JPWO2017072880A1 - 弁装置、蒸気タービン設備 - Google Patents

Abstract

弁装置（２）は、蒸気タービンに蒸気を導く蒸気流路上に設けられて、蒸気流路の開閉状態を調整する主蒸気弁と、蒸気流路上で、主蒸気弁と直列に設けられて、蒸気流路中に露出した第１弁座（１２）、及び第１弁座（１２）に対して当接・離間することで蒸気流路の流通状態を調整する第１弁体（１３）を有する調整弁（２１）と、蒸気流路における主蒸気弁及び調整弁（２１）の間と、蒸気タービンとを接続する分岐流路上に設けられて、分岐流路中に露出した第２弁座（１４）、及び第２弁座（１４）に対して当接・離間することで分岐流路の流通状態を調整する第２弁体（１５）を有する過負荷弁（２２）と、第１弁体（１３）、及び第２弁体（１５）の共通の駆動源としてこれら第１弁体（１３）、第２弁体（１５）が連動するように駆動する駆動部（２０）と、を備える。

Description

本発明は、弁装置、及び蒸気タービン設備に関する。

蒸気タービンは、機械駆動用などに用いられ、回転可能に支持されたロータを有するタービン本体を備えている。ロータは、タービン本体に対して作動流体としての蒸気が供給されることによって回転駆動される。蒸気タービンの蒸気流路には、タービン本体へ供給される蒸気や、タービン本体から抽気した蒸気が流れる。蒸気流路には、調整弁が設けられている。この調整弁の開度を調整することによって、タービン本体に供給する蒸気の流量が調整可能とされている。

さらに、上記の調整弁に加えて、オーバーロード弁を備える蒸気タービンも知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された蒸気タービン設備では、主蒸気管から分岐したバイパス管上に、オーバーロードバルブが設けられている。このオーバーロードバルブを開放することによって、高圧タービンの中間段に主蒸気を供給することができるとされている。

米国特許出願公開第２０１５／００２０５２７号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、調整弁とオーバーロードバルブとの同期を図ることに困難を伴う可能性がある。さらに、調整弁とオーバーロードバルブとを独立して開閉した場合、これら弁装置における圧力損失が大きくなるため、蒸気タービンの効率に影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、簡素な構成でありながら、十分な効率を有する弁装置、及び蒸気タービン設備を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様によれば、弁装置は、蒸気タービンに蒸気を導く蒸気流路上に設けられて、該蒸気流路の開閉状態を調整する主蒸気弁と、前記蒸気流路上で、前記主蒸気弁と直列に設けられて、前記蒸気流路中に露出した第１弁座、及び該第１弁座に対して当接・離間することで前記蒸気流路の流通状態を調整する第１弁体を有する調整弁と、前記蒸気流路における前記主蒸気弁及び前記調整弁の間と、前記蒸気タービンとを接続する分岐流路上に設けられて、該分岐流路中に露出した第２弁座、及び該第２弁座に対して当接・離間することで前記分岐流路の流通状態を調整する第２弁体を有する過負荷弁と、前記第１弁体、及び前記第２弁体の共通の駆動源として、これら第１弁体、及び第２弁体を連動するように駆動する駆動部と、を備える。

上述の構成によれば、第１弁体、及び第２弁体を、共通の駆動源である駆動部によって連動させることができる。これにより、装置の構成を簡素化することができる。

本発明の第二の態様によれば、上記第一の態様において、弁装置は、前記第１弁体を駆動することで前記調整弁が全開状態となるまで、前記過負荷弁の前記第２弁体の駆動を遅延させる遅延連動部を備えてもよい。

上述の構成によれば、遅延連動部により、調整弁が全開状態となるまで過負荷弁の駆動が遅延される。これにより、装置を過負荷状態で運転することができる。

本発明の第三の態様によれば、上記第一又は第二の態様において、前記蒸気タービンは、高圧側から低圧側に向かって配列された複数の圧力段を有し、前記蒸気流路は、前記蒸気タービンの最も高圧側の前記圧力段に接続され、前記分岐流路は、前記蒸気タービンにおける２段目以降の前記圧力段に接続されていてもよい。

上述の構成によれば、蒸気タービンの高圧側の圧力段に分岐流路が接続されていることから、蒸気流路からの供給量に加えて、分岐流路からも蒸気を供給することで、蒸気タービンの出力をさらに向上させることができる。すなわち、蒸気タービンを過負荷状態で運転することができる。

