JP2005106062A - 蒸気タービン弁と蒸気タービン弁の開度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁毎に油タンクを設けて建設コストの低減とメンテナンスの容易化を図る。
【解決手段】個々の蒸気タービン弁毎に油タンク２Ｔとポンプ２ＰＵとモータ２Ｍとを設け、蒸気タービン弁のシリンダ２ＣＹへポンプ２ＰＵにより油タンク２Ｔから油２Ｆを流入または流出させる。制御装置６は弁開度信号が弁開度要求信号なるようにモータ２Ｍをインバータ６Ｉによって制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気タービンを制御する蒸気加減弁や主蒸気止め弁等の蒸気タービン弁とこの蒸気タービン弁の開度を制御する蒸気タービン弁の開度制御装置に関する。

蒸気タービンの回転数とその出力は、各種弁によって蒸気タービンへ流入する駆動用蒸気の流量を制御することにより行われる。

図５は、このような蒸気タービンの制御の一例を示したものである。

図において、高温高圧の蒸気が主蒸気止め弁１から蒸気加減弁２へ流入して蒸気タービン３を回転させる。蒸気タービン３で仕事をした蒸気は、図示省略する復水器へ流入される。蒸気タービン３の回転に伴い発電機４が回転して負荷へ電力を供給する。また、蒸気タービン３の回転が回転検出器５に検出され制御装置６へ出力される。

制御装置６は、制御信号により蒸気加減弁２の弁開度を増減させて蒸気タービン３の回転数や出力等を制御する。また、制御装置６は、内部に設ける保護手段からの保護信号により緊急時に主蒸気止め弁１を閉として、蒸気加減弁２へ流入する蒸気を遮断する。

上記する主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２からなる蒸気タービン弁について詳細に説明すると、図６に示すように、高圧タービン３Ｈの入口側に主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２とが１組となって、弁系統が４系統（４組）により形成されている。また、３つの低圧タービン３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３のそれぞれに１組の主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２とが２組配置されている。

すなわち、高圧タービン３Ｈの駆動のために蒸気タービン弁が４組、低圧タービン３Ｌ３の駆動のために蒸気タービン弁が全部で６組が配置されている。このように、数多くの蒸気タービン弁が用いられ、これらを駆動するためには、約１トン程度の大きな力を要し、油圧により駆動されている。

次に、図５と図６に示した蒸気タービン弁の構成とその弁開度を制御する開度制御装置について図７を参照して説明する。

図７に示す蒸気タービン弁の弁本体２Ｖは、弁プラグ２ＶＰと弁シート２ＶＳから構成される。また、スプリングハウジング２ＳＨはスプリング２Ｓと、このスプリング２Ｓを押さえる座２ＳＡと、この座２ＳＡに接続される弁棒２ＳＢとから構成されている。この構成によりピストン２ＰＩがスプリング２Ｓにより下方に付勢され、シリンダ２ＣＹ内の油２Ｆ’によりピストン２ＰＩが上方へ押されてバランスしている。

シリンダ２ＣＹ内には、ピストン２ＰＩが収納され、ピストン２ＰＩが弁棒２ＳＢに接続されている。ディスクダンプ弁２Ｄは、通常スプリング２ＤＳで下方へ押され、導入口２ＤＤから導入される油圧とでバランスされ、前記油を抜くと、シリンダ２ＣＹの油が急速に抜かれる。これによつて、ピストン２ＰＩがスプリング２Ｓにより下方へ移行して弁プラグ２ＶＰが閉とされ、蒸気タービン弁が急閉される。

サーボ弁２ＳＡＶは、制御装置６のサーボ増幅器６ＳＡからの信号により開閉してオイルユニット７から油を制御ポート２ＣＰを介してシリンダ２ＣＹへ流入させたり、流出させたりする。この場合、制御装置６の弁位置制御部６Ａが蒸気タービン弁の位置検出器２ＤＴから弁開度信号を取込み、弁開度信号が弁位置制御信号となるように、閉制御ループによりサーボ増幅器６ＳＡがサーボ弁２ＳＡＶを制御する。

