも上流側に設置される設備１６から水槽用除塵機１０へ塵芥が到達する到達時間を割り出す割出ステップと、設備１６から出力される信号に基づいて割出ステップで割り出した塵芥の到達時間をカウントするカウントステップと、カウントステップでカウントが終了したときの信号に基づいて水槽用除塵機１０を起動させる起動ステップとを備えている。
【００２３】
設備１６は、沈砂池４に設置された１次スクリーン６、２次スクリーン７、２次用除塵機８と、１次スクリーン６の上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する１次用水位差検出手段２１と、２次スクリーン７の上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する２次用水位差検出手段２２とを備えている。
【００２４】
図１に示すように、１次用水位差検出手段２１は、１次スクリーン６の上流側の水位を計測する第１水位センサ２３と、１次スクリーン６の下流側の水位を計測する第２水位センサ２４とから構成されている。第１水位センサ２３及び第２水位センサ２４は、１次用制御部２７に接続されている。従って、１次用制御部２７は、第１水位センサ２３からの水位と第２水位センサ２４との水位差が設定値を越えていると判定すると、信号を出力すると共に警報を発する。また、２次用水位差検出手段２２は、２次スクリーン７の上流側の水位を計測する第３水位センサ２５と、２次スクリーン７の下流側の水位を計測する第４水位センサ２６とから構成されている。第３水位センサ２５及び第４水位センサ２６は、２次用制御部２８に接続されている。従って、２次用制御部２８は、第３水位センサ２５からの水位と第４水位センサ２６との水位差が設定値を越えていると判定すると、２次スクリーン７に塵芥が所定量以上溜まっていると判断して、信号を出力すると共に警報を発する。
【００２５】
割出手段１７は、設備１６から水槽用除塵機１０までの距離を水路を流れる水の流速で割ることによって予め割り出す手段であり、ここでは６０分と割り出している。この６０分は、設備１６から水槽用除塵機１０へ塵芥が到達するまで余裕の時間を加味した時間にしており、例えば大雨等の出水時において水路を流れる水の流速が速くなった場合でも、設備１６から水槽用除塵機１０へ塵芥が到達する前に、水槽用除塵機１０の起動を開始できる時間である。
【００２６】
信号出力手段１８は、１次用水位差検出手段２１又は２次用水位差検出手段２２からの水位差が設定値を越えてから許容範囲に収束して正常に戻ったと判断した時に信号を出力する手段である。この１次用水位差検出手段２１からの水位差により信号出力手段１８から出力信号が出力される場合には、１次スクリーン６から２次スクリーン７に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断し、２次用水位差検出手段２２設備１６からの水位差により信号出力手段１８から出力信号が出力される場合には、２次スクリーン７から水槽スクリーン９に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断する。
【００２７】
カウント手段１９は、タイマから構成され、タイマは、割出手段１７で割り出した到達時間をカウントしカウント終了時に信号を起動手段２０に出力するように構成されている。
【００２８】
このように構成された水槽用除塵機の起動制御が３通りあり、それぞれについて説明する。まず第１の起動制御として、図４に示すように、第１水位センサ２３からの検出値と第２水位センサ２４からの検出値とを１次用制御部２７に取り込む（ステップＳ１，Ｓ２）。これらの検出値を取り込む度に検出値の差（水位差）が設定値を越えたかどうかを１次用制御部２７が判定する（ステップＳ３）。設定値を越えたと判定すると、人手により塵芥を取り除く作業を行う（ステップＳ４）。作業後に水位差が許容範囲（例えば水位差０）になっているかどうかを判定し（ステップＳ５）、水位差が許容範囲に入っていると、１次スクリーン６から２次スクリーン７に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断し、タイマが割出手段１７で割り出した時間（ここでは６０分）のカウントを開始する（ステップＳ６、カウントステップ）。カウントが終了しているかどうかを判定し（ステップＳ７）、終了している場合には、水槽用除塵機１０を起動するために電動モータ１３に駆動信号を出力する（ステップＳ８、起動ステップ）。
