JP2020041531A - 組み合わせ中間弁装置およびタービン発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油の排出だけで弁体の急閉とその後の急開とを実行できる組み合わせ中間弁装置およびタービン発電設備を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態によれば、油圧シリンダの作動油量を調整して弁棒を介して弁体に駆動力を伝達する第一および第二の駆動装置と、弁棒と第一および第二の駆動装置のいずれか一方とを連結させるクラッチ機構と、クラッチ機構による連結を調整する制御装置と、を備える。弁体を急閉する場合には、外部からの制御指令に基づいて、第一の駆動装置の油圧シリンダへの作動油の供給を遮断し、この油圧シリンダから作動油を排出する。急閉の後に弁体を急開する場合には、制御装置からの制御指令に基づきクラッチ機構が第二の駆動装置と弁棒とを連結し、外部からの制御指令に基づき第二の駆動装置の油圧シリンダへの作動油の供給を遮断し、この油圧シリンダから作動油を排出する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、組み合わせ中間弁装置およびタービン発電設備に関する。

原子力発電設備では、高圧タービンで仕事をした後の蒸気は、湿分分離器で湿分を除去され、その後クロスアラウンド管を経て低圧タービンに導入される。クロスアラウンド管には、低圧タービンのタービントリップまたは負荷遮断時に低圧タービンへの蒸気流入によるタービンのオーバースピードを防ぐため、中間蒸気止め弁およびインターセプト弁がそれぞれ設けられている。中間蒸気止め弁およびインターセプト弁は、クロスアラウンド管を流れる蒸気の流れ方向に沿って直列に組み込まれ、組み合わせ中間弁装置として構成される。

関連技術に係る組み合わせ中間弁装置１００について、図６および図７を用いて説明する。図６は、関連技術に係る組み合わせ中間弁装置の概略構成図であり、図７は、図６をＰ−Ｐ方向から見た平面図である。図６に示すように、組み合わせ中間弁装置１００は、両端部にフランジを有する管状の弁ケーシング１１に、バタフライ型の中間蒸気止め弁１２ａと、バタフライ型のインターセプト弁１２ｂとを組込んで一体化した構成とされている。この弁ケーシング１１の軸方向両端が、フランジを介して図示省略のクロスアラウンド管と低圧タービン入口配管との間に連結される。

図６および図７に示すように、中間蒸気止め弁１２ａは、組み合わせ中間弁装置１００の弁体であり、その中心位置が弁棒１３ａに取り付けられる。弁棒１３ａは中間蒸気止め弁１２ａの回動軸であり、蒸気の流れ方向と直交する配置で弁ケーシング１１の軸受部１１ａに回動可能に支持される。弁棒１３ａの一端は、後述する中間蒸気止め弁駆動装置２０ａに連結される。

中間蒸気止め弁駆動装置２０ａは、油圧式の中間蒸気止め弁１２ａの駆動装置であり、弁ケーシング１１の外側に、連結具１８ａを介して固定されている。中間蒸気止め弁駆動装置２０ａの一端側の中心位置からは上下方向に変位可能な駆動ロッド２１ａが突出し、この駆動ロッド２１ａの先端にリンク式の駆動レバー１４ａを介して弁棒１３ａが連結されている。そして、油圧供給装置（図示省略）から中間蒸気止め弁駆動装置２０ａの油圧シリンダ２２ａに作動油が供給されると、この作動油からの油圧が駆動ロッド２１ａに働き、油圧シリンダ２２ａ内部の駆動ロッド２１ａに繋がれたばねからの復元力に抗って駆動ロッド２１ａを上方向に押し上げる。その結果、駆動ロッド２１ａは上方向に変位し、その変位量は、油圧シリンダ２２ａに供給される作動油量に応じて変化する。駆動レバー１４ａは、駆動ロッド２１ａの上下方向の運動を回転運動に変換して弁棒１３ａに駆動力を伝達する。これにより、弁棒１３ａに取り付けられた中間蒸気止め弁１２ａが、この弁棒１３ａと共に開閉回動する。より具体的には、中間蒸気止め弁駆動装置２０ａの油圧シリンダ２２ａに所定量の作動油が供給される場合には、中間蒸気止め弁１２ａが全開となり、この油圧シリンダ２２ａから作動油を排出しきった（油圧シリンダ２２ａ内の作動油が空である）場合には、中間蒸気止め弁１２ａが全閉となる。

一方、インターセプト弁１２ｂは、中間蒸気止め弁１２ａと共に組み合わせ中間弁装置１００の弁体を構成し、その中心位置が弁棒１３ｂに取り付けられる。弁棒１３ｂは、インターセプト弁１２ｂの回動軸であり、中間蒸気止め弁１２ａよりも蒸気の流れ方向下流側の軸受部１１ｂに回動可能に支持される。その他の構成については、中間蒸気止め弁１２ａと同様である。すなわち、弁ケーシング１１の外側には、連結具１８ｂを介して、インターセプト弁駆動装置２０ｂが固定されている。弁棒１３ｂは、駆動レバー１４ｂを介してインターセプト弁駆動装置２０ｂの駆動ロッド２１ｂに連結される。

タービントリップや負荷遮断等の際には、中間蒸気止め弁駆動装置２０ａ、インターセプト弁駆動装置２０ｂが緊急起動してこれらを構成する油圧シリンダ内部から作動油を排出し、中間蒸気止め弁１２ａおよびインターセプト弁１２ｂを急閉する。

特開２００３−２９３７０５号公報

中間蒸気止め弁１２ａおよびインターセプト弁１２ｂは、タービントリップや負荷遮断等が発生した場合でも、所定の時間だけ運転状態を継続できることが要求される。タービントリップや負荷遮断等が発生すると、中間蒸気止め弁１２ａおよびインターセプト弁１２ｂが急閉されるため、この要求を満たすには、弁体の急閉後に再度弁体を急開して、その弁開度が制御可能かを確認する必要がある。しかしながら、弁体を開くには、中間蒸気止め弁駆動装置２０ａ、インターセプト弁駆動装置２０ｂそれぞれの油圧シリンダ内部に対して、駆動ロッド２１ａ、２１ｂに繋がれたばねからの復元力に抗うだけの作動油を再度供給する必要がある。したがって、上述の方法において弁体を開き、かつその弁開度が制御可能かを確認するためには、急閉時と比べて長い時間を要する可能性がある。