保護部６Ｂでは、図示しない保護手段に従って急速に全閉させる必要が発生すると、ソレノイド弁２ＳＶへ保護信号を出力する。ソレノイド弁２ＳＶが作動すると、ディスクダンプ弁２Ｄの下部の油圧が低下する。このためディスクダンプ弁２Ｄが押し下げられ、ドレンポート２ＤＰからシリンダ２ＣＹ内部の油が急速に排出される。

次に、図６に示すオイルユニット７を図７を参照して説明する。

具体的には、オイルユニット７は、油タンク７Ｔに油７Ｆが貯えられ、油送系統Ｃが分岐して油送分岐系統Ｃ１，Ｃ２にそれぞれモータ７Ｍ１，７Ｍ２で駆動されるポンプ７ＰＵ１，７ＰＵ２とフィルタ７ＦＬ１，７ＦＬ２とが配置され、合流後に油を貯えるアキムレータ７ＡＣＣが設けてある。

油タンク７Ｔの油７Ｆは、ポンプ７ＰＵ１，７ＰＵ２の駆動により油圧が上昇されてアキムレータ７ＡＣＣへ貯えられ分岐する複数の配管Ａ１〜Ａｎによって図７，図６の蒸気タービン弁へ油が供給される。なお、Ｂ１，Ｂ２は蒸気タービン弁から排出された油が再び回収される油回収系統を示している。
特開平０５−１９５７０８号公報

しかしながら、図７および図８で説明した蒸気タービン弁の開度制御装置では、１つのオイルユニット７から多数の蒸気タービン弁へ油７Ｆを供給しており、オイルユニット７が非常に大がかりで配管Ａ１〜Ａｎ等が長い距離となるという問題がある。

まず、配管Ａ１〜Ａｎ等は、長距離となると共に、一般に１０ＭＰａ程度の高圧の油を扱う関係上、丈夫に製造する必要がある。また、多数の蒸気タービン弁に対して１つのオイルユニット７が油を供給するため、オイルユニット７が極めて大がかりなものとなり建設コストが高くなる。

サーボ弁２ＳＡＶは油量を微妙に制御するために、サーボ弁２ＳＡＶ内部の油流路制御を行う口径の非常に小さい噴射管を有していることが多く、この噴射管の目詰まりを防止するために、油を極めて清浄に保つ必要があり、フィルタのメンテナンスが大変である。

また、弁の数が多いことから、サーボ弁、ソレノイド弁、シリンダ等の数が多くなり、配管の全長も長くなることから、油が漏れることも少ないとは言えず、油漏れの場合には、油系統を停止する必要があり、結局蒸気タービンを停止せざるを得ない。この場合、稼働率向上のためポンプを２台設置設置することもあるが、それほどの効果を発揮することができなかった。

そこで、本発明は、大がかりなオイルユニットと長距離の配管を不要とすると共に、蒸気タービン弁毎にメンテナンスが可能な蒸気タービン弁と蒸気タービン弁の開度制御装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、弁プラグの駆動により蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を開閉する弁本体と、弁プラグに接続する弁棒が弁本体の閉方向とするように付勢されるスプリング機構を有するスプリングハウジングと、弁棒に連結するピストンを収納し、作動流体の流入によりピストンを駆動させ弁本体を開動作とする一方、作動流体の流出によりピストンを駆動させ弁本体を閉動作とするシリンダと、モータの駆動により回動体が回動する回動機構と、この回動機構による回動体が回動に応じて連結体を介して弁棒を上下運動させるように変換する駆動方向変換機構と、連結体を非常時に切離す切離し機構とを有するものである。

