CN105074135B - 多阀型蒸汽阀及蒸汽涡轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多阀型蒸汽阀及蒸汽涡轮，所述多阀型蒸汽阀具备多个调整阀，并通过依次将该多个调整阀设为打开状态来使蒸汽流入，所述调整阀通过沿一方向驱动阀轴，阀体逐渐远离阀座而扩大流路，其中，所述多阀型蒸汽阀构成为如下，即多个调整阀中，至少最先成为打开状态的调整阀与其他调整阀相比，从关闭状态沿一方向驱动时的蒸汽的流入量减少。

Description

多阀型蒸汽阀及蒸汽涡轮
技术领域
本发明涉及一种调整所流入的蒸汽量的多阀型蒸汽阀及蒸汽涡轮。
背景技术
使处于停止状态的蒸汽涡轮运转时，在长期的停止状态中，转子由于自重而歪斜，因此为了校正该歪斜，以低于额定转速的旋转进行暖机运行。
如图10所示，暖机运行时，使用具备多个调整阀的多阀型蒸汽阀106。多阀型蒸汽阀106由设置于供给有蒸汽的蒸汽室内部的隔板13及安装于隔板13的多个调整阀14构成。并且，通过由支承棒17操作隔板13，调整阀14向上下方向被驱动。多个调整阀14设定成通过使隔板13向上方移动，依次成为打开状态。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开平10-9407号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
图11是表示蒸汽流量与阀的升程量(阀升程)的关系的曲线图，曲线图的1～5的数字表示该升程量中是第1调整阀14至第5调整阀14中的哪一调整阀14在提升。
上述以往的多阀型蒸汽阀中，如图11所示，最初成为打开状态的调整阀14的流量范围R较广，因此存在暖机运行中的低速旋转时的控制性上存在困难的问题。已知尤其在试运行时等仅使涡轮运行时，转子的旋转惯性(GD2)减小，因此不易调速。
发明内容
用于解决技术课题的手段
本发明的多阀型蒸汽阀，其具备多个调整阀，并通过依次将该多个调整阀设为打开状态来使蒸汽流入，所述调整阀通过沿一方向驱动阀轴，阀体逐渐远离阀座而扩大流路，其中，所述多阀型蒸汽阀构成为如下，即所述多个调整阀中，至少最先成为打开状态的调整阀与其他调整阀相比，从关闭状态沿一方向驱动时的蒸汽的流入量减少。
根据上述结构，最初成为打开状态的调整阀的全闭状态至全开状态的蒸汽流量会减少。即，通过使调整阀的流量范围变窄，多阀型蒸汽阀的微速调整时的控制性得到提高。
上述多阀型蒸汽阀中，所述至少最先成为打开状态的调整阀优选形成为，所述阀体与其他调整阀的阀体相比，被小型化，蒸汽的流入量减少。
根据上述结构，能够减少用于使调整阀工作的驱动力。即，通过阀体的小型化，施加于阀体的蒸汽的推力减小，因此能够减少用于驱动阀体的动力。
上述多阀型蒸汽阀中，可设为如下结构，即所述至少最先成为打开状态的调整阀中，所述阀体具有：先导阀，与所述阀轴连接；及阀体主体，与所述阀座抵接，并形成有在内部容纳先导阀的空间、连通所述空间与上游侧流路的蒸汽导入孔、及连通所述空间与下游侧流路的蒸汽排出孔，在关闭状态下，所述先导阀封闭所述蒸汽导入孔及蒸汽排出孔，通过从关闭状态沿一方向驱动所述阀轴，所述蒸汽导入孔及所述蒸汽排出孔解放，上游侧流路与下游侧经由所述空间连通，而且，通过沿一方向驱动阀轴，所述先导阀吊起所述阀体来使其远离所述阀座。
根据上述结构，调整阀由主阀及先导阀构成，由此能够实现基于先导阀的控制。即，即，能够使调整阀相对于阀升程的流量范围较窄，多阀型蒸汽阀的微速调整时的控制性得到提高。
上述多阀型蒸汽阀中，优选使所述阀体的所述阀轴从穿设于配置在所述流路内部的隔板的阀轴孔的下方通过，经由所述隔板，吊起形成于所述阀轴上方的扩径部来使所述阀体相对于所述阀座进退，从而使蒸汽流入。
根据上述结构，即使在较低的转速下也能够轻松地进行调速。
上述多阀型蒸汽阀中，可设为如下结构，即所述多阀型蒸汽阀具有连接臂，并通过转动所述连接臂，使蒸汽流入，所述连接臂配置于所述流路的外部，并具有驱动所述多个调整阀的所述阀轴的多个凸轮。
