JP2786711B2 - 蒸気タービンの非常停止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンの非常停止装置、特にメカニ
カルトリップ弁のみ作動した時にも安全に蒸気弁を緊急
閉鎖できるようにした蒸気タービンの非常停止装置に関
する。

（従来の技術） 蒸気タービンには、タービンの異常な昇速時や蒸気タ
ービンに規定以上の振動が発生した場合等に、蒸気弁を
緊急閉鎖させて、蒸気タービン及び蒸気発生装置を停止
させるための非常停止装置が一般に備えられている。

従来の一般的な蒸気タービンの非常停止装置の構成を
第４図に示す。

蒸気タービンのタービンロータ１には、タービン回転
数が規定数以上に昇速した時に作動する非常調速機２が
設けられ、この非常調速機２の作動によって、リンク機
構３を介してメカニカルトリップ弁４が作動するような
されている。このメカニカルトリップ弁４は油圧切換弁
で、蒸気タービンの運転中、供給元油圧管路５の油圧
は、この出口ポート６に連絡される。

このメカニカルトリップ弁４の出口ポート６は、ロッ
クアウト弁７の入口ポート８に接続され、蒸気タービン
の連続運転中、このロックアウト弁７の入口ポート８と
出口ポート９とは連絡される。このロックアウト弁７の
出口ポート９の２次側油圧は分岐されて、一方はマスタ
ートリップ弁10の入口ポート11へ、他方はマスタートリ
ップ弁10のＸポート12に接続されている。

このマスタートリップ弁10の入口ポート11に供給され
た油圧は、タービンの通常運転中、この出口ポート13に
連絡される。一方、マスタートリップ弁10のＸポート12
に供給された油圧は、オリフィス14を介してこのスプー
ル15を矢印Ａの方向に押し付ける。

上記マスタートリップ弁10の出口ポート13を出た出口
管路16は分岐され、その一部は直接蒸気弁油圧シリンダ
のディスクダンプ弁（図示せず）へ、他の一部はリレー
トリップ弁17のＹポート18に接続される。このリレート
リップ弁17のＹポート18に供給された油圧は、このスプ
ール19を矢印Ｂの方向に押し付ける。

ところで、このリレートリップ弁17には、供給元油圧
管路５から油圧が供給されており、蒸気タービンの連結
運転中、この入口ポート20と出口ポート21は連絡され
る。そして、この出口ポート21を出た出口管路22の油圧
は、上気マスタートリップ弁10の出口ポート13を出た出
口管路16の油圧とは別の蒸気弁油圧シリンダのディスク
ダンプ弁（図示せず）へ供給される。

ここに、上気各蒸気弁油圧シリンダは、マスタートリ
ップ弁10の出口ポート13を出た出口管路16の油圧または
リレートリップ弁17の出口ポート21を出た出口管路22の
油圧が喪失した時ディスクダンプ弁が動作し、この内部
の油圧を排出して蒸気弁を急速に閉鎖するようなされて
いる。

このような蒸気タービンの非常停止装置において、例
えば蒸気タービンに規定数以上の振動が発生した場合に
は、非常停止信号はマスタートリップ弁10の電磁弁23a,
13bと、メカニカルトリップ弁４を動作させるトリップ
ソレノイド24の双方に電気信号として伝えられる。

これにより、マスタートリップ弁10とメカニカルトリ
ップ弁４が同時に動作することになるが、メカニカルト
リップ弁４はリンク機構３を介して動力伝達されるため
僅かにマスタートリップ弁10より動作が遅れることにな
る。

そして、マスタートリップ弁10の電磁弁23a,23bの動
作により、マスタートリップ弁10のＸポート12から連続
したオリフィス14以降の油圧通路25の油圧は、電磁弁23
a,23bを経てドレントポート30に排出される。このた
め、マスタートリップ弁10のオリフィス14の以降の油圧
通路25の油圧は低下し、マスタートリップ弁10のスプー
ル15は、ばね26の弾性力により矢印Ａと反対方向に動く
ことになる。

このマスタートリップ弁10のスプール15の動作によ
り、マスタートリップ弁10の入口ポート11と出口ポート
13との連絡が遮断され、この出口ポート13とドレンポー
ト27とが連絡されて、マスタートリップ弁10の出口管路
16の油圧はこの出口ポート13とドレンポート27を経て排
出されて急速に降下する。