本発明の第四の態様によれば、上記第三の態様において、前記過負荷弁と前記圧力段との間に設けられて、前記過負荷弁を通過した蒸気の流通方向を変更するフローガイドを有してもよい。

上述の構成によれば、フローガイドが設けられることで、過負荷弁を通過した蒸気の流通方向を変更することができる。すなわち、蒸気タービンの圧力段において、蒸気が偏在する可能性を低減することができる。

本発明の第五の態様によれば、上記第四の態様において、前記フローガイドは、前記蒸気タービンの周方向に延びるガイド本体を有し、前記ガイド本体には、高圧側から低圧側に向かうにしたがって前記蒸気タービンの外周側から内周側に向かって延びるスリットが形成されていてもよい。

上述の構成によれば、スリットが設けられることで、蒸気タービンの外周側から内周側に向かう蒸気をスリットの外周側で一時的に滞留させることができる。その後、蒸気は周方向に均一化されて、スリットの内周側に流れ込む。これにより、蒸気タービン中における蒸気の周方向における偏在化を低減することができる。

本発明の第六の態様によれば、上記第一から第五のいずれか一態様において、弁装置では、前記過負荷弁の前記第２弁体には、前記分岐流路中の蒸気の一部を流通させる貫通孔が形成されていてもよい。

上述の構成によれば、過負荷弁を閉じた状態であっても、第２弁体の貫通孔を通じて蒸気が分岐流路中から蒸気タービン内に供給される。この蒸気により、蒸気タービン内を予熱することができる。

本発明の第七の態様によれば、蒸気タービン設備は、上記第一から第六のいずれか一態様に係る弁装置と、前記弁装置を通じて導かれた蒸気によって駆動される蒸気タービンと、を備える。

上述の構成によれば、簡素な構成でありながら、十分な効率を有する蒸気タービンを提供することができる。

本発明によれば、簡素な構成でありながら、十分な効率を有する弁装置、及び蒸気タービンを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン設備の構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る弁装置の構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン設備の要部断面図である。 本発明の第二実施形態に係る弁装置の構成を示す模式図である。 本発明の第三実施形態に係る弁装置の構成を示す模式図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る発電システムとしての蒸気タービン設備８０は、図１に示すように、高圧蒸気タービン８３、低圧蒸気タービン８４を有する蒸気タービン８１と、高圧蒸気を高圧蒸気タービン８３に供給するボイラ８５と、蒸気タービン８１の回転駆動力により駆動される発電機８７と、を備えている。

高圧蒸気タービン８３、低圧蒸気タービン８４は、それぞれ高圧側から低圧側に向かって配列された複数の圧力段を有している。このうち、高圧蒸気タービン８３の最も高圧側（入口側）の圧力段には、ボイラ８５から蒸気が流通する蒸気流路Ｓが接続されている。

ボイラ８５と高圧蒸気タービン８３とを接続する蒸気流路Ｓには、主蒸気弁１（ＴＴＶ）と、この主蒸気弁１と直列に設けられた複合弁２（弁装置）と、が設けられている。主蒸気弁１を開閉することで、高圧蒸気タービン８３への蒸気の供給（蒸気流路Ｓの開閉状態）を切り替えることができる。

複合弁２は、調整弁２１と、過負荷弁２２と、を主に有している。調整弁２１の開度を調整することによって、高圧蒸気タービン８３への蒸気の流通状態が調整される。過負荷弁２２は、蒸気流路Ｓ上で主蒸気弁１と調整弁２１との間から分岐する分岐流路Ｓ２上に設けられる。この分岐流路Ｓ２の下流側の端部は、蒸気タービン８１の高圧蒸気タービン８３における２段目以降の圧力段（高圧側の圧力段）に接続されている。

図２は、本実施形態に係る複合弁２の構成を示す図である。同図に示すように、この複合弁２では、調整弁２１と、過負荷弁２２とが、同一の弁室１８内に収容されている。より詳細には、複合弁２は、調整弁２１と、過負荷弁２２と、弁体ホルダ１０（遅延連動部）と、弁棒１１と、アーム３０と、油圧シリンダ２０と、を備えている。