【００２９】
上記のように設備１６からの出力信号、つまり水位差が許容範囲（例えば水位差０）になった時の出力信号に基づいて割出手段１７で割り出した塵芥の到達時間（ここでは６０分）をカウントし、カウント終了後に起動手段２０が水槽用除塵機１０を起動させる。つまり塵芥が水槽用除塵機１０へ到達する到達時間に合わせて水槽用除塵機１０を起動させるので、水槽用除塵機１０の起動が遅れることがない。
【００３０】
第２の起動制御として、図５に示すように、第１水位センサ２３からの検出値と第２水位センサ２４からの検出値とを１次用制御部２７に取り込む（ステップＳ１０，Ｓ１１）。これらの検出値を取り込む度に検出値の差（水位差）が設定値を越えたかどうかを１次用制御部２７が判定する（ステップＳ１２）。１次用制御部２７が設定値を越えたと判定し、かつ、水の流れが速くて塵芥を人為的に取り除く作業がし難いと判断すると、取水口ゲート３の切替スイッチ４３Ｒを遠方操作から直接操作へ切り替える。続いて取水口ゲート３まで移動して取水口ゲート３を全閉にする（ステップＳ１４）。この状態から塵芥を取り除く作業を行う（ステップＳ１５）。作業後に水位差が許容範囲（例えば水位差０）になっているかどうかを判定し（ステップＳ１６）、水位差が許容範囲になっていると、全閉となっている取水口ゲート３を全開にし（ステップＳ１７）、その後、切替スイッチ４３Ｒを直接操作から遠方操作へ切り替える（ステップＳ１８）。この切り替えによって、１次スクリーン６から２次スクリーン７に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断し、タイマが割出手段１７で割り出した時間（ここでは６０分）のカウントを開始する（ステップＳ１９、カウントステップ）。カウントが終了しているかどうかを判定し（ステップＳ２０）、終了している場合には、水槽用除塵機１０を起動するために電動モータ１３に駆動信号を出力する（ステップＳ２１、起動ステップ）。
【００３１】
この場合も、第１の起動制御と同様に、設備１６からの出力信号、つまり水位差が許容範囲（例えば水位差０）になった時の信号により、１次スクリーン６から２次スクリーン７に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断して、割出手段１７で割り出した塵芥の到達時間（ここでは６０分）をカウントし、カウント終了後に起動手段２０が水槽用除塵機１０を起動させる。つまり塵芥が水槽用除塵機１０へ到達する到達時間に合わせて水槽用除塵機１０を起動させるので、水槽用除塵機１０の起動が遅れることがない。
【００３２】
第３の起動制御として、図６に示すように、第３水位センサ２５からの検出値と第４水位センサ２６からの検出値とを２次用制御部２８に取り込む（ステップＳ３０，Ｓ３１）。これらの検出値を取り込む度に検出値の差（水位差）が設定値を越えたかどうかを２次用制御部２８が判定する（ステップＳ３２）。２次用制御部２８が設定値を越えたと判定すると、２次用除塵機８を起動して２次スクリーン７に捕捉された塵芥を自動的に取り除く（ステップＳ３３）。２次用除塵機８の起動後に水位差が許容範囲（例えば水位差０）になっているかどうかを２次用制御部２８が判定し（ステップＳ３４）、水位差が許容範囲になっていると、２次スクリーン７から水槽スクリーン９に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断して、タイマが割出手段１７で割り出した時間（ここでは６０分）のカウントを開始する（ステップＳ３５、カウントステップ）。カウントが終了しているかどうかを判定し（ステップＳ３６）、終了している場合には、水槽用除塵機１０を起動するために電動モータ１３に駆動信号を出力する（ステップＳ３７、起動ステップ）。
【００３３】
この場合も、第１及び第２の起動制御と同様に、設備１６からの出力信号、つまり水位差が許容範囲（例えば水位差０）になった時の信号により、２次スクリーン７から水槽スクリーン９に向けて所定量の塵芥群が流出したと判断して、割出手段１７で割り出した塵芥の到達時間（ここでは６０分）をカウントし、カウント終了後に起動手段２０が水槽用除塵機１０を起動させる。つまり塵芥が水槽用除塵機１０へ到達する到達時間に合わせて水槽用除塵機１０を起動させるので、水槽用除塵機１０の起動が遅れることがない。