このマスタートリップ弁10の出口管路16の油圧の急速
な降下により、リレートリップ弁17のＹポート18の油圧
も降下し、リレートリップ弁17のスプール19はばね28の
弾性力により、矢印Ｂと反対の方向に動作する。このス
プール19の動作により、リレートリップ弁17の入口ポー
ト20と出口ポート21との連絡は遮断され、出口ポート21
はドレンポート29に連絡される。これにより、リレート
リップ弁17の出口管路22の油圧は出口ポート21及びドレ
ンポート29を経て排出され、この油圧も急速に降下す
る。

そして、このマスタートリップ弁10の出口管路16及び
リレートリップ弁17の出口管路22油圧の急激な降下によ
り、蒸気弁は急速に閉鎖する。

以上説明した非常停止装置の動作に伴うマスタートリ
ップ弁の出口管路16及びリレートリップ弁17の出口管路
22内の油圧の降下の状態を第５図に示す。第５図は、横
軸に時間Ｔを、縦軸に油圧Ｐをとり、実線ａはマスター
トリップ弁10の出口管路16の油圧を、破線ｂはリレート
リップ弁17の出口管路22内の油圧を夫々示している。

この第５図から判るように、蒸気タービンの振動が規
定数を越え、マスタートリップ弁10とトリップソレノイ
ド24が同時に停止信号を受ける場合におけるマスタート
リップ弁10の出口管路16及びリレートリップ弁17の出口
管路22内の油圧の降下は正常に行われる。

次に、タービンロータ１に設けられた非常調速機２が
作動した場合の動作を説明する。

タービンの回転数が規定数以上になると非常調速機２
が作動する。この非常調速機２の動作により非常トリッ
プ装置31のトリップフィンガ32とピストン33とのラッチ
が外れ、メカニカルトリップ弁４はばね34の弾性力でリ
ンク機構３を矢印Ｃの方向に動く。すると、メカニカル
トリップ弁４の入口ポート35と出口ポート６との連絡は
遮断され、出口ポート６はドレンポート36に連絡され
る。

一方、非常調速機２の動作時にはマスタートリップ弁
10は非常調速機２から直接作動信号を受けないため、通
常の運転状態にある。

このメカニカルエトリップ弁４の動作により、供給元
油圧管路５からの油圧がロックアウト弁７に供給され
ず、一方、マスタートリップ弁10の出口管路16の油圧
は、逆にマスタートリップ弁10の出口ポート13から入口
ポート11、ロックアウト弁７の出口ポート９から入口ポ
ート８、さらにはメカニカルトリップ弁４の出口ポート
６を順次経てこのドレンポート36から排出される。

このドレンポート36からの排出により、リレートリッ
プ弁17のＹポート18の圧力も降下を始め、同時にマスタ
ートリップ弁10のオリフィス14以降の油圧通路25内の油
圧もオリフィス14の効果により遅れて降下を始める。こ
の油圧通路25の油圧の降下により、マスタートリップ弁
10のスプール15は、ばね26の弾性力により矢印Ａと反対
方向に動作する。

このように、マスタートリップ弁10の出口管路16の油
圧は、マスタートリップ弁10、ロックアウト弁７を経て
メカニカルリップ弁４のドレンポート36から排出され、
この排出過程の途中でマスタートリップ弁10のスプール
15が矢印Ａと反対の方向に動作することになる。

このマスタートリップ弁10のスプール15の動作の過程
で、マスタートリップ弁10の出口ポート13は一時的にこ
のスプール15により塞がれる。この出口ポート13がスプ
ール15で一時的に塞がれた時点では、マスタートリップ
弁10の出口管路16の油圧の排出がなくなる。そして、こ
のスプール15が完全に動作を完了すると、この出口管路
16の油圧は出口ポート13からドレンポート27を経て再度
排出される。

このように、マスタートリップ弁10の出口管路16の油
圧の排出過程でこの排出が一時的になくなる時点がある
と、この出口管路16の油圧は降下過程で短時間ではある
が再上昇することになる。