調整弁２１は、蒸気流路Ｓ中に露出した第１弁座１２と、この第１弁座１２に対して当接・離間する第１弁体１３と、を有している。過負荷弁２２は、分岐流路Ｓ２中に露出した第２弁座１４と、この第２弁座１４に対して当接・離間する第２弁体１５と、を有している。さらに、これら調整弁２１の第１弁体１３と、過負荷弁２２の第２弁体１５とは、弁体ホルダ１０によってともに保持されている。弁体ホルダ１０は、厚肉板状に形成されるとともに、その厚さ方向に複数の貫通孔１６が形成された部材である。それぞれの貫通孔１６には、第１弁体１３、及び第２弁体１５が挿通されている。さらに、これら第１弁体１３、第２弁体１５、及び弁体ホルダ１０は、弁ケース１７によって区画される弁室１８内に収容されている。

なお、第２弁体１５には、該第２弁体１５を蒸気の流通方向に貫通する貫通孔１９が形成されている。この貫通孔１９は、第２弁体１５が第２弁座１４に当接した状態（すなわち、過負荷弁２２が閉止された状態）であっても開通されている。すなわち、この貫通孔１９を通じて分岐流路Ｓ２中の蒸気が過負荷弁２２の下流側に向かって送られる。

弁体ホルダ１０には、弁棒１１が接続されている。弁棒１１は、弁ケース１７の内部で進退動することによって、弁体ホルダ１０を動かす。弁棒１１の両端部のうち、弁体ホルダ１０とは反対側の端部は、アーム３０に対して、アーム接続部１２Ｃを介して接続されている。アーム３０は、弁ケース１７の一部に設けられた回転軸９０回りに回動可能な棒状の部材である。さらに、アーム接続部１２Ｃは、上方から下方に向かってコイルバネ４０によって付勢されている。このコイルバネ４０による付勢力は、弁棒１１を介して弁体ホルダ１０、第１弁体１３、第２弁体１５にそれぞれ伝わる。これにより、アーム３０に駆動力が付加されない状態においては、第１弁体１３は第１弁座１２に当接し、第２弁体１５は第２弁座１４に当接することで、調整弁２１、及び過負荷弁２２がそれぞれ閉止される。

さらに、アーム３０の両端部のうち、回転軸９０とは反対側の端部には、油圧シリンダ２０（駆動部）のロッドが接続されている。油圧シリンダ２０は、油圧によってロッドを進退動させる。ロッドが進退動すると、アーム３０の端部が回転軸９０回りに回動する。これにより、弁棒１１が上方に持ち上げられて、第１弁体１３、及び第２弁体１５が第１弁座１２、第２弁座１４からそれぞれ離間する。すなわち、調整弁２１と過負荷弁２２とが開放される。

ここで、第１弁体１３と、第２弁体１５の詳細な構成について説明する。第１弁体１３は、第１弁座１２と当接・離間する略円盤状の第１弁体本体１３１と、この第１弁体本体１３１から棒状に延びることで弁体ホルダ１０に挿通されている第１挿通部１３２と、第１挿通部１３２における第１弁体本体１３１とは反対側の端部に設けられる第１キャップ部１３３と、を有している。同様にして、第２弁体１５は、第２弁体本体１５１と、第２挿通部１５２と、第２キャップ部１５３と、を有している。ここで、第２弁体本体１５１は、第１弁体本体１３１よりもわずかに寸法体格が大きく形成されている。さらに、第２挿通部１５２は、第１挿通部１３２よりも上下方向における寸法が大きく設定されている。

したがって、上述のように、油圧シリンダ２０の駆動に伴って弁体ホルダ１０が上方に持ち上げられた場合、第１弁体１３が上方に向かってただちに持ち上げられる。一方で、第２弁体１５側では、弁体ホルダ１０は第２挿通部１５２に沿って上方に摺動するのみであるため、第２弁体１５は第２弁座１４からは離間しない状態となる。すなわち、第１弁体１３が全開状態となっても、第２弁体１５はただちには開状態とはならない。言い換えれば、第２弁体１５は、第１弁体１３に対して遅延して連動するように構成されている。これにより、調整弁２１が全開状態となった後で、過負荷弁２２を開放することができる。

