(57)【要約】【課題】発電用水車の運転中において、操作油中の異物によりパイロット弁が固渋するのを抑制することができる水車調速機を提供する。【解決手段】コントローラ７により、パイロット弁８の動作を指示する指示信号に基づいてコンバータ５に電気信号を送り、コンバータ５により電気信号を機械信号に変換してパイロット弁８を駆動する。コントローラ７は、電気信号により指示された動作量と動作量検出器１７により検出したパイロット弁８のスプール８ａの実際の動作量との偏差を演算し、偏差が設定範囲内にある場合は、指示信号の指示方向にパイロット弁８のスプール８ａを動作させる電気信号を出力し、偏差が設定範囲外にある場合は、予め定めた出力時間、指示信号の指示方向と逆方向に駆動する電気信号を出力する。【選択図】図１
2009221993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車のガイドベーン駆動機器を駆動する作動油を制御する主配圧弁と、
前記主配圧弁を駆動するパイロット油を制御するパイロット弁と、
電気信号を機械信号に変換し前記パイロット弁を駆動するコンバータと、
前記パイロット弁の動作量を検出する検出器と、
前記パイロット弁の動作を指示する指示信号に基づいて前記コンバータに前記電気信号を送るコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記検出器で検出した前記パイロット弁の動作量と前記電気信号により指示された動作量との偏差を演算する演算部と、
前記演算部で演算した偏差が予め定めた設定範囲内にあるかどうか判定する判定部と、
前記偏差が前記設定範囲内にある場合は、前記指示信号の指示方向に前記パイロット弁を動作させる前記電気信号を出力し、前記偏差が前記設定範囲外にある場合は、予め定めた出力時間、前記指示信号の指示方向と逆方向に駆動する前記電気信号を出力する出力制御部と
を設けたことを特徴とする水車調速機。
【請求項２】
請求項１記載の水車調速機において、
前記出力制御部は、前記偏差が前記出力時間を経過した後に設定範囲外にある場合、異常信号を出力することを特徴とする水車調速機。
【請求項３】
請求項１記載の水車調速機において、
前記出力制御部は、前記偏差が設定範囲外にあると予め定めた時間内に設定回数判定された場合、異常信号を出力することを特徴とする水車調速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を機械信号に変換するコンバータを有した油圧駆動式の水車調速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用水車の回転速度の制御には水車調速機が使用されている。水車調速機には大きく分けて、電動式のアクチュエータを用いる方式と油圧式のアクチュエータを用いる方式の２種類がある。電動式アクチュエータ方式は比較的小型の水車に、油圧式アクチュエータ方式は比較的大型の水車にそれぞれ用いられており、国内外の水力発電所のほとんどは油圧式アクチュエータ方式の水車調速機を採用している。
【０００３】
油圧式アクチュエータの操作油としてはタービン油が用いられている。操作油は、油圧機器の摺動磨耗粉、空気との接触による酸化などの影響により徐々に汚染が進行していくので、操作油中の異物により油圧式アクチュエータのパイロット弁が固渋して駆動不能となり水車が故障停止する恐れがある。
【０００４】
パイロット弁の固渋を防止する従来技術としては、パイロット弁を駆動する電気−機械コンバータのコンバータコイルに交流電圧を印加することにより、パイロットバルブを強制的に微振動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許２６９３６００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本願発明者等は鋭意研究を重ね、発電用水車の運転停止中にパイロット弁をある周波数で開閉させ操作油を流れるようにすることで、操作油中の異物が堆積することを防止し、発電用水車起動時のパイロット弁の固渋を抑制する技術を開発した。
【０００７】
しかしながら、水力発電所の運転中においては、出力変動がほとんど無い場合が多く、パイロット弁が動く範囲もほぼ一定の範囲に限られる。このため、パイロット弁が動く範囲外の部分に操作油中の異物が堆積し、パイロット弁が上記の範囲よりも大きく動いた場合に異物によって固渋して制御不能となり運転継続不可となる恐れがあり、依然改善の余地が残されている。