また、一般的な原子力発電設備では、中間蒸気止め弁１２ａ、インターセプト弁１２ｂがそれぞれ複数設けられ、これらの弁それぞれに対応した中間蒸気止め弁駆動装置２０ａとインターセプト弁駆動装置２０ｂとが、一つの油圧供給装置（図示省略）に連結される。したがって、複数の弁体を同時に急開動作させる場合、これらの駆動装置に供給すべき作動油の総流量が、油圧供給装置から供給可能な作動油の総流量を一時的に上回る可能性がある。これは、原子力発電設備に設けられる全ての蒸気弁の作動油系統の急激な圧力低下を起こし、蒸気弁の制御不能を引き起こす可能性がある。

そこで本発明が解決しようとする課題は、作動油の排出だけで弁体の急閉とその後の急開とを実行できる組み合わせ中間弁装置およびタービン発電設備を提供することである。

上記の課題を解決するために、実施形態の組み合わせ中間弁装置によれば、弁体が取り付けられた弁棒を油圧シリンダ内の作動油量を調整して回転駆動させ、蒸気流路からこの弁体を通過して蒸気タービンに供給される蒸気量を制御する組み合わせ中間弁装置であって、前記油圧シリンダを具備し、前記油圧シリンダへ供給される前記作動油量を調整し前記弁棒を介して前記弁体に駆動力を伝達する第一および第二の駆動装置と、前記第一の駆動装置と前記弁棒との間、および前記第二の駆動装置と前記弁棒との間に設けられ、前記弁棒と前記第一および第二の駆動装置のいずれか一方とを連結させるクラッチ機構と、前記クラッチ機構による前記連結を調整する制御指令を出力する制御装置と、を備え、前記蒸気タービンの通常運転時には、前記弁棒が前記クラッチ機構を介して前記第一の駆動装置に連結され、前記第一の駆動装置の油圧シリンダ内の前記作動油量により前記弁体の開きを調整し、前記蒸気タービンの異常運転時に前記弁体を急閉する場合には、前記第一の駆動装置の油圧シリンダへの前記作動油の供給を遮断して、前記第一の駆動装置の油圧シリンダから前記作動油を排出し、前記急閉の後に前記弁体を急開する場合には、前記制御装置からの制御指令に基づいて、前記クラッチ機構が前記第一の駆動装置と前記弁棒とを遮断すると共に、前記第二の駆動装置と前記弁棒とを連結し、前記第二の駆動装置の油圧シリンダへの前記作動油の供給を遮断して、所定量の作動油が満たされた前記第二の駆動装置の油圧シリンダから前記作動油を排出する。

本発明の実施形態によれば、作動油の排出だけで弁体の急閉とその後の急開とを実行できる。

実施形態に係る組み合わせ中間弁装置を備えたタービン発電設備の概要図である。 実施形態に係る実施形態に係る組み合わせ中間弁装置の概要図である。 実施形態に係る組み合わせ中間弁装置のインターセプト弁近傍を拡大した図であり、（ａ）は弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとが連結する場合を、（ｂ）は弁棒１３ｂと駆動レバー１５ｂとが連結する場合をそれぞれ示す。 実施形態に係るインターセプト弁の開閉動作を示すフローチャートであって、（ａ）はインターセプト弁の急閉時を、（ｂ）は急閉後の急開時をそれぞれ示す。 実施形態の変形例に係る組み合わせ中間弁装置の構成を示す図である。 関連技術に係る組み合わせ中間弁装置の概略構成図である。 図６をＰ−Ｐ方向から見た平面図である。

本実施形態は、インターセプト弁を駆動させるインターセプト弁駆動装置を二つ設けると共に、これらの駆動装置のいずれかとインターセプト弁の弁棒とをクラッチ機構を介して連結させる。これにより、各駆動装置からの作動油の排出を通して、インターセプト弁の急閉と、その後の急開とが実現できる。以降では、その詳細について説明する。なお、前述の関連技術に係る組み合わせ中間弁装置と同様の箇所については、同じ図番を付して説明する。

図１は、実施形態に係る組み合わせ中間弁装置を備えたタービン発電設備の一例を表す図である。このタービン発電設備は、例えば原子力発電用のタービン発電設備である。本実施形態では、沸騰水型原子炉発電（ＢＷＲ）用のタービン発電設備を例示して説明する。

図１に示すように、タービン発電設備１は、原子炉２と、主蒸気止め弁３ａと、蒸気加減弁３ｂと、高圧蒸気タービン４と、湿分分離加熱器５と、低圧蒸気タービン６と、発電機７と、復水器８と、復水ポンプ９と、組み合わせ中間弁装置１０と、を備える。

原子炉２で発生した蒸気は、主蒸気管を通り、主蒸気止め弁３ａと、高圧蒸気タービン４への流入速度および負荷を直接制御する蒸気加減弁３ｂとを順次経て高圧蒸気タービン４に流入する。高圧蒸気タービン４に流入した蒸気は、高圧蒸気タービン４内部で膨張仕事をして、高圧蒸気タービン４を回転駆動させる。高圧蒸気タービン４で仕事をした後の蒸気は、高圧蒸気タービン４の排気として高圧蒸気タービン４から排出され、アラウンド管を通って湿分分離加熱器５に流入する。湿分分離加熱器５では、排気中の湿分を除去すると共に、この排気を加熱して再熱蒸気を発生させる。再熱蒸気は、湿分分離加熱器５から排出された後に、組み合わせ中間弁装置１０を構成する中間蒸気止め弁１２ａおよびインターセプト弁１２ｂを順次経て、低圧蒸気タービン６に流入する。低圧蒸気タービン６に流入した再熱蒸気は、低圧蒸気タービン６で膨張仕事をして、低圧蒸気タービン６を回転駆動させる。この再熱蒸気は、低圧蒸気タービン６の排気として低圧蒸気タービン６から排出され、復水器８で復水に凝縮される。復水は、復水器８から復水ポンプ９を経て再び原子炉２に供給される。