このように過負荷弁２２を開放することで供給された蒸気は、分岐流路Ｓ２を通じて、蒸気タービン８１（高圧蒸気タービン８３）の２段目以降の圧力段に供給される。ここで、分岐流路Ｓ２は、蒸気タービン８１の周方向の一部に設けられるのみとなる。このため、分岐流路Ｓ２から供給される蒸気は蒸気タービン８１の周方向において偏在してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態に係る蒸気タービン８１（高圧蒸気タービン８３）では、図３に示すように、蒸気の流れを変更するためのフローガイド７０が設けられている。図３は蒸気タービン８１中において互いに隣り合う一対の圧力段のみを抜き出した図である。この蒸気タービン８１は、軸線Ｏ回りに回転するロータＲと、ロータＲの外周面に沿って周方向に間隔をあけて配列された複数の動翼５１と、ロータＲを外周側から囲むケーシング６０と、ケーシング６０の内周面に沿って周方向に間隔をあけて配列された複数の静翼５２と、軸線Ｏ方向における静翼５２同士の間に取り付けられたフローガイド７０と、を有している。

各静翼５２は、ケーシング６０の内周面に対して、該ケーシング６０の内周に沿って環状に形成された外側リング５２１と、外側リング５２１に対して軸線Ｏの径方向内側に取り付けられた静翼本体５２２と、静翼本体５２２のさらに径方向内側に取り付けられた内側リング５２３と、を有している。

各動翼５１は、ロータＲの外周面上に取り付けられたプラットフォーム５１１と、このプラットフォーム５１１に対して軸線Ｏの径方向外側に取り付けられた動翼本体５１２と、動翼本体５１２のさらに径方向外側に取り付けられた外側シュラウド５１３と、を有している。

上述した圧力段は、蒸気タービン８１のケーシング６０の内周面上で周方向に間隔をあけて配列された複数の静翼５２と、この静翼５２列の下流側に配置された複数の動翼５１とによって構成される。外側リング５２１の下流側には、フローガイド７０（ガイド本体）が設けられている。フローガイド７０は、外側リング５２１の下流側の端部と、軸線Ｏ方向に隣接する他の外側リング５２１の上流側の端部とを接続するとともに、軸線Ｏの周方向に沿って延びる環状をなす部材である。

このフローガイド７０には、軸線Ｏの周方向に沿って延びるとともに、径方向外側から径方向内側に向かって貫通されたスリット７１が形成されている。軸線Ｏの周方向から見て、スリット７１は、径方向外側から径方向内側に向かうに従って次第に上流側から下流側に向かうように傾斜している。

さらに、フローガイド７０から見て軸線Ｏの径方向外側のケーシング６０には、上述した分岐流路Ｓ２と連通する過負荷蒸気入口６１が形成されている。すなわち、この過負荷蒸気入口６１を通じて、蒸気タービン８１の中途の圧力段に蒸気が供給される。

以上のような構成によれば、過負荷弁２２における第２弁体１５を、調整弁２１における第１弁体１３に遅れて開状態とすることができる。これにより、調整弁２１の開度が１００％となった後に、さらに蒸気タービン８１の負荷を上げるべく、過負荷弁２２を開放することができる。

加えて、上述の構成では、調整弁２１と過負荷弁２２とが、共通の駆動源である単一の油圧シリンダ２０によって駆動される。さらに、遅延連動部としての弁体ホルダ１０を設けることのみによって調整弁２１と過負荷弁２２とを互いに遅延させつつ、連動させることができる。すなわち、装置の構成を大幅に簡素化することができるため、製造コスト、メンテナンスコストを大きく低減することができる。

さらに、上述の構成によれば、過負荷蒸気入口６１の下流側に、スリット７１が形成されたフローガイド７０が設けられる。したがって、蒸気タービン８１の外周側から内周側に向かう蒸気をスリット７１の外周側で一時的に滞留させることができる。その後、蒸気は周方向に均一化されて、スリット７１の内周側に流れ込む。すなわち、蒸気タービン８１中における蒸気の周方向における偏在化を低減することができる。

さらに、上述の構成によれば、過負荷弁２２を閉じた状態であっても、第２弁体１５の貫通孔１６を通じて蒸気が分岐流路Ｓ２中から蒸気タービン８１内に供給される。この蒸気により、蒸気タービン８１内を予熱することができる。

［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について、図４を参照して説明する。
本実施形態に係る複合弁２では、上記第一実施形態とは異なり、調整弁２１と過負荷弁２２とで、弁ケース１７がそれぞれ分けられている。すなわち、調整弁２１は、上述の第１弁体１３と、第１弁座１２と、第１弁ケース１７Ａと、を有している。過負荷弁２２は、第２弁体１５と、第２弁座１４と、第２弁ケース１７Ｂと、を有している。さらに、この第２弁体１５には、第２弁棒１１Ｂが取り付けられている。第２弁棒１１Ｂは、図４に示すように、その端部（第２弁体１５が設けられる側とは反対側の端部）が、過負荷弁２２の外部に露出している。

