JPS62188865A

JPS62188865A - 発電プラント蒸気室の蒸気制御弁

Info

Publication number: JPS62188865A
Application number: JP61291706A
Authority: JP
Inventors: ハーマン・ジヨセフ・コナーズ，ジユニア; フランシス・アントニー・クラマー
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1987-08-18
Also published as: US4705071A; JPH0240910B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】１１へ１１本発明は、発電プラントの蒸気室に関し、より詳しくは
、改良されたマフラー部分を備えた、発電プラントの蒸
気室のための蒸気制御弁に関するものである。原子力発
電所のような発電プラントにおいては、蒸気制御弁は、
蒸気発生器からの飽和蒸気と流体連通する蒸気室中にお
いて使用される。制御弁は、蒸気室の出口への蒸気流量
を制御するプラグを備えている。このプラグは、蒸気室
の出口への蒸気流を許容するように上動される。

典型的な蒸気制御弁は、窓開口を貫通形成した底部マフ
ラー部分を含む外側ハウジングを備えている。底部マフ
ラー部分は、プラグを案内すると共に、流れによる制御
弁の騒音を減衰させる。外側ハウジングの底部マフラー
部分は作動中に屡々機械的損傷を受ける。この損傷の種
類としては、マフラー部分のストラット部分の割れ並び
に底部リング域の摩耗及び割れが含まれる。流れによっ
て誘起されたプラグとマフラー部分とのどちらが一方又
は両方の振動が損傷の原因と考えられている。

大振幅のプラグの振動は、プラグに対する所定の揚程（
弁開度）についである圧力比（又は流量率）の閾値以上
において始まることが、モデル試験によって確められて
いる。圧力比の閾値以下では、この振動は、擾乱もしく
は乱流によって生ずることが予想されるようなランダム
な性質を示すものと思われる。また、圧力比の閾値以上
では、この振動は、流れによって誘起された自己励振形
の振動メカニズムから予想されるような基本的には正弦
状の性質を示すものと思われる。また、圧力比の閾値以
上では、プラグの振動は急速に増大し、プラグとマフラ
ー部分との間に強い衝突が起こる。

マフラー部分の現在の底部リングの一構造は、上部帯状
部材と共に、一連の流孔を含み、窓１ｍ口に近接した個
所には流孔は存在しない、この構造によれば、所定の制
御弁揚程について、それ以上では自己励振形の１！動が
始まるような、成る固有の不安定性の圧力比（又は流量
率）の閾値が存在することが、モデル試験によって確め
られている。この振動は、流孔を通り且つプラグとマフ
ラー部分との間の環状隙間を通る流れの変調に基因して
いる。この変調は、プラグとマフラー部分との間の相対
的な振動運動によって発生する。この相対振動は弁の損
傷を惹起させる。この損傷は、前記の自己励振形の振動
メカニズムによって合理的に説明される。弁の低揚程に
おいて作用する自己励振振動メカニズムは、エアハンマ
（気体又は蒸気を使用する静圧軸受によって支持された
軸の苛酷な振動の既知の原因である）に関係している。

流孔領域の従来のマフラーの底部リング部分は静圧軸受
に、また、プラグは軸に、それぞれ類似している。プラ
グが底部リングの上部帯状部材の領域にある間に高揚程
において作用する自己励振による振動は、隙間の変調に
基因する。

１１へ１隻本発明は、プラグガイドの静圧軸受の特徴即ち流孔を除
くことによって、エアハンマの可能性を除去すると共に
、プラグの揚程と共に変１ヒする流孔中のプラグの機械
的な案内も与え、底部リング部分の上部帯状部材を除く
ことによって、隙間変調の可能性を除去する。

本発明は、発電プラント蒸気室のための蒸気制御弁と組
み合わせて適用される。蒸気室は、典型的には、中空の
長い中心部材を備えている。中心部材は、所定の位置に
おいてそれを貫通する蒸気入口手段と、やはり所定位置
においてそれを貫通する蒸気出口手段とを備えている。

蒸気入口手段は、蒸気出口手段よりも高圧になっている
。絞り弁手段は、蒸気入口手段に近接して配設されてい
る。中心部材は、所定位置においてこれを貫通する制御
弁開口手段分備えている。

蒸気制御弁は、典型的には、その上端に唇状部材が固着
された円筒状の外側ハウジングを備えている！９状部材
は、制御弁開口よりも大きい外径を有している。外側ハ
ウジングは、制御弁開口に通され、唇状部材により所定
位置に保持されている。外側ハウジングは、底部マフラ
ー部分を備えている。底部マフラー部分は、その周囲を
収り巻いて隔置された所定の寸法の窓開口を備えている
。

