JP7442021B2

JP7442021B2 - 蒸気弁の計測方法及び蒸気弁の計測装置

Info

Publication number: JP7442021B2
Application number: JP2023540673A
Authority: JP
Inventors: 慎吾西田; 和生廣田; 文之鈴木; 斉樹畑
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-02-01
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-03-01
Anticipated expiration: 2042-12-13
Also published as: DE112022002448T5; KR20230157394A; CN117178134A; JPWO2023149090A1; WO2023149090A1

Description

本開示は、蒸気弁の計測方法及び蒸気弁の計測装置に関する。
本願は、２０２２年２月１日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－０１４３６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば蒸気タービンを用いる発電システムでは、負荷変化に応じて蒸気タービンを駆動するために供給する蒸気量を調整したり、異常発生時に蒸気タービンへの蒸気供給を停止するための蒸気弁が用いられる。蒸気弁は、典型的には、開口部を有する弁座と、弁座の開口部に対向して設けられた弁体を弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、弁棒を摺動自在に支持する円筒状の支持部材と、を備えて構成される（例えば特許文献１参照）。

特開２０１４－７０５１３号公報

このような構成を有する蒸気弁では、蒸気による弁体の回転やガタツキ等による摩耗が生じる。しかし、蒸気タービンの蒸気弁では、高温高圧容器内に摩耗発生部分が収められていることが多く、蒸気タービンの運転を継続したまま、又は、蒸気弁の分解をせずに摩耗の進行状況を計測することが困難である。

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、蒸気弁の摩耗の進行状況を比較的容易に確認できる蒸気弁の計測方法及び蒸気弁の計測装置を提供することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測方法は、
蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
軸線が延びる軸線方向に延在し、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
前記弁棒を駆動するアクチュエータと、
を備える蒸気弁の計測方法であって、
前記親弁及び前記子弁の全閉状態から前記アクチュエータで前記弁棒を駆動して前記子弁を開く際の前記弁棒の加速度を測定するステップと、
測定した前記弁棒の加速度に基づいて前記子弁が全開となるタイミングを検出するステップと、
基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出するステップと、
を備える。

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測装置は、
蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
軸線が延びる軸線方向に延在し、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
前記弁棒を駆動するアクチュエータと、
を備える蒸気弁の計測装置であって、
前記弁棒の加速度を測定するための加速度センサと、
前記加速度センサが測定した前記弁棒の加速度に基づいて前記子弁が全開となるタイミングを検出する第１検出部と、
基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出する算出部と、
を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、蒸気弁の摩耗の進行状況を比較的容易に確認できる蒸気弁の計測方法及び蒸気弁の計測装置を提供できる。

一実施形態に係る発電システムの概略構成図である。一実施形態に係る蒸気弁の構成を、子弁及び親弁の両方が閉状態になった状態で示す断面図である。図２の領域Ａの拡大図である。図３Ａに示す蒸気弁において親弁が閉状態のまま子弁が先に開状態になった様子を示す模式図である。幾つかの実施形態に係る制御装置の機能ブロック図である。第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。横軸に弁棒の移動量をとったときのひずみセンサによる弁棒ひずみの計測結果、及び、加速度センサによる弁棒加速度の計測結果を表すグラフである。推定子弁ストロークの推移の一例を表すグラフである。第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。図２の領域Ｂの拡大図である。図２の領域Ｂの拡大図である。第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。第４実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。第４実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（発電システムの全体構成）
本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測方法及び蒸気弁の計測装置が適用される蒸気弁１４が用いられた発電システム１について説明する。図１は一実施形態に係る発電システム１の概略構成図である。発電システム１は、蒸気タービン１０と、ボイラ１１と、発電機２６とを備える。

蒸気タービン１０はボイラ１１で生成された蒸気によって駆動されるタービンである。蒸気タービン１０は第１蒸気供給配管１２を介してボイラ１１に接続されており、ボイラ１１で燃料を燃焼することで生成された高圧の蒸気が供給されることで駆動される。第１蒸気供給配管１２には、蒸気タービン１０に供給される蒸気の流量を調整するための蒸気弁１４が設けられる。蒸気弁１４の構成は後に詳述するが、加減弁４３、及び、止め弁４５を含んで構成される。

本実施形態では、蒸気タービン１０として多段式タービンが例示されており、蒸気タービン１０は、蒸気の流路に対して上流側から高圧蒸気タービン３１、中圧蒸気タービン３２、及び、低圧蒸気タービン３３を含む。高圧蒸気タービン３１は第１蒸気供給配管１２から供給された蒸気（ボイラ１１で生成された高圧の蒸気）によって駆動される。高圧蒸気タービン３１で仕事を終えた蒸気は、第２蒸気供給配管１６を介して中圧蒸気タービン３２に供給される。第２蒸気供給配管１６には、再熱器１８が設けられる。

中圧蒸気タービン３２は第２蒸気供給配管１６から供給された蒸気（高圧蒸気タービン３１で仕事を終えた蒸気）によって駆動される。中圧蒸気タービン３２で仕事を終えた蒸気は、第３蒸気供給配管２５を介して低圧蒸気タービン３３に供給される。低圧蒸気タービン３３は第３蒸気供給配管２５から供給された蒸気（中圧蒸気タービン３２で仕事を終えた蒸気）によって駆動される。

蒸気タービン１０を構成する各タービン（高圧蒸気タービン３１、中圧蒸気タービン３２、及び、低圧蒸気タービン３３）は共通の回転軸３５を有する。回転軸３５には発電機２６が連結されており、各タービンが回転することで発電機２６が駆動され、発電が行われる。

（第１実施形態に係る蒸気弁１４の構成）
続いて蒸気弁１４の一実施形態に係る構成について、図２乃至図４Ｂを参照して説明する。図２は一実施形態に係る蒸気弁１４の構成を、子弁６２及び親弁６４の両方が閉状態になった状態で示す断面図であり、図３Ａは図２の領域Ａの拡大図であり、図３Ｂは図３Ａに示す蒸気弁１４において親弁６４が閉状態のまま子弁６２が先に開状態になった様子を示す模式図である。

