JP4640276B2 - 蒸気止め弁用操作機 - Google Patents
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Description
1)蒸気タービンに設置される蒸気止め弁の全開操作および全閉操作を行う蒸気止め弁用操作機において、前記蒸気止め弁の全開操作を行う場合にはその出力軸がある方向の回転動作を行うと共に蒸気止め弁の全閉状態においてリセットを行う場合にはその出力軸が蒸気止め弁の全開操作時とは逆方向となる方向の回転動作を行う可逆回転動作をする電動機と、この電動機の出力軸の可逆回転動作を蒸気止め弁の全開および前記リセットに必要な動作に変換する動作変換用機構と、蒸気止め弁が全開された状態においては前記電動機の駆動を行うことなしに蒸気止め弁の全開状態を保持する全開状態保持機構とを有する操作機構部と、前記動作変換用機構の蒸気止め弁の全開操作時の前記動作により付勢されて前記蒸気止め弁の全閉操作時の駆動源となる全閉操作用ばね体と、蒸気止め弁の全開操作開始前の全閉状態において油圧を印加することで前記全開状態保持機構をリセットすると共に,蒸気止め弁の全閉操作時に前記油圧を釈放することで前記全開状態保持機構をリセット状態から解除する油圧動作機構部とを備えること、または、
2)前記1項に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記油圧動作機構部に印加される油圧は、タービン保護のための非常停止装置に用いられている非常停止油による油圧であること、または、
3)前記1または2項に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記動作変換用機構は、前記電動機の出力軸の前記可逆回転動作を可逆直進動作に変換する互いに嵌め合うことが可能な雄ねじと雌ねじとでなるねじ機構と;前記電動機の出力軸に組み合わせられる一方の端部の側で前記出力軸の回転動作には同体で回転可能で、かつ出力軸の軸長方向には移動可能であるように組み合わせられ,その他方の端部の側に前記ねじ機構の雄ねじを持つと共に,前記一方の端部と前記他方の端部との中間となる部位に前記雄ねじのねじ外径よりも大きな外形寸法の段差部を持つねじスピンドルと;前記ねじ機構の雌ねじを内面側に持っ筒状部を一方の端部の側に、前記蒸気止め弁の弁体を回動自在に保持する弁軸を回動させるためのリンク機構を装着するリンク機構装着部を他方の端部に、前記全閉操作用ばねである圧縮コイルばねを掛止するためのばね体掛止部を前記一方の端部と前記他方の端部との中間となる部位にそれぞれ持ち、前記電動機の出力軸の前記可逆回転動作などに関連付けて前記リンク機構装着部に可逆直進動作を行わせる操作軸と;前記ねじスピンドルの一方の端部の外面部が回転可能に嵌め合わされる一方の内面部と、前記操作軸の一方の端部の外面部に軸長方向に移動可能に嵌め合わされて前記一方の内面部よりも大きな寸法を持つ他方の内面部と、これ等の一方の内面部と他方の内面部とが接続される部位にねじスピンドルの前記段差部に当接されるねじスピンドル掛止部が形成される内面を持ち、前記全開状態保持機構のロックを行う際に全開状態保持機構が掛止される保持機構掛止部を外面部に持つ円筒状のブッシュと;前記ねじ機構の一方の端部の側に前記ブッシュをその一方の内面部で嵌め合わせた状態で,これ等のねじ機構とブッシュとをねじ機構が回動可能であるようにして締結する締結体とを有するものであること、または、
4)前記3項に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記全開状態保持機構は、前記ブッシュの外面にその中心軸線がほぼ接するように、しかもブッシュの中心軸線とほぼ直交する姿勢関係で回動可能に配設され,前記ロックが行われる際にブッシュの前記保持機構掛止部に掛止される部位がカム面をなしている円形軸状のカム軸を有するものであること、または
5)前記4項に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記油圧動作機構部は、油圧用のシリンダー部とこのシリンダー部に可逆直進動作可能に嵌め合わされると共に前記油圧の印加の有無に応じて可逆直進動作を行うピストン部とこのピストン部と一体の可逆直進動作を行うピストン軸とを有し,前記油圧の印加状態に応じてこのピストン軸により全開状態保持機構の前記カム軸を可逆回動駆動することで,油圧の印加時にこのカム軸を前記保持機構掛止部に掛止して全開状態保持機構をロック状態にすると共にこの油圧の釈放時に前記全開状態保持機構をロック状態から解除するものであることにより達成される。