窓開口の底部は、底部マフラー部分の底部よりも所定距
離上方にある。外側ハウジングの底部マフラー部分は、
外側ハウジングの残りの部分の最終的な内径よりも大き
な最初の内径を備えている。

低圧の蒸気出口手段から高圧の蒸気入口手段を制御可能
にシールするための可動プラグが配設されている。可動
プラグは、外側ハウジングと同軸に整列され、外側ハウ
ジングの内部において摺動自在となっている。軸手段は
、プラグを移動させるために用いられ、一端がプラグに
固着されている。

プラグは、その外周の回りの所定位置に溝を備えている
。所定の外周の円形シールリングが設けられている。こ
れ等のシールリングは、前記溝中に挿入可能なように大
きさが定められている。これまでに説明した蒸気制御弁
は、既知の形式である。

本発明による改良点は、底部マフラー部分の底部と窓開
口の底部との間に配設された底部リング部分に存する。

この底部リング部分は、その内周の回りに複数のポケッ
トを備えている。各ポケットは、外側ハウジングの底部
の内径に実質的に等しい最初の中心直径を有している。

また、各ポケットは、外側ハウジングの底部マフラー部
分の内径よりも成る所定量大きい最終的な中心直径をボ
ケッｌ−の入口部分に有しているため、各プラントの入
口部分は、整列された窓開口中に開口し、その出口部分
は、外側ハウジングの底部よりも所定距離上方にあるた
め、昇降手段によってプラグを最初に上動させる際に、
高圧の蒸気入口手段のところの蒸気は、窓開口及びポケ
ットを通って流れる。プラグが上動すると、ポケットを
通る蒸気流は、プラグ及び外側ハウジングを損傷させる
振動を伴うことなく増大する。好ましくは、ポケットの
入口部分と出口部分との間にあるポケットの側面は、典
型的には２６°垂直からオフセットされている。

妨Ｊじｔ夾１１１＠」」Ｗ第１図を参照して、１０は、発電プラント蒸気室１２の
ための蒸気制御弁である。蒸気室１２は、中空の長い中
心部材１４を備えている。この中心部材１４は、第１図
に示すように、それを所定位置において貫く蒸気入口（
蒸気入口手段）１６を１１えている。

中心部材１４は、それを所定位置においてはく蒸気出口
（蒸気出口手段）１８も備えている。蒸気入口１６は、
蒸気出口１８よりら比較的高い圧力にある。−例として
、蒸気入口１６での圧力は、約７０．３ｋｇ／ｃｘ２（
１０００ｐｓｉａ）、蒸気出口１８での圧力は約１２７
９Ａｇ／ｃｚ’（１８２００ｐｓｉａ）でよい、原子力
発電プラントにおいては、当該技術では周知のように、
蒸気発生器から蒸気室への蒸気流量は、絞り弁によって
制御する。中心部材１４は、それを所定位置において貫
く制御弁開口（制御弁開口手段）２２を備えている。制
御弁１０は、その上端２８に唇状部材２６を固着した円
筒状の外側ハウジング（外側ハウジング手段）２４を備
えている。

唇状部材２６は、典型的には直径６３．５ｃｍ（２５ｉ
ｎ）の制御弁開口２２よりも大きな外径、例えば１０１
．（ｉｃｚ（４０ｉｎ）を有している。外側ハウジング
２４は、制御弁開口２２を通り抜けて、唇状部材２６に
より所定位置に保持されている。外側ハウジング２４は
、底部マフラー部分３０を備えている。底部マフラー部
分３０は、所定の寸法例えば２２．９ｘ　１６．５ｃｍ
（９Ｘ　６　ｉｎ）の８個の窓開口（窓開口手段）３２
を有し、これ等の窓開口は、底部マフラー部分３０の円
周の回りに隔置されている。窓開口３２の底部３４は、
底部マフラー部分３０の底部３６の上方の所定距離のと
ころ、例えばＩＯ，２ｃｘ（４ｉｎ）のところにある、
外側ハウジング２４の底部マフラー部分３０の最初の内
径は例えば５０．８ｃ度（２Ｑｉｎ）であり、これは、
底部マフラー部分３０の上方にある外側ハウジング２４
の残りの部分の最終的な内径４９．３ｃｍ（１９，４ｉ
ｎ）よりも大きい。