尚、図２乃至図３Ｂにおいて、Ｏ１は止め弁４５を構成する弁棒６１の軸線であり、Ｏ２は加減弁４３を構成する弁棒５５の軸線である。軸線Ｏ１，Ｏ２が延びる方向（以下、「軸線方向Ｚ」という）は、例えば略鉛直方向である。

図２に示すように、一実施形態に係る蒸気弁１４は、弁本体４１、加減弁４３、止め弁４５、及び、アクチュエータ４６Ａ，４６Ｂを備える。弁本体４１は、流路区画部４７、及び、弁座４８を有する。流路区画部４７は、蒸気流路５２を区画するとともに、加減弁４３の一部（先端側）、及び、止め弁４５の一部（先端側）を収容する。蒸気流路５２は、入口部５２Ａ、及び、出口部５２Ｂを有する。入口部５２Ａは、第１蒸気供給配管１２の一方側を介してボイラ１１に接続され、ボイラ１１で生成された高圧の蒸気が導入される。出口部５２Ｂは、第１蒸気供給配管１２の他方側を介して、高圧蒸気タービン３１に接続される。第１蒸気供給配管１２を介したボイラ１１から高圧蒸気タービン３１への蒸気供給量は、第１蒸気供給配管１２に設けられた蒸気弁１４において、止め弁４５が開いた状態において加減弁４３の開度を制御することにより、調節可能である。
なお、一実施形態に係る蒸気弁１４では、アクチュエータ４６Ａ，４６Ｂは圧油によって駆動可能な油圧アクチュエータである。

流路区画部４７は、第１ガイド部材４７Ａ、及び、第２ガイド部材４７Ｂを含む。第１ガイド部材４７Ａは、加減弁４３を構成する弁棒５５のうち、蒸気流路５２に露出されていない部分の外周面を覆うように設けられる。第１ガイド部材４７Ａは、弁棒５５を軸線方向Ｚに案内するガイドとして機能する。第２ガイド部材４７Ｂは、止め弁４５を構成する棒状部６１Ｂの外周面を覆うように設けられている。第２ガイド部材４７Ｂは、弁棒６１を軸線方向Ｚに案内するガイドとして機能する。

弁座４８は、蒸気流路５２の途中に位置する流路区画部４７に設けられる。弁座４８は、軸線Ｏ１を中心とするリング形状を有しており、弁座４８の軸線が軸線Ｏ１と一致するように構成される。弁座４８は、蒸気流路５２に露出された弁座面４８ａを有する。弁座面４８ａは、例えば、湾曲面である。弁座面４８ａには、止め弁４５を構成する親弁６４、及び、加減弁４３を構成する加減弁本体５６の先端５６Ａがそれぞれ当接可能である。

（加減弁４３）
加減弁４３は、蒸気の流れ方向において、止め弁４５が配置された位置よりも上流側に配置される。加減弁４３は、弁棒５５、及び、加減弁本体５６を有する。弁棒５５は、軸線方向Ｚに延びており、先端側が蒸気流路５２に配置される。弁棒５５の軸線Ｏ１は、止め弁４５の弁棒５５の軸線Ｏ２と一致するように構成される。弁棒５５は、軸線方向Ｚに移動可能である。

加減弁本体５６は、弁棒５５の先端側に設けられる。加減弁本体５６のうち、弁座４８側に位置する部分は筒形状を有しており、弁座４８の弁座面４８ａに当接可能な先端５６Ａを有する。このような構成を有する加減弁４３は、アクチュエータ４６Ａによって弁棒５５を軸線方向Ｚに沿って移動させることで、加減弁本体５６の先端５６Ａと弁座４８との間隔を制御することにより、蒸気タービン１０の負荷に応じて、高圧蒸気タービン３１に供給される高圧の蒸気の流量を調整する機能を有する。

（止め弁４５）
止め弁４５は、加減弁４３の内側に配置される。止め弁４５は、弁棒６１、子弁６２、及び親弁６４を含んで構成される。

弁棒６１は、軸線方向Ｚに延在しており、先端部６１Ａ、及び、棒状部６１Ｂを有する。先端部６１Ａは子弁６２を固定するための子弁６２と係合可能な形状を有する。棒状部６１Ｂは軸線方向Ｚに沿って延在する。棒状部６１Ｂの基端部は、アクチュエータクロスヘッド４９を介してアクチュエータ４６Ｂに接続されている。このように先端部６１Ａ及び棒状部６１Ｂを有する弁棒６１は一体に構成されており、軸線方向Ｚに進退可能である。

図３Ａに示すように、子弁６２は、当接部６２１を有する。一実施形態に係る蒸気弁１４では、子弁６２が弁棒６１の先端部６１Ａに対して固定されている。

当接部６２１は、子弁６２の外周部を構成している。当接部６２１は、斜め下方に延びており、軸線方向Ｚから見てリング状に構成される。子弁６２が閉じた状態（図２及び図３Ａに示す状態）では、当接部６２１は、親弁６４を構成する親弁本体７１に形成された弁座面７１ａに当接される。この状態では、高圧の蒸気が流れる蒸気流路５２から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａが隔離された状態となるため、貫通孔７１Ｂには、高圧の蒸気が流れない。

蒸気弁１４では加減弁４３による蒸気の流量調整を行う際には、加減弁４３を開く前に、止め弁４５が開かれる。このとき止め弁４５では、図２及び図３Ａに示すように、子弁６２及び親弁６４がともに閉じられた状態から、図３Ｂに示すように、親弁６４に先駆けて子弁６２が開かれる（親弁６４は閉じたままである）。このとき、子弁６２の当接部６２１は弁座面７１ａから離れることにより、子弁６２と親弁６４との間に隙間が形成されるため、貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに高圧の蒸気が流入する。貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに流入した高圧の蒸気は、貫通孔７１Ｂの出口７１Ｂｂから蒸気流路５２に導出される。これにより、親弁６４の上下流側間の差圧が軽減され、続く親弁６４の開動作が容易となる。