リレートリップ弁17のスプール19は、マスタートリッ
プ弁10の出口管路16の油圧の降下により矢印Ｂと反対方
向に動き、リレートリップ弁17の出口管路22の油圧の排
出を始めるが、マスタートリップ弁10の出口管路16の油
圧が再上昇するとスプール19は矢印Ｂ方向に一時的に動
き、リレートリップ弁17の出口管路22の油圧の排出を止
めるとともに、供給元油圧管路５の油圧をリレートリッ
プ弁17の入口ポート20から出口ポート21を経てこの出口
管路22へ供給することになる。これにより、この出口管
路22の油圧は、降下過程で一時的に上昇する。

すなわち、第６図に示すように、マスタートリップ弁
10の出口管路16の油圧ａは、一時的に排出がなくなるの
に対し、リレートリップ弁17の出口管路22の油圧ｂは、
排出がなくなるとともに供給元油圧管路５の油圧が供給
されるため、この油圧は大きく再上昇することになる。

第６図には非常調速機２の作動により、メカニカルト
リップ弁４のみが動作した場合のマスタートリップ弁10
の出口管路16及びリレートリップ弁17の出口管路22の油
圧の挙動が示されている。第６図は、横軸に時間Ｔを縦
軸に油圧Ｐをとり、実線ａはマスタートリップ弁10の出
口管路16の油圧、破線ｂはリレートリップ弁17の出口管
路22内の油圧を夫々示している。

なお、リレートリップ弁17の出口管路22の系統には、
タービン非常停止時に原子炉やボイラの保護を行うため
の圧力スイッチ41が設けられているのが普通である。こ
の圧力スイッチ41は、油圧の降下により蒸気弁が急速に
閉鎖したことを検出し、原子炉やボイラを緊急停止させ
るためのものである。

上記のように、マスタートリップ弁16の出口管路16リ
レートリップ弁17の出口管路22の油圧の降下過程で、こ
の油圧が一時的に上昇すると、蒸気弁の急速閉鎖を遅ら
せ、結果として蒸気タービンの非常停止を遅らせたり、
圧力スイッチ41が一度動作した後、再度復帰して、原子
炉やボイラの緊急停止を遅らせてしまう可能性もある。

（発明が解決しようとする課題） 従来の蒸気タービンの非常停止装置は、メカニカルト
リップ弁４とマスタートリップ弁10が同時に作動する場
合には正常に蒸気弁を急速閉鎖させ、安全に蒸気タービ
ン及び蒸気発生装置を停止させることができるが、例え
ばタービンの速度上昇時における非常調速機２の作動時
等ようにメカニカルトリップ弁４のみが作動する場合に
は、マスタートリップ弁10の出口管路16及びリレートリ
ップ弁17の出口管路22の油圧が一時的に再上昇してしま
い、このため蒸気弁の急速閉鎖による蒸気タービンの非
常停止及び蒸気発生装置の非常停止を遅らせてしまう場
合があり、蒸気タービンや蒸気発生装置の安全性や信頼
性を図る上で問題があった。

本発明は上記に鑑み、非常調速機の作動時等のよう
に、マスタートリップ弁のみが動作した場合において
も、マスタートリップ弁の出口管路及びリレートリップ
弁の出口管路における油圧降下過程での一時的な油圧の
上昇を無くし、蒸気弁を緊急閉鎖させて蒸気タービンや
蒸気発生装置を安全に非常停止できるようにしたものを
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る蒸気タービン
の非常停止装置は、蒸気タービンの非常時に作動するメ
カニカルトリップ弁と、蒸気タービンの非常停止信号を
受けで動作する電磁弁を備えたマスタトリップ弁とを直
列に配置するとともに、このマスタートリップ弁の出口
管路の油圧をリレートリップ弁のＹポートに導き、上記
マスタートリップ弁の出口管路の油圧とこのリレートリ
ップ弁の出口配管の油圧で蒸気弁の開閉を行うようにし
た蒸気タービンの非常停止装置において、上記マスタト
リップ弁のスプールを切換える油圧として供給元油圧管
路の油圧を用いたことを特徴とするものである。

