JPH04203205A - Enhancing method of wear resistant force of main valve - Google Patents
Enhancing method of wear resistant force of main valveInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、火力・原子力タービンの蒸気加減弁や、大容
量火力タービンのインターセプト弁等に代表される蒸気
タービンの主弁の耐摩耗ノJ向」二方法に関する。[Detailed Description of the Invention] Industrial Field of Application The present invention is directed to the wear resistance of main valves of steam turbines, such as steam control valves for thermal and nuclear power turbines, and intercept valves for large-capacity thermal power turbines. Concerning two methods.
従来の技術
火力・原子力タービンの主弁では、蒸気の漏洩を防止す
るために、主弁に複数個のシールリングが装着されたプ
ラグ弁が使われる。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional main valves for thermal power and nuclear power turbines use plug valves in which a plurality of seal rings are attached to the main valve to prevent steam leakage.
第5図は、従来より用いられている蒸気タービンの一例
を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing an example of a conventionally used steam turbine.
第5図において、Jはプツシ、であり、2はこのブツシ
ュ1に案内されて上下に摺動する弁棒て、外周に螺旋溝
2aが形成されている。この弁体2の先端2bは円錐状
に形成され、同じく先端が円錐状に形成された保持金3
の円錐面に当接している。In FIG. 5, J is a pusher, and 2 is a valve stem that slides up and down guided by this bush 1, and has a spiral groove 2a formed on its outer periphery. The tip 2b of the valve body 2 is formed into a conical shape, and the retainer 3 whose tip is also formed into a conical shape.
is in contact with the conical surface of
この保持金3は、主弁4に螺着されると共にピン5によ
って一体に形成されている。This retainer 3 is screwed onto the main valve 4 and is integrally formed with a pin 5.
また、主弁4の下端には弁体6が六角穴付きボルトによ
って取り付けられており、弁棒2が下方に移動して弁が
全閉したとき弁ケーシング7の弁座8に当接する。Further, a valve body 6 is attached to the lower end of the main valve 4 with a hexagon socket bolt, and comes into contact with a valve seat 8 of a valve casing 7 when the valve stem 2 moves downward and the valve is fully closed.
さらに、主弁4の」二部には複数(図では2個)のシー
ルリング9が取りイ」けられている。このシールリング
9は、リング自身の弾性でブツシュ13の内面との間に
適切な面圧を保持して主弁4の動きに応じて」1下に摺
動すると共に漏洩防止効果を=2−
高めている。Furthermore, a plurality (two in the figure) of seal rings 9 are installed in the second part of the main valve 4. This seal ring 9 maintains an appropriate surface pressure between itself and the inner surface of the bushing 13 due to its own elasticity, and slides downward in response to the movement of the main valve 4, while providing a leakage prevention effect. It's increasing.
また、弁ケーシング7の上部にはボンネット10がボル
ト11によって嵌着され、ボンネット10にはピン12
によってブツシュ13が取り付けられ、さらにビン14
によってマフラー15が取り付けられており、このマフ
ラー15の下端は弁ケーシング7の溝7aに装着されて
いる。Further, a bonnet 10 is fitted onto the upper part of the valve casing 7 with bolts 11, and a pin 12 is attached to the bonnet 10.
The bushing 13 is attached by
A muffler 15 is attached to the valve casing 7, and the lower end of the muffler 15 is fitted into the groove 7a of the valve casing 7.
そして、マフラー15には、主弁4が微開時、高速の蒸
気流によって発生する騒音を防止するため、蒸気通路]
5Hの下部に多数の小口径穴15bが形成されている。The muffler 15 has a steam passageway in order to prevent noise generated by high-speed steam flow when the main valve 4 is slightly opened.
A large number of small diameter holes 15b are formed in the lower part of 5H.
主弁4の穴4aはバランス穴であり、ブツシュ1の溝1
aとボンネット10の溝10aは漏洩蒸気の抽出部であ
る。また、弁棒2の下端部2cは球面状に形成され、主
弁4の球面部に当接している。The hole 4a of the main valve 4 is a balance hole, and the groove 1 of the bush 1
a and the groove 10a of the bonnet 10 are leakage steam extraction parts. Further, the lower end portion 2c of the valve rod 2 is formed into a spherical shape, and is in contact with the spherical portion of the main valve 4.