親弁６４は、弁棒６１に挿入された状態で、子弁６２と棒状部６１Ｂとの間に配置されている。親弁６４は、親弁本体７１を有する。親弁本体７１は、縦断面視した状態において略Ｖ字形状を有する。親弁本体７１は、貫通部７１Ａと、弁座面７１ａと、当接面７１ｂと、複数の貫通孔７１Ｂと、を有する。

貫通部７１Ａは、親弁本体７１の中央部を軸線方向Ｚに貫通するように形成されている。貫通部７１Ａは、例えば円柱状の穴であり、内周面７１ｃにより区画されている。貫通部７１Ａには、弁棒６１の先端部６１Ａが挿通されている。なお、貫通部７１Ａには、不図示のブッシュが配置されていてもよい。
内周面７１ｃは、弁棒６１の先端部６１Ａが軸線方向Ｚに移動可能な状態で、弁棒６１の外周面と接触している。

なお、弁棒６１は、親弁本体７１の内周面７１ｃで外周面を覆われた領域において、弁棒６１の先端側から基端側に向かうにつれて弁棒６１の外径を拡径させる弁棒傾斜面６１９を有する。弁棒傾斜面６１９は、円錐状の傾斜面である。
親弁本体７１は、図３Ｂに示すように弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と当接可能な当接面７１１を有する。当接面７１１は、先端側から基端側に向かうにつれて当接面７１１の内径を拡径させるように形成された円錐面である。

弁座面７１ａは、子弁６２側（弁棒６１の先端側）に配置された曲面である。弁座面７１ａのうち、複数の貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａよりも弁棒６０の軸線Ｏ１を中心とする径方向外側に位置する面には、子弁６２が閉じられた際に（図２及び図３Ａを参照）、子弁６２の当接部６２１が当接されるようになっている。

当接面７１ｂは、弁棒６１の基端側に配置された曲面である。親弁６４が全閉された状態において、当接面７１ｂの外周部は、弁座４８の弁座面４８ａに当接される。この状態では、弁座４８の下流側には高圧の蒸気が流れない。一方、親弁６４が開いた状態では、当接面７１ｂと弁座面４８ａとが離間して、当接面７１ｂと弁座面４８ａとの間に隙間が形成されるため、弁座４８の下流側には加減弁４３の開度に応じた高圧の蒸気が流れる。

複数の貫通孔７１Ｂは、弁座面７１ａから当接面７１ｂに到達するように、親弁本体７１を貫通して形成されている。複数の貫通孔７１Ｂは、親弁本体７１の周方向に配置されている。貫通孔７１Ｂは、入口７１Ｂａと、出口７１Ｂｂと、を有する。入口７１Ｂａは、当接部６２Ｂと弁座面７１ａとの当接位置よりも弁棒６０の軸線Ｏ１を中心とする径方向内側に位置する弁座面７１ａに形成されている。図３Ｂに示すように親弁６４に先行して子弁６２が開いて、子弁６２と親弁６４との間に隙間が形成されると、入口７１Ｂａを介して、貫通孔７１Ｂに高圧の蒸気が流入する。

出口７１Ｂｂは、入口７１Ｂａの形成位置より軸線Ｏ１の径方向外側に位置する当接面７１ｂに形成されている。出口７１Ｂｂは、弁座４８の下流側に位置する蒸気流路５２と連通している。本実施形態の貫通孔７１Ｂは、入口７１Ｂａから出口７１Ｂｂに向かう方向に傾斜している。

（蒸気弁１４の止め弁４５の動作について）
一実施形態に係る蒸気弁１４では、止め弁４５は次のように動作する。
蒸気弁１４では加減弁４３による蒸気の流量調整を行う際には、加減弁４３を開く前に、止め弁４５が開かれる。

（全閉時）
図２及び図３Ａに示すように止め弁４５の全閉時には、弁棒６１は、不図示の閉鎖バネの付勢力によって基端側に向かって付勢されている。そのため、弁棒６１に固定された子弁６２の当接部６２１が弁座面７１ａを基端側に向かって押圧する。これにより親弁６４は、子弁６２の当接部６２１と弁座４８の弁座面４８ａとによって挟まれた状態となっている。よって、止め弁４５の全閉時には、親弁６４及び子弁６２が閉じられた状態となっている。
子弁が閉じられた状態では、上述したように高圧の蒸気が流れる蒸気流路５２から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａが隔離された状態となるため、貫通孔７１Ｂには、高圧の蒸気が流れない。

図３Ａに示すように止め弁４５の全閉時には、弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とは、軸線方向Ｚに離間している。

（全閉状態から止め弁４５が開き始めた場合）
図２及び図３Ａに示した止め弁４５の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂによって弁棒６１が先端側に向かって駆動されて始めた状態では、親弁６４を閉じたまま、図３Ｂに示すように親弁本体７１の弁座面７１ａと子弁６２の当接部６２１とが離間する。そのため、弁座面７１ａと当接部６２１との隙間から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに高圧の蒸気が流入する。上述したように、貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに流入した高圧の蒸気は、貫通孔７１Ｂの出口７１Ｂｂから蒸気流路５２に導出される。これにより、親弁６４の上下流側間の差圧が軽減され、続く親弁６４の開動作が容易となる。

（止め弁４５が開き始めから全開状態に至るまで）
上述した止め弁４５の開き始めの状態からさらにアクチュエータ４６Ｂによって弁棒６１が先端側に向かって駆動されると、図３Ｂに示すように弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とが当接する。そのため、アクチュエータ４６Ｂによって弁棒６１が先端側に向かってさらに駆動されると、親弁本体７１が先端側へ移動し、弁座４８の弁座面４８ａから離れる。
アクチュエータ４６Ｂによって第２弁棒１６２が先端側に向かってさらに駆動されると、止め弁４５は全開状態となる。