請求項２の発明は、請求項１記載の蒸気タービン弁において、駆動方向変換機構は、弁棒の下端に上端が接続され下端に雌ネジが形成される雌ネジ機構と、この雌ネジ機構の雌ネジと噛み合う雄ネジを外周に形成して雄ネジの回動により雌ネジ機構を上下させる棒状の雄ネジ機構とを設け、切離し機構は、雄ネジ機構と回動機構との間にクラッチ機構とを設けるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１記載の蒸気タービン弁において、駆動方向変換機構は、弁棒の下端に上端が接続され棒状の外周に雄ネジを形成した雄ネジ機構と、この雄ネジ機構の雄ネジが歯合する雌ネジを形成して雌ネジの回動に応じて雄ネジ機構を上下動させる雌ネジ機構とを設け、切離し機構は、雌ネジ機構を支持する支持板を雌ネジ機構の下部に形成して支持板をラッチにより支持すると共に、非常時にラッチを移動させて支持板を外して雄ネジ機構と雌ネジ機構とを切離すラッチ機構を設けるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１記載の蒸気タービン弁において、駆動方向変換機構は、弁棒の下端に接続される棒状で長手方向の一片に直線状の歯を形成したラックと、このラックに形成される歯に歯合する歯を有して回動に応じてラックを上下動させるピニオンとを設け、切離し機構は、ピニオンと回動機構の連結部とを非常時に分離するクラッチ機構とを設けるようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４記載のいずれかの蒸気タービン弁において、スプリングハウジングの底部に、非常時にスプリング機構が触れる油溜まり部を設けるようにしたものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５記載のいずれかの蒸気タービン弁を用いて蒸気タービン弁の弁開度が弁要求開度となるようにモータとしての電動モータを可変電圧／周波数変換制御するようにしたものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項５記載のいずれかの蒸気タービン弁を用いてモータとしてステッピングモータを１ステップ毎の駆動信号に対して回動させ、ステップ数のカウントから弁開度を検出し、検出した弁開度が弁開度要求となるように制御するようにしたものである。

請求項１の発明によれば、モータの駆動による回動機構の回動体が切離し機構の連結体を介して駆動方向変換機構により回動体が弁棒を上下動させるように変換され、非常時には切離し機構の連結体を分離し、弁本体を急閉する。これにより、油タンク等の流体タンクや流体供給流路を不要とする。従って、装置全体が小型となり、省スペースが大幅に削減され、蒸気タービン弁に故障が生じても、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理できる。また、従来の作動流体を用いないので装置全体が簡略化され、メンテナンスも容易になる。

請求項２の発明によれば、モータの駆動によってクラッチ機構を介して雄ネジ機構を回動させ雄ネジに噛み合う雌ネジの雌ネジ機構を上下動させ弁本体を開閉させ、非常時にはクラッチ機構を分離して弁本体を急閉させる。これにより、油タンク等の流体タンクや流体供給流路を不要とするするから装置全体が小型となり、省スペースが大幅に削減され、蒸気タービン弁に故障が生じても、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理できる。また、従来の作動流体を用いないので装置全体が簡略化され、メンテナンスも容易になる。

請求項３の発明によれば、モータの駆動がクラッチ機構を介して雌ネジ機構を回動させ、この雌ネジに歯合する雄ネジを上下動させ、弁体が開閉され、非常時にはクラッチ機構によって雄ネジと雌ネジの歯合が分離され、弁体が急閉される。これにより、油タンク等の流体タンクや流体供給流路を不要とする。従って、装置全体が小型となり、省スペースが大幅に削減され、蒸気タービン弁に故障が生じても、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理できる。また、従来の作動流体を用いないので装置全体が簡略化され、メンテナンスも容易になる。

請求項４の発明によれば、モータの駆動がクラッチ機構を介してピニオンを回動させ、このピニオンの歯に歯合するラックを上下動させて弁体を開閉させる。非常時にはクラッチ機構を分離して弁体を急閉させる。これにより、油タンク等の流体タンクや流体供給流路を不要とし、装置全体を小型とし、省スペースを大幅に削減することができる。蒸気タービン弁に故障が生じても、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理できる。また、従来の作動流体を用いないので装置全体が簡略化され、メンテナンスも容易になる。

請求項５の発明によれば、非常時にスプリング機構の底部が高速度でスプリングハウジングに設ける油溜まり部へ激突するが、油溜まり部の油によって激突のショックが緩和され、他の部所へのショックが軽減され、非常時に生じる故障等の原因を回避できる。

請求項６の発明によれば、蒸気タービン弁の電動モータを可変電圧／周波数変換制御するようにしたために弁開度が弁要求開度へ迅速に追従される。従って、正確な弁開度制御ができる。

請求項７の発明によれば、ステップ毎の駆動信号によりステッピングモータが回動され、ステップ数から弁開度が検出され弁開度が弁要求開度へ迅速に追従される。従って、正確な弁開度制御ができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