【００３４】
第１の起動制御は、水路の水の流れが穏やかで、１次スクリーン６に捕捉された塵芥を人手で除去できる場合に用いるものであり、第２の起動制御は、水路の水の流れが速くて１次スクリーン６に捕捉された塵芥を人手で除去できない場合に用いることになる。つまり、第１の起動制御と第２の起動制御とは、第１水位センサ２３からの検出値と第２水位センサ２４からの検出値とに基づいて起動制御する時に、水路の水の流れに応じて人為的に選択して使用することになる。そして、第３の起動制御は、第３水位センサ２５からの検出値と第４水位センサ２６からの検出値とに基づいて起動制御されるが、第１の起動制御又は第２の起動制御を行っている最中に、第３の起動制御が開始されたとしても、第１の起動制御又は第２の起動制御による水槽用除塵機１０の起動制御を優先して行い、第３の起動制御からの信号は無視することにしている。また、第３の起動制御が先に開始され、第３の起動制御中に、第１の起動制御又は第２の起動制御が開始されたとしても、第３の起動制御により水槽用除塵機１０の起動制御を優先して行い、第１の起動制御又は第２の起動制御からの信号は無視することにしている。
【００３５】
なお、本発明に係る除塵機起動制御システム及び除塵機起動制御方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更することができる。
【００３６】
例えば、設備１６から水槽用除塵機１０へ塵芥が到達する到達時間を予め割り出した所定時間（６０分）を用いたが、水槽用除塵機１０の起動制御が開始されてからタイマによるカウントが開始されるまでの間に、水の流速の測定値と設備１６から水槽用除塵機１０までの距離（既知）とから到達時間を割り出す（演算する）ように構成してもよい。このように水槽用除塵機１０の起動制御を行う度に、到達時間を割り出すことによって、水の流速の変動分を加味することができ、到達してくる塵芥に対する水槽用除塵機１０の起動タイミングを常に同一のタイミングにすることができる利点がある。
【００３７】
実施形態では、設備１６を、沈砂池４に設置された１次スクリーン６、２次スクリーン７、２次用除塵機８と、１次スクリーン６の上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する１次用水位差検出手段２１と、２次スクリーン７の上流側の水位と下流側の水位との水位差を検出する２次用水位差検出手段２２とから構成したが、設備１６を、貯水池１から沈砂池４へ排出される水と共に流れてくる所定量の塵芥群を検出する検出手段から構成してもよい。この場合、第１スクリーン６に捕捉される塵芥を自動的に取り除く除塵機を設けて、所定量の塵芥群を検出する検出手段からの検出信号に基づいて第１スクリーン６に塵芥が到達する到達時間を割り出して第１スクリーン６に塵芥が到達する前に、除塵機を起動するように構成してもよい。つまり、所定量の塵芥群を検出する検出手段からの検出信号に基づいて下流側に位置する任意のスクリーンに備えた除塵機又は全てのスクリーンに備えた除塵機を、各スクリーンに塵芥が到達する前に、各スクリーンに該当する除塵機を起動するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…貯水池（調整池）、２…ダム、３…取水口ゲート、４…沈砂池、５…水槽、６…１次スクリーン、７…２次スクリーン、８…２次用除塵機、９…水槽スクリーン、１０…水槽用除塵機、１１…レーキ、１２…レーキ部、１３…電動モータ、１４…案内部材、１５…除塵機起動制御システム、１６…設備、１７…割出手段、１８…信号出力手段、１９…カウント手段、２０…起動手段、２１…１次用水位差検出手段、２２…２次用水位差検出手段、２３…第１水位センサ、２４…第２水位センサ、２５…第３水位センサ、２６…第４水位センサ、２７…１次用制御部、２８…２次用制御部
【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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