（閉動作時）
止め弁４５を閉じる場合、アクチュエータ４６Ｂによって弁棒６１が基端側に向かって駆動されると、親弁６４及び子弁６２は、弁棒６１とともに基端側に向かって移動する。
そして、親弁本体７１が弁座４８の弁座面４８ａに当接することで親弁６４が閉じられる。
親弁６４が閉じられた後もアクチュエータ４６Ｂによって弁棒６１が基端側に向かって駆動されることで、弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とが離間する。そして、図３Ａに示すように親弁本体７１の弁座面７１ａと子弁６２の当接部６２１とが当接することで子弁６２が閉じられる。

後述する幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法が適用される蒸気弁１４は、上述したように、弁本体４１と、止め弁４５と、弁棒６１を駆動するアクチュエータ４６Ｂと、を備える。弁本体４１は、蒸気が流れる蒸気流路５２、及び蒸気流路５２の途中に設けられ、開口部を有する弁座４８を有する。止め弁４５は、軸線Ｏ１，Ｏ２が延びる軸線方向Ｚに延在し、軸線方向Ｚに進退可能な弁棒６１、弁棒６１の先端部６１Ａのうち、弁棒６１の先端に設けられた子弁６２、及び弁棒６１の先端部６１Ａのうち、先端よりも弁棒６１の基端側に位置する部分が挿入される貫通部７１Ａを含み、弁座４８に当接されることで蒸気流路５２を閉じ、子弁６２が開いた際に蒸気が流入する貫通孔７１Ｂが形成された親弁６４を有する。
（蒸気弁１４の摩耗について）
一実施形態の蒸気弁１４では、例えば止め弁４５において、止め弁４５の開閉を行う度に弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とが当接と離間を繰り返す。そのため、止め弁４５の開閉回数が増えるにつれて、弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１との摩耗が進行する。
しかし、例えば弁棒６１の弁棒傾斜面６１９及び親弁本体７１の当接面７１１は、高圧容器である弁ケーシング（弁本体４１）の内部に収容されているため、従来は、蒸気タービン１０を停止して蒸気弁１４を分解しなければ摩耗の進行状況を把握することができなかった。

ここで、例えば上述した弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１との摩耗が進行すると、止め弁４５の全閉時における弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１との軸線方向Ｚの距離が増加する。そのため、弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１との摩耗が進行すると、図３Ａに示すような止め弁４５の全閉時から図３Ｂに示すような弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とが当接して子弁６２が全開となるまでの弁棒６１の移動量が増加する。

そこで、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を次のように算出することで、蒸気弁１４の摩耗を把握するようにしている。
（第１実施形態）
図２では、第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示している。
すなわち、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、加速度センサ１０１と、ひずみセンサ１０３と、変位計１０５と、制御装置１１０とを備えている。

加速度センサ１０１は、弁棒６１の加速度を計測するための加速度センサである。加速度センサ１０１は、例えば弁ケーシング（弁本体４１）から外部に突出している弁棒６１の基端部６１Ｃに取り付けられている。

ひずみセンサ１０３は、例えば弁棒６１のひずみを計測するためのひずみゲージである。ひずみセンサ１０３は、例えば弁棒６１の基端部６１Ｃに取り付けられている。

変位計１０５は、弁棒６１の移動量（変位）を計測するための変位センサである。変位計１０５は、弁ケーシング（弁本体４１）の外部に配置されており、例えば弁棒６１の基端部６１Ｃに取り付けられた変位計ターゲット１０５ａまでの距離を測定する。

制御装置１１０は、各種演算処理を実行するプロセッサ１１１と、プロセッサ１１１によって処理される各種データを非一時的または一時的に記憶するメモリ１１３とを備える。プロセッサ１１１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、これら以外の各種演算装置、又はこれらの組み合わせなどによって実現される。メモリ１１３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、またはこれらの組み合わせなどによって実現される。

図４は、幾つかの実施形態に係る制御装置１１０の機能ブロック図である。
幾つかの実施形態に係る制御装置１１０は、機能ブロックとして、第１検出部１２１と、第２検出部１２２と、算出部１２３と、評価部１２４とを備えている。これらの各機能ブロックは、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実現される。

図５は、第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。なお、図５に示す処理は、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実行される。

なお、第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の基準位置を子弁６２を開く際に子弁６２の当接部６２１と弁座４８の弁座面４８ａとが離間し始める子弁６２の開き始めにおける弁棒６１の位置とする。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、子弁６２の開き始めのタイミングを弁棒６１のひずみの測定結果から検出する。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、子弁６２が全開となるタイミングを弁棒６１の加速度の測定結果から検出する。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、変位計１０５によって弁棒６１の移動量を測定する。

制御装置１１０は、ひずみセンサ１０３による弁棒ひずみの計測を開始する（ステップＳ１）とともに、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測を開始する（ステップＳ２）。
また、制御装置１１０は、変位計１０５による変位計ターゲット１０５ａまでの距離、すなわち弁棒６１の移動量の測定を開始する（ステップＳ３）。

図６は、横軸に弁棒６１の移動量をとったときのひずみセンサ１０３による弁棒ひずみの計測結果、及び、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測結果を表すグラフである。

制御装置１１０の第２検出部１２２は、変位計１０５による弁棒ひずみの計測結果に基づいて、子弁６２の開き始めのタイミングを検出する（ステップＳ４）。
子弁６２が開き始める直前には、子弁６２に作用する高圧の蒸気の圧力に抗して子弁６２を開こうとするため、弁棒６１には、比較的大きな圧縮力が作用する。そのため、弁棒６１には比較的大きな圧縮ひずみが発生する。
子弁６２が開き始めると、上述したように弁座面７１ａと当接部６２１との隙間から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに高圧の蒸気が流入して貫通孔７１Ｂの出口７１Ｂｂから蒸気流路５２に導出されるので、子弁６２に作用する蒸気の圧力が低下する。そのため、弁棒６１の圧縮ひずみは徐々に減少する。
したがって、図６で弁棒６１のひずみを表すグラフ線ｇ１において、弁棒６１の圧縮ひずみが急に減少し始めた地点Ｓ１が子弁６２の開き始めである。

