JP2009052471A

JP2009052471A - 蒸気弁

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Publication number: JP2009052471A
Application number: JP2007219823A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Okazaki; 崎光芳岡; Toshihiko Endo; 藤壽彦遠; Atsuo Nakatomi; 富淳夫中; Junichiro Maedomari; 泊淳一郎前; Makoto Ishida; 田信石; Toshizo Watanabe; 邊俊三渡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-27
Also published as: JP4864838B2

Abstract

【課題】蒸気タービンプラントの運転条件に制限されることなく弁テストを行い、弁棒と弁棒ブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができる蒸気弁を提供する
【解決手段】本発明による蒸気弁５０は、弁ケーシング５１と、弁ケーシング５１の上面に設けられた蓋５４と、弁ケーシング５１内に設けられ、弁ケーシング５１内の弁座５５と当接自在な弁体５６とを備えている。また、弁体５６に、蓋５４を貫通して蓋５４に対して移動自在に設けられた弁棒６３が連結され、弁棒６３に、弁棒６３を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構６４が連結されている。また、弁棒６３が貫通する蓋５４の貫通部５４ａに、蓋側ブッシュ６５が固定され、蓋側ブッシュ６５と弁棒６３との間に、蓋側ブッシュ６５に対して移動自在な弁棒ブッシュ６６が設けられている。さらに、弁棒ブッシュ６６に、弁棒ブッシュ６６を駆動する弁棒ブッシュ駆動機構６９が連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は蒸気タービンプラントにおいて使用される蒸気弁に係り、とりわけ弁棒と弁棒ブッシュとの間に異物粒子が堆積することを防止する蒸気弁に関する。

図６に示すように、従来より、蒸気タービンプラントは、発電機１と、発電機１の回転軸に連結されたタービン軸２と、ボイラ６とを備えている。タービン軸２には、ボイラ６から送られてくる高圧の蒸気を受ける高圧蒸気タービン３が取り付けられている。また、タービン軸２に、高圧蒸気タービン３のタービン段落で膨張仕事を終えて、温度および圧力の低くなった蒸気をボイラ６の再熱器７で再熱させ、その再熱蒸気を受ける中圧蒸気タービン４が取り付けられている。さらに、タービン軸２には、中圧蒸気タービン４のタービン段落で膨張仕事の終えた低圧の蒸気を受ける低圧蒸気タービン５が取り付けられている。このような蒸気タービンプラントは、いわゆる３ケーシング軸流形式のものである。

しかも、高圧蒸気タービン３、中圧蒸気タービン４、および低圧蒸気タービン５は、タービン軸２の軸線方向に沿って、タービンノズルとタービン動翼を組み合わせた多数のタービン段落（図示しない）を各々有している。

図６に示す蒸気タービンプラントにおいて、ボイラ６にて発生した高圧の蒸気は、まず、高圧蒸気タービン３に送られ、高圧蒸気タービン３のタービン段落において膨張仕事を行い、蒸気は圧力が低下する。次に、高圧蒸気タービン３から送り出された中圧の蒸気は、ボイラ６の再熱器７へ送られて再度加熱されて、中圧蒸気タービン４に送られ、中圧蒸気タービン４のタービン段落において膨張仕事を行い、蒸気は圧力が低下する。次に、中圧蒸気タービン４から送り出されてきた低圧の蒸気は、低圧蒸気タービン５に送られ、低圧蒸気タービン５のタービン段落において膨張仕事を行い、蒸気は圧力がさらに低下する。このように蒸気が膨張仕事を行うことにより、タービン軸２が回転し、発電機１が駆動する。その後、蒸気は復水器８に送られて復水され、ボイラ６に送られる。

また、図６に示すように、このような蒸気タービンプラントは、多数の蒸気弁を有している。すなわち、ボイラ６と高圧蒸気タービン３との間に主蒸気止め弁９が設けられ、主蒸気止め弁９と高圧蒸気タービン３との間に蒸気加減弁１０が設けられている。また、ボイラ６の再熱器７と中圧蒸気タービン４との間に再熱蒸気止め弁１１が設けられ、再熱蒸気止め弁１１と中圧蒸気タービン４との間にインタセプト弁１２が設けられている。このような蒸気弁は、内部に高圧（例えば１６．６ＭＰａまたは２４．１ＭＰａ）かつ高温（例えば５３８℃または５６６℃）の蒸気を多量に流すため、比較的大きな構造となっている。

また、主蒸気止め弁９、蒸気加減弁１０、再熱蒸気止め弁１１、およびインタセプト弁１２は、それぞれ少なくとも２列以上の列をなすように並列して配置され、緊急時または不測の事態に対応することができるようになっている。

