JP5701019B2 - 組合せ蒸気弁および蒸気タービン - Google Patents
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Description
ところが、止め弁の弁棒及びこれを進退させるアクチュエータが弁室間の連通路に沿って延在する一方で、加減弁の弁棒及びアクチュエータは連通路に直交する方向に沿って延在している。ここで、止め弁と加減弁の弁棒及びアクチュエータは、組合せ蒸気弁のサイズ全体に占める割合が比較的大きい。このため、特許文献2に記載の組合せ蒸気弁のように、止め弁の弁棒及びアクチュエータと加減弁の弁棒及びアクチュエータとが互いに直交するように配置すると、組合せ蒸気弁の全体形状が略T字状になってしまい、複数の組合せ蒸気弁をレイアウトする際に、省スペース化することが難しい。
また、止め弁の第1弁棒と加減弁の第2弁棒とを、中間流路を挟んで反対方向に延在するように配置したので、組合せ蒸気弁の全体形状は中間流路に沿って延びる略直線状となる。よって、複数の組合せ蒸気弁をレイアウトする際に、省スペース化を図ることが可能となる。
なお、アニュラーフローとは、蒸気流が弁座に沿って環状に流れることをいう。一般的に、アニュラーフローの形成によって、蒸気流が安定化し、組合せ蒸気弁各部の振動を抑制可能であると言われている。
本発明に係る蒸気タービンは、略直線状の複数の組合せ蒸気弁をタービン車室の両側にロータ軸方向に沿って配置したので、設置スペースを削減できる。
この点、上記組合せ蒸気弁は略直線状であるから、略直線状の少なくとも一対の組合せ蒸気弁をタービン車室の両側のそれぞれに設けるにあたって、組合せ蒸気弁を鉛直方向および前記ロータ軸方向に直交する方向にずらして配置することができる。そして、このように組合せ蒸気弁をずらして配置することで、設置スペースの削減とメンテナンス性の向上とを両立できる。
また、止め弁の第1弁棒と加減弁の第2弁棒とを、中間流路を挟んで反対方向に延在するように配置したので、組合せ蒸気弁の全体形状は中間流路に沿って延びる略直線状である。よって、複数の組合せ蒸気弁をレイアウトする際に、省スペース化を図ることが可能となる。
蒸気入口部46から供給される蒸気は、止め弁室42を流れた後、中間流路48を経て加減弁室44に流入し、最終的に蒸気出口部50から排出される。
また、止め弁室42の蒸気入口部46から遠い側にはバッフルプレート19が設けられている。バッフルプレート19は、ストレーナ17の外周面と止め弁室42の内壁面との間に配置され、ストレーナ17の外周を迂回してきた蒸気流を整流するようになっている。
このように、加減弁20の第2弁座24は、蒸気流れ方向における上流側から下流側に向かって徐々に拡径する形状を有するから、第2弁座24のシート部24Aの上流側よりも該シート部24Aの下流側のほうが蒸気の流路面積が大きい。このため、中間流路48から供給される蒸気は、第2弁座24のシート部24Aを通過する際に流速が遅くなり、第2弁座24のシート部の下流側における蒸気流の乱れが抑制される。よって、第2弁座24のシート部24Aを通過した蒸気流が第2弁座24に付着したままのアニュラーフローの状態が維持され、組合せ蒸気弁1の各部の振動を抑制できる。
なお、本願発明者が行った数値流体力学(Computational Fluid Dynamics:CFD)を用いた計算結果によれば、本実施形態の加減弁20は、従来の構成の加減弁に比べて約10dBの騒音(振動)低下効果が得られた。
このように、止め弁10の第1弁座14と加減弁20の第2弁座24を共通化することで、部品数が減少し、組合せ蒸気弁1の組立て作業の効率が向上する。また、第1弁座14と第2弁座24との間に継ぎ目がなく平滑面であるから、継ぎ目部分で蒸気流が乱れてしまうことがない。