次に、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。

図４が従来例を示す図７と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉をモータにより駆動したことで、従来の油タンク等を不要としたことである。

具体的には、図示する蒸気タービン弁は、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢが閉方向への力を加えるようになっている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には、油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部を貫通して下方へ延設されている。

駆動方向変換機構２Ｇは、筒状で上端が弁棒２ＳＢの下部に接続すると共に、下端に雌ネジを形成する雌ネジ機構２Ｇ１と棒状で外周に形成される雄ネジが前記雌ネジ機構２Ｇ１の雌ネジにかみ合って雄ネジの回動に応じて雌ネジ機構２Ｇ１を上下動させる雄ネジ機構２Ｇ２とからなっている。

クラッチ機構２ＣＬは、雄ネジ機構２Ｇ２の下端に接続する上部円板２ＣＬ１とモータ２Ｍの回転軸に接続する下部円板２ＣＬ２とからなり、ソレノイド機構２ＳＤ１によって雄ネジ機構２Ｇ２の底部とモータ２Ｍの回転軸とを連結し、切離すようになっている。なお、２ＧＡ，２ＧＢは、支持板で、モータ２Ｍは図示しない固定部に固定されている。また、雄ネジと雌ネジのかみ合う部分には図示しないベアリングを設けている。

次に、本発明の第１実施例の作用を説明する。

まず、モータ２Ｍが正転すると、クラッチ機構２ＣＬを介して雄ネジ機構２Ｇ２が正回転し、雄ネジに歯合する雌ネジが上方向に力を受けて雌ネジ機構２Ｇ１を押し上げる。この結果、弁棒２ＳＢが上昇して弁が開方向に動く。一方、モータ２Ｍが逆転すると、クラッチ機構２ＣＬを介して、雄ネジ機構２Ｇ２が逆回転し、雄ネジに歯合する雌ネジ機構２Ｇ１の雌ネジが下方向へ力を受ける。この結果、雌ネジ機構２Ｇ１が下がり弁が閉方向に動く。

ところで、図示しない弁位置制御部の出力信号がゼロのときは、インバータが直流を出力してモータ２Ｍが静止する。このとき、スプリング２Ｓにより弁閉方向に力が掛かっているので、雄ネジ機構２Ｇ２に逆転側に力が掛かるが、モータ２Ｍにはインバータにより静止トルクが与えられ、逆転側のトルクに打ち勝って静止する。

通常のタービン速度制御や出力制御では、数秒で全開または全閉する弁の速度で充分であり、ネジ機構を採用して、少ない回転量で済むようにしている。従って、モータ２Ｍの力がそれほど大きくなくても弁を開閉できる。

また、負荷遮断発生時には図示しない保護部からの出力信号によりソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が溶けてクラッチ機構２ＣＬの結合が外れ、スプリング２Ｓの力により雄ネジ機構２Ｇ２が空転し弁が急速に全閉とされる。

これにより、負荷遮断時、弁を０．１秒程度の時間で高速に全閉としても雄ネジ機構２Ｇ２と雌ネジ機構２Ｇ１とを連結したままで回転することがなく、モータ２Ｍの通常制御の回転数の数十倍の回転数で回転させるようなことが生じない。

また、負荷遮断などで弁を急閉させるとき、スプリング２Ｓの押さえがスプリングハウジング２ＳＨの底部に到達する直前でオイルダンパー２ＤＰＱの油に触れる。これにより、油がオイルダンパー２ＤＰＱ溝の部分から逃げる時にブレーキが掛かる。従って、弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳに触れる直前に減速され、弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳにあたるときの衝撃が和らげられる。このように、速い速度で弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳに激突すれば、弁プラグ２ＶＰと弁シート２ＶＳとが破壊するおそれを解消することができる。

このように第１実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長距離の配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。

油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーが非常時のショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。

弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。

なお、第１実施例では、クラッチ機構２ＣＬがモータの軸に直接接続されているが、モータの選定によっては更にモータ回転を減速するギアを入れておいても良い。

次に、本発明の第２実施例について図２を参照して説明する。

図２が従来例を示す図７と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉駆動を油圧でなく、モータに基づく駆動によって行うようにしたことである。