また、蒸気タービンプラントは、主蒸気止め弁９およびインタセプト弁１２を制御するための調速機１３と、蒸気加減弁１０および再熱蒸気止め弁１１を制御するための非常調速機１４とを有している。

主蒸気止め弁９は、主としてＯＮ−ＯＦＦタイプとなっている。蒸気タービンプラントを起動する場合、主蒸気止め弁９は、主蒸気止め弁９の弁ケーシング内に設けられた主弁に組み込んだ副弁（図示しない）を開き、高圧蒸気タービン３に流入する蒸気の流量を制御し、予め定められた負荷量になると主弁を開弁させる。また、電力系統に事故が発生し、調速器１３から発せられる指令に基づいて緊急に負荷遮断を行う場合、主蒸気止め弁９は、弁体の主弁および副弁を閉じる。

蒸気加減弁１０は、複数の弁体からなる。蒸気加減弁１０は、蒸気タービンプラントの出力（負荷）に応じて、これらの複数の弁体を開き、高圧蒸気タービン３に流入する蒸気の流量を制御する。また、負荷遮断時等の緊急を要して全開の状態から全閉させる場合、蒸気加減弁１０は、非常調速機１４から発せられる指令を受けて全ての弁体を閉じる。

再熱蒸気止め弁１１は、ＯＮ−ＯＦＦタイプとなっている。負荷遮断時等の緊急を要して全開の状態から全閉させる場合、再熱蒸気止め弁１１は、非常調速機１４から発せられる指令を受けて、蒸気加減弁１０よりも先行して弁体を閉じる。このことにより、再熱器７から送られてくる蒸気を迅速に遮断し、タービン軸２がこれ以上回転することを防止している。

インタセプト弁１２も、ＯＮ−ＯＦＦタイプとなっている。負荷遮断時等の緊急を要して全開の状態から全閉させる場合、インタセプト弁１２は、調速機１３から発せられた指令を受けて、主蒸気止め弁９よりも先行して弁体を閉じる。このことにより、再熱器７から送られてくる蒸気を迅速に遮断し、タービン軸２がこれ以上回転することを防止している。

次に、再熱蒸気止め弁１１について、さらに詳述する。図７に示すように、再熱蒸気止め弁１１は、蒸気の入口と出口（ともに図示しない）とを含む弁ケーシング１５と、弁ケーシング１５の一面に設けられた弁底蓋２５と、弁ケーシング１５内に設けられ、弁ケーシング１５内の弁座（図示しない）と当接自在な板状のディスク１６とを有している。また、ディスク１６に、アーム１７を介して支持軸１９が連結され、弁ケーシング１５に、支持軸１９を回動自在に支持する軸受フランジ１８が固定されている。また、支持軸１９に、連結片２０を介して弁棒２１が連結され、弁棒２１に、弁棒２１を軸線方向に駆動する油筒２４が連結され、油筒２４は弁底蓋２５に固定されている。さらに、弁棒２１が貫通する弁底蓋２５の貫通部に弁棒案内片２３が固定され、弁棒案内片２３と弁棒２１との間に弁棒ブッシュ２２が設けられている。

このような再熱蒸気止め弁１１を全閉の状態から全開させる場合、まず、油筒２４を駆動させて弁棒２１を上方へ移動させる。弁棒２１が上方へ移動することに伴い、弁棒２１に連結片２０を介して連結された支持軸１９が、図７の矢印Ｅ１の方向に回転し、支持軸１９にアーム１７を介して連結されたディスク１６が、図７に示す紙面裏側の方向に開く。このことにより、再熱蒸気止め弁１１が全開する。このため、弁ケーシング１５の入口から流入される蒸気は、弁ケーシング１５内を通って、弁ケーシング１５の出口から送り出され、中圧蒸気タービン４へ送られていく。

他方、再熱蒸気止め弁１１を全開の状態から全閉させる場合、油筒２４内に充填された圧力油を抜く。このことにより、支持軸１９が前記矢印Ｅ１とは逆向きの矢印Ｅ２の方向に回転し、ディスク１６を弁ケーシング１５内の弁座（図示しない）に当接させ、再熱蒸気止め弁１１が全閉する。

次に、インタセプト弁１２について、さらに詳述する。図８に示すように、インタセプト弁１２は、蒸気の入口４１と出口４３とを含む弁ケーシング２６と、弁ケーシング２６の一面に設けられた弁底蓋３４と、弁ケーシング２６内に設けられた弁座３９とを有している。また、弁ケーシング２６内に、弁座３９と当接自在なインタセプト主弁２９が設けられ、インタセプト主弁２９の内部に、インタセプト主弁２９の内部と当接自在なインタセプト副弁２８が設けられている。このうち、インタセプト主弁２９の内部に、バランス室３５が形成され、インタセプト主弁２９に、バランス室３５と弁ケーシング２９の出口４３とを連絡する通路４０が設けられている。