根据上述结构，即使在蒸汽温度的压力及温度较高时，也能够实现利用多个配管的蒸汽的导入。
并且，本发明提供一种具备上述任一项中所述的多阀型蒸汽阀的蒸汽涡轮。
发明效果
根据本发明，最初成为打开状态的调整阀的全闭状态至全开状态的蒸汽流量减少。即，调整阀的流量范围变窄，由此多阀型蒸汽阀的微速调整时的控制性得到提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的蒸汽涡轮中的停止阀及多阀型蒸汽阀的配置的说明图。
图2是本发明的第1实施方式的蒸汽涡轮阀室的示意剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的多阀型蒸汽阀的组装图。
图4是表示本发明的第1实施方式的蒸汽涡轮中的蒸汽流量与阀的提升量的关系的曲线图。
图5是本发明的第2实施方式的蒸汽涡轮阀室的示意图。
图6是说明本发明的第2实施方式的蒸汽涡轮的调整阀驱动机构的立体图。
图7是表示本发明的第2实施方式的调整阀的示意剖视图。
图8是对本发明的第2实施方式的调整阀的作用进行说明的图。
图9是表示本发明的第2实施方式的蒸汽涡轮中的蒸汽流量与阀的提升量的关系的曲线图。
图10是以往的蒸汽涡轮阀室的示意剖视图。
图11是表示以往的蒸汽涡轮中的蒸汽流量与阀的提升量的关系的曲线图。
具体实施方式
(第1实施方式)
首先，对适用本实施方式的多阀型蒸汽阀6的蒸汽涡轮1进行说明。如图1所示，蒸汽涡轮1的涡轮主体3上经由蒸汽供给通道4连接有向蒸汽涡轮1供给蒸汽的主蒸汽总管2。蒸汽供给通道4上设置有停止阀5及作为蒸汽调节阀的多阀型蒸汽阀6，通过停止阀5的全闭截断向涡轮主体3的蒸汽供给，或通过多阀型蒸汽阀6控制蒸汽的供给流量。
并且，蒸汽涡轮1的转子将旋转能传递至发电机7(或压缩机)等机械。蒸汽涡轮1通过调速器8(控制装置)控制。调速器8为进行蒸汽涡轮1的控制的运算装置，例如构成为利用速度检测器9输入涡轮的转子的转速，并根据该转速控制多阀型蒸汽阀6。
如图2所示，多阀型蒸汽阀6具有：外壳11，形成供给有蒸汽的蒸汽室12；隔板13，配置于蒸汽室12的内部；多个调整阀14，安装于隔板13；及2根支承棒17，贯穿外壳11而支承隔板13。这种多阀型蒸汽阀6利用隔板支承调整阀，因此还称作隔板阀。
蒸汽室12为沿一方向具有长度的空间。连接蒸汽室12与蒸汽涡轮1的蒸汽供给通道4由多个(本实施方式中为5条)蒸汽通道19构成。各个蒸汽通道19的上游侧的端部沿蒸汽室12的长边方向隔开规定间隔而配置，在蒸汽室12侧的开口部20上形成有与调整阀14的阀体15抵接的阀座21。
各个蒸汽通道19的下游侧端部向蒸汽涡轮1的汽缸22开口。汽缸22侧的开口部23沿汽缸22的外周的周向隔开规定间隔而配置。本实施方式中，将汽缸22的外周分段为5个部位，各个部位上连接有蒸汽通道19。
如图3所示，安装于隔板13的多个调整阀14具有与阀座21抵接的阀体15及从阀体15向上方延伸的阀轴16。
隔板13为被通过调速器8控制开度的支承棒17支承，并具有沿着蒸汽室12的长边方向的长度的棒状部件。隔板13以沿着多个阀座21的排列方向的方式配置于阀座21的上方。隔板13上穿设有供调整阀14的阀轴16贯穿的阀轴孔24。
调整阀14是通过沿一方向驱动阀轴16，阀体15逐渐远离阀座21而扩大流路的形式的阀。
在阀轴16的至少上方的外周面上形成有外螺纹槽，并螺合有螺母25。
支承棒17为从隔板13向上方延伸的棒形状的部件，能够通过未图示的电动液压促动器等驱动装置沿上下方向操作。
上述结构的多阀型蒸汽阀6构成为，通过操作支承棒17来使隔板13沿上下方向移动，吊起螺母25来使调整阀14的阀体15相对于阀座21远离(进退)，从而使蒸汽室12的蒸汽流入蒸汽涡轮1的汽缸22。调整阀14能够通过螺母25的位置调整远离阀座21的时刻。
另外，本实施方式中，构成为通过吊起螺母25来驱动调整阀14的阀体15，但是并不限于此。例如，可构成为在阀轴16的上方设置扩径部，并通过各个调整阀14变更扩径部的位置。