さらに、制御油88としてタービン保護のための非常停止装置に用いられている非常停止油を利用することにより、非常停止油は蒸気タービンプラントの緊急停止時にその油圧が解放されることから、蒸気タービンプラントの緊急停止時に制御油88の油圧がそれ自身で釈放される。これにより、蒸気止め弁の全開状態保持機構のロック状態が解除され、緊急時に速やかに蒸気を遮断することができるようになり、蒸気タービンプラントの保護装置と連動した緊急遮断機能を実現することができる。
この出力軸12の可逆回転動作は、蒸気止め弁91の全開操作時にはある方向の回転動作を行うと共に,蒸気止め弁91の全閉状態においてリセットを行う場合(図3は蒸気止め弁91の全閉状態においてリセットがなされた状態の蒸気止め弁用操作機1を示している。)には蒸気止め弁91の全開操作時とは逆方向となる方向の回転動作を行うように設定されている。操作機構部2は、この事例の場合には、電動機11の出力軸12の可逆回転動作を蒸気止め弁91の全開およびリセットを行うのに必要な動作に変換する動作変換用機構21と、蒸気止め弁91が全開された状態の場合に電動機11を駆動することなしにこの全開状態を保持できるようにする全開状態保持機構5とを備えると共に、全閉操作用ばね体14を後記するように内部に装着している。動作変換用機構21は、さらに、ねじ機構22、ねじスピンドル24、操作軸3、ブッシュ4、締結体29を備えている。このねじ機構22はねじスピンドル24の他方の端部24bの側に形成された雄ねじ22aと、操作軸3の一方の端部3a側に形成された雌ねじ22bとで構成され、これ等の雄ねじ22aと雌ねじ22bとは、互いに嵌め合うことが可能な形状・寸法を持っている。
ブッシュ4は円筒状体であり、その一方の端部4aの側にねじスピンドル24の筒状部25の外面部が回転可能に嵌め合わされる一方の内面部41と、他方の端部4bの側に操作軸3の円筒状部31の外面部に軸長方向に移動可能に嵌め合わされる,前記内面部41よりも大きな径方向寸法を持つ他方の内面部42とが形成されている。内面部41と内面部42とは、端部4aと端部4bの中間部位で接続されるが、この接続される部位には、ねじスピンドル24の掛止部27の端部24a側の面に当接される段差状のねじスピンドル掛止部43が形成されている。すなわち、ブッシュ4には、ねじスピンドル24が筒状部25を内面部41に嵌め合わせると共に、掛止部27の端部24a側の面をねじスピンドル掛止部43に当接させて配設されることになる。このブッシュ4への配設の際に、ねじスピンドル24は、その筒状部25の外周面の端部24a側に形成された前記雄ねじに、この事例の場合にはナットである締結体29を装着し、電動機11の出力軸12の回転時にねじスピンドル24が内面部41に対して回動が可能なようにして締結される。
全開状態保持機構5はブッシュ4の外面にその中心軸線がほぼ接するように、しかもブッシュ4の中心軸線とほぼ直交する姿勢関係で回動可能に配設され,ブッシュ4の前記保持機構掛止部44,44にそれぞれ掛止される部位がカム面52をなしている円形軸状のカム軸51A,51Bを備えている。カム軸51A,51Bがそれぞれに持つカム面52も、保持機構掛止部44,44の場合と同様に、共通中心軸線Z−Zを含む平面に関して互いに面対象となる関係で形成されている。このカム軸51A,51Bは上部取付台71に形成された貫通孔に回動自在に装着される(図3,図4,図5を参照)。これ等のカム軸51Aとカム軸51Bとは、互いに同一の仕様を持つ歯車53,53を介して連結されており、また、カム軸51Aには油圧操作機構部6のピストン軸63の可逆直進動作に応じてカム軸51Aを可逆回動させるレバー体54が装着されていることで、カム軸51Aとカム軸51Bとは、ピストン軸63の可逆直進動作によって互いに面対称となる関係で可逆回動されることになる(図5,図6を参照)。
油圧操作機構部6への制御油88の油圧の印加は、制御装置94Aからの指令によって動作する三方電磁弁19(なお、三方電磁弁19は、蒸気止め弁用操作機1a,1bのそれぞれに個別に備えられているので、個別の三方電磁弁19を指定する場合には、三方電磁弁19aおよび三方電磁弁19bと記述するが、以降も含めて三方電磁弁19a,19bを総称する場合には、単に三方電磁弁19と記述する。)の開弁操作によって行われる。三方電磁弁19が開弁されると、制御油88の三方電磁弁19を介する通流路が開路され、制御油88の油圧がシリンダー部61に印加され、制御油88が流入口65からシリンダー部61の内部に流入されて、制御油88の油圧によってピストン部62が図5において紙面に向かって左方向に移動させられる力を受け、圧縮コイルばね64が制御油88の油圧によって圧縮されて付勢されると共に、ピストン軸63がピストン部62と共に移動することになる。