このように、共通弁座4の弁ケーシング40の内壁への固定は、止め弁10のシート部14Aよりも上流側においてのみ行い、止め弁10のシート部14Aよりも下流側では行わないようにすることで、固定用の締結部材6によって蒸気流が乱れることがない。また、共通弁座4の片側(止め弁10側)のみが締結部材6により固定され、共通弁座4の反対側は締結部材6による固定点を始点として自由に熱膨張可能であるから、加減弁20の起動停止時に、急激な温度変化によって発生する熱応力に起因した共通弁座4の損傷を防止できる。さらに、組合せ蒸気弁1を縦置き(鉛直方向に沿って配置)する場合、共通弁座4を止め弁10側から抜き取ることで、下方の加減弁20の第2弁体22等を止め弁10側に抜くことができ、組合せ蒸気弁1の分解作業が容易になる。
また、止め弁10の第1弁棒16と加減弁20の第2弁棒26とを、中間流路48を挟んで反対方向に延在するように配置したので、組合せ蒸気弁1の全体形状は中間流路48に沿って延びる略直線状である。よって、複数の組合せ蒸気弁1をレイアウトする際に、省スペース化を図ることが可能となる。
また、組合せ蒸気弁の場合、蒸気タービンの起動時や、止め弁による蒸気遮断時には、中間流路が低温となり結露が発生して、下流側の加減弁の開度不良を招くことがある。この点、上記構成の組合せ蒸気弁1によれば、止め弁10と加減弁20の間にある中間流路48を短くしたので、結露発生による加減弁20の開度不良が極めて少なくなる。更に、共通弁座4が、中間流路48の全長に亘って(第1弁座14から第2弁座24まで)延在しているため、熱伝導による加熱効果のため、中間流路48内における結露の発生が少なくなる。
なお、以下で説明する蒸気タービンは左右対称の形状であるから、図3及び4では蒸気タービンの左半分のみを示している。
したがって、略直線状の複数の組合せ蒸気弁1をタービン車室62の両側にロータ軸方向に沿って配置することができる。これにより、蒸気タービン60の設置スペースを削減できる。
また、組合せ蒸気弁1が略直線状であることから、タービン車室62のすぐ近くに組合せ蒸気弁1を配置することができる。これにより、タービン車室62への配管を短くして、配管における圧力損失を低減できる。
この点、本実施形態に係る組合せ蒸気弁1(1A,1B)は略直線状であるから、一対の組合せ蒸気弁1A及び1Bを鉛直方向および前記ロータ軸方向に直交する方向にずらして配置することができる。そして、このように組合せ蒸気弁1A及び1Bをずらして配置することで、設置スペースの削減とメンテナンス性の向上とを両立できる。
4 共通弁座
6 締結部材
10 止め弁
12 第1弁体
12A 主弁
12B 副弁
14 第1弁座
14A シート部
16 第1弁棒
17 ストレーナ
18 ガイドブシュ
19 バッフルプレート
20 加減弁
22 第2弁体
23 弁頭部
24 第2弁座
24A シート部
26 第2弁棒
28 ガイドブシュ
30 弁体ガイド
32 内部空間
34 バランス穴
40 弁ケーシング
42 止め弁室
44 加減弁室
46 蒸気入口部
48 中間流路
50 蒸気出口部
52 ボンネット
60 蒸気タービン
62 タービン車室
100 流線
Claims (8)
- 止め弁および加減弁が共通の弁ケーシングに設けられた組合せ蒸気弁であって、
第1弁体、前記第1弁体が閉弁時に当接する第1弁座および前記第1弁体に取り付けられた第1弁棒を有する止め弁と、
前記止め弁の下流側に配置され、第2弁体、前記第2弁体が閉弁時に当接する第2弁座および前記第2弁体に取り付けられた第2弁棒を有する加減弁と、
前記止め弁を収納する止め弁室、前記加減弁を収納する加減弁室、前記止め弁室に蒸気を供給する蒸気入口部、前記止め弁室と前記加減弁室との間に設けられるストレート形状の中間流路、および、前記加減弁室からの蒸気を排出する蒸気出口部を有する弁ケーシングとを備え、