可動プラグ３Ｂは、当該技術で周知のように、比較的低
圧の蒸気出口１８から高圧の蒸気入口１６を制御可ｆｍ
にシールするために設けられている。可動プラグ３８は
、外側ハウジング２４に対して同軸的に整列され、外側
ハウジング２４の内部４０において慴動自在になってい
る。可動プラグ３８を移動させるために’ｌ１ｌ（軸手
段）４２が当該技術で周知のように設けられている。可
動プラグ３８を移動させるための軸４２の一端４１ａは
、第１図及び第２図に示すように可動プラグ３８に所定
の位置において固着されている。１１ｉ１１４２の他端
４Ｎ＋は、慣用の昇降手段４３に固着されている。可動
プラグ３８は、第２図に示すようにその円周の回りの所
定位置に講（溝手段）４４を好ましくは備えている。円
形シールリング（円形シールリング手段）４６は、複数
の割り圧力リングからなるのが好ましい０円形シールリ
ング４６の大きさは、溝４４に挿入可能なように大きさ
が定められている。これまでに説明した蒸気制御弁１０
の構造は既知のものである。

改良点は、底部リング部分４８である。従来の技術によ
る底部リング部分は、第２図及び第３図に示されている
。従来の技術による底部リング部分は、前述したように
、窓開口に隣接して流孔なしに底部リング部分及び上部
帯状部材５１に貫通形成された多数の流孔４９を備えて
いる。本発明による底部リング部分４８は、第４図〜第
８図に図示されている０本発明による底部リング部分４
８は、その内周５２に沿って複数のポケット５０を備え
ている。

これ等のテーバ付きポケット５０の各々は、リングの頂
部で例えば幅が１２．７ｃｚ（５ｉｎ）、高さが９．７
ｃｚ（３，８ｉｎ）、深さが４．６ｃｚ（１，８ｉｎ）
のような、所定の寸法を有している。各ボケッ１〜５０
は、窓開口３２の１つと整列している。第６図において
、各ボゲッ１〜５０は、外側ハウジング２４の底部マフ
ラー部分３０の内径に実質的に等しい最初の中心直径５
４の出口部分５２を備えている。各ボケッｌ−５０は、
外側ハウジング２４の底部マフラー部分３０の内径より
も成る所定量大きな最終的な中心直径５６をポケット５
０の入口部分５８に有するため、各ポケット５０の入口
部分５８は、整列された窓開口３２に開口し、ポケット
５０の出口部分５２は、外側ハウジング２４の底部の上
方の成る所定距離例えば５．１ｚｚ（Ｑ、ＺＯｉｎ）上
方にある。チャンネル６０は、第５図及び第６図に示す
ように、従来の技術の場音と全く同様に、中心部材１４
と係合するように、底部マフラー部分３０の底部に設け
られている。

本発明の実施例を示す第４図及び第５図を参照して、胃
降手段４３によってプラグ３８を最初に−Ｌ動させた時
に、高圧の蒸気入口１６での蒸気は、窓開１コ３２及び
ボケッ１−５０を通って流れる。プラグ３８が上動する
と、ボケッ１−５０を通る蒸気流量は、外側ハウジング
２４及びプラグ３８を損傷させろ振動を伴うことなしに
増大する。

好ましくは、底部リング部分４８の壁部６２は、各ポケ
ット５０の入口部分５８から出口部分５２まで、垂直か
らオフセラｌ−している、入口部分５８から出口部分５
２にかけての垂直からのオフセット角は、典型的には、
２６°である。好ましくは、これ等のボケッ１−５０に
近接した底部リング部分４８の側部６４は、例えば半径
３．１７ｃｚ（１，２５ｃｚ）のような所定の曲率ご備
えている。