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、発電用水車の運転中において、操作油中の異物によりパイロット弁が固渋するのを抑制することができる水車調速機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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、水車のガイドベーン駆動機器を駆動する作動油を制御する主配圧弁と、前記主配圧弁を駆動するパイロット油を制御するパイロット弁と、電気信号を機械信号に変換し前記パイロット弁を駆動するコンバータと、前記パイロット弁の動作量を検出する検出器と、前記パイロット弁の動作を指示する指示信号に基づいて前記コンバータに前記電気信号を送るコントローラとを備え、前記コントローラは、前記検出器で検出した前記パイロット弁の動作量と前記電気信号により指示された動作量との偏差を演算する演算部と、前記演算部で演算した偏差が予め定めた設定範囲内にあるかどうか判定する判定部と、前記偏差が前記設定範囲内にある場合は、前記指示信号の指示方向に前記パイロット弁を動作させる前記電気信号を出力し、前記偏差が前記設定範囲外にある場合は、予め定めた出力時間、前記指示信号の指示方向と逆方向に駆動する前記電気信号を出力する出力制御部とを設ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発電用水車の運転中において、操作油中の異物によりパイロット弁が固渋するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
まず、本発明の第１の実施の形態を図１及び図２を用いて説明する。
【００１３】
図２は、本実施の形態に係る水車調速機の系統図である。
【００１４】
図２において、水車調速機は、水車のガイドベーン駆動機器を駆動する作動油を制御する主配圧弁１０と、この主配圧弁１０を駆動するパイロット油を制御するパイロット弁８と、電気信号を機械信号に変換しパイロット弁８を駆動するコンバータ５と、パイロット弁８の動作量を検出する検出器１７と、パイロット弁８の動作を指示する指示信号に基づいてコンバータ５に電気信号を送るコントローラ７と、主配圧弁１０及びパイロット弁８間のパイロット油を制御する油圧切換弁１１と、油圧切換弁１１を切換駆動するパイロット油を制御する水車運転停止用電磁弁１２を備えている。
【００１５】
主配圧弁１０は、弁本体部６０と、これを駆動する駆動部７０からなる。
【００１６】
弁本体部６０は、油圧ポンプ（図示せず）からストレーナ（図示せず）及び管路１５を介して供給される作動油を水車のガイドベーン駆動機器としてのガイドベーンサーボモータ（図示せず）に供給又はガイドベーンサーボモータから作動油を排出するものであり、油圧ポンプからの作動油を入力する入力ポート１０ｃと、図示しない管路を介してガイドベーンサーボモータに接続された出力ポート１０ａ，１０ｂと、圧油タンク２３に接続された排出ポート１０ｄ，１０ｅと、各ポート１０ａ〜１０ｅの接続状態を適宜切り換えるメーンプランジャー９とを備えている。メーンプランジャー９が中立位置（図２に示した位置）にある場合は、出力ポート１０ａ，１０ｂが閉じガイドベーンサーボモータに対する作動油の供給及び排出が遮断される。メーンプランジャー９が図中上方向に駆動された場合は、入力ポート１０ｃと出力ポート１０ａが接続されて管路１５からの作動油が出力ポート１０ａを介してガイドベーンサーボモータに供給されると共に、出力ポート１０ｂと排出ポート１０ｅが接続されてガイドベーンサーボモータからの戻り油が圧油タンク（図示せず）に排出され、ガイドベーンサーボモータが開動作される。メーンプランジャー９が図中下方向に駆動された場合は、入力ポート１０ｃと出力ポート１０ｂが接続されて管路１５からの作動油が出力ポート１０ｂを介してガイドベーンサーボモータに供給されると共に、出力ポート１０ａと排出ポート１０ｄが接続されてガイドベーンサーボモータからの戻り油が圧油タンク（図示せず）に排出され、ガイドベーンサーボモータが閉動作される。
【００１７】
駆動部７０は、管路１３を介してパイロットポンプ（図示せず）に接続された油室３７と、管路３１、油圧切換弁１１及び管路３３を介してパイロット弁８に接続された油室３８と、メーンプランジャー９に連結され、油室３７と油室３８の間を仕切るピストン部９ａと、メーンプランジャー９の動作範囲を制限するストッパ部３０とを備えている。
【００１８】
ピストン部９ａの油室３７は、管路１３を介してパイロットポンプに接続しており、運転中パイロットポンプからのパイロット油によるパイロット圧が常時かかった状態にある。また管路１３からは管路３６が分岐しており、管路３６が、パイロット弁８、管路３１、油圧切換弁１１、及び管路３３を介して油室３８に接続している。このとき、油室３７側と比較して油室３８側の受圧面積の方が広く形成されているため、管路１３を流れるパイロット油の一部がパイロット弁８及び油圧切換弁１１の切換状態によって管路３６，３１,３３を介して油室３８に供給される場合は、先の受圧面積差によってピストン部９ａが図中上方に駆動し、これに連動してメーンプランジャー９も上方向に移動する。一方、パイロット弁８及び油圧切換弁１１の切換状態によって油室３８が管路３１〜３３を介して圧油タンク２３に連通される場合は、ピストン部９ａはメーンプランジャー９とともに図中下方に駆動される。なお、後述するようにパイロット弁８が中立位置に切換ったときには、管路３６，３１，３３及び油室３８内のパイロット油が保持され、ピストン部９ａ及びメーンプランジャー９はその時点の位置で保持される。