このように、タービン発電設備１を流れる蒸気または復水の流路は閉ループを構成している。高圧蒸気タービン４、および低圧蒸気タービン６の回転駆動により発生した回転エネルギは、発電機７において電気エネルギに変換され、送電系統に送られる。

なお、ここでは一台の高圧蒸気タービン４と三台の低圧蒸気タービン６を備えるタービン発電設備１を例示したが、タービン発電設備１の構成はこの場合に限定されない。例えば、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、および低圧蒸気タービンを備えた構成や、これらの蒸気タービンの少なくともいずれかが複数台設置された構成などでもよい。

次に、図１において説明した組み合わせ中間弁装置１０について説明する。なお、関連技術に係る組み合わせ中間弁装置と同様の構成については同じ図番を付けて説明する。

組み合わせ中間弁装置１０は、弁ケーシング１１と、中間蒸気止め弁１２ａと、インターセプト弁１２ｂと、弁棒１３ａおよび１３ｂと、駆動レバー１４ａ、１４ｂ、および１５ｂと、クラッチ機構１６ｂと、中間蒸気止め弁駆動装置２０ａと、インターセプト弁駆動装置２０ｂ（第一の駆動装置）および３０ｂ（第二の駆動装置）と、油圧回路４０とを備える。すなわち、組み合わせ中間弁装置１０は、インターセプト弁１２ｂの駆動装置として、インターセプト弁駆動装置２０ｂ（第一の駆動装置）および３０ｂ（第二の駆動装置）の二つの駆動装置を備える。

中間蒸気止め弁１２ａは、組み合わせ中間弁装置１０の弁体であり、その中心位置が弁棒１３ａに取り付けられる。弁棒１３ａは中間蒸気止め弁１２ａの回動軸であり、弁ケーシング１１の軸受部１１ａを介して、この弁ケーシング１１と直交する軸心まわりに回動可能に支持される。すなわち、中間蒸気止め弁１２ａと弁棒１３ａとは一体となって、弁ケーシング１１と直交する軸心まわりに回動する。弁棒１３ａの一端は、後述する駆動レバー１４ａを介して、後述する中間蒸気止め弁駆動装置２０ａに連結される。

インターセプト弁１２ｂは、中間蒸気止め弁１２ａと共に組み合わせ中間弁装置１０の弁体を構成し、その中心位置が弁棒１３ｂに取り付けられる。弁棒１３ｂはインターセプト弁１２ｂの回動軸であり、弁ケーシング１１の軸受部１１ｂを介して、この弁ケーシング１１と直交する軸心まわりに回動可能に支持される。すなわち、中間蒸気止め弁１２ｂと弁棒１３ｂとは一体となって、弁ケーシング１１と直交する軸心まわりに回動する。弁棒１３ｂの一端側には、駆動レバー１４ｂおよびインターセプト弁駆動装置２０ｂが、その他端側には、駆動レバー１５ｂおよびインターセプト弁駆動装置３０ｂがそれぞれ設けられている。弁棒１３ｂと、駆動レバー１４ｂおよび１５ｂとの間にはクラッチ機構１６ｂが設けられ、後述するように、これら駆動レバーのいずれかと弁棒１３ｂとが、このクラッチ機構１６ｂを介して連結する。

中間蒸気止め弁駆動装置２０ａは、駆動ロッド２１ａと、油圧シリンダ２２ａと、ダンプ弁室（図示省略）と、ディスクダンプ弁（図示省略）とを備える。中間蒸気止め弁駆動装置２０ａは、弁ケーシング１１の外側で、かつ弁ケーシング１１の中心から一側方に離間した位置に側面視で直交する姿勢で配置される。このとき、弁ケーシング１１と中間蒸気止め弁駆動装置２０ａとは、連結具１８ａを介して一体に固定されている。中間蒸気止め弁駆動装置２０ａ一端側の中心位置からは、上下方向に変位可能な駆動ロッド２１ａが突出し、この駆動ロッド２１ａの先端と弁棒１３ａとが、リンク式の駆動レバー１４ａを介して連結される。中間蒸気止め弁駆動装置２０ａは、油圧シリンダ２２ａ内部に供給される作動油量を調整することで駆動ロッド２１ａを上下に変位させ、この変位を駆動レバー１４ａで回転運動に変換して弁棒１３ａを回動させる。これにより、中間蒸気止め弁１２ａが、弁棒１３ａと共に弁ケーシング１１内で開閉回動する。なお、ダンプ弁室およびディスクダンプ弁（共に図示省略）の構成やその動作方法については、後述するインターセプト弁駆動装置２０ｂのダンプ弁室２３ｂおよびディスクダンプ弁２４ｂと同様である。

なお、中間蒸気止め弁１２ａは、油圧シリンダ２２ａに作動油が満たされていない場合には全閉状態に、油圧シリンダ２２ａに所定量の作動油が満たされる場合には全開状態になるように設定されている。

次に、インターセプト弁駆動装置２０ｂおよび３０ｂについて、図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係る組合せバタフライ弁装置の概要図である。インターセプト弁駆動装置２０ｂは、駆動ロッド２１ｂと、油圧シリンダ２２ｂと、ダンプ弁室２３ｂと、ディスクダンプ弁２４ｂとを備える。

中間蒸気止め弁駆動装置２０ｂは、弁ケーシング１１の外側で、かつ弁ケーシング１１の中心から一側方に離間した位置に側面視で直交する姿勢で配置される。このとき、弁ケーシング１１と中間蒸気止め弁駆動装置２０ｂとは、連結具１８ｂを介して一体に固定されている。インターセプト弁駆動装置２０ｂ一端側の中心位置からは、上下方向に変位可能な駆動ロッド２１ｂが突出し、その先端がリンク式の駆動レバー１４ｂに接続される。この駆動ロッド２１ｂは油圧シリンダ２２ｂと一体で構成され、油圧シリンダ２２ｂ内部に作動油を供給し、この作動油からの油圧により上下方向に可動する。