【図面の簡単な説明】第１図は、典型的な蒸気室の一部を部分的に破断して示
す立面図、第２図は、従来の技術による底部マフラー部
分の近愕の外側ハウジングと閉弁位置にある可動プラグ
とを示す、蒸気制御弁の一部の側面図、第３図は、従来
の技術による底部リング部分を示す、外側ハウジングの
底部マフラー部分の立面図、第４図は、可動プラグを閉
弁位置として本発明によるマフラー部分を示す、底部マ
フラー部分の近傍における蒸気制御弁の一部の側面断面
図、第５図は、可動プラグを部分的に開弁位置として示
した第４図と同様の側面断面図、第６図は、ポケットと
窓開口との関係を示す、底部マフラー部分の部分斜視図
、第７図は、底部リング部分を示す、第５図のＡ−Ａ線
に沿った断面図、第８図は、第７図の■−■線に沿った
側面断面図である。１０・・・蒸気制御弁　　１２・・・発電プラント蒸気
室１４・・・中心部材１６・・・蒸気入口（蒸気入口手段）１８・・・蒸気出口（蒸気出口手段）２２・・・制御弁開口（制御弁開口手段）２４・・・外
側ハウジング（外側ハウジング手段）２６・・・唇状部
材２８・・外側ハウジング手段の上端３０・・・底部マフラー部分３２・・・窓開口（窓開口手段）３４・・・窓開口手段の底部３６・・・底部マフラー部分の底部３８・・・可動プラグ４０・・・外側ハウジング手段の内部４１ａ・・・軸手段の一端４　ｌ　ｂ・・・軸手段の他
端４Ｚ・・・軸（軸手段）４３・・昇降手段４４・・・
講（横手段）４６・・・円形シールリング手段４８・・
・底部リング部分５０・・・ポケット　　　５２・・・底部リング部分の
内周５２・・・ポケットの出口部分５４・・・出口部分の初期の中心直径５６・・・入口部分の最終的な中心直径５８・・・入口
部分出願人　ウェスチングハウス・エレクトリックコーポレ
ーション、−１すＦＩＧ、３

Claims

【特許請求の範囲】発電プラント蒸気室の蒸気制御弁であって、蒸気室は中
空の長い中心部材を含み、該中心部材は、所定位置にお
いて該中心部材を貫く蒸気入口手段及び所定位置におい
て該中心部材を貫く蒸気出口手段を含み、該蒸気入口手
段は該蒸気出口手段よりも比較的高い圧力にあり、絞り
弁手段が該蒸気入口手段の近傍に配置され、該中心部材
は該中心部材を貫く制御弁開口手段を有し、該蒸気制御
弁は、上端に唇状部材を固着した円筒状の外側ハウジン
グ手段を含み、該唇状部材は、該制御弁開口手段よりも
大きな外径を有し、該外側ハウジング手段は、該制御弁
開口手段を貫いて該唇状部材によって所定位置に保持さ
れ、該外側ハウジング手段は底部マフラー部分を含み、
該底部マフラー部分の窓開口手段は、所定の寸法をもっ
て貫通形成され、その周囲の回りに隔置され、該窓開口
手段の底部は、該底部マフラー部分の底部より上方の所
定距離にあり、該外側ハウジング手段の該底部マフラー
部分は、該外側ハウジング手段の残りの部分の最終的な
内径よりも大きな最初の内径を有し、比較的低圧の該蒸
気出口手段から高圧の該蒸気入口手段を制御可能にシー
ルするための可動プラグがあり、該可動プラグは、該外
側ハウジング手段と同軸的に整列されて該外側ハウジン
グ手段の内部において摺動自在となっており、所定位置
において該可動プラグに一端が固着された、該可動プラ
グを移動させるための軸手段があり、該可動プラグを上
動させるために該軸手段の他端に固着された昇降手段が
あり、該可動プラグはその周囲を取り巻く所定位置に溝
手段を備え、該溝手段中に挿入可能な大きさとした円形
シールリング手段がある、発電プラント蒸気室のための
蒸気制御弁において、該窓開口手段の底部と該底部マフラー部分の底部との間
に、底部リング部分を配設し、該底部リング部分の内周
に沿って複数のポケットを形成し、各ポケットは、所定
の寸法であり、該窓開口手段のうち１つと整列され、各
ポケットは、該外側ハウジング手段の底部マフラー部分
の内径に実質的に等しい最初の中心直径の出口部分を有
し、各ポケットは、該外側ハウジング手段の該底部マフ
ラー部分の内径よりも所定量大きな最終的な中心直径を
該ポケットの入口部分に有することにより、各ポケット
の入口部分は、整列された該窓開口手段に開口し、該ポ
ケットの出口部分は、該外側ハウジング手段の底部の上
方の所定距離上方にあることにより、該可動プラグが該
昇降手段によって最初に上動した時に高圧の該蒸気入口
手段での蒸気が該窓開口手段及び該ポケットを経て流入
し、該可動プラグが上動する間に該ポケットを通る蒸気
流が、該外側ハウジング手段及び該可動プラグを損傷さ
せる振動を伴なわずに増大する、ように改良した、発電プラント蒸気室の蒸気制御弁。