【００１９】
ストッパ部３０は、メーンプランジャー９に接続されたフランジ３０ｂと、
フランジ３０ｂの駆動範囲を制限するストッパ３０ａとを備えている。ストッパ３０ａによりフランジ３０ｂの駆動範囲が制限されることにより、フランジ３０ｂに接続されたメーンプランジャー９の移動可能範囲が制限される。また、フランジ３０ｂにはレバー８０が設けられており、メーンプランジャー９と一体的にレバー８０が駆動される。従って、前述のパイロット弁８のパイロットバルブスリーブ８ｂは、レバー８０とメーンプランジャー９の動作に追従して上下動する。
【００２０】
パイロット弁８は、管路１３を介して導かれるパイロットポンプ（図示せず）からの作動油の流れを制御して主配圧弁１０を駆動するものであり、弁箱であるパイロットバルブスリーブ８ｂと、パイロットバルブスリーブ８ｂ内に摺動可能に設けた弁体であるスプール８ａと、パイロットバルブスリーブ８ｂを先の主配圧弁１０のレバー８０に向かって付勢するバネ８ｃとを備えている。パイロットバルブスリーブ８ｂは、入力ポート、出力ポート及び排出ポートを有しており、出力ポートは管路３１を介して油圧切換弁１１と接続され、排出ポートは管路３２を介して圧油タンク２３と接続され、管路１３，３６を介して図示しないパイロットポンプと接続されている。パイロット弁８は、スプール８ａがパイロットバルブスリーブ８ｂに対して中立位置（図示に示した位置）にある場合は、管路３１，３２，３６間の圧油の流れを遮断し、スプール８ａがパイロットバルブスリーブ８ｂに対して図中上側の位置（開位置）にある場合は、管路３１,３６の間の圧油の流れを許容するとともに、管路３１,３２間の圧油の流れを遮断し、スプール８ａがパイロットバルブスリーブ８ｂ対して図中下側の位置（閉位置）に駆動された場合は、管路３６,３１間の圧油の流れを遮断するとともに、管路３１,３２の間の圧油の流れを許容する。
【００２１】
また、パイロット弁８のパイロットバルブスリーブ８ｂは、主配圧弁１０の先述したレバー８０によりバネ８ｃの力に対向する向きに押さえられており、バネ８ｃの力によりレバー８０に追従して上下動する。
【００２２】
コンバータ５は、電気信号を機械信号（機械的動作）に変換する電気−機械コンバータ（例えば、電動アクチュエータ）であり、コントローラ７からの電気信号に基づいて、パイロット弁８のスプール８ａを駆動する。
【００２３】
動作量検出器１７は、パイロット弁８のスプール８ａ動作量（例えば、動作方向及び速度）を検出するものであり、その検出信号を伝送線１７ａを介してコントローラ７に入力する。
【００２４】
油圧切換弁１１は、管路３１と管路３３の間の圧油の流れを制御するものであり、管路３１を介してパイロット弁８と接続され、管路３３を介して主配圧弁１０と接続されている。油圧切換弁１１は、管路３１と管路３３の間の圧油の流れを許容する開位置１１ｂ（図２に示した位置）と、管路３１と管路３３の間の圧油の流れを遮断するとともに、管路３３の圧油を管路３４を介して圧油タンク２３に導く閉位置１１ａとを有している。油圧切換弁１１の位置は、水車運転停止用電磁弁１２からの制御信号（パイロット信号）により制御され、水車運転停止用電磁弁１２からの制御信号を受けると開位置１１ｂに切換わり、制御信号が無い場合（タンク圧の場合）はバネの付勢力により閉位置１１ａに切換わる。
【００２５】
水車運転停止用電磁弁１２は、パイロットポンプ（図示せず）から管路１４を介して油圧切換弁１１のパイロット受圧部に供給されるパイロット圧（制御信号）を制御するものであり、管路１４の圧油の流れを許容する位置（運転位置）１２ａと、管路１４の圧油の流れを遮断し、油圧切換弁１１の受圧部を圧油タンクに接続する位置（停止位置）１２ｂとを有している。水車運転停止用電磁弁１２の位置は、図示しない上位の制御装置からの制御信号（電気信号）により制御される。
【００２６】
コントローラ７は、コンバータ５の動作を制御するものであり、図示しない入力手段（上位の制御装置など）から入力された指示信号及び動作量検出器１７から入力された検出信号に基づいてコンバータ５の指示信号（電気信号）を演算し、伝送線７ａを介してコンバータ５に入力する。続いてコントローラ７の処理内容について詳述する。
【００２７】
図１は、コントローラ７の制御回路の一部を示す図である。
【００２８】
図１に示した回路は、減算器２１、加算器２２、絶対値演算要素１、比較器２ａ，２ｂ，２ｃ、タイマー３ａ，３ｂ，３ｃ、信号切換スイッチ４ａ，４ｂ，４ｃ、ＡＮＤ要素１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、及びＮＯＴ要素１９の各種演算要素を適宜組み合わせて構成されている。
