JPH06173611A - 蒸気弁 - Google Patents

蒸気弁

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JPH06173611A
JPH06173611A JP32453492A JP32453492A JPH06173611A JP H06173611 A JPH06173611 A JP H06173611A JP 32453492 A JP32453492 A JP 32453492A JP 32453492 A JP32453492 A JP 32453492A JP H06173611 A JPH06173611 A JP H06173611A
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JP
Japan
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valve
steam
main
main valve
intercept
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JP32453492A
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English (en)
Inventor
Kura Shindo
蔵 進藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】主弁31と弁ケーシングとにより密封状態の主
弁背側空間41が形成され、主弁31の上方にはこの主
弁31に穿設された弁孔33を開閉する弁棒36と一体
的に移動する副弁34が設けられ、さらに、主弁31と
副弁34とが互いにある程度相対的に移動可能に結合さ
れて、主弁31と弁ケーシングとの間隙から主弁背側空
間45に注入されたリーク蒸気を副弁34の制御により
弁孔33を介して下流側のタービンへ供給する構成のイ
ンターセプト弁を有する蒸気弁において、インターセプ
ト弁が閉動作をするときに、主弁背側空間45に蒸気を
流入させるため上流蒸気流入側と主弁背側空間とが調整
弁47の開動作により連通する蒸気通路46をインター
セプト弁に形成するようにした。 【効果】インターセプト弁を急閉することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービンバイパスシス
テムを備えたタービンプラントに使用される蒸気弁に関
する。
【0002】
【従来の技術】石炭焚ボイラを使用するタービンプラン
トは、従来、タービン停止状態から起動までに時間がか
かる等の運転性にやや問題があるため、この問題を解決
するためタービンバイパス系統を備えたタービンプラン
トが増加してきた。
【0003】図5に、再熱復水型のタービンサイクルの
概要を示し、そのタービンバイパス系統の説明をする。
【0004】通常のサイクルでは、まず、ボイラ1で発
生した蒸気は、主蒸気止め弁2と蒸気加減弁3を通過
し、高圧タービン4に流入する。高圧タービン4を出た
蒸気は、再びボイラ1で加熱され、組合せ再熱弁5(再
熱蒸気止め弁6とインターセプト弁7)を通過して中圧
タービン8に導かれ、低圧タービン9へと流れていく。
【0005】低圧タービン9を出た蒸気は、復水器10
で水に戻され、その後、ボイラ給水ポンプ11により、
ボイラ1へ再び供給される。この流れの繰り返しでター
ビン軸端に取付けられた発電機12から電気が送り出さ
れる。
【0006】このような、タービンサイクルでは、石炭
焚ボイラを使用したボイラ1で発生する蒸気が、タービ
ンの起動時等に定格値までに上昇するために時間がかか
るばかりか、タービン側にトラブルが生じた時でも前述
のようにタービンとボイラは直結したサイクルであるた
め、ボイラの停止が余儀なくされていた。
【0007】そこで、上記問題を解決するために考えら
れたのが、タービンバイパスシステムであり、その一例
を示すと次のようになる。
【0008】すなわち、タービンを起動する前には、図
5に示す系統図で、主蒸気止め弁2や組合せ再熱弁5は
全閉し、タービン側に蒸気は流れ込まないようにする。
この状態では、ボイラ1がすでに運転されており、この
ときの流れは次のようになる。
【0009】ボイラ1で発生した蒸気は、高圧バイパス
弁13を通過し、再びボイラ1に入って加熱される。ボ
イラ1を出た蒸気は、低圧バイパス弁14を通って直接
復水器10に入り、その後、ボイラ給水ポンプ11、ボ
イラ1の順で繰り返される。これによって、タービンの
起動前には、上記サイクルにてボイラ1の昇圧が行なわ
れる。
【0010】ところで、このようなプラントにおいて
は、タービンを起動する以前には、高圧バイパス弁13
と低圧バイパス弁14とを開き、ボイラ1の運転が実施
されている。従って、ボイラ1で発生した再熱蒸気の殆