制御装置１１０の第１検出部１２１は、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測結果に基づいて、子弁６２が全開となるタイミングを検出する（ステップＳ５）。
子弁６２が全開となるタイミングでは、上述したように、図３Ｂに示すように弁棒６１の弁棒傾斜面６１９と親弁本体７１の当接面７１１とが当接する。そのため、図６で弁棒６１の加速度を表すグラフ線ｇ２において、比較的明瞭なピークＰ１が現れる。このピークＰ１が現れたところが子弁６２が全開になったところである。

制御装置１１０の算出部１２３は、図６で弁棒６１のひずみを表すグラフ線ｇ１における地点Ｓ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）と、図６で弁棒６１の加速度を表すグラフ線ｇ２におけるピークＰ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）との差を、基準位置（子弁６２の開き始めの位置）から子弁６２が全開となる位置までの弁棒の移動量（子弁ストローク）として算出する。

図７は、上述のようにして算出した子弁ストローク（推定子弁ストローク）が蒸気タービン１０の起動回数を追うごとにどのように変化するかを表した一例である。図７に示すように、推定子弁ストロークは、蒸気タービン１０の起動回数を追うごとに漸増する。

制御装置１１０の評価部１２４は、推定子弁ストロークから蒸気弁１４の摩耗量の評価をする。具体的には、例えば、評価部１２４は、推定子弁ストロークが予め定められた閾値を超えるか否かを判断し、推定子弁ストロークが該閾値を超えると判断した場合には、推定子弁ストロークが該閾値を超えたことを外部に報知するための報知信号を出力してもよい。
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。
第２実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、加速度センサ１０１と、変位計１０５と、制御装置１１０とを備えている。
なお、以下の説明では、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００の構成と同様の構成については、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００と同じ符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、弁棒６１の基準位置を子弁６２を開く際に子弁６２の当接部６２１と弁座４８の弁座面４８ａとが離間し始める子弁６２の開き始めにおける弁棒６１の位置とする。
第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、子弁６２の開き始めのタイミングを弁棒６１のひずみの測定結果ではなく、弁棒６１の加速度の測定結果から検出する。
第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、子弁６２が全開となるタイミングを弁棒６１の加速度の測定結果から検出する。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、変位計１０５によって弁棒６１の移動量を測定する。

図９は、第２実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。なお、図９に示す処理は、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実行される。

制御装置１１０は、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測を開始する（ステップＳ２）。
また、制御装置１１０は、変位計１０５による変位計ターゲット１０５ａまでの距離、すなわち弁棒６１の移動量の測定を開始する（ステップＳ３）。

制御装置１１０の第２検出部１２２は、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測結果に基づいて、子弁６２の開き始めのタイミングを検出する（ステップＳ４）。
図１０Ａは、図２の領域Ｂの拡大図であり、止め弁４５の全閉時における弁棒６１の基端部６１Ｃ及びアクチュエータクロスヘッド４９の近傍を示した図である。
図１０Ｂは、図２の領域Ｂの拡大図であり、止め弁４５の全閉時からアクチュエータ４６Ｂが駆動し始めた直後の弁棒６１の基端部６１Ｃ及びアクチュエータクロスヘッド４９の近傍を示した図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように弁棒６１の基端部６１Ｃとアクチュエータクロスヘッド４９との嵌合部分には、軸線方向Ｚに若干の隙間が存在している。そのため、止め弁４５の全閉時からアクチュエータ４６Ｂが駆動し始めると、弁棒６１の基端部６１Ｃにアクチュエータクロスヘッド４９の先端側の面４９ａが衝突する。その際、弁棒６１には衝突による衝撃が発生する。そのため、図６で弁棒６１の加速度を表すグラフ線ｇ２において、ピークＰ２が現れる。このピークＰ２が現れたところが子弁６２の開き始めである。

制御装置１１０の第１検出部１２１は、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測結果に基づいて、子弁６２が全開となるタイミングを検出する（ステップＳ５）。

制御装置１１０の算出部１２３は、グラフ線ｇ２におけるピークＰ２に対応する弁棒６１のストローク量（位置）と、グラフ線ｇ２におけるピークＰ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）との差を、基準位置（子弁６２の開き始めの位置）から子弁６２が全開となる位置までの弁棒の移動量（子弁ストローク）として算出する（ステップＳ６）。

制御装置１１０の評価部１２４は、上述したように、推定子弁ストロークから蒸気弁１４の摩耗量の評価をする（ステップＳ６）。
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。
第３実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、加速度センサ１０１と、ひずみセンサ１０３と、制御装置１１０とを備えている。
なお、以下の説明では、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００の構成と同様の構成については、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００と同じ符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、弁棒６１の基準位置を子弁６２を開く際に子弁６２の当接部６２１と弁座４８の弁座面４８ａとが離間し始める子弁６２の開き始めにおける弁棒６１の位置とする。
第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、子弁６２の開き始めのタイミングを弁棒６１のひずみの測定結果から検出する。
第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、第１実施形態と同様に、子弁６２が全開となるタイミングを弁棒６１の加速度の測定結果から検出する。
第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、変位計１０５によって弁棒６１の移動量を測定するのではなく、予め取得された弁開速度情報（弁棒６１の移動速度）と経過時間から弁棒６１の移動量を算出する。すなわち、第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、例えば予め実測して得られた弁棒６１の移動速度か、アクチュエータ４６Ｂの仕様とアクチュエータ４６Ｂへの圧油の供給量とから推定されるアクチュエータ４６Ｂの駆動速度に基づいて予め求めておいた弁棒６１の移動速度等、予め取得された弁開速度情報に基づいて弁棒６１の移動量を算出する。

図１２は、第３実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１２に示す処理は、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実行される。

制御装置１１０は、ひずみセンサ１０３による弁棒ひずみの計測を開始する（ステップＳ１）とともに、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測を開始する（ステップＳ２）。
また、制御装置１１０は、例えばメモリ１１３に格納されている弁開速度情報を読み込むとともにアクチュエータ４６Ｂの駆動開始からの経過時間を計測する（ステップＳ７）。