【００２９】
減算器２１は、指令値６と動作量検出器１７から入力された検出信号の偏差を演算し、演算結果を絶対値演算要素１に入力するとともに、比較器２ｂ，２ｃのそれぞれに値ａとして入力する。
【００３０】
指令値６は、パイロット弁８のスプール８ａの開方向（図２中上方向）又は閉方向（図２中下方向）への駆動をコンバータ５に指示する指令値であり、図示しない上位の制御装置により入力される。指令値６は、指示信号の指示方向が開方向である場合（開指令）は正の値、指示信号の指示方向が閉方向である場合（閉指令）は負の値である。
【００３１】
絶対値演算要素１は、減算器２１から入力された演算結果の絶対値を演算し、比較器２ａに値ａとして入力する。
【００３２】
比較器２ａは、絶対値演算要素１から入力された絶対値（値ａ）と設定値２０ａから入力された設定値（値ｂ）を比較する。ここで値ａに比較する設定値２０ａは、パイロット弁８のスプール８ａの指令値６による指示位置と実際の位置との差が許容範囲内であるかどうか、すなわち、指令値６にスプール８ａの動作が追従しているかどうかを判定するための基準値であり、図示しない入力装置などにより予め入力されている。値ａ＜値ｂの場合（許容範囲内である場合）は比較結果として０（ゼロ）が、値ａ＞値ｂの場合（許容範囲外である場合）は比較結果として１が比較器２ａからタイマー３ａ，３ｂに入力される。
【００３３】
タイマー３ａは、比較器２ａから入力された比較結果が０（ゼロ）の場合は、０（ゼロ）をＡＮＤ要素１８ａに入力する。入力された比較結果が１の場合は、比較結果が入力された時点からカウントを開始し、予め定めた基準時間内（例えば５秒間）は０（ゼロ）を、基準時間経過後（タイムアップ後）は１をＡＮＤ要素１８ａに入力する。また、タイムアップ後に比較器２ａから比較結果として０（ゼロ）が入力された場合は、０（ゼロ）をＡＮＤ要素１８ａに入力する。
【００３４】
ＡＮＤ要素１８ａは、運転指令１６とタイマー３ａから入力された値の論理積を演算し、演算結果をタイマー３ｃ及びＡＮＤ要素１８ｂに入力する。ここで、運転指令１６は、図示しない上位の制御装置により水車の運転又は停止のどちらが指令されているかを示す指令値であり、水車の運転が指令されている場合は１、停止が指令されている場合は０（ゼロ）である。
【００３５】
タイマー３ｃは、ＡＮＤ要素１８ａから入力された演算結果が０（ゼロ）の場合は０（ゼロ）をＮＯＴ要素１９に入力する。入力された演算結果が１の場合は、演算結果が入力された時点からカウントを開始し、予め定めた基準時間内（例えば２秒間）は０（ゼロ）を、基準時間経過後（タイムアップ後）は１をＮＯＴ要素１９に入力する。また、タイムアップ後にＡＮＤ要素１８ａから演算結果として０（ゼロ）が入力された場合は、０（ゼロ）をＮＯＴ要素１９に入力する。
【００３６】
ＮＯＴ要素１９は、タイマー３ｃから入力された値が０（ゼロ）の場合は１を、値が１の場合は０（ゼロ）をＡＮＤ要素１８ｂに入力する。
【００３７】
ＡＮＤ要素１８ｂは、ＡＮＤ要素１８ａから入力された演算結果とＮＯＴ要素１９から入力された演算結果の論理積を演算し、演算結果を信号切換スイッチ４ｃに値Ｚ１として入力する。つまり、タイマー３ｃのカウント開始からタイムアップ迄の間は値Ｚ１＝１、それ以外の時はＺ１＝０である。
【００３８】
タイマー３ｂは、比較器２ａから入力された比較結果が０（ゼロ）の場合は、０（ゼロ）をＡＮＤ要素１８ｃに入力する。入力された比較結果が１の場合は、比較結果が入力された時点からカウントを開始し、予め定めた基準時間内（例えば１０秒間）は０（ゼロ）を、基準時間経過後（タイムアップ後）は１をＡＮＤ要素１８ｃに入力する。また、タイムアップ後に比較器２ａから比較結果として０（ゼロ）が入力された場合は、０（ゼロ）をＡＮＤ要素１８ｃに入力する。
【００３９】
ＡＮＤ要素１８ｃは、運転指令１６とタイマー３ｂから入力された値の論理積を演算し、演算結果を上位の制御装置（図示せず）に入力する。ここでは、タイマー３ｂがタイムアップした場合、上位の制御装置にパイロット弁８の異常を報知する異常信号が出力される。それ以外の場合の上位制御装置への出力信号は０（ゼロ）であり、パイロット弁８が正常に動作していることが示される。
【００４０】
比較器２ｂは、減算器２１から入力された演算結果（値ａ）と基準値２０ｂ（値ｂとする）を比較する。ここで値ａと比較する基準値２０ｂは、上位制御装置からの指令値６が開指令又は閉指令のどちらであるかを判定するための基準値（＝０）である。値ａ＜値ｂ（＝０）の場合（指示信号が閉指令の場合）は０（ゼロ）を、値ａ＞値ｂ（＝０）の場合（指示信号が開指令の場合）は１を信号切換スイッチ４ａに値（比較結果）Ｚ１として入力する。
【００４１】