なお、第5図は弁全開時を示し、矢印は蒸気の流れ方向
を示している。Note that FIG. 5 shows the valve when it is fully open, and the arrow indicates the flow direction of steam.
また、第6図は第5図の■部を拡大して示す図で、シー
ルリング9の中央部には溝9aが形成されている。Further, FIG. 6 is an enlarged view of the section ``■'' in FIG. 5, in which a groove 9a is formed in the center of the seal ring 9. As shown in FIG.
上記の構成において、主弁4をブツシュ13に沿って円
滑に摺動させ、かつ、全閉時の密封効果を図るために、
主弁4は保持金3の円錐面を介して弁棒2に吊着され、
弁棒2の下端部2cは主弁4と球面で接触している。In the above configuration, in order to allow the main valve 4 to slide smoothly along the bushing 13 and to achieve a sealing effect when fully closed,
The main valve 4 is suspended from the valve stem 2 via the conical surface of the retainer 3.
The lower end 2c of the valve stem 2 is in spherical contact with the main valve 4.
一方、マフラー15の蒸気通路1.5aを経て流入する
蒸気の流れは必ずしも主弁4の軸心に対して対称ではな
い。また、主弁4のリフトにより流れのパターンは複雑
に変化する。これは三次元ポテンシャル流れとしては不
連続流れとなり、流れの中にじよう乱が発生するために
よるもので、その様相はタービンの負荷、即ち主弁4の
リフトによって変化すると共に同一のリフトでも周期的
に変動する場合がある。この非対称流れは主弁4を揺動
させると共に旋回さぜるトルクを誘起する。On the other hand, the flow of steam flowing through the steam passage 1.5a of the muffler 15 is not necessarily symmetrical with respect to the axis of the main valve 4. Furthermore, the flow pattern changes in a complicated manner due to the lift of the main valve 4. This is because the three-dimensional potential flow becomes a discontinuous flow and turbulence occurs in the flow.The appearance changes depending on the turbine load, that is, the lift of the main valve 4, and even with the same lift there is a periodicity. may vary. This asymmetric flow causes the main valve 4 to swing and induces a swirling torque.
発明が解決しようとする課題
以」二述べた従来技術は、しかし、次のような問題点が
あった、
すなわち、主弁4が旋回すると、第6図に示すように、
シールリング溝4bの」二部4cやシールリング9の」
二部9bが摩耗して、その部分に段差が発生する場合が
あった。これは、シールリング9自身の弾性によるブツ
シュ13への面圧による抵抗が、蒸気の圧力によりシー
ルリング9の」二面に発生するシールリング9とシール
リング溝4bの摺動抵抗より大きいため、シールリング
溝4bがシールリング9に対して円周方向に摺動旋回す
るためによるものである。OBJECTS TO BE SOLVED BY THE INVENTION The above-mentioned prior art, however, had the following problems: When the main valve 4 pivots, as shown in FIG.
The second part 4c of the seal ring groove 4b and the second part 4c of the seal ring 9.
There were cases where the second part 9b was worn out and a step was formed in that part. This is because the resistance due to the surface pressure on the bushing 13 due to the elasticity of the seal ring 9 itself is greater than the sliding resistance between the seal ring 9 and the seal ring groove 4b that is generated on the two sides of the seal ring 9 due to the steam pressure. This is because the seal ring groove 4b slides and turns relative to the seal ring 9 in the circumferential direction.
なお、シールリング9の下面とシールリング溝4bとの
間には隙間Sが形成されている。Note that a gap S is formed between the lower surface of the seal ring 9 and the seal ring groove 4b.