油圧シリンダ２２ｂの下方にはダンプ弁室２３ｂが設けられる。ダンプ弁室２３ｂは、ディスクダンプ弁２４ｂとばねとを、互いに連結させた状態で収容している。また、ダンプ弁室２３ｂには、後述する油圧回路４０の第一の排出流路４５と連結する接続口が設けられている。ディスクダンプ弁２４ｂが開いている場合には、後述する油圧回路４０の第一の排出流路４５につながる接続口が開いている。ディスクダンプ弁２４が閉じている場合には、後述する油圧回路４０の第一の排出流路４５につながる接続口を塞ぐ。ディスクダンプ弁２４ｂの開閉動作の詳細については後述する。

一方、インターセプト弁駆動装置３０ｂは、駆動ロッド３１ｂと、油圧シリンダ３２ｂと、ダンプ弁室３３ｂと、ディスクダンプ弁３４ｂとを備える。中間蒸気止め弁駆動装置３０ｂは、弁ケーシング１１の外側かつインターセプト弁駆動装置２０ｂと対向する側に、弁ケーシング１１の中心から一側方に離間した位置に側面視で直交する姿勢で配置される。このとき、弁ケーシング１１と中間蒸気止め弁駆動装置３０ｂとは、連結具１９ｂを介して一体に固定されている。インターセプト弁駆動装置３０ｂ一端側の中心位置からは、上下方向に変位可能な駆動ロッド３１ｂが突出し、その先端がリンク式の駆動レバー１５ｂに接続される。ダンプ弁室３３ｂ、ディスクダンプ弁３４ｂの構成については、インターセプト弁駆動装置２０ｂと同様である。

ここで、弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂおよび１５ｂとの接続関係について、図３を用いてより詳細に説明する。図３は、実施形態に係る組み合わせ中間弁装置のインターセプト弁近傍を拡大した図であり、（ａ）は弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとが連結する場合を、（ｂ）は弁棒１３ｂと駆動レバー１５ｂとが連結する場合をそれぞれ示す。なお、図３に示す制御装置１７ｂからクラッチ機構１６ｂへ延びる一点鎖線の矢印は、制御装置１７ｂからクラッチ機構１６ｂへの制御指令を示している。また、この図においてはインターセプト弁１２ｂの周囲に制御装置１７ｂが配置されているが、これは、制御装置１７ｂがクラッチ機構１６ｂに対して制御指令が送信されることを例示したものであり、この制御装置１７ｂの設置位置がこの位置にあることを示すものではない。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、駆動レバー１４ｂおよび１５ｂと、弁棒１３ｂとの間には、クラッチ機構１６ｂが設けられる。クラッチ機構１６ｂは、例えば油圧シリンダを備える油圧式のクラッチ機構であり、この油圧シリンダに作動油を供給するクラッチ機構油圧回路（図示省略）と、制御装置１７ｂからの制御指令に基づき、油圧回路から作動油を供給または遮断する電磁弁（図示省略）を備える。すなわち、クラッチ機構１６ｂには、制御装置１７ｂからの制御指令に基づいてクラッチ機構油圧回路（図示省略）から作動油が供給される。この作動油からの油圧によってクラッチ機構１６ｂが変位すると、弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとが連結する（図３（ａ）に示す状態）か、または弁棒１５ｂと駆動レバー１５ｂとが連結する（図３（ｂ）に示す状態）。弁棒１３ｂと、駆動レバー１４ｂまたは１５ｂとの連結に関する詳細な説明は後述する。

次に、図２を用いて、インターセプト弁駆動装置２０ｂおよび３０ｂに作動油を供給する油圧回路４０について説明する。油圧回路４０は、第一の作動油供給流路４１（第一の供給流路）と、遮断弁４２および５２と、サーボ弁４３および５３と、第一の非常油供給流路４４と、第一の排出流路４５と、第一の急速作動電磁弁４６と、第二の作動油供給流路５１（第二の供給流路）と、第二の非常油供給流路５４と、第二の排出流路５５と、第二の急速作動電磁弁５６とを備える。また、油圧回路４０はこの他に、サーボ弁４３および５３と、第一の急速作動電磁弁４６と、第二の急速作動電磁弁５６のそれぞれに対して制御指令を出力する指令部（図示省略）を備える。図２に示す油圧回路４０の種々の構成については、その図番が４から始まるもの（油圧回路４０を除く）はインターセプト弁駆動装置２０ｂに関連し、その図番が５から始まるものはインターセプト弁駆動装置３０ｂに関連する。

第一の作動油供給流路４１は、油圧供給装置（図示省略）からインターセプト弁駆動装置２０ｂの油圧シリンダ２２ｂに供給される作動油の流路、第二の作動油供給流路５１は、油圧供給装置（図示省略）からインターセプト弁駆動装置３０ｂの油圧シリンダ３２ｂに供給される作動油の流路である。

遮断弁４２は、第一の作動油供給流路４１の上流側に設けられる。遮断弁４２は、その内部にピストンを収容し、このピストン上部には、後述する第一の非常油供給流路４４を流れる非常油の一部が供給される。遮断弁４２に非常油が供給されていない場合は、このピストンが第一の作動油供給流路４１からサーボ弁４３までの流路が閉鎖されている。遮断弁４２に非常油が供給された場合は、この非常油がピストンを押し下げて、第一の作動油供給流路４１からサーボ弁４３までの流路を開通させる。遮断弁５２は第二の作動油供給流路５１の上流側に設けられ、その構成や動作は遮断弁４２と同様である。