信号切換スイッチ４ａは、比較器２ｂから入力された比較結果（値Ｚ１）が０（ゼロ）の場合は値Ｘを、比較結果（値Ｚ１）が１の場合は値Ｚ２を加算器２２に入力する。ここで、値Ｘは設定値４０ａの値であり０（ゼロ）に設定されている。対する値Ｚ２は閉指令４１ａの値であり、コンバータ５を駆動し、パイロット弁８のスプール８ａの閉方向への駆動を指示する指令値である。閉指令４１ａは、図示しない入力装置などにより予め設定しておく。
【００４２】
比較器２ｃは、減算器２１から入力された演算結果（値ａ）と基準値２０ｃ（値ｂとする）を比較する。ここで値ａと比較する基準値２０ｃは、上位制御装置からの指令値６が開指令又は閉指令のどちらであるかを判定するための基準値（＝０）である。値ａ＜値ｂ（＝０）の場合（指示信号が閉指令の場合）は１を、値ａ＞値ｂ（＝０）の場合（指示信号が開指令の場合）は０（ゼロ）を信号切換スイッチ４ａに値（比較結果）Ｚ１として入力する。
【００４３】
信号切換スイッチ４ｂは、比較器２ｃから入力された比較結果（値Ｚ１）が０（ゼロ）の場合は値Ｘを、比較結果（値Ｚ１）が１の場合は値Ｚ２を加算器２２に入力する。ここで、値Ｘは設定値４０ｂの値であり０（ゼロ）に設定されている。対する値Ｚ２は開指令４１ｂの値であり、コンバータ５を駆動し、パイロット弁８のスプール８ａの開方向への駆動を指示する指令値である。開指令４１ｂは、図示しない入力装置などにより予め設定しておく。
【００４４】
加算器２２は、信号切換スイッチ４ａ及び信号切換スイッチ４ｂから入力されたコンバータ５の指示信号（電気信号）を加算し、信号切換スイッチ４ｃに値Ｚ２として入力する。つまり、減算器２１の演算結果が正の場合は信号切換スイッチ４ａからの閉指令４１ａ（値Ｚ２）が、負の場合は信号切換スイッチ４ｂからの開信号４１ｂが入力切替スイッチ４ｃに入力される。
【００４５】
信号切換スイッチ４ｃは、ＡＮＤ要素１８ｂから入力された演算結果（値Ｚ１）が０（ゼロ）の場合は値Ｘ（指令値６）を、演算結果（値Ｚ１）１の場合は値Ｚ２を電気信号としてコンバータ５に入力する。
【００４６】
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
【００４７】
水車運転時において、コントローラ７は、図示しない上位の制御装置から運転指令が入力されると、運転停止用電磁弁１２を運転位置１２ａに切り換え油圧切換弁１１を開位置に切り換える。また、図示しない上位の制御装置からスプール８ａの動作を指示する指令値６が入力されると、コントローラ７は、この指令値６と動作量検出器１７からの検出信号とを基に、コンバータ５への指示信号（指令値）を生成し電気信号として入力する。コンバータ５は、コントローラ７からの電気信号に基づいて、パイロット弁８を駆動する。
【００４８】
次に、コントローラ７の出力とその結果駆動されるパイロット弁８の動作を、パイロット弁８の状態別に説明していく。
【００４９】
（１）パイロット弁８が正常に動作する場合
この場合、上位制御装置からの指令値６と動作量検出器１７からの検出信号の偏差が設定範囲内であるため、比較器２ａの比較結果は０（ゼロ）となりＡＮＤ要素１８ｂから信号切換スイッチ４ｃに入力される値Ｚ１は０（ゼロ）になる。その結果、信号切換スイッチ４ｃから値Ｘ、すなわち、上位制御装置からの指令値６がそのままコントローラ７から入力される。
【００５０】
このとき、ＡＮＤ要素１８ｃを介してコントローラ７から図示しない上位の制御装置に帰還される信号は０（ゼロ）であり、上位の制御装置側でもパイロット弁８の動作が正常であることが確認される。
【００５１】
指令値６が開指令の場合、コンバータ５によりスプール８ａが図中上側の位置（開位置）に駆動され、パイロットポンプ（図示せず）から管路１３を介して主配圧弁１０の油室３７に供給されているパイロット油の一部が管路３６，３１，３３を介して油室３８に供給される。その結果、ピストン部９ａに連動してメーンプランジャー９が図中上方に駆動し、油圧ポンプ（図示せず）からストレーナ（図示せず）及び管路１５を介して供給される作動油が出力ポート１０ａを介してガイドベーンサーボモータに供給されるとともに、出力ポート１０ｂからの戻り油が圧油タンク（図示せず）に排出され、ガイドベーンサーボモータ（図示せず）が開動作される。
【００５２】
一方、指令値６が閉指令の場合、コンバータ５によりスプール８ａが図中下側の位置（閉位置）に駆動され、油室３８内のパイロット油が管路３１〜３３を介して圧油タンク２３に排出される。その結果、ピストン部９ａに連動してメーンプランジャー９が図中下方に駆動し、油圧ポンプ（図示せず）からストレーナ（図示せず）及び管路１５を介して供給される作動油が出力ポート１０ｂを介してガイドベーンサーボモータに供給されるとともに、出力ポート１０ａからの戻り油が圧油タンク（図示せず）に排出され、ガイドベーンサーボモータ（図示せず）が閉動作される。
【００５３】
（２）パイロット弁８が指令通り動作しない場合