また、インタセプト副弁２８に、弁底蓋３４を貫通して弁底蓋３４に対して移動自在な弁棒３０が連結されている。この弁棒３０に、弁棒３０を軸線方向に駆動する油筒３３が連結され、油筒３３は弁底蓋３４に固定されている。さらに、弁棒３０が貫通する弁底蓋３４の貫通部に弁棒案内片３２が固定され、弁棒案内片３２と弁棒３０との間に弁棒ブッシュ３１が設けられている。

また、弁ケーシング２６の上部に、弁天蓋３７が設けられ、弁天蓋３７の下面に、バランス室スリーブ３８が設けられている。インタセプト主弁２９の外周面には、バランス室スリーブ３８の内周面と当接するシールリング３６が装着され、バランス室スリーブ３８に対して、インタセプト主弁２９が摺動自在となっている。そして、弁ケーシング２６内に、蒸気が通る流入口４２を含むストレーナ２７が設けられている。

このようなインタセプト弁１２を全閉の状態から全開させる場合、まず、油筒３３を駆動させて弁棒３０を上方へ移動させ、弁棒３０に連結されたインタセプト副弁２８が、インタセプト主弁２９の内面から離れて上方へ移動する。このことにより、インタセプト主弁２９に設けられた通路４０が開口される。このため、弁ケーシング２６の入口４１から流入される蒸気は、弁ケーシング２６内に設けられたストレーナ２７の流入口４２を通ってインタセプト主弁２９のバランス室３５へ流れ、インタセプト主弁２９の通路４０を通り、弁ケーシング２６の出口４３から送り出され、中圧蒸気タービン４へ送られていく。このように、比較的流路が狭い通路４０を通ることにより、中圧蒸気タービン４に、瞬時に多量の蒸気が供給されることがない。このため、中圧蒸気タービン４に対して熱衝撃がかかることを防止することができる。

次に、中圧蒸気タービン４が所定の出力に達した場合、インタセプト弁１２は、油筒３３をさらに駆動させて弁棒３０を上方へ移動させ、弁棒３０に連結されたインタセプト副弁２８が上方へ移動する。次に、インタセプト副弁２８がさらに上方へ移動することにより、インタセプト副弁２８がインタセプト主弁２９の上部と当接するようになる。次に、インタセプト副弁２８と当接したインタセプト主弁２９が、弁座３９から離れて上方へ移動する。このことにより、インタセプト主弁２９が開き、インタセプト弁１２が全開する。このため、弁ケーシング２６の入口４１から流入される蒸気は、弁ケーシング２６内に設けられたストレーナ２７の流入口４２を通って弁ケーシング２６の出口４３から送り出され、中圧蒸気タービン４へ送られていく。

他方、インタセプト弁１２を全開の状態から全閉させる場合、油筒３３内に充填された圧力油を抜く。この場合、まず、弁棒３０とともにインタセプト副弁２８が下方へ移動する。次に、インタセプト副弁２８がさらに下方へ移動することにより、インタセプト副弁２８がインタセプト主弁２９の内部に当接するようになる。次に、インタセプト副弁２８と当接したインタセプト主弁２９が、インタセプト副弁２８とともに下方へ移動する。その後、インタセプト主弁２９が弁座３９と当接し、インタセプト弁１２が全閉される。

このように、負荷遮断時等の緊急を要して全開の状態から全閉させる場合、再熱蒸気止め弁１１およびインタセプト弁１２は、弁体を迅速に閉じ、ボイラ６および再熱器７から供給される蒸気を遮断する。このことにより、タービン軸２がこれ以上回転することを確実に防止している。

なお、図９（ａ）に示すように、各蒸気弁の弁棒２１（３０）の外周面には、傾斜形状部を有する弁棒バックシート４４が設けられ、弁棒案内片２３、３２の内周面に、弁棒バックシート４４の傾斜形状部に対応した傾斜形状部を有するブッシュバックシート４５が設けられている。各蒸気弁が全開されている間、弁棒バックシート４４の傾斜形状部とブッシュバックシート４５の傾斜形状部とが当接している。このことにより、蒸気が弁棒２１（３０）と弁棒案内片２３、３２との隙間を通って外部へ漏れることを防止している。

しかしながら、蒸気タービンプラントを運転している間、各蒸気弁は全開状態に維持され、各蒸気弁には、ボイラ６および再熱器７等から蒸気と共に剥離された酸化スケール等の固形状の異物粒子が流入してくる。図９（ａ）に示すように、各蒸気弁に流入した異物粒子は、弁棒２１（３０）と弁棒案内片２３、３２との隙間からブッシュバックシート４５上部に堆積される。このような状態において、弁体の開閉を行う弁テストを実施して弁体を閉じた場合、図９（ｂ）に示すように、弁棒バックシート４４とブッシュバックシート４５とが離れる。このため、ブッシュバックシート４５上部に堆積された異物粒子は、ブッシュバックシート４５と弁棒２１（３０）との隙間を通って、弁棒バックシート４４の外周面に落下する。