本实施方式中设定为，通过使隔板13向上方移动，首先，5个调整阀14中，中央的第1调整阀14A打开，接着，相邻位于第1调整阀14A的一侧的第2调整阀14B打开，接着与第1调整阀14A的另一侧相邻的第3调整阀14C打开，接着，一端的第4调整阀14D打开，最后，剩余的第5调整阀14E打开。
即构成为，首先，通过第1调整阀14A打开，蒸汽经由被第1调整阀14A封闭的开口部20流入汽缸22，蒸汽随着输出的增大而依次经由其他开口部20流入汽缸22。多个开口部20构成为在所有调整阀14成为打开状态的阶段成为最大流量。
并且，阀体15通过蒸汽力拉扯向阀座21的方向，因此随着隔板13的上下移动，多个阀体15依次落座于阀座21，由此按照计划进行阀的开闭。
本实施方式的多个调整阀14中，仅将第1调整阀14A与其他调整阀14进行比较时，是到变成打开状态为止的蒸汽的流入量减少的形状。具体而言，第1调整阀14A与其他调整阀14相比，被小型化，第1调整阀14A的阀体15与其他调整阀14相比，具有较小的外形，与此对应地，与第1调整阀14A的阀体15抵接的阀座21的内径也形成为较小。
另外，也可构成为不变更阀体15的大小，通过缩小所对应的阀座21的内径来减小第1调整阀14A的蒸汽的流入量。
启动处于停止状态的蒸汽涡轮1时，由于输出较小，因此主要仅利用第1调整阀14A来向蒸汽涡轮1导入蒸汽。此时，通过慢慢打开第1调整阀14A来进行暖机运行。在蒸汽涡轮1达到额定速度而完成暖机的时点，使隔板13进一步上升来进行来自其他调整阀14的蒸汽的导入。
图4是表示蒸汽流量与阀的升程量(阀升程)的关系的曲线图。曲线图的1～5的数字表示该升程量中是第1调整阀14A至第5调整阀14E中的哪一调整阀14在上升。
根据上述实施方式，通过第1调整阀14A被小型化，如图4所示，第1调整阀14A的全闭状态至全开状态的蒸汽流量R1减少。即，通过第1调整阀14A的流量范围变窄，多阀型蒸汽阀6的微速调整时的控制性得到提高。
并且，通过使第1调整阀14A的阀体15小型化，能够减少用于使第1调整阀14A工作的驱动力。即，通过阀体15的小型化，施加于阀体15的蒸汽的推力减小，因此能够减少用于驱动阀体15的动力。
第1调整阀14A是多个调整阀14中最先打开的阀，因此蒸汽室12与汽缸22的压力差较大，因此基于小型化的效果较高。通过第1调整阀14A成为打开状态，蒸汽流入蒸汽涡轮1的汽缸22内，因此汽缸22与蒸汽室12的压力差减小。由此，驱动其他调整阀14时，仅需要较小的驱动力即可。
(第2实施方式)
以下，根据附图对本发明所涉及的第2实施方式的多阀型蒸汽阀6B进行说明。另外，本实施方式中，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同部分，省略其说明。
如图5及图6所示，本实施方式的多阀型蒸汽阀6B具有：外壳11B，形成有从蒸汽供给通道4分支的多个(本实施方式中为4根)配管19B；阀座21B，设置于各个配管19B；多个调整阀26，与该阀座21B对应设置；及调整阀驱动机构27，驱动各个调整阀26。这种多阀型蒸汽阀通过独立的支承棒驱动而不是隔板，因此被称作独立阀。
连接蒸汽供给通道4与汽缸22的配管19B的上游侧端部沿蒸汽供给通道4的延伸方向隔开规定间隔而配置，在开口部20B附近形成有与调整阀26的阀体32抵接的阀座21B。
各个配管19B的下游侧端部向蒸汽涡轮1的汽缸22开口。汽缸22侧的开口部23B沿汽缸22的外周的周向隔开规定间隔而配置。本实施方式中，将汽缸22的外周分段为4个部位，各个部位上连接有配管19B。
如图6所示，调整阀驱动机构27具有：多个阀室28，容纳各个调整阀14的阀轴16；连接臂29，以与多个阀室28正交的方式延伸；及凸轮杆30，与多个阀室28对应地安装于连接臂29。连接臂29为能够通过调速器8控制的棒形状的部件，设为能够通过未图示的驱动装置转动。
凸轮杆30与阀室28内的阀轴16B通过连结棒31连结。凸轮杆30的角度调整为调整阀14以规定顺序成为打开状态。