さらに、第１弁ケース１７Ａには、回転軸９０を中心として互いに異なる２方向に延びる２つのアーム３０（第１アーム１２１、第２アーム１２２）が設けられている。第１アーム１２１の端部（回転軸９０とは反対側の端部）は、上述した油圧シリンダ２０のロッドに接続されている。ロッドの進退動に併せてこの第１アーム１２１が回転軸９０回りに回動することで、調整弁２１の第１弁体１３が、上記第一実施形態と同様に上下動する。

第２アーム１２２（遅延連動部）は、回転軸９０から見て、上記第１アーム１２１よりも下方に向かって延びる棒状の部材である。第２アーム１２２は、第１アーム１２１と一体に設けられている。すなわち、第１アーム１２１が回転軸９０回りに回動した場合、これに伴って第２アーム１２２も回転軸９０回りに回動する。第２アーム１２２の端部（回転軸９０とは反対側の端部）は、第２弁体１５が取り付けられる第２弁棒１１Ｂの上側端部に回動可能に接続されている。なお、第２弁棒１１Ｂは、上述した第１弁体１３と同様に、コイルバネ４０Ｂによって上方から下方に向かって付勢されている。

さらに、この第２弁棒１１Ｂの上側端部には、長穴Ｈ１が形成されている。この長穴Ｈ１は、第２弁棒１１Ｂの延びる方向に長い長円形に形成された孔である。長穴Ｈ１に上記第２弁棒１１Ｂの端部が、ピンＰを介して接続されている。ピンＰは、この長穴Ｈ１の内側で上下方向に自在に動くことができる。

以上のような構成によれば、まず調整弁２１を開放すべく、油圧シリンダ２０を駆動した場合、第１アーム１２１が回転軸９０を中心として上方向に回動することで、第１弁体１３が第１弁座１２から離間する。これにより、調整弁２１が開放される。このとき、第２アーム１２２も回転軸９０回りに回動するが、第２アーム１２２と第２弁棒１１Ｂとを接続するピンＰが、第２弁棒１１Ｂに形成された長穴Ｈ１に沿って上方に摺動するのみとなる。このため、第２弁棒１１Ｂはこの段階では、上方には移動しない。すなわち、過負荷弁２２は閉止された状態となる。

上記の状態からなおも第１アーム１２１を上方に回動させた場合、すなわち、ピンＰが長穴Ｈ１の上端部に達するまで第１アーム１２１、及び第２アーム１２２を回動させた場合、第２弁棒１１Ｂ、及び第２弁体１５は上方に向かって持ち上げられて、過負荷弁２２は開放される。

以上のような構成によっても、第一実施形態と同様に、過負荷弁２２における第２弁体１５を、調整弁２１における第１弁体１３に遅れて開状態とすることができる。これにより、調整弁２１の開度が１００％となった後に、さらに蒸気タービン８１の負荷を上げるべく、過負荷弁２２を開放することができる。

加えて、上述の構成でも、調整弁２１と過負荷弁２２とが、共通の駆動源である単一の油圧シリンダ２０によって駆動される。さらに、第２弁棒１１Ｂに長穴Ｈ１を設けるのみで、調整弁２１と過負荷弁２２とを連動させることができる。すなわち、装置の構成を大幅に簡素化することができるため、製造コスト、メンテナンスコストを大きく低減することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について図５を参照して説明する。同図に示すように、本実施形態における複合弁２は、独立弁としての調整弁２１と過負荷弁２２とを連結することで構成される。調整弁２１は、第１弁座１２と、第１弁体１３と、第１弁棒１１と、第１レバー２０１と、を有している。

さらに、第１弁棒１１の上部には、略円筒状のスリーブ１１１が取り付けられている。スリーブ１１１の内周側の領域には空洞が形成されている。この空洞には、第１レバー２０１と接続されることで第１レバー２０１と一体に上下動する略棒状のスピンドル１１２が設けられている。具体的には、スピンドル１１２の下端部は、第１レバー２０１に接続されている。すなわち、第１レバー２０１の回動に伴って、スピンドル１１２はスリーブ１１１の内周側の領域内を上下動する。