（作用） 上記のように構成した本発明によれば、メカニカルト
リップ弁のみが動作した場合、マスタトリップ弁のスプ
ールは、これを切換える油圧として供給元油圧管路の油
圧が用いられているためメカニカルトリップの動作に連
動して動作せずに、そのままの位置を維持するため、こ
のマスタートリップ弁の出口管路の油圧の排出を一時的
に塞いでしまうことなく、これによってメカニカルトリ
ップ弁のみの動作に伴って、マスタートリップ弁の出口
管路及びリレートリップ弁の出口管路の油圧共、正常に
降下させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本発明に係るたの非常停止装置の第１実施例
を示す。この第１実施例に示された蒸気タ−ビンの非常
停止装置は、従来の第４図に示す蒸気タ−ビンの非常停
止装置をベースにして改良したものであり、従来の非常
停止装置と同一部材には、同一符号を付して説明を省略
する。

第１図において、マスタートリップ弁10のＸポート12
には供給元油圧管路５から分岐された油圧管路5aが接続
され、供給元の油圧がマスタートリップ弁10のＸポート
12に供給されるようになっている。

このようにＸポート12への油圧の供給を供給元油圧管
路５より分岐して行うことにより、メカニカルトリップ
弁４のみが作動した場合に、マスタートリップ弁10のス
プール15は作動せず、従ってマスタートリップ弁10の出
口管路16の油圧の排出を一時的に塞ぐことはない。ま
た、この出口管路16の油圧は降下過程で上昇しないた
め、リレートリップ弁17のスプール19が一時的に矢印Ｂ
の方向に動くことがない、したがってマスタートリップ
弁10の出口管路16及びリレートリップ弁17の出口管路22
の油圧は共に正常に降下することになる。

すなわち、第１図に示される蒸気タ−ビン非常停止装
置において、蒸気タービンに規定数以上の振動が発生し
た場合には、非常停止信号はマスタートリップ弁10の電
磁弁23a,23bとメカニカルトリップ弁４を動作させるト
リップソレノイド24の双方を動作させる。ここにメカニ
カルトリップ弁４はリンク機構３を介して動作するた
め、マスタートリップ弁10より僅かに動作が遅れること
になる。

このマスタートリップ弁10の電磁弁23a,23bの動作に
より、マスタートリップ弁10のＸポート12から延びオリ
フィス14以降の通路25の油圧は、電磁弁23a,23bを経て
ドレンポート30から排出される。

この結果、マスタートリップ弁10のスプール15が矢印
Ａと反対の方向に動き、マスタートリップ弁10の出口管
路16及びリレートリップ弁17の出口管路22の油圧が降下
するのは、上記従来例と同様である。

つまり、トリップソレノイド24とマスタートリップ弁
10が同時に停止信号を受ける場合のマスタートリップ弁
10の出口管路16とリレートリップ弁17の出口管路22の降
下は、従来例の第５図に示すものと同じ挙動になる。

一方、タービン回転数の上昇によって非常調速機２が
作動した場合、マスタートリップ弁10の出口管路16の油
圧は、マスタートリップ弁10の出口ポート13からの入口
ポート11、ロックアウト弁７の出口ポート９及び入口ポ
ート８、さらにメカニカルトリップ弁４の出口ポート６
を順次経てこのドレンポート36から排出されることにな
る。

このマスタートリップ弁10の出口管路16の油圧の排出
過程においても、マスタートリップ弁10のＸポート12に
は、供給元油圧管路５の油圧が供給されているため、オ
リフィス14以降の油圧通路25の油圧は降下しない。した
がってマスタートリップ弁10のスプール15はこの油圧通
路25の油圧によって矢印Ａの方向に押し付けられた状態
を保持する。このため、マスタートリップ弁10の出口管
路16の油圧は、前記排出経路を経てスムーズに排出され
て降下することになる。

このマスタートリップ弁10の出口管路16の油圧の降下
に伴って、リレートリップ弁17のＹポート18の油圧も降
下し、スプール19は矢印Ｂと反対方向に動作し、この出
口管路22の油圧を排出してこの油圧は降下する。

このように、非常調速機２の動作時等において、メカ
ニカルトリップ弁４のみが動作した場合のマスタートリ
ップ弁10の出口管路16及びリレートリップ弁17の出口管
路22のみが油圧の挙動を第２図に示す。ここに、横軸に
時間Ｔを縦軸に油圧Ｐをとり、実線ａはマスタートリッ
プ弁10の出口管路16の油圧を、破線ｂはリレートリップ
弁17の出口管路22の油圧をそれぞれ示す。