上述结构的多阀型蒸汽阀6构成为通过操作连接臂29来使凸轮杆30转动，由此驱动各个阀轴16B来使蒸汽供给通道4的蒸汽流入蒸汽涡轮1的汽缸22。
本实施方式中设定为，通过转动连接臂29，首先，4个调整阀26中，靠中央的第1调整阀26A打开，接着，另一个靠中央的第2调整阀26B打开，接着，一端的第3调整阀26C打开，最后，剩余的第4调整阀26D打开。即构成为，首先，通过第1调整阀26A打开，蒸汽经由被第1调整阀26A封闭的开口部20B流入汽缸22，蒸汽随着输出的增大而依次经由其他开口部20B流入汽缸22。多个开口部20B构成为在所有调整阀26成为打开状态的阶段成为最大流量。
如图7所示，本实施方式的第1调整阀26A的阀体32具有与阀轴16B连接的先导阀33及与阀座21B抵接的阀体主体即主阀34。主阀34为形成阀体32的外形的部位，具有与阀座21B抵接的阀座抵接部35。在主阀34的内部形成有容纳先导阀33的先导阀容纳空间36。主阀34的阀座抵接部35为通过与阀座21抵接来密封配管19B的上游侧与下游侧的圆形区域。
主阀34上形成有连接先导阀容纳空间36与主阀34的外部的多个蒸汽导入孔37及蒸汽排出孔38。蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38经由先导阀容纳空间36连通。
蒸汽导入孔37为连接先导阀容纳空间36与主阀34的侧面的多个孔。蒸汽导入孔37在主阀34的外面形成于比阀座抵接部35更靠上游侧的位置。
蒸汽排出孔38为连接先导阀容纳空间36与主阀34的前端的孔。蒸汽排出孔38在主阀34的外面形成于比阀座抵接部35更靠下游侧的位置。
先导阀33以通过阀轴16B的驱动能够沿上下方向在先导阀容纳空间36内移动的状态容纳于主阀34内。阀轴16B经由形成于主阀34的阀轴孔39沿主阀34的上方延伸。
如图8所示，先导阀33与先导阀容纳空间36形成为，根据其位置，能够密封蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38或连通蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38。
具体而言，如图8(a)所示，先导阀33位于先导阀容纳空间36的下侧时，蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38被先导阀33堵塞。如图8(b)所示，先导阀33位于先导阀容纳空间36的上侧时，蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38连通。
启动处于停止状态的蒸汽涡轮1时，由于输出较小，因此仅利用第1调整阀26A来向蒸汽涡轮1导入蒸汽。首先，在导入蒸汽之前的状态下，如图8(a)所示，主阀34与阀座21B抵接，并且蒸汽导入孔37及蒸汽排出孔38被过先导阀33密封。即，先导阀33位于先导阀容纳空间36的下方时，蒸汽供给通道4(参考图5)的蒸汽不会流入配管19B。
并且，若通过与第1调整阀26A对应的凸轮杆30(参考图6)，第1调整阀26A的阀轴16B向上方驱动，则如图8(b)所示，先导阀33向先导阀容纳空间36的上方移动，成为主阀34与阀座21B抵接的同时蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38被解放而连通的状态。
由此，通过主阀34远离阀座21B，比所流入的蒸汽的量少的蒸汽从蒸汽供给通道4流入配管19B。
在此，若对蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38的孔径及蒸汽导入孔37的数量进行说明，则孔径及蒸汽导入孔37的数量根据图8(b)所示的蒸汽仅通过蒸汽导入孔37与蒸汽排出孔38流入的状态下所需的蒸汽的量适当设定。