スリーブ１１１の上端側には、調整ボルト１１３が挿通されるための孔が形成されている。この調整ボルト１１３は、スリーブ１１１の内側の領域に向かって、自身の軸部の一部が露出している。さらに、この調整ボルト１１３の下端部と、スピンドル１１２の上端部との間には間隙ｄ１が形成されている。この間隙ｄ１の上下方向における寸法は、調整ボルト１１３のねじ込み量を調整することで変更することができる。

同様に、過負荷弁２２は、第２弁座１４と、第２弁体１５と、第２弁棒１１Ｂと、第２レバー２０２と、を有している。第２弁棒１１Ｂの上部には、略円筒状のスリーブ１１１Ｂが取り付けられている。スリーブ１１１Ｂの内周側の領域には空洞が形成されている。この空洞には、第２レバー２０２と接続されることで第２レバー２０２と一体に上下動する略棒状のスピンドル１１２Ｂが設けられている。具体的には、スピンドル１１２Ｂの下端部は、第２レバー２０２に接続されている。すなわち、第２レバー２０２の回動に伴って、スピンドル１１２Ｂはスリーブ１１１Ｂの内周側の領域を上下動する。

スリーブ１１１Ｂの上端側には、調整ボルト１１３Ｂが挿通されるための孔が形成されている。この調整ボルト１１３Ｂは、スリーブ１１１Ｂの内側の領域に向かって自身の軸部の一部が露出している。さらに、この調整ボルト１１３Ｂの下端部と、スピンドル１１２Ｂの上端部との間には間隙ｄ２が形成されている。この間隙ｄ２の上下方向における寸法は、調整ボルト１１３Ｂのねじ込み量を調整することで変更することができる。
なお、本実施形態では、過負荷弁２２における間隙ｄ２の上下方向における寸法は、調整弁２１における間隙ｄ１の上下方向における寸法よりも大きく設定された例について説明する。

第１レバー２０１と第２レバー２０２は、それぞれ第１弁棒１１、第２弁棒１１Ｂに接続されるとともに、上記油圧シリンダ２０等の単一の駆動部によって回動される。第１レバー２０１、第２レバー２０２の回動に伴って、第１弁棒１１、第２弁棒１１Ｂは上下方向に進退動する。より具体的には、第１レバー２０１が上方に移動することで、まず、スピンドル１１２が上方に移動する。このとき、スピンドル１１２は、間隙ｄ１の上下方向における距離だけ上方に移動した後、調整ボルト１１３の軸部に当接する。スピンドル１１２が調整ボルト１１３の軸部に当接した後、なおも第１レバー２０１が上方に移動することで、スピンドル１１２は調整ボルト１１３を介して、スリーブ１１１、及び第１弁棒１１を上方に持ち上げる。これにより、調整弁２１が開状態となる。

同様に、過負荷弁２２においても、第２レバー２０２が上方に移動することで、スピンドル１１２Ｂが間隙ｄ２分だけ上方向に移動して、調整ボルト１１３Ｂの軸部に当接する。スピンドル１１２Ｂが調整ボルト１１３Ｂの軸部に当接した後、なおも第２レバー２０２が上方に移動することで、スピンドル１１２Ｂは調整ボルト１１３Ｂを介して、スリーブ１１１Ｂ、及び第２弁棒１１Ｂを上方に持ち上げる。これにより、過負荷弁２２が開状態となる。

ここで、上記のように、過負荷弁２２における間隙ｄ２は、調整弁２１における間隙ｄ１よりも大きく設定されている。このため、第１レバー２０１、及び第２レバー２０２を同じタイミングで、同じ量だけ回動させた場合、過負荷弁２２における第２弁体１５は、調整弁２１における第１弁体１３に比べて、間隙ｄ２と間隙ｄ１との上下方向における寸法の差分だけ遅れて開状態となる。

以上のような構成であっても、第一実施形態又は第二実施形態と同様に、過負荷弁２２における第２弁体１５を、調整弁２１における第１弁体１３に遅れて開状態とすることができる。これにより、調整弁２１の開度が１００％となった後に、さらに蒸気タービン８１の負荷を上げるべく、過負荷弁２２を開放することができる。加えて、上述の構成でも、調整弁２１と過負荷弁２２とが、共通の駆動源である単一の油圧シリンダ２０によって駆動される。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して説明した。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に対して種々の変更や改修を加えることが可能である。
なお、上記実施形態では、調整弁２１はそれぞれ１つずつの第１弁座１２、及び第１弁体１３を備え、過負荷弁２２はそれぞれ１つずつの第２弁座１４、及び第２弁体１５を備える構成について説明した。
しかしながら、調整弁２１、及び過負荷弁２２の態様はこれに限定されない。例えば、調整弁２１がそれぞれ互いに対応して離間・当接する複数の第１弁座１２、及び第１弁体１３を備える構成としてもよい。同様に、過負荷弁２２がそれぞれ互いに対応して離間・当接する複数の第２弁座１４、及び第２弁体１５を備える構成としてもよい。さらに、調整弁２１が複数ずつの第１弁座１２、第１弁体１３を備えるとともに、過負荷弁２２が複数ずつの第２弁座１４、第２弁体１５を備える構成としてもよい。