サーボ弁４３は、指令部からの制御指令に基づき、油圧発生装置（図示省略）から第一の作動油供給流路４１を経て油圧シリンダ２２ｂに作動油を供給する流れと、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油を、後述する第一の排出流路４５を経て排出する流れとを制御する。サーボ弁５３は、指令部からの制御指令に基づき、油圧発生装置（図示省略）から第二の作動油供給流路５１を経て油圧シリンダ３２ｂに作動油を供給する流れと、油圧シリンダ３２ｂ内部の作動油を、後述する第二の排出流路５５を経て排出する流れとを制御する。

第一の非常油供給流路４４は、油圧供給装置（図示省略）からインターセプト弁駆動装置２０ｂのダンプ弁室２３ｂに供給される非常油の流路、第二の非常油供給流路５４は、油圧供給装置（図示省略）からインターセプト弁駆動装置３０ｂのダンプ弁室３３ｂに供給される非常油の流路である。本実施形態においては、作動油および非常油とは同じ油圧供給装置（図示省略）から供給され、この油圧供給装置（図示省略）からの油のうち、油圧シリンダ２２ｂ、３２ｂに供給されて駆動ロッド２１ｂ、３１ｂに油圧を付加する油を作動油、ダンプ弁室２３ｂ、３３ｂに供給されてディスクダンプ弁２４ｂ、３４ｂに対して油圧を付加する油を非常油という。

第一の排出流路４５は、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油およびダンプ弁室２３ｂ内部の非常油を油圧供給装置（図示省略）に排出する流路、第二の排出流路５５は、油圧シリンダ３２ｂ内部の作動油およびダンプ弁室３３ｂ内部の非常油を油圧供給装置（図示省略）に排出する流路である。

第一の急速作動電磁弁４６は、通常時（通常運転時）は無励磁状態であり、非常油供給流路４４とダンプ弁室２３ｂとを連結する。一方、異常時（タービントリップまたは負荷遮断が発生した場合）は、指令部（図示省略）からの制御指令に基づいて励磁状態となり、第一の非常油供給流路４４とダンプ弁室２３ｂとを遮断すると共に、ダンプ弁室２３ｂと第一の排出流路４５とを連結させ、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油を急ぎ排出する。第二の急速作動電磁弁５６についても同様に、通常時は第二の非常油供給流路５４とダンプ弁室３３ｂとを連結し、異常時はダンプ弁室３３ｂと第二の排出流路５５とを連結させる。これらの急速作動電磁弁は、油圧シリンダに作動油を供給する場合や、タービン発電設備１の通常運転時（油圧シリンダ内部の作動油量を所定の範囲内に調整する場合）は、インターセプト弁駆動装置と排出流路とを遮断（無励磁状態）する。第一および第二の急速作動電磁弁４６、５６の詳細な説明は後述する。

次に、本実施形態のインターセプト弁１２ｂの作用について説明する。比較のため、タービン発電設備１の通常時（通常運転時）におけるインターセプト弁１２ｂの作用を説明した後に、タービン発電設備１の異常時（タービントリップまたは負荷遮断が発生した場合）のインターセプト弁１２ｂの作用を説明する。

（通常時）
図２を用いて、通常時のインターセプト弁１２ｂの作用を説明する。通常時は、クラッチ機構１６ｂを介して、弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとが連結される。すなわち、インターセプト弁駆動装置２０ｂにより、インターセプト弁１２ｂを回動させる。この際、インターセプト弁駆動装置３０ｂには、所定量の作動油が満たされている。また、指令部（図示省略）からの制御指令に基づき、サーボ弁４３が第一の作動油供給流路４１と油圧シリンダ２２ｂとを、サーボ弁５３が第二の作動油供給流路５１と油圧シリンダ３２ｂとをそれぞれ連結する。

インターセプト弁駆動装置２０ｂに作動油を供給する場合（インターセプト弁１２ｂを開く場合）には、作動油を供給する前に、油圧供給装置（図示省略）から第一の非常油供給流路４４、第一の急速作動電磁弁４６を通過してダンプ弁室２３ｂに非常油を供給する。ダンプ弁室２３ｂに非常油が供給されると、ディスクダンプ弁２４ｂは非常油から上方向の油圧を受ける。この油圧がディスクダンプ弁２４ｂ弁に接続されたばねの復元力に打ち勝つと、ディスクダンプ弁２４が上方向に変位して、油圧シリンダ２２ｂと第一の排出流路４５との接続口を塞ぐ。また、第一の非常油供給流路４４を流れる非常油の一部は遮断弁４２に供給され、遮断弁４２を構成するピストンを押し下げる。これにより、第一の作動油供給流路４１からサーボ弁４３までの流路が開通する。

この状態で、指令部（図示省略）からの制御指令に基づき、サーボ弁４３が第一の作動油供給流路４１と油圧シリンダ２２ｂとを連結すると、油圧供給装置（図示省略）からの作動油が、第一の作動油供給流路４１、遮断弁４２、サーボ弁４３を順次経て、油圧シリンダ２２ｂに供給される。油圧シリンダ２２ｂに作動油が供給されると、この作動油からの油圧によって駆動ロッド２１ａが上方向に変位する。駆動レバー１４ｂは、駆動ロッド２１ａの変位を回転運動に変換し、弁棒１３ｂおよびインターセプト弁１２ｂを回動させる。これにより、インターセプト弁１２ｂが開く。

なお、インターセプト弁駆動装置３０ｂに作動油を供給する場合も、インターセプト弁駆動装置２０ｂと同様である。すなわち、作動油を供給する前に、油圧供給装置（図示省略）から第二の非常油供給流路５４、第二の急速作動電磁弁５６を経てダンプ弁室３３ｂに非常油を供給し、ディスクダンプ弁３４ｂを上方向に変位させて、油圧シリンダ３２ｂと第二の排出流路５５との接続口を塞ぐ。また、第二の非常油供給流路５４を流れる非常油の一部は遮断弁５２に供給され、この非常油がピストンを押し下げて第二の作動油供給流路５１からサーボ弁５３までの流路を開通させる。この状態で、指令部（図示省略）からの制御指令に基づいてサーボ弁５３を制御し、第二の作動油供給流路５１と油圧シリンダ３２ｂとを連結させる。すると、油圧供給装置（図示省略）から第二の作動油供給流路５１を経て油圧シリンダ３２ｂに作動油が供給される。通常時は、上述の手順により油圧シリンダ３２ｂに作動油を供給し、その内部に所定量の作動油が満たされている。また、油圧シリンダ３２ｂに所定量の作動油が満たされるため、駆動ロッド３１ｂは上方に変位している。