接着，通过向上方驱动阀轴16B，通过先导阀33吊起主阀34，主阀34(阀体32)与阀座21B远离。由此，更多的蒸汽经由配管19B流入汽缸22。在蒸汽涡轮1到达额定速度而完成暖机的时点，使连接臂29进一步转动来进行来自其他调整阀26的蒸汽的导入。
图9是表示蒸汽流量与阀的升程量(阀升程)的关系的曲线图。曲线图的1～4的数字表示该升程量中是第1调整阀26A至第4调整阀26D中的哪一调整阀26在上升。
根据上述实施方式，第1调整阀26A由主阀34及先导阀33构成，由此能够减少进行基于先导阀33的控制的阶段的流量，微速调整变得轻松。
即，如图9所示，能够实现基于先导阀33的控制。在进行基于先导阀33的控制的范围R2中，能够使第1调整阀26A相对于阀升程的流量范围较窄，多阀型蒸汽阀6B的微速调整时的控制性得到提高。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明宗旨的范围内加以各种变更。并且，可以是任意组合上述多个实施方式中说明的特征的结构。即，也可将隔板阀的调整阀的阀体设为由第2实施方式的主阀及先导阀构成的阀体。并且，也可使独立阀的调整阀的阀体小型化。
并且，上述各实施方式中，仅将第1调整阀14A、26A设为使蒸汽的流入量减少的方式，但并不限于此，也可将其他调整阀14、26设为使蒸汽的流入量减少的方式。
符号说明
1-蒸汽涡轮，2-主蒸汽总管，3-涡轮主体，4-蒸汽供给通道，5-停止阀，6-多阀型蒸汽阀，7-发电机(压缩机)，8-调速器，9-速度检测器，11-外壳，12-蒸汽室，13-隔板，14-调整阀，14A-第1调整阀，14B-第2调整阀，14C-第3调整阀，14D-第4调整阀，14E-第5调整阀，15-阀体，16-阀轴，17-支承棒，19-蒸汽通道，20-开口部，21-阀座，22-汽缸，23-开口部，24-阀轴孔，25-螺母，26-调整阀，26A-第1调整阀，26B-第2调整阀，26C-第3调整阀，26D-第4调整阀，26E-第5调整阀，27-调整阀驱动机构，28-阀室，29-连接臂，30-凸轮杆，31-连结棒，32-阀体，33-先导阀，34-主阀(阀体主体)，35-阀座抵接部，36-先导阀容纳空间，37-蒸汽导入孔，38-蒸汽排出孔。

Claims (4)

1.一种多阀型蒸汽阀，其具备多个调整阀，并通过依次将该多个调整阀设为打开状态来使蒸汽流入，所述调整阀通过沿一方向驱动阀轴，阀体逐渐远离阀座而扩大流路，
所述多阀型蒸汽阀构成为如下，即所述多个调整阀中，最先成为打开状态的第一调整阀的所述阀体与其他调整阀的阀体相比被小型化，且与所述阀体对应的阀座的内径也形成为较小，
所述第一调整阀与其他调整阀相比，从关闭状态沿一方向驱动时的蒸汽的流入量减少，
所述第一调整阀的所述阀体具备与所述阀轴连接的先导阀，
所述多阀型蒸汽阀的特征在于，
所述第一调整阀的所述阀体具有阀体主体，所述阀体主体与所述阀座抵接，并形成有在内部容纳先导阀的空间、设置在阀体主体的侧面且连通所述空间与上游侧流路的蒸汽导入孔、及连通所述空间与下游侧流路的蒸汽排出孔，
在关闭状态下，所述先导阀封闭所述蒸汽导入孔及蒸汽排出孔这两方，
通过从关闭状态沿一方向驱动所述阀轴，所述蒸汽导入孔及所述蒸汽排出孔这两方解放，上游侧流路与下游侧流路经由所述空间连通，
通过进一步沿一方向驱动阀轴，所述先导阀吊起所述阀体来使其远离所述阀座。
2.根据权利要求1所述的多阀型蒸汽阀，其中，
使所述阀体的所述阀轴从穿设于配置在所述流路内部的隔板的阀轴孔的下方通过，
经由所述隔板，吊起形成于所述阀轴上方的扩径部来使所述阀体相对于所述阀座进退，从而使蒸汽流入。
3.根据权利要求1所述的多阀型蒸汽阀，其中，
所述多阀型蒸汽阀具有连接臂，所述连接臂配置于所述流路的外部，并具有驱动所述多个调整阀的所述阀轴的多个凸轮，
通过转动所述连接臂，使蒸汽流入。
4.一种蒸汽涡轮，其中，
具备权利要求1至3中任一项所述的多阀型蒸汽阀。
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