次に、図９（ｃ）に示すように、弁体を開いた場合、弁棒バックシート４４とブッシュバックシート４５とが当接する。このため、弁棒バックシート４４とブッシュバックシート４５との間に異物粒子が挟まれる。このことにより、弁棒バックシート４４とブッシュバックシート４５との間から蒸気が外部へ漏れるとともに、弁棒２１（３０）が移動する際にスティックが発生し、弁棒２１（３０）を円滑に移動させることが困難となる。

このような問題に対処するために、弁棒と弁棒案内片との隙間に異物粒子が流入することを防止することができる蒸気弁が開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、弁棒案内片に蒸気が通る通路を設け、弁棒と弁棒ブッシュとの間から弁ケーシング内部に向けて蒸気を噴出させている。
特開２００１−３２９８０３号公報

また、一般に、弁棒２１、３０と弁棒案内片２３、３２との隙間に異物粒子を堆積させることを防止するために、蒸気タービンプラントを運転している状態において、弁体を開閉する弁テストを定期的に行っている。弁テストは、複数ある蒸気弁のうち１弁ずつ行っていく。この弁テストを行うことにより、弁棒と弁棒ブッシュとの隙間に堆積する異物粒子を除去することができる。

しかしながら、蒸気タービンプラントを運転している状態において、一つの蒸気弁について弁テストを行う場合、弁テスト対象の蒸気弁が意に反して全閉してしまう場合が考えられる。この場合においても、その他の蒸気弁を用いて蒸気タービンプラントの出力を安定させる必要がある。このため、弁テストを行う際、蒸気タービンプラントの出力はある程度下げた状態にする必要がある。すなわち、出力をある程度下げた状態で蒸気タービンプラントを運転している場合に、弁テストを行うことができる。このため、弁テストを行うタイミングが限られている。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、蒸気タービンプラントの運転条件に制限されることなく弁テストを行うことができると共に、弁棒と弁棒ブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができる蒸気弁を提供することを目的とする。

本発明は、蒸気タービンプラントにて使用される蒸気弁において、蒸気の入口と蒸気の出口とを含む弁ケーシングと、弁ケーシングの一面に設けられた開口部を塞ぐ蓋と、弁ケーシング内に設けられた弁座と、弁ケーシング内に設けられ、弁座と当接自在な弁体と、弁体に連結され、蓋を貫通して蓋に対して移動自在に設けられた弁棒と、弁棒に連結され、弁棒を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構と、弁棒が貫通する蓋の貫通部に固定された蓋側ブッシュと、蓋側ブッシュと弁棒との間に介在され、蓋側ブッシュに対して移動自在に設けられた弁棒ブッシュと、弁棒ブッシュに連結され、この弁棒ブッシュを駆動する弁棒ブッシュ駆動機構と、を備えたことを特徴とする蒸気弁である。

本発明は、蒸気タービンプラントにて使用される蒸気弁において、蒸気の入口と蒸気の出口とを含む弁ケーシングと、弁ケーシングの一面に設けられた開口部を塞ぐ蓋と、弁ケーシング内に設けられた弁座と、弁ケーシング内に設けられ、弁座と当接自在な弁体と、弁体に連結され、蓋を貫通して蓋に対して移動自在に設けられた弁棒と、弁棒に連結され、弁棒を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構と、弁棒が貫通する蓋の貫通部に固定されたブッシュと、を備え、弁棒は、中心軸を中心として回転自在となっており、弁棒に、弁棒を回転駆動する第２弁棒駆動機構がさらに連結されることを特徴とする蒸気弁である。

本発明によれば、蒸気タービンプラントを運転している状態において、弁棒ブッシュ駆動機構を用いて弁棒ブッシュを回転させることにより、弁棒と弁棒ブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができる。この場合、弁棒および弁体を軸線方向に移動させることがないため、蒸気弁の開閉状態に影響を与えることがない。このため、蒸気タービンプラントの運転条件に関わらず、弁棒と弁棒ブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができると共に、弁棒を軸線方向に円滑に移動させることができる。

また、本発明によれば、蒸気タービンプラントを運転している状態において、第２弁棒駆動機構を用いて弁棒を中心軸を中心として回転させることにより、弁棒とブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができる。この場合、弁棒および弁体を軸線方向に移動させることがないため、蒸気弁の開閉状態に影響を与えることがない。このため、蒸気タービンプラントの運転条件に関わらず、弁棒とブッシュとの隙間に堆積された異物粒子を除去することができると共に、弁棒を軸線方向に円滑に移動させることができる。