この事例の場合の蒸気止め弁用操作機1においては、制御油88には蒸気タービンプラントの安全保護用に用いる非常停止油と称せられている油が用いられている。この制御油88を蒸気止め弁用操作機1に供給するための油配管87は三方電磁弁19が介挿されるようにして敷設され、また、三方電磁弁19のドレイン油88aの排出口以降には、ドレイン油配管87aが敷設されている。なお、油圧操作機構部6のシリンダー部61の圧縮コイルばね64が配設された部位に流入した制御油88は、排油口66からドレイン油88aの一部として排出されるが、そのための配管として、例えば、ドレイン油配管87aに接続されるドレイン油配管87bが敷設される。
蒸気止め弁用操作機1により開閉操作される蒸気止め弁91を備えたタービンプラントは、前記の蒸気止め弁91が全開で,しかも蒸気止め弁用操作機1がリセットおよびロックを行われた状態で運転されることになる。この蒸気タービンプラントに何らかの不具合が発生してプラントの緊急停止を要することになった場合には、制御装置94Aからの指令は、蒸気止め弁用操作機1の電動機11の駆動を停止するとしたままで、三方電磁弁19に対する指令内容のみが、制御油88の油圧を解放せよとする指令に改められか、もしくは、蒸気止め弁用操作機1の場合には、蒸気タービンプラントの安全保護用に用いる非常停止油と称せられている油が制御油88に用いられていることで、非常停止油がプラントの緊急停止時にはその油圧が解放されるようにされた油であることから、制御油88の油圧がそれ自身で解放されることになる。
蒸気止め弁用操作機1がリセットおよびロックが施されていた状態からトリップ状態にされると、操作軸3,ねじスピンドル24とブッシュ4とは一体で、ストロークLだけ圧縮された全閉操作用ばね体14が発生するばね力により、共通中心軸線Z−Zに平行し,かつ図3,図4における紙面に向かって下向きの方向に移動し、下部取付台72の上端面とばね体掛止部33の下面との間の間隙長を実質的に零の状態にまで戻す。この動作により、操作軸3のリンク機構装着部である貫通孔35も下方向へ移動するので、リンク機構15が持つ構成によって、弁軸側リンク17は弁軸913の中心位置を中心にして回動して、蒸気止め弁91を全閉状態にする。すなわち、蒸気止め弁用操作機1がトリップ状態にされることで、蒸気止め弁91は速やかに全閉されることになる。この時、図3,図4に示された状態と対比すると、ブッシュ4の上端面については,L寸法だけ下がった位置にあることになり、また、ばね体掛止部33の下面と下部取付台72の上端面との間の間隙長については,実質的に零の状態に戻ることになる。
前述したようにねじスピンドル24とブッシュ4とは,ねじスピンドル24は単独で回転可能であると共に,共通中心軸線Z−Zに沿う方向に対してはブッシュ4とねじスピンドル24とは一体になって移動するようにされており、また、この場合にはブッシュ4が全開状態保持機構5によってロックされていないことから、この場合のブッシュ4は、ねじスピンドル24と共に共通中心軸線Z−Zに沿う上方向へ移動を行うことになる。なお、操作軸3は、この場合には全閉操作用ばね体14によって共通中心軸線Z−Zに沿う下方向へ押圧されていることから、その位置は変化しない。ブッシュ4の上端面が上部取付台71の上端面とはほぼ同一面になる位置まで上昇すると、制御装置94Aからの指令は、三方電磁弁19に対しては制御油88の油圧を解放するとの指令内容のままで、蒸気止め弁用操作機1の電動機11の駆動を解除するとの指令内容に改められる。この指令により、ブッシュ4などの移動が停止されることで、蒸気止め弁91は全閉状態であって、蒸気止め弁用操作機1はその各部がリセット状態にあり,しかも,ロック解除状態にある図3に示した状態に戻ったことになる。
こうしたことから、地熱蒸気タービンなどの蒸気圧の比較的に低い蒸気を利用する蒸気タービンの始動時に限れば、蒸気止め弁用電動操作機のストロークタイムが油圧操作式のものと比較して遅いとうことは、欠点にはならないことになる。このことに着目してなされたのがこの発明による蒸気止め弁用操作機1である。そうして、蒸気止め弁用操作機1により開閉操作される主蒸気止め弁91を,少なくとも2系統備える図1にその概要を示した蒸気タービンプラントでは、蒸気止め弁用操作機1が前記した内容の機能・動作を行うものであることから、蒸気止め弁91の緊急停止を含む開閉操作が正常に行えることを蒸気タービン96の運転中にも確認できることは明白である。そうして、蒸気止め弁用操作機1の最も特徴的なことは、油の使用種類が制御油88の1種類のみであり、しかも、この制御油88がブッシュ4の保持機構掛止部44,44を掛止状態にするためにのみ用いられることで、その使用油量は従来例の制御油88の場合と同様に少量で済むことである。
11 電動機
12 出力軸
14 全閉操作用ばね体