例えば、パイロット油中の異物にスプール８ａの動作が阻害されて、指令値６と動作量検出器１７からの検出信号の偏差が設定範囲から外れた場合、比較器２ａの比較結果が１となり、タイマー３ａ及びタイマー３ｂがカウントを開始する。まだこの時点では、信号切換スイッチ４ｃからコンバータ５に出力される指令値は値Ｘ、すなわち、指令値６であり、ＡＮＤ要素１８ｃからは図示しない上位の制御装置への出力は正常状態を示す０（ゼロ）である。つまり、タイマー３ａ，３ｂのカウント中は先に説明した正常時と同様の動作指令を継続する。
【００５４】
その結果、スプール８ａが指示方向に動作してタイマー３ａが予め定めた基準時間（例えば５秒間）経過前（タイムアップ前）に比較器２ａの比較結果が０（ゼロ）に復帰してタイマー３ａ，３ｂのカウントが解除されれば、信号切換スイッチ４ｃは指令値６を電気信号としてコンバータ５に継続して入力する。この場合、水車のガイドベーンサーボモータは、先に説明したのと同様に正常に開動作又は閉動作する。
【００５５】
それに対し、タイマー３ａがタイムアップした時点でまだ比較器２ａの比較結果が０（ゼロ）に復帰しない場合は、タイマー３ａのカウント終了時点からタイマー３ｃがカウントを開始し、タイマー３ｃがカウント開始した時点から予め定めた基準時間（例えば２秒間）経過するまでの間、信号切換スイッチ４ｃからは値Ｚ２が電気信号としてコンバータ５に入力される。つまり、タイマー３ｃがカウントする一定の時間だけ、コントローラ７は上位の制御装置からの指令値６と逆方向の動作をコンバータ５に指示する。
【００５６】
この間、例えばスプール８ａが固渋しておらず適当なストロークだけ逆駆動していれば、少なくともそのストローク分だけ指令値６の指示に従ってスプール８ａが動作するので、タイマー３ｃがタイムアップした時点で、信号切換スイッチ４ｃはコンバータ５への出力を値Ｘ、すなわち、上位の制御装置からの指令値６に切換える。
【００５７】
先の逆駆動の結果、例えば異物が除去されてスプール８ａの動きが阻害されなくなれば、上記（１）で説明した正常時の動作に復帰する。対して、異物の詰まりが解消されず依然としてスプール８ａが指令値６通りに動作しない場合、コントローラ７は、この（２）で先述した処理を再度実行し逆駆動を指令する。
【００５８】
（３）スプール９ａが固渋している場合
パイロット弁８のスプール８ａが異物で固渋し動作不能な状態にあり、上記（２）の処理によりスプール８ａの逆駆動を指令しても固渋した位置からスプール８ａが動かない場合、減算器２１の減算信号が設定範囲から外れたままとなり、カウンター３ｃがタイムアップしてもカウンター３ｂのカウントがリセットされずに継続される。その結果、上記（２）で示したタイマー３ｂがカウント開始した時点から予め定めた基準時間（例えば１０秒間）が経過したら、ＡＮＤ要素１８ｃから図示しない上位の制御装置に異常状態を示す１が出力され、上位の制御装置により異常処理（例えば、水車の運転停止など）が実行される。
【００５９】
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
【００６０】
前述したように、水力発電所の運転中においては、出力変動がほとんど無い場合が多く、パイロット弁８のスプール８ａが動く範囲もほぼ一定の範囲に限られる。このため、スプール８ａが動く範囲外の部分に操作油中の異物が堆積し、スプール８ａが上記の範囲よりも大きく動いた場合に異物によって固渋してしまう恐れがある。
【００６１】
例えば、上部水槽と下部水槽の落差間に水車を設けた水力発電所において、上部水槽の水位を一定に維持するような制御を行う場合、上部水槽への水の流入量は急激に変化することがほとんど無いので、スプール８ａが動く範囲もほぼ一定の範囲に限られる。しかし、大雨等により急激に上部水槽の水位が上昇した場合には上部水槽の水位を急激に下げようとする制御がなされ、したがって、スプール８ａが上記の範囲よりも大きく動き、堆積した操作油中の異物によってスプール８ａが固渋して制御不能となり、運転継続不可能となる恐れがある。
【００６２】
これに対し、本実施の形態においては、スプール８ａが大きく動き、堆積した異物によって固渋した場合に、スプール８ａを指示信号の指示方向と逆方向に一定の時間だけ駆動し、再度、指示信号の指示方向に駆動することにより、固渋の原因となる異物の堆積が解消し、したがってスプール８ａが固渋するのを抑制することができる。
【００６３】
また、上位の制御装置からの指示信号の入力と同時にスプール８ａを動作させることは物理的に難しく、スプール８ａが固渋していない場合においても遅れが発生してしまい、指示信号にスプール８ａの動作が追従していないと判定されてしまう恐れがある。しかし、本実施の形態においては、この不可避な動作遅れ時間よりも長い基準時間を予め設定し、指示信号が入力されてから基準時間が経過するまでは、指示信号にスプール８ａの動作が追従していないと判定しないように構成したので、スプール８ａが固渋していない正常時に、無駄に逆駆動するのを避けることができる。