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。ここで、図１は、本発明による蒸気弁の第１の実施の形態を示す図であり、本発明における蒸気弁の断面構成を示す図である。

まず、図１により、本発明における蒸気弁５０について説明する。ここでは、蒸気弁５０は、蒸気タービンプラントにおいて使用される主蒸気止め弁を対象としているが、蒸気加減弁、再熱蒸気止め弁、およびインタセプト弁等の比較的大口径である弁にも適用できる。

図１に示すように、蒸気弁（主蒸気止め弁）５０は、蒸気の入口５２と蒸気の出口５３とを含む弁ケーシング５１と、弁ケーシング５１の上面に設けられた開口部５１ａを塞ぐ蓋５４と、弁ケーシング５１内に設けられた弁座５５とを備えている。

弁ケーシング５１内に、弁座５５と当接自在な主弁５７と、主弁５７の内部に設けられ、主弁５７の内部と当接自在な副弁５８とを含む弁体５６が設けられている。このうち、主弁５７の内部に、バランス室５９が形成され、主弁５７に、バランス室５９と弁ケーシング５１の出口５３とを連絡する通路６０が設けられ、この通路６０は副弁５８により開閉される。また、主弁５７に、主弁５７の内側へ先端が突出するように複数のボルト６１が外側から取り付けられており、副弁５８に、主弁５７のボルト６１の先端に当接自在な凸部６２が形成されている。このことにより、副弁５８が上方へ移動した場合、副弁５８の凸部６２が主弁５７のボルト６１の先端と当接し、副弁５８と主弁５７とが一体となって移動するようになっている。

また、弁体５６の副弁５８に、蓋５４を貫通すると共に、当該蓋５４に対して移動自在な弁棒６３が連結され、弁棒６３に、弁棒６３を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構６４が連結されている。また、弁棒６３が貫通する蓋５４の貫通部５４ａに、蓋側ブッシュ６５が固定され、蓋側ブッシュ６５と弁棒６３との間に、蓋側ブッシュ６５に対して円周方向に移動自在な弁棒ブッシュ６６が設けられている。

図１に示すように、弁棒ブッシュ６６は、蓋５４を貫通して外方まで延び、弁棒ブッシュ６６の外端に平歯車からなる歯車部６７が設けられている。また、弁棒ブッシュ６６の歯車部６７に、平歯車からなる歯車６８が係合され、この歯車６８に、弁棒ブッシュ６６を駆動する弁棒ブッシュ駆動機構６９が連結されている。弁棒ブッシュ駆動機構６９は、蒸気圧駆動式、電動駆動式、油圧駆動式のいずれかからなっていてもよい。

また、弁棒ブッシュ６６と弁棒ブッシュ駆動機構６９との間に、第１トルク計測手段７０が設けられ、弁棒ブッシュ駆動機構６９は、トルク計測手段７０により計測されたトルク値に対応して駆動力が可変自在である。あるいは、第１トルク計測手段７０により計測されたトルク値が小さくなった場合に、弁棒ブッシュ駆動機構６９による駆動を停止することができる。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

本実施の形態による蒸気弁５０を全閉の状態から全開させる場合、まず、第１弁棒駆動機構６４を駆動させて弁棒６３を上方へ移動させ、弁棒６３に連結された弁体５６の副弁５８が、弁体５６の主弁５７の内面から離れて上方へ移動する。このことにより、主弁５７に設けられた通路６０が開く。このため、弁ケーシング５１の入口５２から流入される蒸気は、主弁５７のバランス室５９へ流れ、主弁５７の通路６０を通り、弁ケーシング５１の出口５３から送り出されていく。

次に、蒸気タービンが所定の出力に達した場合、蒸気弁５０は、第１弁棒駆動機構６４をさらに駆動させて弁棒６３を上方へ移動させ、弁棒６３に連結された副弁５８が上方へ移動する。次に、副弁５８の凸部６２が、主弁５７に設けられたボルト６１の先端と当接する。次に、副弁５８の凸部６２と当接したボルト６１を含む主弁５７が、副弁５８とともに弁座５５から離れて上方へ移動する。このことにより、蒸気弁５０が全開する。このため、弁ケーシング５１の入口５２から流入される蒸気は、弁ケーシング５１の出口５３から送り出されていく。

他方、蒸気弁５０を全開の状態から全閉させる場合、まず、蒸気弁５０を全閉させるように第１弁棒駆動機構６４を駆動させて、弁棒６３とともに副弁５８を下方へ移動させる。次に、副弁５８がさらに下方へ移動することにより、副弁５８が主弁５７の内部に当接するようになる。次に、副弁５８と当接した主弁５７が、副弁５８とともに下方へ移動する。その後、主弁５７が弁座５５と当接する。このことにより、蒸気弁５０が全閉する。