制御装置１１０の第２検出部１２２は、変位計１０５による弁棒ひずみの計測結果に基づいて、子弁６２の開き始めのタイミングを検出する（ステップＳ４）。

制御装置１１０の算出部１２３は、図６で弁棒６１のひずみを表すグラフ線ｇ１における地点Ｓ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）を、予め取得された弁開速度情報と、アクチュエータ４６Ｂの駆動開始からグラフ線ｇ１における地点Ｓ１を検出するまでの経過時間とから算出する。
制御装置１１０の算出部１２３は、図６で弁棒６１の加速度を表すグラフ線ｇ２におけるピークＰ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）を、予め取得された弁開速度情報と、アクチュエータ４６Ｂの駆動開始からグラフ線ｇ２におけるピークＰ１を検出するまでの経過時間とから算出する。
そして、制御装置１１０の算出部１２３は、グラフ線ｇ１における地点Ｓ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）と、グラフ線ｇ２におけるピークＰ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）との差を、基準位置（子弁６２の開き始めの位置）から子弁６２が全開となる位置までの弁棒の移動量（子弁ストローク）として算出する（ステップＳ６）。

制御装置１１０の評価部１２４は、上述したように、推定子弁ストロークから蒸気弁１４の摩耗量の評価をする（ステップＳ６）。
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態に係る蒸気弁の計測方法を実施するための装置構成を示す図である。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、加速度センサ１０１と、ひずみセンサ１０３と、圧力センサ１０７と、制御装置１１０とを備えている。
圧力センサ１０７は、アクチュエータ４６Ｂへ供給される圧油の圧力（アクチュエータ油圧）を計測するための圧力センサである。
なお、以下の説明では、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００の構成と同様の構成については、第１実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００と同じ符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

第４実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の基準位置を子弁６２を開く際に子弁６２の当接部６２１と弁座４８の弁座面４８ａとが離間し始める子弁６２の開き始めにおける弁棒６１の位置とする。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、子弁６２の開き始めのタイミングを弁棒６１のひずみの測定結果ではなく、アクチュエータ４６Ｂへ供給される圧油の圧力（アクチュエータ油圧）から検出する。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、子弁６２が全開となるタイミングを弁棒６１の加速度の測定結果から検出する。
第１実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、変位計１０５によって弁棒６１の移動量を測定する。

図１４は、第４実施形態に係る蒸気弁の計測方法における処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１４に示す処理は、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実行される。

制御装置１１０は、圧力センサ１０７によるアクチュエータ油圧の計測を開始する（ステップＳ８）とともに、加速度センサ１０１による弁棒加速度の計測を開始する（ステップＳ２）。
また、制御装置１１０は、変位計１０５による変位計ターゲット１０５ａまでの距離、すなわち弁棒６１の移動量の測定を開始する（ステップＳ３）。

制御装置１１０の第２検出部１２２は、圧力センサ１０７によるアクチュエータ油圧の計測結果に基づいて、子弁６２の開き始めのタイミングを検出する（ステップＳ４）。
子弁６２が開き始める直前には、子弁６２に作用する高圧の蒸気の圧力に抗して子弁６２を開こうとするため、アクチュエータ油圧は上昇する。
子弁６２が開き始めると、上述したように弁座面７１ａと当接部６２１との隙間から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに高圧の蒸気が流入して貫通孔７１Ｂの出口７１Ｂｂから蒸気流路５２に導出されるので、子弁６２に作用する蒸気の圧力が低下する。そのため、アクチュエータ油圧は徐々に減少する。すなわち、アクチュエータ油圧は、図６で弁棒６１のひずみを表すグラフ線ｇ１と同様の圧力変化を示す。
したがって、アクチュエータ油圧の計測結果を用いることで、図６で弁棒６１のひずみを表すグラフ線ｇ１における地点Ｓ１のように、アクチュエータ油圧が急に減少し始めた地点が子弁６２の開き始めである。

制御装置１１０の算出部１２３は、上述したアクチュエータ油圧が急に減少し始めた地点に対応する弁棒６１のストローク量（位置）と、図６で弁棒６１の加速度を表すグラフ線ｇ２におけるピークＰ１に対応する弁棒６１のストローク量（位置）との差を、基準位置（子弁６２の開き始めの位置）から子弁６２が全開となる位置までの弁棒の移動量（子弁ストローク）として算出する（ステップＳ６）。

制御装置１１０の評価部１２４は、上述したように、推定子弁ストロークから蒸気弁１４の摩耗量の評価をする（ステップＳ６）。

以上で述べたように、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法は、親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒６１を駆動して子弁６２を開く際の弁棒６１の加速度を測定するステップＳ２と、測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が全開となるタイミングを検出するステップＳ５と、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒の移動量を算出するステップＳ６と、を備える。
幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の加速度を検出することで、蒸気タービン１０の運転を継続したまま、蒸気弁１４を分解することなく子弁６２が全開となるタイミングを検出できる。また、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の加速度を検出することで、子弁６２が全開となるタイミングを精度よく検出できる。これにより、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度が向上し、蒸気弁１４の摩耗の計測精度が向上する。

幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、弁棒６１の加速度を測定するための加速度センサ１０１と、加速度センサ１０１が測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が全開となるタイミングを検出する第１検出部１２１と、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出する算出部１２３と、を備える。
幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００では、弁棒６１の加速度を測定することで、蒸気タービン１０の運転を継続したまま、蒸気弁１４を分解することなく子弁６２が全開となるタイミングを検出できる。また、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００では、弁棒６１の加速度を測定することで、子弁６２が全開となるタイミングを精度よく検出できる。これにより、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度が向上し、蒸気弁１４の摩耗の計測精度が向上する。

幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、上記基準位置は、子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置である。
同様に、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００では、子弁６２が開き始めるタイミングを検出する第２検出部１２２を備える。算出部１２３は、第２検出部１２２で検出した子弁６２が開き始めるタイミングを基準位置として基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出する。
基準位置を子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置とすることで、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出の際に参照する基準位置を比較的正確に特定できるようになるので、算出する基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の精度が向上する。