一方、インターセプト弁１２ｂの開きを調整すべく、インターセプト弁駆動装置２０ｂから作動油を排出する場合には、指令部（図示省略）からの制御指令に基づき、サーボ弁４３が第一の作動油供給流路４１と油圧シリンダ２２ｂとを遮断すると共に、油圧シリンダ２２ｂと第一の排出流路４５とを連結させる。これにより、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油は、第一の排出流路４５を経て油圧供給装置（図示省略）に排出され、インターセプト弁１２ｂおよび弁棒１３ｂが閉じる方向に回動する。インターセプト弁１２ｂが所定の開きに達した場合には、指令部（図示省略）からの制御指令に基づいて、サーボ弁４３を中立位置に調整し、油圧シリンダ２２ｂが、第一の作動油供給流路４１にも第一の排出流路４５にも連結されない状態とする。

このように通常時においては、クラッチ機構１６ｂを介して弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとを連結し、インターセプト弁駆動装置２０ｂからの駆動力（油圧）によってインターセプト弁１２ｂの開きを調整する。この開きの調整は、サーボ弁４３を介して油圧シリンダ２２ｂと第一の作動油供給流路４１または第一の排出流路４５との連結を調整し、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油量の制御することで実現される。

（異常時）
次に、図２および図４を用いて、通常時からインターセプト弁１２ｂを急閉および急開する場合（異常時）の作用を説明する。図４は、実施形態に係るインターセプト弁の開閉動作を示すフローチャートであって、（ａ）はインターセプト弁の急閉時を、（ｂ）は急閉後の急開時をそれぞれ示す。なお、本実施形態においては、異常時としてタービントリップが発生した場合や、落雷等の系統事故に伴い負荷遮断された場合を例示して説明する。また、ここでいうインターセプト弁１２ｂの急閉または急開とは、通常の開閉動作よりも早い時間、例えば１秒未満の時間でインターセプト弁１２ｂを回動させて、インターセプト弁１２ｂを急ぎ開閉させることをいう。

さらに、以降の説明では、通常時を初期状態として説明する。すなわち、初期状態においては、遮断弁４２および５２と、サーボ弁４３および５３とが開き、第一の作動油供給流路４１または第二の作動油供給流路５１を経て、油圧シリンダ２２ｂおよび３２ｂのそれぞれに所定量の作動油が満たされている。また、弁棒１３ｂはクラッチ機構１６ｂを介して駆動レバー１４ｂに連結され、インターセプト弁１２ｂと弁棒１３ｂとが全開位置まで回動している。さらに、油圧シリンダ３２ｂに所定量の作動油が満たされているため、駆動ロッド３１ｂは上方に位置している。

（急閉させる場合）
図４（ａ）に示すように、タービントリップや負荷遮断が発生した場合、指令部（図示省略）は、第一の急速作動電磁弁４６を励磁する（図２記載の第一の急速作動電磁弁４６の弁体を下方向に変位させる）制御指令を出力する（Ｓ１）。この制御指令に基づいて第一の急速作動電磁弁４６が励磁されると、ダンプ弁室２３ｂが第一の非常油供給流路４４から遮断され、第一の排出流路４５に連結される（Ｓ２）。ダンプ弁室２３ｂ内部から非常油が排出されると、ディスクダンプ弁２４ｂはばねからの復元力により下方に変位し、ダンプ弁室２３ｂから第一の排出流路４５への接続口が開通する（Ｓ３）。これにより、油圧シリンダ２２ｂ内部の作動油が、接続口から第一の排出流路４５を経て、油圧供給装置（図示省略）に排出され（Ｓ４）、駆動ロッド２１ｂが下方に変位する。駆動ロッド２１ｂが下方に変位すると、駆動レバー１４ｂがこの変位を回転運動に変換し、弁棒１３ｂおよびインターセプト弁１２ｂを閉方向に回動させる（Ｓ５）。これにより、インターセプト弁１２ｂが急閉（急ぎ全閉）する（Ｓ６）。

なお、第一の急速作動電磁弁４６が励磁された場合（すなわちステップＳ２の場合）、遮断弁４２への非常油の流路も第一の急速作動電磁弁４６を介して第一の排出流路４５に連結され、ダンプ弁室２３ｂ内部の非常油と共に、遮断弁４２内部の非常油も第一の排出流路４５に排出される。これにより、第一の作動油供給流路４１からサーボ弁４３への流路が閉鎖され、油圧シリンダ２２ｂへの作動油の供給が遮断される。

（急閉後に急開させる場合）
図４（ｂ）に示すように、インターセプト弁１２ｂを急閉させた後、低圧蒸気タービン６を継続運転させるために再度急開（急ぎ全開）する場合、制御装置１７ｂは、クラッチ機構１６ｂに対して、弁棒１３ｂと駆動レバー１４ｂとの連結を遮断し、弁棒１３ｂと駆動レバー１５ｂとを連結させる制御指令を出力する（Ｓ７）。クラッチ機構１６ｂは、この制御指令に基づいて弁棒１３ｂと駆動レバー１５ｂとを連結させる（Ｓ８）。この後に、指令部（図示省略）が、第二の急速作動電磁弁５６を励磁する（図２記載の第二の急速作動電磁弁５６の弁体を下方向に変位させる）制御指令を出力する（Ｓ９）。この制御指令に基づいて第二の急速作動電磁弁５６が励磁されると、ダンプ弁室３３ｂが第二の非常油供給流路５４から遮断され、第二の排出流路５５に連結される（Ｓ１０）。ダンプ弁室３３ｂ内部から非常油が排出されると、ディスクダンプ弁３４ｂはばねからの復元力により下方に変位し、ダンプ弁室３３ｂから第二の排出流路５５への接続口が開通する（Ｓ１１）。これにより、油圧シリンダ３２ｂ内部の作動油が、接続口から第二の排出流路５５を経て油圧供給装置（図示省略）に排出され（Ｓ１２）、駆動ロッド３１ｂが下方に変位する。駆動ロッド２１ｂが下方に変位すると、駆動レバー１５ｂがこの変位を回転運動に変換し、弁棒１３ｂおよびインターセプト弁１２ｂを急閉時と同じ回転方向に、全閉位置からさらに回動させる（Ｓ１３）。これにより、インターセプト弁１２ｂが急開（急ぎ全開）する（Ｓ１４）。