また、本実施の形態による蒸気弁５０の弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子を除去する場合、まず、弁棒ブッシュ駆動機構６９を駆動させる。このことにより、弁棒ブッシュ駆動機構６９に連結された平歯車からなる歯車６８が回転し、歯車６８と係合する平歯車からなる歯車部６７に駆動力が伝達され、弁棒ブッシュ６６が、蓋側ブッシュ６５に対して円周方向に回転する。このため、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子が細かく砕かれ、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間から異物粒子を除去することができる。

このように、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子を除去する際、弁棒６３および弁体５６を軸線方向に移動させることがない。すなわち、蒸気弁５０の開閉状態に影響を与えることがない。このため、蒸気弁５０の開閉状態とは無関係に、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間から異物粒子を除去することができる。

また、本実施の形態によれば、弁棒ブッシュ６６と弁棒ブッシュ駆動機構６９との間に第１トルク計測手段７０が設けられているため、弁棒ブッシュ駆動機構６９は、第１トルク計測手段７０により計測されたトルク値に対応して駆動力を変えることができる。すなわち、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子は、弁棒ブッシュ６６が円周方向に回転することにより破砕されて除去される。この間第１トルク計測手段７０は、弁棒ブッシュ駆動機構６９の駆動力を計測し、第１トルク計測手段７０のトルク値が低下した際、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間から異物粒子が除去されたものと判断して弁棒ブッシュ駆動機構６９を停止することができる。

なお、本実施の形態では、平歯車機構を利用して弁棒ブッシュを回転するようにしたが、平歯車機構に替えてウォーム歯車を採用するようにしてもよい。この場合、歯車６８をウォームに、歯車部６７をウォームホイールに置換すればよい。

このように、本実施の形態によれば、蒸気タービンプラントを運転している状態において、弁棒ブッシュ駆動機構を用いて弁棒ブッシュ６６を回転させることにより、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子を除去することができる。この場合、弁棒６３および弁体５６を軸線方向に移動させることがないため、蒸気弁５０の開閉状態に影響を与えることがない。このため、蒸気タービンプラントの運転条件に関わらず、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子を除去することができると共に、弁棒６３を軸線方向に円滑に移動させることができる。

第２の実施の形態
次に、図２により、本発明による蒸気弁の第２の実施の形態について説明する。ここで、図２は、本発明における蒸気弁の断面構成を示す図である。

図２に示す第２の実施の形態における蒸気弁５０において、弁棒ブッシュ６６の外端にラック部７１が設けられ、弁棒ブッシュ駆動機構６９にピニオン７２が連結されている点が異なるのみであり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１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。

本実施の形態によれば、蒸気弁５０の弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子を除去する場合、まず、弁棒ブッシュ駆動機構６９を駆動させる。このことにより、弁棒ブッシュ駆動機構６９に連結されたピニオン７２が回転し、ピニオン７２と係合するラック部７１に駆動力が伝達され、弁棒ブッシュ６６が、蓋側ブッシュ６５に対して軸線方向に移動する。このため、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間に堆積された異物粒子が細かく砕かれ、弁棒６３と弁棒ブッシュ６６との隙間から異物粒子を除去することができる。

第３の実施の形態
次に、図３により、本発明による蒸気弁の第３の実施の形態について説明する。ここで、図３は、本発明における蒸気弁の断面構成を示す図である。

図３に示す第３の実施の形態における蒸気弁５０において、弁棒７３が中心軸を中心として回転自在となっており、弁棒７３に、弁棒７３を回転駆動する第２弁棒駆動機構７７がさらに連結される点が異なるのみであり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１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。

図３に示すように、弁体５６に、蓋５４を貫通して蓋５４に対して軸線方向に移動自在であり、かつ中心軸を中心として回転自在な弁棒７３が連結され、弁棒７３に、弁棒７３を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構６４が連結されている。また、弁棒７３が貫通する蓋５４の貫通部５４ａに、弁棒ブッシュ７４が固定されている。

また、弁棒７３の弁ケーシング５１外方に、平歯車からなる歯車部７５が設けられている。また、弁棒７３の歯車部７５に、平歯車からなる歯車７６が係合され、この歯車７６に、弁棒７３を駆動する第２弁棒駆動機構７７が連結されている。なお、歯車７６をウォームに、歯車部７５をウォームホイールに置き換えてもよい。また第２弁棒駆動機構７７は、蒸気圧駆動式、電動駆動式、油圧駆動式のいずれかからなっていてもよい。

また、弁棒７３と第２弁棒駆動機構７７との間に、第２トルク計測手段７８が設けられ、第２弁棒駆動機構７７は、第２トルク計測手段７８により計測されたトルク値に対応して駆動力が可変自在である。あるいは、第２トルク計測手段７８により計測されたトルク値が小さくなった場合に、第２弁棒駆動機構７７による駆動を停止することができる。