【００６４】
さらに、スプール８ａを逆駆動する時間（基準時間）の長さを制限（設定）できるように構成したので、スプール８ａが必要以上に逆駆動されることによりメーンプランジャー９が意図しない動作をし、主機が暴走するのを抑制することができる。
【００６５】
また、スプール８ａを逆駆動する時間（基準時間）を短く設定し、スプール８ａを衝撃的に動作させることができるので、スプール８ａの固渋（異物の堆積）をより容易に解消することができる。
【００６６】
さらに、スプール８ａが固渋し、駆動不能となった場合は、上位の制御装置に異常信号を送るので、上位の制御装置により速やかに主機停止などの処置を行うことができ、より安全に水車の動作を制御することができる。
【００６７】
本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６８】
本実施の形態は、指令値６と動作量検出器１７からの検出信号の偏差が設定範囲から外れた回数をカウントし、この回数に応じて信号を出力するようにしたものである。
【００６９】
図３は、本実施の形態に係るコントローラ７Ａの制御回路の一部を示す図である。図中、図２に示した部材と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００７０】
図３において、本実施の形態に係るコントローラ７Ａは、第１の実施の形態で示した構成に加えて、カウンター４３ｄ、比較器２ｄ、設定回数２０ｄ、及びＯＲ要素５０を備えている。
【００７１】
ＡＮＤ要素１８ａは、運転指令１６とタイマー３ａから入力された値の論理積を演算し、演算結果をタイマー３ｃ、ＡＮＤ要素１８ｂ、及びカウンター４３ｄに入力する。ここで、運転指令１６は、図示しない上位の制御装置により水車の運転又は停止のどちらが指令されているかを示す指令値であり、水車の運転が指令されている場合は１、停止が指令されている場合は０（ゼロ）である。
【００７２】
カウンター４３ｄは、ＡＮＤ要素１８ａからの入力値が０（ゼロ）から１になった回数をカウントし、結果（回数）を比較器２ｄに値ａとして入力する。また、カウンター４３ｄは予め定めた時間毎（例えば２４時間毎）にカウントした回数をリセットし０（ゼロ）にする。
【００７３】
比較器２ｄは、カウンター４３ｄから入力された回数（値ａ）と設定回数２０ｄから入力された設定回数（値ｂ）を比較する。ここで値ａに比較する設定回数２０ｄは、パイロット弁８のスプール８ａの固渋発生回数が許容範囲内であるかどうかを判定するための基準値（例えば１０回）であり、図示しない入力装置などにより予め入力されている。値ａ＜値ｂの場合（許容範囲内である場合）は比較結果として０（ゼロ）が、値ａ＞値ｂの場合（許容範囲外である場合）は比較結果として１が比較器２ｄからＯＲ要素５０に入力される。
【００７４】
ＡＮＤ要素１８ｃは、運転指令１６とタイマー３ｂから入力された値の論理積を演算し、演算結果をＯＲ要素５０に入力する。つまり、タイマー３ｂがタイムアップした場合は１、それ以外の場合は０（ゼロ）がＡＮＤ要素１８ｃからＯＲ要素５０に入力される。
【００７５】
ＯＲ要素５０は、比較器２ｄから入力された比較結果とＡＮＤ要素１８ｃから入力された値の論理積を演算し、演算結果を上位の制御装置（図示せず）に入力する。ここでは、タイマー３ｂがタイムアップした場合、又は、カウンター４３ｄのカウント数が設定回数２０ｄを越えた場合、上位の制御装置にパイロット弁８の異常を報知する異常信号が出力される。それ以外の場合の上位制御装置への出力信号は０（ゼロ）であり、パイロット弁８が正常に動作していることが示される。
【００７６】
その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
【００７８】
本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、水車運転時において、コントローラ７Ａは、図示しない上位の制御装置から運転指令が入力されると、運転停止用電磁弁１２を運転位置１２ａに切り換え油圧切換弁１１を開位置に切り換える。また、図示しない上位の制御装置からスプール８ａの動作を指示する指令値６が入力されると、コントローラ７Ａは、この指令値６と動作量検出器１７からの検出信号とを基に、コンバータ５への指示信号（指令値）を生成し電気信号として入力する。コンバータ５は、コントローラ７Ａからの電気信号に基づいて、パイロット弁８を駆動する。
【００７９】
次に、コントローラ７Ａの出力とその結果駆動されるパイロット弁８の動作を、パイロット弁８の状態別に説明していく。なお、本実施の形態の動作における（１）パイロット弁８が正常に動作する場合、及び（３）スプール９ａが固渋している場合の動作は、第１の実施の形態と同様であり説明を省略する。
【００８０】