なお、第二の急速作動電磁弁５６が励磁された場合（すなわちステップＳ１０の場合）、遮断弁５２への非常油の流路も第二の急速作動電磁弁５６を介して第二の排出流路５５に連結され、ダンプ弁室３３ｂ内部の非常油と共に、遮断弁５２内部の非常油も第二の排出流路５５に排出される。これにより、第二の作動油供給流路５１からサーボ弁５３への流路が閉鎖され、油圧シリンダ３２ｂへの作動油の供給が遮断される。

つまり、インターセプト弁１２ｂの急閉とその後の急開それぞれの動作に応じて、クラッチ機構１６ｂを介して、弁棒１３ｂと、このインターセプト弁の駆動装置であるインターセプト弁駆動装置２０ｂまたは３０ｂとの連結を切り替える。そして、インターセプト弁１２ｂは、弁棒１３ｂに連結された駆動装置からの順次作動油の排出を通して、弁体の急閉とその後の急開とを実行できる。

上述した実施形態によれば、インターセプト弁１２ｂの駆動装置としてインターセプト弁駆動装置２０ｂおよび３０ｂという二つの駆動装置を備え、インターセプト弁１２ｂの急閉とその後の急開に応じてクラッチ機構１６ｂを動作させて、インターセプト弁駆動装置２０ｂまたは３０ｂと弁棒１３ｂとの連結を調整する。そして、インターセプト弁１２ｂを急閉させる場合にはインターセプト弁駆動装置２０ｂの油圧シリンダ２２ｂから、インターセプト弁１２ｂを急閉後に急開させる場合にはインターセプト弁駆動装置３０ｂの油圧シリンダ３２ｂからそれぞれ作動油を排出することにより、インターセプト弁１２ｂの急閉と、その後の急開とを作動油の排出だけで実現できる。したがって、インターセプト弁１２ｂを急閉後に再度急開する場合、一度作動油を排出した油圧シリンダに再度作動油を供給する必要がなく、インターセプト弁１２ｂが従来よりも短い時間で急開できる。また、油圧シリンダに作動油を供給せずにインターセプト弁の急開を実現できるため、一度に複数のインターセプト弁を急開する場合でも、多量の作動油を供給する必要がない。

さらに、本実施形態においては、例えば急閉後に急開する間に、並行してインターセプト弁駆動装置２０ｂの油圧シリンダ２２ｂに再度作動油を供給し、油圧シリンダ２２ｂ内部に所定量の作動油を満たすことができる。すなわち、インターセプト弁１２ｂの開閉動作と並行して、弁棒１３ｂに連結されていない側の駆動装置に作動油を供給することができる。したがって、急閉または急開動作の一方を実行中に、並行して他方の動作の準備を行うことができるため、急閉や急開動作が再び必要になった場合でも、クラッチ機構１６ｂによる切り替え操作を行えば、すぐに急閉や急開動作を実行できる。

なお、本実施形態においては、インターセプト弁１２ｂにのみ二つの駆動装置を設ける場合を例示して説明したが、中間蒸気止め弁１２ａにも二つの駆動装置を設ける構成としてもよいし、中間蒸気止め弁１２ａにのみ二つの駆動装置を設け、インターセプト弁１２ｂには従来と同様に一つの駆動装置を設ける構成としてもよい。ただし、二つの駆動装置を設ける場合には、クラッチ機構を介してこれらの駆動装置と弁棒とを連結する。

また、本実施形態の変形例として、例えば図５に示すように、油圧回路４０が新たに第三の排出流路５７および第三の急速作動電磁弁５８を設けると共に、油圧シリンダ３２ｂの上下方向の中間位置に、第三の排出流路５７と繋がる接続口を設けてもよい。この構成の場合には、駆動レバー１５ｂの回転運動への変換能力を調整し、例えば駆動レバー１４ｂの二倍の変換能力を有することが好ましい。すなわち、駆動ロッドを同じ変位量だけ変位させた場合に、駆動レバー１５ｂが、駆動レバー１４ｂの二倍の回転角だけ弁棒１３ｂおよびインターセプト弁１２ｂを回動させるように設計することが好ましい。このような構成とすることで、変形例のインターセプト弁駆動装置３０ｂからの作動油の排出を通して、インターセプト弁１２ｂを半周回動させることができる。