具体的には、図示する蒸気タービン弁の上部は、図１に示す第１実施例とほぼ同様で、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢが閉方向への力を加えるようになっている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には、油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部を貫通して下方へ延設されている。

駆動方向変換機構２Ｇは、棒状で上端が弁棒２ＳＢの下端に固定されて外周に雄ネジが形成される雄ネジ機構２Ｇ３と円板状で中央に雌ネジが形成され、この雌ネジに雄ネジ機構２Ｇ３の雄ネジが貫通して雄ネジと歯合する雌ネジ機構２Ｇ４とからなり、雌ネジ機構２Ｇ４の回動に応じて雄ネジ機構２Ｇ３が上下動するように構成されている。

また、駆動方向変換機構２Ｇの雌ネジ機構２Ｇ４の外周には、歯が形成され、この歯に連動ギヤー２Ｇ５が歯合してモータ２Ｍの回動が伝達されるようになっている。そして、駆動方向変換機構２Ｇの雌ネジ機構２Ｇ４の底部に設けられるディスク２Ｄ１とラッチ２Ｌ１とが係合するようになっている。さらに、雌ネジ機構２Ｇ４と連動ギヤー２Ｇ５とが歯合し、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁によってラッチ２Ｌ１がディスク２Ｄ１を支持するようになっている。

次に、本発明の第２実施例の作用を説明する。

まず、モータ２Ｍが正転すると連動ギヤー２Ｇ５を介して雌ネジ機構２Ｇ４が回転し、雄ネジ機構２Ｇ３を押し上げる。この結果、弁棒２ＳＢが上昇して、弁が開方向に動く。モータ２Ｍが逆転すると、連動ギヤー２Ｇ５を介して雌ネジ機構２Ｇ４が逆回転して雄ネジ機構２Ｇ３を押し下げる。この結果、弁棒２ＳＢが降下して弁が閉方向に動く。このとき、ディスク２Ｄ１によって雌ネジ機構２Ｇ４が下方に下がらないように支えられる。

保護部から出力信号が出されると、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が解けて、ディスク２Ｄ１からラッチ２Ｌ１が外れる。これにより、スプリング２Ｓの付勢により雌ネジ機構２Ｇ４がディスク２Ｄ１と一緒に下方に押し下げられ、弁が急速に全閉する。さらに、連動ギヤー２Ｇ５も、モータの軸方向に上下に自由に移動するディスク２Ｄ１の下方へ移動に従い、落下してディスク２Ｄ１に支えられて止まる。

その後、弁を開けるときは、前もって雄ネジ機構２Ｇ３に沿って雌ネジ機構２Ｇ４を弁閉方向に回転させる。そして、雌ネジ機構２Ｇ４とディスク２Ｄ１とをラッチ２Ｌ１が再び掛かるまで上昇させる。ラッチ２Ｌ１が掛かった後、ディスク２Ｄ１は下方に移動しなくなる。従って、雌ネジ機構２Ｇ４は正転させると、再び弁が開くようになる。

このように第２実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長距離配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。

油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーがショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。

弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。

なお、モータ２Ｍは、図示しない手段で雄ネジ機構２Ｇ３の雄ネジと雌ネジ機構２Ｇ４の雌ネジとがかみ合う部分には、図示しないベアリングを設けている。

次に、本発明の第３実施例について図３を参照して説明する。

図３が従来例を示す図７と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉駆動を油圧でなく、モータに基づく駆動によって行うようにしたことである。

具体的には、図示する蒸気タービン弁の上部は、図１に示す第１実施例とほぼ同様で、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢを閉方向への力を加えられている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部から下方へ延設されている。

駆動方向変換機構２Ｇは、竿状で上端が弁棒２ＳＢの下端に固定され、長手方向の一片に噛み合う歯を直線状に形成したラック２Ｇ６と、このラック２Ｇ６の歯と歯合するピニオン２Ｇ７とから構成されている。

そして、ピニオン２Ｇ７の回転軸がクラッチ機構２ＣＬの一方の円板に接続され、クラッチ機構２ＣＬの他方の円板にソレノイド機構２ＳＤ１のレバーが接続されている。ソレノイド機構２ＳＤ１は励磁によってギヤー２Ｇ８の回動がクラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７へ伝導するようになっている。さらに、ギヤー２Ｇ８はギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ１１を経て図示しないモータの軸に連結している。