（２）パイロット弁８が指令通り動作しない場合
例えば、パイロット油中の異物にスプール８ａの動作が阻害されて、指令値６と動作量検出器１７からの検出信号の偏差が設定範囲から外れた場合、比較器２ａの比較結果が１となり、タイマー３ａ及びタイマー３ｂがカウントを開始する。まだこの時点では、信号切換スイッチ４ｃからコンバータ５に出力される指令値は値Ｘ、すなわち、指令値６であり、ＡＮＤ要素１８ｃからは図示しない上位の制御装置への出力は正常状態を示す０（ゼロ）である。つまり、タイマー３ａ，３ｂのカウント中は先に説明した正常時と同様の動作指令を継続する。
【００８１】
その結果、スプール８ａが指示方向に動作してタイマー３ａが予め定めた基準時間（例えば５秒間）経過前（タイムアップ前）に比較器２ａの比較結果が０（ゼロ）に復帰してタイマー３ａ，３ｂのカウントが解除されれば、信号切換スイッチ４ｃは指令値６を電気信号としてコンバータ５に継続して入力する。この場合、水車のガイドベーンサーボモータは、先に説明したのと同様に正常に開動作又は閉動作する。
【００８２】
それに対し、タイマー３ａがタイムアップした時点で、タイマー３ａがタイムアップした回数の累計が予め定めた設定回数（例えば１０回）を越えた場合は、ＯＲ要素５０から図示しない上位の制御装置に異常状態を示す１が出力され、上位の制御装置により異常処理（例えば、水車の運転停止など）が実行される。
【００８３】
また、タイマー３ａがタイムアップした回数の累計が予め定めた設定回数（例えば１０回）を越えない場合において、タイマー３ａがタイムアップした時点で、まだ比較器２ａの比較結果が０（ゼロ）に復帰しない場合は、タイマー３ａのカウント終了時点からタイマー３ｃがカウントを開始し、タイマー３ｃがカウント開始した時点から予め定めた基準時間（例えば２秒間）経過するまでの間、信号切換スイッチ４ｃからは値Ｚ２が電気信号としてコンバータ５に入力される。つまり、タイマー３ｃがカウントする一定の時間だけ、コントローラ７Ａは上位の制御装置からの指令値６と逆方向の動作をコンバータ５に指示する。
【００８４】
この間、例えばスプール８ａが固渋しておらず適当なストロークだけ逆駆動していれば、少なくともそのストローク分だけ指令値６の指示に従ってスプール８ａが動作するので、タイマー３ｃがタイムアップした時点で、信号切換スイッチ４ｃはコンバータ５への出力を値Ｘ、すなわち、上位の制御装置からの指令値６に切換える。
【００８５】
先の逆駆動の結果、例えば異物が除去されてスプール８ａの動きが阻害されなくなれば、上記（１）で説明した正常時の動作に復帰する。対して、異物の詰まりが解消されず依然としてスプール８ａが指令値６通りに動作しない場合、コントローラ７Ａは、この（２）で先述した処理を再度実行し逆駆動を指令する。
【００８６】
その他の動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００８７】
以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
また、スプール８ａが固渋した場合において、スプール８ａの逆駆動を繰り返し行っても、スプール８ａの固渋が解消されない場合は、異常信号を上位の制御装置に入力し、主機停止などの処置を行うことができ、より安全に水車の動作を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコントローラの制御回路の一部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る水車調速機の系統図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るコントローラの制御回路の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  絶対値演算要素
２ａ，２ｂ，２ｃ、２ｄ  比較器
３ａ，３ｂ，３ｃ  タイマー
４ａ，４ｂ，４ｃ  信号切換スイッチ
５  コンバータ
６  指令値
７，７Ａ  コントローラ
７ａ  伝送線
８  パイロット弁
８ａ  パイロットバルブスリーブ
８ｂ  バネ
９  メーンプランジャー
９ａ  ピストン部
１０  主配圧弁
１１  油圧切換弁
１２  水車運転停止用電磁弁
１３〜１５  管路
１６  運転指令
１７  動作量検出器
１７ａ  伝送線
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  ＡＮＤ要素
１９  ＮＯＴ要素
２０ａ  設定値
２１  減算器
２２  加算器
２３  圧油タンク
３０  ストッパ部
３１〜３６  管路
３７，３８  油室
４３ｄ  カウンター
５０  ＯＲ要素
【図１】
2009221993.tif 000003
【図２】
2009221993.tif 000004
【図３】
2009221993.tif 000005