前記段差は単に蒸気漏洩の原因となるばかりでなく、甚
だしい時にはスティックして、主弁4の円清な動きを阻
害する場合があった。そして、この現象は負荷の変化や
発停の頻度が大きいほど熱変形と作動回数が重複して発
生し易くなると言う問題があった。The level difference not only causes steam leakage, but in extreme cases, it may become stuck and obstruct the smooth movement of the main valve 4. This phenomenon has a problem in that the greater the change in load or the frequency of starting and stopping, the more likely thermal deformation and the number of operations will overlap.
本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
なされたもので、シールリングが接する部分のシールリ
ング溝の硬度を部分的に向上することにより、摩耗によ
る段差形成の防止を図った主弁の耐摩耗力向」三方法を
提供することを目的と=4−
する。The present invention was made to solve the problems of the prior art, and aims to prevent the formation of steps due to wear by partially improving the hardness of the seal ring groove where the seal ring contacts. The purpose of this invention is to provide three methods for improving the wear resistance of the main valve.
課題を解決するための手段
」−記の課題を解決するために、本発明は、ブツシュと
該ブツシュの内周を複数のシールリングを介して摺動す
る主弁において、前記シールリングを収納するシールリ
ング溝は主弁側に形成されると共に、前記シールリング
が内圧を受けて前記シールリング溝の側面と接する側及
びシールリング溝に挟まれたブツシュに対向する部分に
窒化処理を施したものである。Means for Solving the Problems - In order to solve the problems described above, the present invention provides a main valve that slides on a bushing and the inner periphery of the bushing via a plurality of seal rings, in which the seal ring is housed. A seal ring groove is formed on the main valve side, and a nitriding treatment is applied to the side where the seal ring receives internal pressure and comes into contact with the side surface of the seal ring groove, and the part facing the bushing sandwiched between the seal ring groove. It is.
作用
」1記の手段によれば、シールリングが接する側のシー
ルリング溝の側面に窒化処理を施しているので、接触部
分の摩耗が減少する。According to the means described in item 1 of "Operation", since the side surface of the seal ring groove in contact with the seal ring is nitrided, wear of the contact portion is reduced.
実施例
以下図面を参照して本発明の一実施例について詳細に説
明する。EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a、 )は本実施例による主弁4の全体形状を
示す図、第1図(b)は該主弁4に形成されたシールリ
ング溝4bの一部分の拡大図であり、主弁4の材質は1
2% クロム鋼である。そして、本実施例では、第1図
(b)に示す拡大図の表面のX印をイχjした(B)、
(D)の部分に窒化処理を施した。FIG. 1(a,) is a diagram showing the overall shape of the main valve 4 according to this embodiment, and FIG. 1(b) is an enlarged view of a part of the seal ring groove 4b formed in the main valve 4. The material of valve 4 is 1
2% chrome steel. In this example, the X mark on the surface of the enlarged view shown in FIG. 1(b) is
The part (D) was nitrided.
この窒化処理は、太き(分けて(1)前処理、(2)窒
化処理、(3)検査、の工程により行った。したがって
、この工程に従って以下に説明する。This nitriding treatment was carried out through the following steps: (1) pretreatment, (2) nitriding treatment, and (3) inspection. Therefore, the following steps will be explained according to these steps.
(1)前処理
■ 脱脂洗浄・・・処理品の表面に付着した油分及び錆
などの除去を行う(洗浄剤としてはトリクレンやアルコ
ール類を使用)。(1) Pre-treatment ■ Degreasing and cleaning: Removes oil and rust adhering to the surface of the treated product (use trichloride or alcohol as the cleaning agent).
■ 活性化処理(活性化処理箇所は第1図(b)のX印
を付した部分)・・・窒化処理を行う表面に水溶性塩化
金属化合物の溶液を塗布する(これは、窒化処理中に処
理品の表面に酸化被膜が発生するのを防止する)。■ Activation treatment (the activation treatment area is marked with an (preventing the formation of an oxide film on the surface of treated products).
■ 窒化防止・・・ねじ部7嵌め合い部等の窒化不要部
に窒化防止材(セルナイト液)を塗布する。■ Preventing nitriding: Apply a nitriding prevention material (cellinite solution) to areas where nitriding is not required, such as the threaded part 7 fitting part.