次に、本発明の第３実施例の作用を説明する。

まず、モータ２Ｍが正転すると、ギヤー２Ｇ１１，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ８，クラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７が回転する。これによって、ラック２Ｇ６を押し上げ弁棒２ＳＢが上昇して、弁が開方向に動く。一方、モータ２Ｍが逆転すると、ギヤー２Ｇ１１，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ８，クラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７が逆回転する。これによって、ラック２Ｇ６が下がり弁が閉方向に動く。

保護部から出力信号が出されると、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が解ける。この結果、クラッチ機構２ＣＬの結合が外れ、スプリング２Ｓの力によりピニオン２Ｇ７が空転し、弁が急速に全閉となる。

このように第５実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長大な配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。

油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーがショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。

弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。

なお、第３実施例ではピニオン２Ｇ７とクラッチ機構２ＣＬの間に減速ギヤーがないが、減速ギヤーを入れても良い。また、ギヤー２Ｇ８〜ギヤー２Ｇ１１までのギヤーも図３の通りでなくともモータ回転数を減速する働きが有るように構成すれば他の構造でも良い。

次に、本発明の第４実施例を図４を参照して説明する。

第４実施例は、ステッピングモータ２Ｍ２とブレーキ２Ｍ３を用いてインバータ６Ｉを図４に示す構成としたものである。

すなわち、図４に示すインバータ６Ｉは、ブレーキ制御部６Ｉ４とパルス位置変換器６Ｉ５とを追設している。

以上の構成により、弁位置制御部６Ａからステッピングモータ２Ｍ２の正転指令が出されると、電圧基準演算器６Ｉ１では、指令に比例した周波数の電圧基準が作成され、パルス変換器６Ｉ２に入力される。電力変換器６Ｉ３では、３相交流の電圧が出力されステッピングモータ２Ｍ２が運転され、同時に弁位置制御部６Ａからの正転指令により、ブレーキ制御部６Ｉ４ではブレーキ２Ｍ３のブレーキを引き外す。

ステッピングモータ２Ｍ２は３相交流の周波数に比例して回転する。パルス位置変換器６Ｉ５は電圧基準演算器６Ｉ１から出力される電圧基準の１周期を１パルスとしてカウントし弁の開度を計算して出力する。この計算された弁開度が弁開度信号とされ弁位置制御部６Ａへ入力され使用される。

弁位置制御部６Ａからモータの運転指令が出力されない場合には、ブレーキ制御部６Ｉ４でブレーキ２Ｍ３のブレーキを掛け、モータが回転するのを防止する。

このように、第４実施例によれば、油タンクを弁毎に個別に有するので、従来のようにオイルユニットを設置する必要がなく、長い距離の配管を必要とせず、建設コストを低減することができる。また、サーボ弁を使用しないから油は高い洗浄度を要しない。従って、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。

また、弁開度制御が個々の弁毎に独立となり、油漏れの修理などでもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり稼働率が向上する。さらに、位置検出器が不要となる。

なお、本発明の実施例では、インバータ制御を１例として説明したが、本発明はこれに限らず、可変周波数そして可変電圧変換できる機能を有するものであれば、同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。 本発明の第２実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。 本発明の第３実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。 本発明の第４実施例を示すインバータの構成図である。 蒸気タービン弁の開度制御装置を示す系統図である。 蒸気タービン弁を示す系統図である。 従来例を示す蒸気タービン弁の開度制御装置の構成図である。 図７に示すオイルユニットの構成図である。