上述した構成によれば、簡素な構成でありながら、十分な効率を有する弁装置、及び蒸気タービンを得ることができる。

１…主蒸気弁 ２…複合弁 １０…弁体ホルダ １１…弁棒 ３０…アーム １２…第１弁座 １３…第１弁体 １４…第２弁座 １５…第２弁体 １６…貫通孔 １７…弁ケース １８…弁室 １９…貫通孔 ２０…油圧シリンダ ２１…調整弁 ２２…過負荷弁 ９０…回転軸 ４０…コイルバネ ５１…動翼 ５２…静翼 ６０…ケーシング ６１…過負荷蒸気入口 ７０…フローガイド ７１…スリット ８０…蒸気タービン設備 ８１…蒸気タービン ８３…高圧蒸気タービン ８４…低圧蒸気タービン ８５…ボイラ ８６…再熱器 ８７…発電機 １１１、１１１Ｂ…スリーブ １１２、１１２Ｂ…スピンドル １１３、１１３Ｂ…調整ボルト １２１…第１アーム １２２…第２アーム １３１…第１弁体本体 １３２…第１挿通部 １３３…第１キャップ部 １５１…第２弁体本体 １５２…第２挿通部 １５３…第２キャップ部 ２０１…第１レバー ２０２…第２レバー ５１１…プラットフォーム ５１２…動翼本体 ５１３…外側シュラウド ５２１…外側リング ５２２…静翼本体 ５２３…内側リング １１Ｂ…第２弁棒 １２Ｃ…アーム接続部 ４０Ｂ…コイルバネ ｄ１、ｄ２…間隙 Ｈ１…長穴 Ｈ２…長穴 Ｏ…軸線 Ｒ…ロータ Ｓ…蒸気流路 Ｓ２…分岐流路

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様によれば、弁装置は、蒸気タービンに蒸気を導く蒸気流路上に設けられて、該蒸気流路の開閉状態を調整する主蒸気弁と、前記蒸気流路上で、前記主蒸気弁と直列に設けられて、前記蒸気流路中に露出した第１弁座、及び該第１弁座に対して当接・離間することで前記蒸気流路の流通状態を調整する第１弁体を有する調整弁と、前記蒸気流路における前記主蒸気弁及び前記調整弁の間と、前記蒸気タービンとを接続する分岐流路上に設けられて、該分岐流路中に露出した第２弁座、及び該第２弁座に対して当接・離間することで前記分岐流路の流通状態を調整する第２弁体を有する過負荷弁と、前記第１弁体、及び前記第２弁体の共通の駆動源として、これら第１弁体、及び第２弁体を連動するように駆動する駆動部と、を備え、前記蒸気タービンは、高圧側から低圧側に向かって配列された複数の圧力段を有し、前記蒸気流路は、前記蒸気タービンの最も高圧側の前記圧力段に接続され、前記分岐流路は、前記蒸気タービンにおける２段目以降の前記圧力段に接続されている。