■ 装入・・・アンモニアガスが処理品全体に均等に流
動するように炉内に品物を並べる(同時にテストクーポ
ンをシールリング溝部に装入)。■Charging: Arrange the items in the furnace so that the ammonia gas flows evenly over the entire processed item (at the same time, load the test coupon into the seal ring groove).
(2)窒化処理
常温状態から560±10℃に昇温し、40〜50時間
(装入量により変動)保持し、炉冷して200°Cて取
り出す。なお、この間炉中にアンモニアカスを流入させ
ておく。(2) Nitriding treatment The temperature is raised from room temperature to 560±10°C, held for 40 to 50 hours (varies depending on the amount charged), cooled in a furnace, and taken out at 200°C. During this time, ammonia scum is allowed to flow into the furnace.
(3)検査
■ 外観・・・窒化層生成部の色かにぷい灰色になって
いるか、変形、傷等がないかを目視にて確認する。(3) Inspection■ Appearance: Visually check to see if the nitrided layer forming area is pale gray in color, deformation, damage, etc.
■ 表面硬さ・・・ビッカース硬さHv800(ショア
硬さH588)以上であることを確認。■Surface hardness: Confirmed that Vickers hardness is Hv800 (Shore hardness H588) or higher.
■ 窒化確認・・・同時に装入したテストクーポンを破
断し1表面より0.2mmの位置でHv550(H57
0)以上であることを確認。■ Confirmation of nitriding...Break the test coupon charged at the same time and check Hv550 (H57
0) Confirm that it is above.
次に、下記の表は上記の窒化処理部と不要部のショア硬
度(Hs)を測定した結果を示すものて、この表中(1
)、 (3)、 (5)、 (7)は第2図に示す円周
上の測定箇所を示し、(A)〜(D)は第1図に示す各
位置を示している。Next, the table below shows the results of measuring the Shore hardness (Hs) of the nitrided part and the unnecessary part.
), (3), (5), and (7) show the measurement points on the circumference shown in FIG. 2, and (A) to (D) show the respective positions shown in FIG. 1.
表
この表によれば、窒化処理を施した(B )、 (D
)の部分はショア硬さ()−Is)88〜91、非窒化
部はショア硬さ(Hs)44〜46であり、2倍程度に
硬度が向」二し、かつ、はぼ均一で良好な窒化処理が行
われていることを示している。Table According to this table, (B), (D
) part has a Shore hardness (Hs) of 88 to 91, and the non-nitrided part has a Shore hardness (Hs) of 44 to 46, which is about twice the hardness, and is almost uniform and good. This shows that nitriding treatment has been carried out.
なお、硬さの測定にはエコーチップ硬度計を用いた。Note that an echo chip hardness meter was used to measure the hardness.
次に、第3図は縦軸にビッカース硬度(Hv)を、横軸
に窒化表面からの深さ(mm)を示すもので、窒化がお
よそ0.3mmまで確実に到達していることを示してい
る。Next, Figure 3 shows the Vickers hardness (Hv) on the vertical axis and the depth (mm) from the nitrided surface on the horizontal axis, indicating that nitriding has reliably reached approximately 0.3 mm. ing.
」1記の窒化処理により、主弁4のシールリング溝4b
の比摩耗量は、1〜8 X 10−5mm2/ kgf
からI X 10−9mm2/ kgf以下へと減少し
、シールリング9の比摩耗量は2−8 X 10−’m
m2/ kgfから5X 10−’−8X 10−8m
m2/ kgf以下へと著シ<減少した。The seal ring groove 4b of the main valve 4 is formed by the nitriding treatment described in 1.
The specific wear amount is 1 to 8 x 10-5 mm2/kgf
The specific wear amount of the seal ring 9 is reduced from
m2/kgf to 5X 10-'-8X 10-8m
It decreased significantly to less than m2/kgf.
なお、窒化処理を行っていないシールリング9側の比摩
耗量も減少したのは、主弁4の摩耗金属粉が大巾に減少
し、摺動時にこの金属粉がシールリング9の研磨剤とな
らなくなったためによるものである。The specific wear amount on the side of the seal ring 9 that has not been nitrided has also decreased because the amount of worn metal powder on the main valve 4 has been greatly reduced, and this metal powder has become abrasive on the seal ring 9 during sliding. This is because it no longer occurs.