どが、低圧バイパス弁14を経て復水器10に放出され
ることになり、その分が熱損失となる。そこで、この熱
損失を極力防止するため10atg程度の低い再熱蒸気
圧力が採用されている。
【0011】次に、タービンバイパスの運転から引き続
いて行われる蒸気タービンの起動は、組合せ再熱弁5を
用いて行われる。
【0012】図6は、上記組合せ再熱弁5の縦断面図で
あり、弁室30内にはインターセプト弁7の主弁31が
弁座32に圧接、あるいは、それから離間する方向に移
動可能に配設されており、その主弁31の中央上方に
は、その主弁31に穿設された弁孔33を開閉する副弁
34が設けられている。
【0013】上記主弁31と副弁34はバルブキャップ
35により互いに或る程度相対的移動可能に結合されて
おり、副弁34と一体的に設けられた弁棒36によっ
て、その副弁34を或る程度開方向に移動させると、上
記副弁34がバルブキャップ35に係合し、その後、副
弁34の移動に応じて、主弁31が開方向に作動される
ようにしてある。
【0014】一方、再熱蒸気止め弁6の主弁40には、
その上下に貫通する圧力逃がし小孔42が穿設してあ
り、また、弁棒41が上記主弁40の中央を貫通して摺
動可能に装着されている。上記弁棒41の先端には、上
記主弁40の上面に形成された弁座40aに当接し、上
記圧力逃がし小孔42を遮閉する圧力バランス弁43が
装着され、さらに、弁棒41には、弁棒41が或る程度
上動したとき主弁40の下面に当接するバックシート4
4が形成されている。
【0015】なお、再熱蒸気止め弁6の主弁40は、前
記インターセプト弁7の主弁31と同一の弁座32に当
接するようにしてある。
【0016】上記構成でタービンの起動時、タービンリ
セット作動によって再熱蒸気止め弁6がリセット(全開
動作)され、その後、高圧タービン4の上流に設けられ
た主蒸気止め弁2、もしくは、蒸気加減弁3と、中圧タ
ービン8の上流のインターセプト弁7が連動して開動作
して、それぞれのタービンに徐々に蒸気が供給され、タ
ービン回転数が上昇される。
【0017】すなわち、組合せ再熱弁5のインターセプ
ト弁7では、まず、弁棒36の作動によりその弁棒36
と一体化している副弁34がシール部Sからリーク蒸気
を流量制御しながら開き、やがてインターセプト弁7の
主弁31に流量制御が切り換わり、徐々に開弁する。そ
して、この主弁31の開弁と同時に高圧バイパス弁13
と低圧バイパス弁14が徐々に締まり負荷運転に移行す
る。
【0018】このようにして、タービンの起動および負
荷運転が実施されるが、負荷運転中において、送電系統
の短絡事故等のきに、負荷遮断が発生した場合、タービ
ンの回転上昇に従い全開状態の蒸気加減弁3とインター
セプト弁7が急閉して、タービンの瞬時最大回転数が非
常調速機の作動回転数以下となるように制御される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示すインターセプト弁7では、異常時の急閉動作が緩慢
であるため、タービン回転数制御が不可能となり、ター
ビントリップに至るという問題がある。
【0020】すなわち、インターセプト弁7の急閉特性
を図7を参照して説明すると、正常時のインターセプト
弁急閉特性Aに示すように時間T0のとき、負荷遮断が
発生し、弁全開点より閉まり始めて、時間T1のときに
全閉する特性を有している。これによって、弁全閉まで
の時間が短ければ短い程、中圧タービン8への流入蒸気
量が少なくなり、負荷遮断後の蒸気タービンの回転上昇
が抑制できることになる。
【0021】ところが、図6に示す従来の構造では、以
下に説明の理由により、図7の鎖線Bの如き、緩慢な動
作となり、本来期待したタービンの回転数制御が不可能
となり、非常調速機が作動してタービントリップに至る
不具合があった。
【0022】通常の起動時等における時間をかけたイン
ターセプト弁7の開閉動作では、すでに前述の如く副弁
34がバルブキャップ35に係合しており、常に副弁3
4の移動に応じて主弁31が開閉動作を行うが、負荷遮
断時のような急速に弁全開から閉動作を行うときは、主
弁31が閉まり始まる前に、副弁34が主弁31に着座
して主弁31の弁孔33を閉止してしまう。
【0023】すなわち、主弁31と弁ケーシングにて形
成される空間45が密封されながらも、副弁34は主弁
31を全閉側に移動させるため、結果的に空間45の容
積が強制的に増加させられ、熱力学のボイルの法則(等
温のもとでは気体の圧力は容積に反比例する)に従って
空間45の圧力が弁室30内の圧力よりも降下するため
瞬間時に主弁31が弁棒36側に押し戻され、一時的に
閉動作が停止してしまう。
【0024】その後、シール部Sからの空間45への微
量な流入蒸気量とバランスして再び閉動作が開始される
が、結果的に図7の鎖線Bに示す如く、本来の閉鎖時間