図５及び図１２に示した幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒６１を駆動して子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを測定するステップＳ１と、測定した弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４とを備える。
子弁６２を開く際に比較的大きな力を要するため、子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを比較的容易に計測できる。したがって、子弁６２が開き始めるタイミングの検出が容易となる。また、子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを計測することで、子弁６２が開き始めるタイミングの検出精度を向上できる。

図９に示した蒸気弁の計測方法では、測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４を備える。
図９に示した蒸気弁の計測方法では、例えば同じ加速度センサ１０１での測定結果によって子弁６２が開き始めるタイミングと子弁６２が全開となるタイミングとを検出可能となるので、これらのタイミングを検出するための装置構成を簡素化できる。図９に示した蒸気弁の計測方法では、例えば弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出する場合と比べて、ひずみを測定する手間を省略できる。

図１４に示した蒸気弁の計測方法では、親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒を駆動して子弁６２を開く際のアクチュエータ４６Ｂに供給される圧油の圧力を測定するステップＳ８と、測定した圧油の圧力に基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４と、を備えている。
図１４に示した蒸気弁の計測方法では、油圧アクチュエータであるアクチュエータ４６Ｂに供給される圧油の圧力を測定することは比較器簡単なことであるので、比較的容易に子弁６２が開き始めるタイミングを検出できる。また、図１４に示した蒸気弁の計測方法では、例えば弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出する場合と比べて、ひずみを測定する手間を省略できる。

なお、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、上記基準位置は、子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置でなくてもよく、例えば親弁６４及び子弁６２が全閉状態の時の弁棒６１の位置であってもよい。
これにより、基準位置の設定及び検出が容易となる。

図５、図９、及び図１４に示した幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の移動量を算出するステップＳ６では、変位計１０５で検出した弁棒６１の位置の変化に基づいて基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出する。
これにより、弁棒６１の位置の検出精度が比較的高くなるので、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度を向上できる。

図１２に示した蒸気弁の計測方法では、弁棒６１の移動量を算出するステップＳ６では、弁棒６１の既知の移動速度の情報（弁開速度情報）に基づいて基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出する。
これにより、弁棒６１の位置を検出するための変位計１０５を省略できる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、図５、図９、図１２、及び図１４に示す各ステップは、プロセッサ１１１がメモリ１１３に格納されているプログラムを実行することで実行される。しかし、幾つかの実施形態に係る蒸気弁の計測方法では、図５、図９、図１２、及び図１４に示す各ステップの少なくとも一部は、作業員が実施してもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測方法は、蒸気が流れる蒸気流路５２、及び蒸気流路５２の途中に設けられ、開口部を有する弁座４８を有する弁本体４１と、軸線Ｏ１，Ｏ２が延びる軸線方向Ｚに延在し、軸線方向Ｚに進退可能な弁棒６１、弁棒６１の先端部６１Ａのうち、弁棒６１の先端に設けられた子弁６２、及び弁棒６１の先端部６１Ａのうち、先端よりも弁棒６１の基端側に位置する部分が挿入される貫通部７１Ａを含み、弁座４８に当接されることで蒸気流路５２を閉じ、子弁６２が開いた際に蒸気が流入する貫通孔７１Ｂが形成された親弁６４を有する止め弁４５と、弁棒６１を駆動するアクチュエータ４６Ｂと、を備える蒸気弁１４の計測方法である。本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測方法は、親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒６１を駆動して子弁６２を開く際の弁棒６１の加速度を測定するステップＳ２と、測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が全開となるタイミングを検出するステップＳ５と、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出するステップＳ６と、を備える。

上記（１）の方法によれば、弁棒６１の加速度を検出することで、蒸気タービン１０の運転を継続したまま、蒸気弁１４を分解することなく子弁６２が全開となるタイミングを検出できる。また、上記（１）の方法によれば、弁棒６１の加速度を検出することで、子弁６２が全開となるタイミングを精度よく検出できる。これにより、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度が向上し、蒸気弁１４の摩耗の計測精度が向上する。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、基準位置は、子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置であるとよい。

上記（２）の方法によれば、基準位置を子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置とすることで、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出の際に参照する基準位置を比較的正確に特定できるようになるので、算出する基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の精度が向上する。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の方法において、親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒６１を駆動して子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを測定するステップＳ１と、測定した弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４とを備えるとよい。

上記（３）の方法によれば、子弁６２を開く際に比較的大きな力を要するため、子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを比較的容易に計測できる。したがって、子弁６２が開き始めるタイミングの検出が容易となる。また、子弁６２を開く際の弁棒６１のひずみを計測することで、子弁６２が開き始めるタイミングの検出精度を向上できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の方法において、測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４を備えるとよい。

上記（４）の方法によれば、例えば同じ加速度センサ１０１での測定結果によって子弁６２が開き始めるタイミングと子弁６２が全開となるタイミングとを検出可能となるので、これらのタイミングを検出するための装置構成を簡素化できる。上記（４）の方法によれば、例えば弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出する場合と比べて、ひずみを測定する手間を省略できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）の方法において、アクチュエータ４６Ｂは、油圧アクチュエータであるとよい。親弁６４及び子弁６２の全閉状態からアクチュエータ４６Ｂで弁棒６１を駆動して子弁６２を開く際の油圧アクチュエータ（アクチュエータ４６Ｂ）に供給される圧油の圧力を測定するステップＳ８と、測定した圧油の圧力に基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出するステップＳ４と、を備えていてもよい。

上記（５）の方法によれば、油圧アクチュエータ（アクチュエータ４６Ｂ）に供給される圧油の圧力を測定することは比較器簡単なことであるので、比較的容易に子弁６２が開き始めるタイミングを検出できる。また、上記（５）の方法によれば、例えば弁棒６１のひずみに基づいて子弁６２が開き始めるタイミングを検出する場合と比べて、ひずみを測定する手間を省略できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、基準位置は、親弁６４及び子弁６２が全閉状態の時の弁棒６１の位置であってもよい。