本実施の形態によれば、蒸気弁５０の弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間に堆積された異物粒子を除去する場合、まず、第２弁棒駆動機構７７を駆動させる。このことにより、第２弁棒駆動機構７７に連結された平歯車からなる歯車７６が回転し、歯車７６と係合する平歯車からなる歯車部７５に駆動力が伝達され、弁棒７３が、中心軸を中心として回転する。このため、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間に堆積された異物粒子が細かく砕かれ、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間から異物粒子を除去することができる。

このように、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間に堆積された異物粒子を除去する際、弁棒７３および弁体５６を軸線方向に移動させることがない。すなわち、蒸気弁５０の開閉状態に影響を与えることがない。このため、蒸気弁５０の開閉状態とは無関係に、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間から異物粒子を除去することができる。

また、本実施の形態によれば、弁棒７３と第２弁棒駆動機構７７との間に第２トルク計測手段７８が設けられているため、第２弁棒駆動機構７７は、第２トルク計測手段７８により計測されたトルク値に対応して駆動力を変えることができる。すなわち、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間に堆積された異物粒子は、弁棒ブッシュ７４が円周方向に回転することにより破砕されて除去される。この間第２トルク計測手段７８は、第２弁棒駆動機構７７の駆動力を計測し、第２トルク計測手段７８のトルク値が低下した際、弁棒７３と弁棒ブッシュ７４との隙間から異物粒子が除去されたものと判断して第２弁棒駆動機構７７を停止することができる。

第４の実施の形態
次に、図４により、本発明による蒸気弁の第４の実施の形態について説明する。ここで、図４は、本発明における蒸気弁の断面構成を示す図である。

図４に示す第４の実施の形態における蒸気弁５０において、弁棒７９の外周面に、凹凸形状が形成される点が異なっており、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１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。

図４に示すように、弁体５６に、蓋５４を貫通して蓋５４に対して軸線方向に移動自在な弁棒７９が連結され、弁棒７９に、弁棒７９を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構６４が連結されている。このうち、弁棒７９の外周面に、凹凸形状が形成されている。また、弁棒７９が貫通する蓋５４の貫通部５４ａに、弁棒ブッシュ７４が固定されている。

本実施の形態によれば、弁棒７９の外周面に凹凸形状が形成されている。このことにより、弁棒７９と弁棒ブッシュ７４との隙間に堆積された異物は、弁棒７９が軸線方向に移動することに伴い、弁棒７９外周面の凹部に堆積される。このため、弁棒７９の凸部と弁棒ブッシュ７４との隙間に異物粒子が挟み込まれることを確実に防止することができる。このことにより、弁棒７９は、軸線方向に円滑に移動することができる。

第５の実施の形態
次に、図５により、本発明による蒸気弁の第５の実施の形態について説明する。ここで、図５は、本発明における蒸気弁の断面構成を示す図である。

図５に示す第５の実施の形態における蒸気弁５０において、弁棒ブッシュ８０の内周面に、凹凸形状が形成される点が異なるのみであり、他の構成は、図１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。

図５に示すように、弁体５６に、蓋５４を貫通して蓋５４に対して軸線方向に移動自在な弁棒６３が連結され、弁棒６３に、弁棒６３を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構６４が連結されている。また、弁棒６３が貫通する蓋５４の貫通部５４ａに、弁棒ブッシュ８０が固定されている。この弁棒ブッシュ８０の内周面に、凹凸形状が形成されている。

本実施の形態によれば、弁棒ブッシュ８０の内周面に凹凸形状が形成されている。このことにより、弁棒６３と弁棒ブッシュ８０との隙間に堆積された異物は、弁棒６３が軸線方向に移動することに伴い、弁棒ブッシュ８０内周面の凹部に堆積される。このため、弁棒６３と弁棒ブッシュ８０の凸部との隙間に異物粒子が挟み込まれることを確実に防止することができる。このことにより、弁棒７９は、軸線方向に円滑に移動することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁の断面構成を示す図である。図２は、本発明の第２の実施の形態における蒸気弁の断面構成を示す図である。図３は、本発明の第３の実施の形態における蒸気弁の断面構成を示す図である。図４は、本発明の第４の実施の形態における蒸気弁の断面構成を示す図である。図５は、本発明の第５の実施の形態における蒸気弁の断面構成を示す図である。図６は、従来の蒸気タービンプラントの概略を示す図である。図７は、従来の再熱蒸気止め弁の断面構成を示す図である。図８は、従来のインタセプト弁の断面構成を示す図である。図９（ａ）は、ブッシュバックシート上部に異物粒子が堆積された状態を示す図であり、図９（ｂ）は、弁棒バックシートの外周面に異物粒子が堆積された状態を示す図であり、図９（ｃ）は、弁棒バックシートとブッシュバックシートとの間に異物粒子が挟みこまれた状態を示す図である。