符号の説明

２Ｖ 弁本体
２ＶＰ 弁プラグ
２ＶＳ 弁シート
２ＳＨ スプリングハウジング
２Ｓ スプリング
２ＳＡ，２ＳＣ 座
２ＳＢ 弁棒
２ＤＰＱ オイルダンパー
２ＣＹ シリンダ
２ＰＩ ピストン
２Ｄ１ ディスク
２Ｄ ディスクダンプ
２ＤＳ スプリング
２ＤＰ ドレンポート
２ＳＡＶ サーボ弁
２Ｌ１ クラッチ
２ＣＰ 制御ポート
２ＦＡ 油系統管
２ＣＴ，２Ｔ，７Ｔ 油タンク
２ＰＵ ポンプ
２Ｍ モータ
２Ｍ１ 回転角度速度検出器
２Ｍ２ ステッピングモータ
２Ｍ３ ブレーキ
２Ｇ 駆動方向変換機構
２Ｇ１，２Ｇ４ 雌ネジ機構
２Ｇ２，２Ｇ３ 雄ネジ機構
２Ｇ５ 連動ギヤー
２Ｇ６ ラック
２Ｇ７ ピニオン
２Ｇ８，２Ｇ９，２Ｇ１０，２Ｇ１１ ギヤー
２ＣＬ クラッチ機構
２ＳＤ１ ソレノイド機構
５ 回転検出器
６ 制御装置
６ＳＡ サーボ増幅器
６Ａ 弁位置制御部
６Ｂ 保護部
６Ｉ インバータ
６Ｉ１ 電圧基準演算器
６Ｉ２ パルス変換器
６Ｉ３ 電力変換器
６Ｉ４ ブレーキ制御部
６Ｉ５ パルス位置変換器
７Ｆ 油
７Ｍ１，７Ｍ２ モータ
７ＰＵ１，７ＰＵ２ ポンプ
７ＦＬ１，７ＦＬ２ フィルタ
７ＡＣＣ アキムレータ
Ａ１〜Ａｎ 配管

Claims (7)

1. 弁プラグの駆動により蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を開閉する弁本体と、前記弁プラグに接続する弁棒が前記弁本体の閉方向とするように付勢されるスプリング機構を有するスプリングハウジングと、前記弁棒に連結するピストンを収納し、作動流体の流入により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を開動作とする一方、作動流体の流出により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を閉動作とするシリンダと、モータの駆動により回動体が回動する回動機構と、この回動機構による回動の回動に応じて連結体を介して前記弁棒を上下運動させるように変換する駆動方向変換機構と、前記連結体を非常時に切離す切離し機構とを有することを特徴とする蒸気タービン弁。
2. 前記駆動方向変換機構は、前記弁棒の下端に上端が接続され下端に雌ネジが形成される雌ネジ機構と、この雌ネジ機構の雌ネジと噛み合う雄ネジを外周に形成して雄ネジの回動により前記雌ネジ機構を上下させる棒状の雄ネジ機構とを設け、前記切離し機構は、前記雄ネジ機構と前記回動機構との間にクラッチ機構とを設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン弁。
3. 前記駆動方向変換機構は、前記弁棒の下端に上端が接続され棒状の外周に雄ネジを形成した雄ネジ機構と、この雄ネジ機構の雄ネジが歯合する雌ネジを形成して雌ネジの回動に応じて前記雄ネジ機構を上下動させる雌ネジ機構とを設け、前記切離し機構は、雌ネジ機構を支持する支持板を前記雌ネジ機構の下部に形成して支持板をラッチにより支持すると共に、非常時にラッチを移動させて前記支持板を外して前記雄ネジ機構と雌ネジ機構とを切離すラッチ機構を設けることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン弁。
4. 前記駆動方向変換機構は、前記弁棒の下端に接続される棒状で長手方向の一片に直線状の歯を形成したラックと、このラックに形成される歯に歯合する歯を有して回動に応じて前記ラックを上下動させるピニオンとを設け、前記切離し機構は、前記ピニオンと前記回動機構の連結部とを非常時に分離するクラッチ機構とを設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン弁。
5. 前記スプリングハウジングの底部に、非常時に前記スプリング機構が触れる油溜まり部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかの蒸気タービン弁。
6. 請求項１乃至請求項５記載のいずれかの蒸気タービン弁を用いて前記蒸気タービン弁の弁開度が弁要求開度となるように前記モータとしての電動モータを可変電圧／周波数変換制御することを特徴とする蒸気タービン弁の開度制御装置。
7. 請求項１乃至請求項５記載のいずれかの蒸気タービン弁を用いて前記モータとしてステッピングモータを１ステップ毎の駆動信号に対して回動させ、ステップ数のカウントから弁開度を検出し、検出した弁開度が弁開度要求となるように制御することを特徴とする蒸気タービン弁の開度制御装置。