上記（６）の方法によれば、基準位置の設定及び検出が容易となる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、弁棒６１の移動量を算出するステップＳ６では、変位計１０５で検出した弁棒６１の位置の変化に基づいて基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出するとよい。

上記（７）の方法によれば、弁棒６１の位置の検出精度が比較的高くなるので、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度を向上できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、弁棒６１の移動量を算出するステップＳ８では、弁棒６１の既知の移動速度の情報（弁開速度情報）に基づいて基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出してもよい。

上記（８）の方法によれば、弁棒６１の位置を検出するための変位計１０５を省略できる。

（９）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、蒸気が流れる蒸気流路５２、及び蒸気流路５２の途中に設けられ、開口部を有する弁座４８を有する弁本体４１と、軸線Ｏ１，Ｏ２が延びる軸線方向Ｚに延在し、軸線方向Ｚに進退可能な弁棒６１、弁棒６１の先端部６１Ａのうち、弁棒６１の先端に設けられた子弁６２、及び弁棒６１の先端部６１Ａのうち、先端よりも弁棒６１の基端側に位置する部分が挿入される貫通部７１Ａを含み、弁座４８に当接されることで蒸気流路５２を閉じ、子弁６２が開いた際に蒸気が流入する貫通孔７１Ｂが形成された親弁６４を有する止め弁４５と、弁棒６１を駆動するアクチュエータ４６Ｂと、を備える蒸気弁１４の計測装置である。本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁の計測装置１００は、弁棒６１の加速度を測定するための加速度センサ１０１と、加速度センサ１０１が測定した弁棒６１の加速度に基づいて子弁６２が全開となるタイミングを検出する第１検出部１２１と、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出する算出部１２３と、を備える。

上記（９）の構成によれば、弁棒６１の加速度を測定することで、蒸気タービン１０の運転を継続したまま、蒸気弁１４を分解することなく子弁６２が全開となるタイミングを検出できる。また、上記（９）の構成によれば、弁棒６１の加速度を測定することで、子弁６２が全開となるタイミングを精度よく検出できる。これにより、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出精度が向上し、蒸気弁１４の摩耗の計測精度が向上する。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、子弁６２が開き始めるタイミングを検出する第２検出部１２２を備えるとよい。算出部１２３は、第２検出部１２２で検出した子弁６２が開き始めるタイミングを基準位置として基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量を算出するとよい。

上記（１０）の構成によれば、基準位置を子弁６２が開き始めるときの弁棒６１の位置とすることで、基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の算出の際に参照する基準位置を比較的正確に特定できるようになるので、算出する基準位置から子弁６２が全開となる位置までの弁棒６１の移動量の精度が向上する。

１０蒸気タービン
１１ボイラ
１４蒸気弁
４１弁本体
４３加減弁
４５止め弁
４６Ａ，４６Ｂアクチュエータ
４８弁座
５２蒸気流路
６１弁棒
６１Ａ先端部
６２子弁
６４親弁
７１Ａ貫通部
７１Ｂ貫通孔
１００計測装置
１０１加速度センサ
１０３ひずみセンサ
１０５変位計
１１０制御装置
１２１第１検出部
１２２第２検出部
１２３算出部
１２４評価部

Claims

蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
軸線が延びる軸線方向に延在し、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
前記弁棒を駆動するアクチュエータと、
を備える蒸気弁の計測方法であって、
前記親弁及び前記子弁の全閉状態から前記アクチュエータで前記弁棒を駆動して前記子弁を開く際の前記弁棒の加速度を測定するステップと、
測定した前記弁棒の加速度に基づいて前記子弁が全開となるタイミングを検出するステップと、
基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出するステップと、
を備える、
蒸気弁の計測方法。
前記基準位置は、前記子弁が開き始めるときの前記弁棒の位置である、
請求項１に記載の蒸気弁の計測方法。
前記親弁及び前記子弁の全閉状態から前記アクチュエータで前記弁棒を駆動して前記子弁を開く際の前記弁棒のひずみを測定するステップと、
測定した前記弁棒のひずみに基づいて前記子弁が開き始めるタイミングを検出するステップと、
を備える、
請求項２に記載の蒸気弁の計測方法。
測定した前記弁棒の加速度に基づいて前記子弁が開き始めるタイミングを検出するステップ、
を備える、
請求項２に記載の蒸気弁の計測方法。
前記アクチュエータは、油圧アクチュエータであり、
前記親弁及び前記子弁の全閉状態から前記アクチュエータで前記弁棒を駆動して前記子弁を開く際の前記油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力を測定するステップと、
測定した前記圧油の圧力に基づいて前記子弁が開き始めるタイミングを検出するステップと、
を備える、
請求項２に記載の蒸気弁の計測方法。
前記基準位置は、前記親弁及び前記子弁が全閉状態の時の前記弁棒の位置である、
請求項１に記載の蒸気弁の計測方法。
前記弁棒の移動量を算出するステップでは、変位センサで検出した前記弁棒の位置の変化に基づいて前記基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出する、
請求項１又は２に記載の蒸気弁の計測方法。
前記弁棒の移動量を算出するステップでは、前記弁棒の既知の移動速度の情報に基づいて前記基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出する、
請求項１又は２に記載の蒸気弁の計測方法。
蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
軸線が延びる軸線方向に延在し、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
前記弁棒を駆動するアクチュエータと、
を備える蒸気弁の計測装置であって、
前記弁棒の加速度を測定するための加速度センサと、
前記加速度センサが測定した前記弁棒の加速度に基づいて前記子弁が全開となるタイミングを検出する第１検出部と、
基準位置から前記子弁が全開となる位置までの前記弁棒の移動量を算出する算出部と、
を備える、
蒸気弁の計測装置。
前記子弁が開き始めるタイミングを検出する第２検出部、
を備え、
前記算出部は、前記第２検出部で検出した前記子弁が開き始めるタイミングを前記基準位置として前記移動量を算出する、
請求項９に記載の蒸気弁の計測装置。