符号の説明

１発電機
２タービン軸
３高圧蒸気タービン
４中圧蒸気タービン
５低圧蒸気タービン
６ボイラ
７再熱器
８復水器
９主蒸気止め弁
１０蒸気加減弁
１１再熱蒸気止め弁
１２インタセプト弁
１３調速機
１４非常調速機
１５弁ケーシング
１６ディスク
１７アーム
１８軸受フランジ
１９支持軸
２０連結片
２１弁棒
２２弁棒ブッシュ
２３弁棒案内片
２４油筒
２５弁底蓋
２６弁ケーシング
２７ストレーナ
２８インタセプト副弁
２９インタセプト主弁
３０弁棒
３１弁棒ブッシュ
３２弁棒案内片
３３油筒
３４弁底蓋
３５バランス室
３６シールリング
３７弁天蓋
３８バランス室スリーブ
３９弁座
４０通路
４１入口
４２流入口
４３出口
４４弁棒バックシート
４５ブッシュバックシート
５０蒸気弁
５１弁ケーシング
５１ａ開口部
５２入口
５３出口
５４蓋
５４ａ貫通部
５５弁座
５６弁体
５７主弁
５８副弁
５９バランス室
６０通路
６１ボルト
６２凸部
６３弁棒
６４第１弁棒駆動機構
６５蓋側ブッシュ
６６弁棒ブッシュ
６７歯車部
６８歯車
６９弁棒ブッシュ駆動機構
７０第１トルク計測手段
７１ラック部
７２ピニオン
７３弁棒
７４弁棒ブッシュ
７５歯車部
７６歯車
７７第２弁棒駆動機構
７８第２トルク計測手段
７９弁棒
８０弁棒ブッシュ

Claims

蒸気タービンプラントにて使用される蒸気弁において、
蒸気の入口と蒸気の出口とを含む弁ケーシングと、
弁ケーシングの一面に設けられた開口部を塞ぐ蓋と、
弁ケーシング内に設けられた弁座と、
弁ケーシング内に設けられ、弁座と当接自在な弁体と、
弁体に連結され、蓋を貫通して蓋に対して移動自在に設けられた弁棒と、
弁棒に連結され、弁棒を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構と、
弁棒が貫通する蓋の貫通部に固定された蓋側ブッシュと、
蓋側ブッシュと弁棒との間に介在され、蓋側ブッシュに対して移動自在に設けられた弁棒ブッシュと、
弁棒ブッシュに連結され、この弁棒ブッシュを駆動する弁棒ブッシュ駆動機構と、を備えたことを特徴とする蒸気弁。
弁棒ブッシュは、蓋側ブッシュに対して円周方向に移動自在となることを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁。
弁棒ブッシュは、蓋側ブッシュに対して弁棒の軸線方向に移動自在となることを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁。
弁棒ブッシュ駆動機構は、蒸気圧駆動式、電動駆動式、油圧駆動式のいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気弁。
弁棒ブッシュと弁棒ブッシュ駆動機構との間に、第１トルク計測手段が設けられ、弁棒ブッシュ駆動機構は、第１トルク計測手段により計測されたトルク値に対応して駆動力が可変自在であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気弁。
蒸気タービンプラントにて使用される蒸気弁において、
蒸気の入口と蒸気の出口とを含む弁ケーシングと、
弁ケーシングの一面に設けられた開口部を塞ぐ蓋と、
弁ケーシング内に設けられた弁座と、
弁ケーシング内に設けられ、弁座と当接自在な弁体と、
弁体に連結され、蓋を貫通して蓋に対して移動自在に設けられた弁棒と、
弁棒に連結され、弁棒を軸線方向に駆動する第１弁棒駆動機構と、
弁棒が貫通する蓋の貫通部に固定された弁棒ブッシュと、を備え、
弁棒は、中心軸を中心として回転自在となっており、弁棒に、弁棒を回転駆動する第２弁棒駆動機構がさらに連結されることを特徴とする蒸気弁。
第２弁棒駆動機構は、蒸気圧駆動式、電動駆動式、油圧駆動式のいずれかからなることを特徴とする請求項６に記載の蒸気弁。
弁棒と第２弁棒駆動機構との間に、第２トルク計測手段が設けられ、第２弁棒駆動機構は、第２トルク計測手段により計測されたトルク値に対応して駆動力が可変自在であることを特徴とする請求項６または７に記載の蒸気弁。
前記弁棒の外周面に、凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気弁。
前記弁棒ブッシュの内周面に、凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気弁。