前記止め弁の前記第1弁棒と、前記加減弁の前記第2弁棒とは、前記中間流路を挟んで反対方向に延在しており、
前記第2弁座は、蒸気流れ方向における上流側から下流側に向かって拡径しており、
前記第2弁体の弁頭部は凹形状であることを特徴とする組合せ蒸気弁。 - 前記弁ケーシングの内壁には、前記中間流路の全長にわたって、前記第1弁座および前記第2弁座が一体化された共通弁座が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の組合せ蒸気弁。
- 前記共通弁座は、前記第1弁座のシート部よりも蒸気流れ方向における上流側においてのみ、前記弁ケーシングの内壁に固定されていることを特徴とする請求項2に記載の組合せ蒸気弁。
- 前記第2弁体の外周に設けられ、前記第2弁体を案内する円筒状の弁体ガイドをさらに備え、
前記第2弁体の弁頭部には、前記第2弁体及び前記弁体ガイドで囲まれた内部空間を前記中間流路に連通するバランス穴が形成されており、
前記第2弁座のシート部の直径よりも、前記弁体ガイドの内径が大きいことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の組合せ蒸気弁。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載された複数の組合せ蒸気弁と、
前記複数の組合せ蒸気弁が接続されるとともに、ロータを収納するタービン車室とを備え、
前記複数の組合せ蒸気弁は、前記タービン車室の両側にロータ軸方向に沿って配置されることを特徴とする蒸気タービン。 - 止め弁および加減弁が共通の弁ケーシングに設けられた複数の組合せ蒸気弁と、
前記複数の組合せ蒸気弁が接続されるとともに、ロータを収納するタービン車室と、を備え、
前記複数の組合せ蒸気弁の各々は、
第1弁体、前記第1弁体が閉弁時に当接する第1弁座および前記第1弁体に取り付けられた第1弁棒を有する止め弁と、
前記止め弁の下流側に配置され、第2弁体、前記第2弁体が閉弁時に当接する第2弁座および前記第2弁体に取り付けられた第2弁棒を有する加減弁と、
前記止め弁を収納する止め弁室、前記加減弁を収納する加減弁室、前記止め弁室に蒸気を供給する蒸気入口部、前記止め弁室と前記加減弁室との間に設けられるストレート形状の中間流路、および、前記加減弁室からの蒸気を排出する蒸気出口部を有する弁ケーシングとを備え、
前記止め弁の前記第1弁棒と、前記加減弁の前記第2弁棒とが、前記中間流路を挟んで反対方向に延在しており、
前記複数の組合せ蒸気弁は、平面視において互いに部分的に重なるように前記タービン車室の側方にロータ軸方向に沿って配置された一対の組み合わせ蒸気弁を含み、
前記一対の組み合わせ蒸気弁は、鉛直方向及びロータ軸方向に直交する方向にずらして配置されたことを特徴とする蒸気タービン。 - 前記一対の組合せ蒸気弁は、鉛直方向において、上方に位置する第1の組合せ蒸気弁と、下方に位置する第2の組合せ蒸気弁と、を含み、
前記第1の組合せ蒸気弁と前記タービン車室との間に設けられる第1の配管が、前記タービン車室の上部に接続され、
前記第2の組合せ蒸気弁と前記タービン車室との間に設けられる第2の配管が、前記タービン車室の下部に接続されたことを特徴とする請求項6に記載の蒸気タービン。 - 前記第1の組合せ蒸気弁の前記加減弁と前記第2の組合せ蒸気弁の前記加減弁とが前記ロータ軸に直交する方向に並ぶように前記第1の組合せ蒸気弁及び前記第2の組合せ蒸気弁が配置されており、
前記第2の配管は、前記第1の組合せ蒸気弁の前記加減弁の下方の空間を通って前記タービン車室の下部まで延在していることを特徴とする請求項7に記載の蒸気タービン。
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