15 リンク機構
2 操作機構部
21 動作変換用機構
5 全開状態保持機構
6 油圧操作機構部
Claims (5)
- 蒸気タービンに設置される蒸気止め弁の全開操作および全閉操作を行う蒸気止め弁用操作機において、
前記蒸気止め弁の全開操作を行う場合にはその出力軸がある方向の回転動作を行うと共に、蒸気止め弁の全閉状態においてリセットを行う場合にはその出力軸が蒸気止め弁の全開操作時とは逆方向となる方向の回転動作を行う可逆回転動作をする電動機と、この電動機の出力軸の可逆回転動作を蒸気止め弁の全開および前記リセットに必要な動作に変換する動作変換用機構と、蒸気止め弁が全開された状態においては前記電動機の駆動を行うことなしに蒸気止め弁の全開状態を保持する全開状態保持機構とを有する操作機構部と、前記動作変換用機構の蒸気止め弁の全開操作時の前記動作の際に付勢されて前記蒸気止め弁の全閉操作時の駆動源となる全閉操作用ばね体と、前記リセット状態における蒸気止め弁の全開操作開始前の全閉状態において油圧を印加することで前記全開状態保持機構をロック状態にすると共に、蒸気止め弁の全閉操作時に前記油圧を釈放することで前記全開状態保持機構をロック状態から解除する油圧動作機構部とを備えることを特徴とする蒸気止め弁用操作機。 - 請求項1に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記油圧動作機構部に印加される油圧は、タービン保護のための非常停止装置に用いられている非常停止油による油圧であることを特徴とする蒸気止め弁用操作機。
- 請求項1または2に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記動作変換用機構は、前記電動機の出力軸の前記可逆回転動作を可逆直進動作に変換する互いに嵌め合うことが可能な雄ねじと雌ねじとでなるねじ機構と;前記電動機の出力軸に組み合わせられる一方の端部の側で前記出力軸の回転動作には同体で回転可能で、かつ出力軸の軸長方向には移動可能であるように組み合わせられ、その他方の端部の側に前記ねじ機構の雄ねじを持つと共に、前記一方の端部と前記他方の端部との中間となる部位に前記雄ねじのねじ外径よりも大きな外形寸法の段差部を持つねじスピンドルと;前記ねじ機構の雌ねじを内面側に持つ筒状部を一方の端部の側に、前記蒸気止め弁の弁体を回動自在に保持する弁軸を回動させるためのリンク機構を装着するリンク機構装着部を他方の端部に、前記全閉操作用ばね体である圧縮コイルばねを掛止するためのばね体掛止部を前記一方の端部と前記他方の端部との中間となる部位にそれぞれ持ち、前記電動機の出力軸の前記可逆回転動作に関連付けて前記リンク機構装着部に可逆直進動作を行わせる操作軸と;前記ねじスピンドルの一方の端部の外面部が回転可能に嵌め合わされる一方の内面部と、前記操作軸の一方の端部の外面部に軸長方向に移動可能に嵌め合わされて前記一方の内面部よりも大きな寸法を持つ他方の内面部と、これ等の一方の内面部と他方の内面部とが接続される部位にねじスピンドルの前記段差部に当接されるねじスピンドル掛止部が形成される内面を持ち、前記全開状態保持機構のロックを行う際に全開状態保持機構が掛止される保持機構掛止部を外面部に持つ円筒状のブッシュと;前記ねじ機構の一方の端部の側に前記ブッシュをその一方の内面部で嵌め合わせた状態で、これ等のねじ機構とブッシュとをねじ機構が回動可能であるようにして締結する締結体とを有するものであることを特徴とする蒸気止め弁用操作機。
- 請求項3に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記全開状態保持機構は、前記ブッシュの外面にその中心軸線がほぼ接するように、しかもブッシュの中心軸線とほぼ直交する姿勢関係で回動可能に配設され、前記ロックが行われる際にブッシュの前記保持機構掛止部に掛止される部位がカム面をなしている円形軸状のカム軸を有するものであることを特徴とする蒸気止め弁用操作機。
- 請求項4に記載の蒸気止め弁用操作機において、前記油圧動作機構部は、油圧用のシリンダー部と、このシリンダー部に可逆直進動作可能に嵌め合わされると共に前記油圧の印加の有無に応じて可逆直進動作を行うピストン部と、このピストン部と一体の可逆直進動作を行うピストン軸とを有し、前記油圧の印加状態に応じてこのピストン軸により全開状態保持機構の前記カム軸を可逆回動駆動することで、油圧の印加時にこのカム軸を前記保持機構掛止部に掛止して全開状態保持機構をロック状態にすると共にこの油圧の釈放時に前記全開状態保持機構をロック状態から解除するものであることを特徴とする蒸気止め弁用操作機。
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