つまり、急閉後の急開時には、指令部（図示省略）からの制御指令に基づき、ダンプ弁室２３ｂの作動油を排出せずに第三の急速作動電磁弁５８を励磁させ、油圧シリンダ３２ｂ内部に満たされた所定量の半分の作動油を、第三の急速作動電磁弁５８、第三の排出流路５７、第二の排出流路５５を順次経て油圧供給装置（図示省略）に排出させる。このとき、駆動レバー１５ｂの変換能力が駆動レバー１４ｂの二倍であることから、所定の半分の量の作動油を排出させるだけでインターセプト弁１２ｂを急開できる。所定の半分の量の作動油を排出またはインターセプト弁１２ｂの弁開度をセンサ（図示省略）等で検出し、インターセプト弁１２ｂが急開したことを確認した場合には、指令部（図示省略）からの制御指令により第三の急速作動電磁弁５８を無励磁に戻す。このような構成とすることで、例えば急開後に再度タービントリップや負荷遮断が発生した場合でも、油圧シリンダ３２ｂ内部の残りの作動油を第一の実施形態と同様の手法で排出させてインターセプト弁１２ｂを再度急閉することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１．タービン発電設備、２．原子炉、３ａ．主蒸気止め弁、３ｂ．蒸気加減弁、４．高圧蒸気タービン、５．湿分分離加熱器、６．低圧蒸気タービン、７．発電機、８．復水器、９．復水ポンプ、１０．組み合わせ中間弁装置、１１．弁ケーシング、１１ａ、１１ｂ．軸受部、１２ａ．中間蒸気止め弁、１２ｂ．インターセプト弁、１３ａ、１３ｂ．弁棒、１４ａ、１４ｂ、１５ｂ．駆動レバー、１６ｂ．クラッチ機構、１７ｂ．制御装置、１８ａ、１８ｂ、１９ｂ．連結具、２０ａ．中間蒸気止め弁駆動装置、２０ｂ、３０ｂ．インターセプト弁駆動装置、２１ａ、２１ｂ、３１ｂ．駆動ロッド、２２ａ、２２ｂ、３２ｂ．油圧シリンダ、２３ｂ、３３ｂ．ディスクダンプ弁、４０．油圧回路、４１．第一の作動油供給流路、４２、５２．遮断弁、４３、５３．サーボ弁、４４．第一の非常油供給流路、４５．第一の排出流路、４６．第一の急速作動電磁弁、５１．第二の作動油供給流路、５４．第二の非常油供給流路、５５．第二の排出流路、５６．第二の急速作動電磁弁、５７．第三の排出流路、５８．第三の急速作動電磁弁

Claims (4)

1. 弁体が取り付けられた弁棒を油圧シリンダ内の作動油量を調整して回転駆動させ、蒸気流路からこの弁体を通過して蒸気タービンに供給される蒸気量を制御する組み合わせ中間弁装置であって、
   前記油圧シリンダを具備し、前記油圧シリンダへ供給される前記作動油量を調整し前記弁棒を介して前記弁体に駆動力を伝達する第一および第二の駆動装置と、
   前記第一の駆動装置と前記弁棒との間、および前記第二の駆動装置と前記弁棒との間に設けられ、前記弁棒と前記第一および第二の駆動装置のいずれか一方とを連結させるクラッチ機構と、
   前記クラッチ機構による前記連結を調整する制御指令を出力する制御装置と、
   を備え、
   前記蒸気タービンの通常運転時には、前記弁棒が前記クラッチ機構を介して前記第一の駆動装置に連結され、前記第一の駆動装置の油圧シリンダ内の前記作動油量により前記弁体の開きを調整し、
   前記蒸気タービンの異常運転時に前記弁体を急閉する場合には、前記第一の駆動装置の油圧シリンダへの前記作動油の供給を遮断して、前記第一の駆動装置の油圧シリンダから前記作動油を排出し、
   前記急閉の後に前記弁体を急開する場合には、前記制御装置からの制御指令に基づいて、前記クラッチ機構が前記第一の駆動装置と前記弁棒とを遮断すると共に、前記第二の駆動装置と前記弁棒とを連結し、前記第二の駆動装置の油圧シリンダへの前記作動油の供給を遮断して、所定量の作動油が満たされた前記第二の駆動装置の油圧シリンダから前記作動油を排出する組み合わせ中間弁装置。
2. 前記第一および第二の駆動装置の油圧シリンダのそれぞれに前記作動油を供給する第一および第二の作動油供給流路と、
   前記第一および第二の駆動装置の油圧シリンダのそれぞれから前記作動油を排出する第一および第二の排出流路と、
   外部からの制御指令に基づき、前記第一の排出流路および前記第一の供給流路のいずれかと前記第一の駆動装置とを連結させる第一の急速作動電磁弁と、
   外部からの制御指令に基づき、前記第二の排出流路および前記第二の供給流路のいずれかと前記第二の駆動装置とを連結させる第二の急速作動電磁弁と、
   を備え、
   前記通常運転時には、前記第一の急速作動電磁弁を介して前記第一の作動油供給流路と前記第一の駆動装置とを、前記第二の急速作動電磁弁を介して前記第二の作動油供給流路と前記第一の駆動装置とをそれぞれ連結し、前記第一の供給流路から前記第一の駆動装置の油圧シリンダへ、前記第二の供給流路から前記第二の駆動装置の油圧シリンダへそれぞれ所定量の作動油を供給し、
   前記異常運転時に前記弁体を急閉する場合には、外部からの制御指令に基づいて前記第一の急速作動電磁弁を励磁し、前記第一の急速作動電磁弁を介して前記第一の排出流路と前記第一の駆動装置とを連結させて、前記第一の駆動装置の油圧シリンダから前記第一の排出流路へ前記作動油を排出し、
   前記急閉後に前記弁体を急開する場合には、前記クラッチ機構による前記弁棒と前記第二の駆動装置との連結後に、外部からの制御指令に基づいて前記第一の急速作動電磁弁を励磁し、前記第二の急速作動電磁弁を介して前記第二の排出流路と前記第二の駆動装置とを連結させて、前記第二の駆動装置の油圧シリンダから前記第二の排出流路へ前記作動油を排出する請求項１に記載された組み合わせ中間弁装置。
3. 前記急閉後に前記弁体を急開する場合には、前記第一の急速作動電磁弁を介して前記第一の作動油供給流路と前記第一の駆動装置とを連結させて、前記第一の作動油供給流路から前記第一の駆動装置の油圧シリンダへ前記所定量の前記作動油を供給し、
   前記急開後に再び前記弁体を急閉する場合には、前記制御装置からの制御指令によって前記クラッチ機構が前記第一の駆動装置と前記弁棒とを連結し、外部からの制御指令に基づいて前記第一の急速作動電磁弁を励磁し、前記第一の急速作動電磁弁を介して前記第一の排出流路と前記第一の駆動装置とを連結させて、前記第一の駆動装置の油圧シリンダが前記第一の排出流路へ前記作動油を排出する請求項２に記載された組み合わせ中間弁装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された組み合わせ中間弁装置を備えるタービン発電設備。

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