このように、本実施例においては、トリップソレノイ
ド24及びマスタートリップ弁10が同時に停止信号を受け
る場合は勿論、非常調速機２の動作時等、メカニカルト
リップ弁４の動作した場合にも、油圧の降下過程でこれ
が一時的に上昇してしまう現象は無くなって、スムーズ
に降下し、これによって蒸気タービン及び蒸気発生装置
を安全に非常停止させることができ、信頼性の高い蒸気
タ−ビンの非常停止装置となる。

第３図は本発明の係る蒸気タ−ビンの非常停止装置の
第２実施例を示すものであり、第１実施例と異なる点
は、マスタートリップ弁10のＸポート12に延びる供給元
油圧管路５からの分岐油圧管路5a内にシーケンスパルブ
51を設けるとともに、このシーケンスパルブ51のパイロ
ット圧を、ロックアウト弁７の出口ポート９とマスター
トリップ弁10の入口ポート11とを結ぶ管路から導くこと
により、マスタートリップ弁10の出口管路16の油圧の降
下に伴うこの入口ポート11の圧力の降下により、このシ
ーケンスパルブ51を切換えるようにした点にある。

これにより、マスタートリップ弁10の出口管路16及び
リレートリップ17の出口管路22の油圧の降下は上記第１
実施例と同じであるが、シーケンスパルブ51に時間遅れ
を持たせ、マスタートリップ弁10の出口管路16及びリレ
ートリップ弁17の出口管路22の油圧が完全に降下した
後、マスタートリップ弁10のＸポート12への油圧の供給
を遮断して排出し、タービンが非常停止した後に、マス
タートリップ弁10のスプール15を矢印と反対方向に動作
させてマスタートリップ弁10をタービン停止状態に保持
することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る蒸気タ−ビンの非常停止装置は上述した
ように構成したので、メカニカルトリップ弁とマスター
トリップ弁が共に動作した時は勿論、メカニカルトリッ
プ弁のみが動作した時にも、マスタートリップ弁の出口
管路及びリレートリップ弁の出口管路の油圧を一時的に
上昇させることなくスムーズに降下させて、蒸気弁を緊
急閉鎖させ、これによって蒸気タ−ビン及び蒸気発生装
置を安全に停止させて、その安全性を信頼性を確保する
ことができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気タ−ビンの非常停止装置の一
実施例を示す構成図、第２図はこの実施例においてメカ
ニカルトリップ弁のみが動作した時にマスタートリップ
弁の出口管路とリレートリップ弁の出口管路の油圧の挙
動を示す図、第３図は本発明に係る蒸気タ−ビンの非常
停止装置の他の実施例を示す構成図、第４図は従来例を
示す構成図、第５図はこの従来においてメカニカルトリ
ップ弁とマスタートリップ弁が動作した時のマスタート
リップ弁の出口管路とリレートリップ弁の出口管路の油
圧の挙動を示す図、第６図はこの従来例における第２図
相当図である。 １……タービンロータ、２……非常調速機、４……メカ
ニカルトリップ弁、５……供給元油圧管路、5a……分岐
油圧管路、７……ロックアウト弁、10……マスタートリ
ップ弁、14……オリフィス、15……スプール、16……出
口管路、17……リレートリップ弁、18……Ｙポート、19
……スプール、22……出口管路、23a,23b……電磁弁、2
4……トリップソレノイド、25……通路、51……シーケ
ンスバルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01D 21/00 F01D 21/16 F01D 21/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンの非常時に作動するメカニカ
   ルトリップ弁と、蒸気タービンの非常停止信号を受けで
   動作する電磁弁を備えたマスタトリップ弁とを直列に配
   置するとともに、このマスタートリップ弁の出口管路の
   油圧をリレートリップ弁のＹポートに導き、上記マスタ
   ートリップ弁の出口管路の油圧とこのリレートリップ弁
   の出口配管の油圧で蒸気弁の開閉を行うようにした蒸気
   タービンの非常停止装置において、上記マスタトリップ
   弁のスプールを切換える油圧として供給元油圧管路の油
   圧を用いたことを特徴とする蒸気タービンの非常停止装
   置。