また、シールリング溝4bに挟まれたブツシュ13への
対向部(D)を窒化するのは、製品の硬度を測定し、窒
化が確実に行われたことを確認するためである。The reason why the part (D) facing the bushing 13 sandwiched between the seal ring grooves 4b is nitrided is to measure the hardness of the product and confirm that nitriding has been reliably performed.
最後に、第4図は主弁及びシールリングの窒化前後の比
摩耗量の減少効果を示している。Finally, FIG. 4 shows the effect of reducing the specific wear amount of the main valve and seal ring before and after nitriding.
なお、本実施例においてはシールリングを2個として示
したが、シールリングは2個以上であっても良(、さら
に主弁の形状も図示の例に限るものではない。In this embodiment, two seal rings are shown, but there may be two or more seal rings (furthermore, the shape of the main valve is not limited to the illustrated example.
発明の効果
以上述べたように、本発明によれば、シール1ノングが
接する側のシールリング溝の側面に窒化処理を施したの
で、シールリングやその装着溝の摩耗によるスティック
現象がなくなり、主弁の信頼性の向上と保守費低減に顕
著な効果を奏する。4Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the side surface of the seal ring groove in contact with the seal 1 nong is nitrided, which eliminates the sticking phenomenon caused by wear of the seal ring and its mounting groove. It has a remarkable effect on improving valve reliability and reducing maintenance costs. 4
第1図(a)は本発明の一実施例による主弁の全体形状
を示す図、第1図(b)は該主弁に形成したシールリン
グ溝の一部分の拡大図、第2図は窒化処理部と不要部の
ショア硬度の測定における円周」二の測定箇所を示す図
、第3図はビッカース硬度と窒化表面からの深さとの関
係を示す図、第4図は主弁及びシールリングの窒化前後
の比摩耗量の減少効果を示す図、第5図は従来より用い
られている蒸気タービンの一例を示す断面図、第6図は
第5図の■部を拡大して示す図である。
1・・ブツシュ、2・・弁棒、3・・保持金、4・・主
弁、4a・・バランス穴、4b・・シールリング溝、5
・・ピン、6・・弁体、7・・ケーシング、8・・弁座
、9・・シールリング、10・・ホンネット、11・・
ポルト、12・・ピン、13・・ブツシュ、14・・ピ
ン、15・・マフラー。FIG. 1(a) is a diagram showing the overall shape of a main valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is an enlarged view of a portion of a seal ring groove formed in the main valve, and FIG. 2 is a nitrided Figure 3 shows the measurement points of the circumference in Shore hardness measurement of treated and unnecessary parts, Figure 3 shows the relationship between Vickers hardness and depth from the nitrided surface, Figure 4 shows the main valve and seal ring. Fig. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventionally used steam turbine, and Fig. 6 is an enlarged view of the part ■ in Fig. 5. be. 1. Bush, 2. Valve stem, 3. Holder, 4. Main valve, 4a. Balance hole, 4b. Seal ring groove, 5.
...Pin, 6.. Valve body, 7.. Casing, 8.. Valve seat, 9.. Seal ring, 10.. Honnet, 11..
Porto, 12... pin, 13... bush, 14... pin, 15... muffler.
Claims (1)
して摺動する主弁において、前記シールリングを収納す
るシールリング溝は主弁側に形成されると共に、前記シ
ールリングが内圧を受けて前記シールリング溝の側面と
接する側及びシールリング溝に挟まれたブッシュに対向
する部分に窒化処理を施すことを特徴とする主弁の耐摩
耗力向上方法。In a main valve that slides on a bush and an inner periphery of the bush via a plurality of seal rings, a seal ring groove for accommodating the seal ring is formed on the main valve side, and the seal ring receives internal pressure to A method for improving the wear resistance of a main valve, comprising applying nitriding treatment to a side in contact with a side surface of a seal ring groove and a portion facing a bush sandwiched between the seal ring groove.
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