上述の構成によれば、第１弁体、及び第２弁体を、共通の駆動源である駆動部によって連動させることができる。これにより、装置の構成を簡素化することができる。
また、上述の構成によれば、蒸気タービンの高圧側の圧力段に分岐流路が接続されていることから、蒸気流路からの供給量に加えて、分岐流路からも蒸気を供給することで、蒸気タービンの出力をさらに向上させることができる。すなわち、蒸気タービンを過負荷状態で運転することができる。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用する。
本発明の第一の態様によれば、弁装置は、蒸気タービンに蒸気を導く蒸気流路上に設けられて、該蒸気流路の開閉状態を調整する主蒸気弁と、前記蒸気流路上で、前記主蒸気弁と直列に設けられて、前記蒸気流路中に露出した第１弁座、及び該第１弁座に対して当接・離間することで前記蒸気流路の流通状態を調整する第１弁体を有する調整弁と、前記蒸気流路における前記主蒸気弁及び前記調整弁の間と、前記蒸気タービンとを接続する分岐流路上に設けられて、該分岐流路中に露出した第２弁座、及び該第２弁座に対して当接・離間することで前記分岐流路の流通状態を調整する第２弁体を有する過負荷弁と、前記第１弁体、及び前記第２弁体の共通の駆動源として、これら第１弁体、及び第２弁体を連動するように駆動する駆動部と、を備え、前記蒸気タービンは、高圧側から低圧側に向かって配列された複数の圧力段を有し、前記蒸気流路は、前記蒸気タービンの最も高圧側の前記圧力段に接続され、前記分岐流路は、前記蒸気タービンにおける２段目以降の前記圧力段に接続されており、前記過負荷弁と前記圧力段との間に設けられて、前記過負荷弁を通過した蒸気の流通方向を変更するフローガイドをさらに備え、前記フローガイドは、前記蒸気タービンの周方向に延びるガイド本体を有し、前記ガイド本体には、高圧側から低圧側に向かうにしたがって前記蒸気タービンの外周側から内周側に向かって延びるとともに、前記蒸気タービンの上流側から下流側に向かって傾斜するスリットが形成されている。

上述の構成によれば、第１弁体、及び第２弁体を、共通の駆動源である駆動部によって連動させることができる。これにより、装置の構成を簡素化することができる。
また、上述の構成によれば、蒸気タービンの高圧側の圧力段に分岐流路が接続されていることから、蒸気流路からの供給量に加えて、分岐流路からも蒸気を供給することで、蒸気タービンの出力をさらに向上させることができる。すなわち、蒸気タービンを過負荷状態で運転することができる。
さらに、フローガイドが設けられることで、過負荷弁を通過した蒸気の流通方向を変更することができる。すなわち、蒸気タービンの圧力段において、蒸気が偏在する可能性を低減することができる。
また、スリットが設けられることで、蒸気タービンの外周側から内周側に向かう蒸気をスリットの外周側で一時的に滞留させることができる。その後、蒸気は周方向に均一化されて、スリットの内周側に流れ込む。これにより、蒸気タービン中における蒸気の周方向における偏在化を低減することができる。

Claims (7)

1. 蒸気タービンに蒸気を導く蒸気流路上に設けられて、該蒸気流路の開閉状態を調整する主蒸気弁と、
   前記蒸気流路上で、前記主蒸気弁と直列に設けられて、前記蒸気流路中に露出した第１弁座、及び該第１弁座に対して当接・離間することで前記蒸気流路の流通状態を調整する第１弁体を有する調整弁と、
   前記蒸気流路における前記主蒸気弁及び前記調整弁の間と、前記蒸気タービンとを接続する分岐流路上に設けられて、該分岐流路中に露出した第２弁座、及び該第２弁座に対して当接・離間することで前記分岐流路の流通状態を調整する第２弁体を有する過負荷弁と、
   前記第１弁体、及び前記第２弁体の共通の駆動源としてこれら第１弁体、第２弁体が連動するように駆動する駆動部と、
   を備える弁装置。
2. 前記調整弁が全開状態となるまで、前記過負荷弁の前記第２弁体の駆動を遅延させる遅延連動部を備える請求項１に記載の弁装置。
3. 前記蒸気タービンは、高圧側から低圧側に向かって配列された複数の圧力段を有し、
   前記蒸気流路は、前記蒸気タービンの最も高圧側の前記圧力段に接続され、
   前記分岐流路は、前記蒸気タービンにおける２段目以降の前記圧力段に接続されている請求項１又は２に記載の弁装置。
4. 前記過負荷弁と前記圧力段との間に設けられて、前記過負荷弁を通過した蒸気の流通方向を変更するフローガイドを有する請求項３に記載の弁装置。
5. 前記フローガイドは、前記蒸気タービンの周方向に延びるガイド本体を有し、
   前記ガイド本体には、高圧側から低圧側に向かうにしたがって前記蒸気タービンの外周側から内周側に向かって延びるスリットが形成された請求項４に記載の弁装置。
6. 前記過負荷弁の前記第２弁体には、前記分岐流路中の蒸気の一部を流通させる貫通孔が形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の弁装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の弁装置と、
   前記弁装置を通じて導かれた蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
   を備える蒸気タービン設備。

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