T1より大幅に超過したT2の時間で主弁31が全閉す
ることになるため中圧タービン8への流入蒸気量が増加
し、負荷遮断後の蒸気タービンの回転上昇を抑制できな
いという問題があった。
【0025】そこで、本発明は上述した点を考慮し、蒸
気タービンの回転がいかなる条件下でも安定に制御する
ことができる蒸気弁を提供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明は、主弁と弁ケー
シングとにより密封状態の主弁背側空間が形成され、主
弁の上方にはこの主弁に穿設された弁孔を開閉する弁棒
と一体的に移動する副弁が設けられ、さらに、主弁と副
弁とが互いにある程度相対的に移動可能に結合されて、
主弁と弁ケーシングとの間隙から主弁背側空間に注入さ
れたリーク蒸気を副弁の制御により弁孔を介して下流側
のタービンへ供給する構成のインターセプト弁を有する
蒸気弁において、インターセプト弁が閉動作をするとき
主弁背側空間に蒸気を流入させるため上流蒸気流入側と
主弁背側空間とが連通する蒸気通路をインターセプト弁
に形成するようにしたものである。
【0027】
【作用】上記構成により、インターセプト弁が閉動作を
するときに、蒸気が上流蒸気流入側から蒸気通路により
主弁背側空間に流入する。この結果、主弁背側空間の圧
力が弁室の圧力より低くなることによる主弁の一時的な
停止現象が阻止され、インターセプト弁が急速に閉動作
することができる。従って、負荷遮断時に蒸気タービン
が異常回転上昇して、非常調速機の作動によって、ター
ビントリップに至る現象が回避される。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0029】図1は、本発明の一実施例を示す組合せ再
熱弁の断面図である。図6に示す従来技術と同一符号
は、同一部分または相当部分を示す。
【0030】弁ケーシングには、ボイラ1からの蒸気を
受け入れる弁室30とインターセプト弁7の主弁31に
て形成された空間45とを結ぶ蒸気通路46が形成され
ており、その途中に流入蒸気を切り換える調整弁47が
組み立てられている。
【0031】調整弁47は、常時バネ48にて全閉方向
に押さえ込まれるように構成されており、インターセプ
ト弁7の弁棒36より突出したロット49によって直接
駆動される構造となっている。ロット49は、調整弁4
7の上部の中空ブロック50の中に位置しており、軸方
向に若干の遊びを有している。
【0032】上記構成されたインターセプト弁7と調整
弁47との開閉スケジュールは、図2に示すように、イ
ンターセプト弁7の動作を実線C、調整弁47の動作を
鎖線Dにて示すと、インターセプト弁7が時刻T0に全
閉から開弁すると、時刻T1から調整弁47が開弁を開
始して、ほぼ、同時刻T2に全開となる。逆に、インタ
ーセプト弁7が時刻T3に全開から閉弁すると、時刻T
4に調整弁47が先に全閉となり、その後の時刻T5に
インターセプト弁7が全閉となる。これらインターセプ
ト弁7と調整弁47との開弁タイミングは、図1のロッ
ト49と中空ブロック50との遊び寸法を任意に設定す
ることにより達成される。この場合に、本来のタービン
バイパスシステムに対応したインターセプト弁7である
ことから開動作方向では、インターセプト弁7の主弁3
1による流量制御が切り換わった後に、調整弁47が開
き始めることが必要である。また、閉動作方向では、イ
ンターセプト弁7の主弁31が完全全閉となる直前まで
調整弁47が開弁していることが望ましい。
【0033】以上のように調整弁47が設置されると、
急激に急閉動作を要求される負荷遮断時等には、調整弁
47を介して空間45に常時蒸気が流入することにな
り、ボイルの法則に基づく、一時的なインターセプト弁
7の主弁31の停止現象が防止できることになる。この
ため、調整弁47の役目は重要であり、この調整弁47
の弁口径は、シール部Sの環状断面積以上とすべきであ
る。
【0034】このように、従来のインターセプト弁7の
急閉時における特性が緩慢な動作から、本実施例では、
本来の期待した閉動作特性とすることができるため、負
荷遮断時に蒸気タービンが異常な回転上昇により非常調
速機が動作してタービントリップするような不具合が解
決される、。その上、タービンバイパスシステムを備え
た蒸気タービンプラントにおいて、いかなる運転状態と
なっても、蒸気タービンの回転を安定的に制御すること
ができるという効果を有する。
【0035】なお、前記の調整弁47は、直接インター
セプト弁7の弁棒36にて駆動する機構としているが、
レバー機構または電磁弁等を用いてシーケンス的に調整
弁47を開閉する等の手段については、容易に考案でき
るため、ここでは省略する。機械的には、図3に示す如
く、シール部Sの主弁31と弁ケーシングとの間に開口
部を形成する通路小孔50,51を設け、図4に示す如
く、これら開口部相互の位置関係から、図1に示した実
施例と同様な効果を得ることができる。
【0036】また、蒸気弁構造において、主弁が弁ケー
シング等と密封構造を形成する蒸気弁、例えば、原子力
タービン用大口径蒸気加減弁やこれに類似する蒸気弁に
ついても、本発明を適用できることは十分に可能であ
る。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンターセプト弁が閉動作をするときに、蒸気が上流蒸気
流入側から蒸気通路により主弁背側空間に流入するよう
にしたから主弁の一時的な停止現象が阻止され、インタ
ーセプト弁が急速に閉動作することができる。従って、
負荷遮断時に蒸気タービンが異常回転上昇して、非常調
速機の作動によって、タービントリップに至る現象が回
避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す組合せ再熱弁の断面図
である。
【図2】図1の組合せ再熱弁の開閉スケジュールを示す
説明図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す組合せ再熱弁の断面
図である。
【図4】図3の組合せ再熱弁の弁開度と開口面積の関係
を示す説明図である。
【図5】タービンプラントの系統図である。
【図6】従来の組合せ再熱弁の断面図である。
【図7】図6のインターセプト弁の特性図である。
【符号の説明】
5 組合せ再熱弁 6 再熱蒸気止め弁 7 インターセプト弁 30 弁室 31 主弁 32 弁座 33 弁孔 34 副弁 35 バルブキャップ 36 弁棒 40 主弁 40a 弁座 41 弁棒 42 小孔 43 圧力バランス弁 44 バックシート 45 空間 46 蒸気通路 47 調整弁 48 バネ 49 ロット 50 中空ブロック

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主弁と弁ケーシングとにより密封状態の
    主弁背側空間が形成され、前記主弁の上方にはこの主弁
    に穿設された弁孔を開閉する弁棒と一体的に移動する副
    弁が設けられ、さらに、前記主弁と前記副弁とが互いに
    ある程度相対的に移動可能に結合されて、前記主弁と弁
    ケーシングとの間隙から前記主弁背側空間に流入された
    リーク蒸気を前記副弁の制御により前記弁孔を介して下
    流側のタービンへ供給する構成のインターセプト弁を有
    する蒸気弁において、 前記インターセプト弁が閉動作をするとき前記主弁背側
    空間に蒸気を流入させるため上流蒸気流入側と前記主弁
    背側空間とが連通する蒸気通路を前記インターセプト弁
    に形成したことを特徴とする蒸気弁。
  2. 【請求項2】 前記蒸気通路を前記弁ケーシングに形成
    し、前記蒸気通路に前記主弁背側空間に流入する蒸気を
    調整する調整弁を配設し、前記主弁が全閉から所定の弁
    開度まで、前記調整弁の全閉状態を保持する場合を除外
    して前記主弁と前記調整弁とが連動動作することを特徴
    とする請求項1記載の蒸気弁。
  3. 【請求項3】 前記調整弁の弁開口面積が前記間隙の面
    積以上としたことを特徴とする請求項2記載の蒸気弁。
  4. 【請求項4】 前記弁ケーシングと前記主弁のそれぞれ
    に対応して通路小孔を形成し、前記主弁の開度に応じて
    前記通路小孔によって開口部を有する蒸気通路を形成す
    ることとしたことを特徴とする請求項1記載の蒸気弁。
  5. 【請求項5】 前記主弁が全閉から所定の弁開度まで前
    記開口部を有する蒸気通路を全閉としたことを特徴とす
    る請求項4記載の蒸気弁。
  6. 【請求項6】 前記開口部の開口面積が前記間隙面積以
    上としたことを特徴とする請求項5記載の蒸気弁。
JP32453492A 1992-12-04 1992-12-04 蒸気弁 Pending JPH06173611A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009250146A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Toshiba Corp 蒸気弁装置およびこれを用いた蒸気タービンの制御方法
JP2015081568A (ja) * 2013-10-23 2015-04-27 株式会社東芝 蒸気弁装置
JP2019100228A (ja) * 2017-11-30 2019-06-24 三菱日立パワーシステムズ株式会社 開閉弁及び蒸気タービンシステム
CN113227542A (zh) * 2018-12-28 2021-08-06 三菱动力株式会社 蒸汽阀及发电系统

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