JPWO2017104035A1 - 主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービン - Google Patents

Abstract

油圧駆動を行わない主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンを提供する。そのため、蒸気が流れる流路の開閉を行う主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンにおいて、流路中の弁座（１５）の開口部分の開閉を行って、流路の開閉を行う弁体（１６）と、弁座（１５）に対し弁体（１６）を直線運動するロッド（２１）と、直線運動するピストン（３１ａ）を有する電気アクチュエータ部（１９）と、ロッド（２１）とピストン（３１ａ）との間を連結状態又は非連結状態に変更すると共に、危急時以外のとき、ロッド（２１）とピストン（３１ａ）との間を連結状態とし、危急時のとき、ロッド（２１）とピストン（３１ａ）との間を非連結状態とする連結状態変更部（１８）とを備える。

Description

本発明は、主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンに関する。

蒸気タービンの入口側には主塞止弁（Trip and Throttle Valve；以降、ＴＴＶと呼ぶ。）が設けられており、このＴＴＶを駆動する機構には制御油の油圧を使用している。

実公平２−９０４１号公報 実公平２−９０４２号公報

図６に従来の蒸気タービンの概略図を示す。図６に示すように、従来の蒸気タービンは、蒸気タービン本体５１と、蒸気タービン本体５１の入口側に設けられ、蒸気量を調整する調整弁５２と、調整弁５２の上流側に設けられ、蒸気の供給を制御するＴＴＶ５３とを有している。ＴＴＶ５３には、弁体駆動用の油圧シリンダ５４や危急遮断用の油圧シリンダ５５が設けられており、調整装置５６による制御により、油圧シリンダ５４、５５に制御油を供給したり、油圧シリンダ５４、５５から制御油を排油したりすることで、ＴＴＶ５３を駆動している。また、蒸気タービン本体５１の前部軸受け台５１ａ及び後部軸受け台５１ｂには、潤滑油が供給されている。

油圧シリンダ５４、５５への制御油の接続配管には、制御油を蓄圧しておくアキュムレータ５７が設けられており、必要時にアキュムレータ５７の制御油を供給可能にしている。油圧シリンダ５４、５５に供給された制御油は、通常時には、排油装置５８を介して排油され、危急時には、排油装置５８と共に、危急遮断装置５９を介して排油される。排油装置５８は、同じ構成の排油ラインを並列に接続したものであり、各排油ラインは、弁５８ａと、弁５８ａと並列に接続された弁５８ｂ及びオリフィス５８ｃと、弁５８ａ、弁５８ｂ及びオリフィス５８ｃの下流側に接続された電磁弁５８ｄを有している。そして、これらの機器は台板５０上に設けられている。

このように、ＴＴＶ５３を駆動するため、油圧シリンダ５４、５５、調整装置５６、アキュムレータ５７、排油装置５８、危急遮断装置５９等の付帯機器を互いに配管で接続している。それらの接続部分に用いたパッキン、ガスケットは、経年劣化によって油漏れが発生し、油漏れに伴うトラブルも発生するおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、油圧駆動を行わない主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る主塞止弁は、
流体が流れる流路の開閉を行う主塞止弁において、
前記流路中の弁座の開口部分の開閉を行って、前記流路の開閉を行う弁体と、
前記弁座に対し前記弁体を直線運動するロッドと、
直線運動するピストンを有する電気アクチュエータ部と、
前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態又は非連結状態に変更すると共に、危急時以外のとき、前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態とする連結状態変更部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る主塞止弁は、
上記第１の発明に記載の主塞止弁において、
前記ロッドに取り付けられたバネ受けと、前記バネ受けに弁閉方向の付勢力を付与するバネとを有する付勢力付与部を備え、
危急時のとき、前記連結状態変更部は、前記ロッドと前記ピストンとの間を非連結状態とすると共に、前記付勢力付与部は、前記バネによる付勢力により前記ロッドを直線運動させて、前記弁座の開口部分を前記弁体で閉じる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る主塞止弁は、
上記第１又は第２の発明に記載の主塞止弁において、
前記連結状態変更部は、
前記ロッドを保持するスリーブと、
前記スリーブを摺動可能に保持するホルダと、
前記スリーブと前記ホルダとの間の保持状態を変化させる掛金と、
前記掛金の位置を変更するレバーと、
前記レバーを駆動するアクチュエータとを有する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る主塞止弁は、
上記第３の発明に記載の主塞止弁において、
前記アクチュエータは、エアシリンダである
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る主塞止弁は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の主塞止弁において、
前記電気アクチュエータ部は、
電力の供給により回転運動を行うサーボモータと、
手動により回転運動を行うハンドルと、
前記サーボモータの回転運動又は前記ハンドルによる回転運動を伝達する歯車機構と、
前記歯車機構に伝達された回転運動を直線運動に変換して、前記ピストンを直線運動させるシリンダとを有する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る蒸気タービンは、
上記第１〜第５のいずれか１つの発明に記載の主塞止弁を備えた
ことを特徴とする。

本発明によれば、従来の弁体駆動用の油圧シリンダを電気アクチュエータ部に変更しているので、制御油の供給及び排出に必要な付帯設備が不要となり、蒸気タービンの装置コストが低減可能となると共に、装置重量の低減も可能となる。

また、主塞止弁の駆動に制御応答性が優れた電気アクチュエータ部を用いているので、弁体の開閉を速やかに行うことができると共に、外部信号による制御が可能であるので、蒸気タービンの自動起動、遠隔操作、状態監視なども可能となる。

また、上述した付帯設備が不要となるので、従来の付帯設備に必要だった油フラッシング作業やフィルタエレメント交換などの現場作業が省略され、工数短縮、メンテナンス向上が可能となり、更には、経年劣化によって発生する油漏れ、ゴミかみ等のトラブルが解消される。

本発明に係る主塞止弁の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１に示した主塞止弁の通常時の弁閉状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁の弁開状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁の危急遮断時の弁閉状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。 従来の主塞止弁を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。

以降、本発明に係る主塞止弁の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、ここでは、流体の一例として蒸気を例示して説明するが、主塞止弁自体は、他の流体も使用可能である。

［実施例１］
図１〜図４を参照して、本実施例の主塞止弁を説明する。ここで、図１は、本実施例の主塞止弁の斜視図であり、図２〜図４は、図１に示した主塞止弁の開閉状態を説明する図であり、図２は通常時の弁閉状態、図３は弁開状態、図４は危急遮断時の弁閉状態を示す図である。

本実施例のＴＴＶ１０は、後述する図５に示すように、蒸気タービン本体４１の入口側に設けられたものであり、蒸気が流れる流路の開閉を行うものである。このＴＴＶ１０は、供給口１１と弁室１２と排出口１３と弁体駆動部１４とを有している。弁室１２の内部においては、蒸気の流路の途中に弁座１５が形成されており、この弁座１５に対向して弁体１６が設けられている。弁体１６は弁体駆動部１４により駆動されており、弁座１５に弁体１６を当接させ、弁座１５の開口部分を閉めることにより、蒸気の流路を閉め（弁閉状態）、弁座１５から弁体１６を離し、弁座１５の開口部分を開けることにより、蒸気の流路を開けている（弁開状態）。従って、供給口１１に供給された蒸気は、弁体１６により制御されており、弁開状態の場合には、排出口１３から蒸気が排出される。

弁体駆動部１４は、付勢力付与部１７と連結状態変更部１８と電気アクチュエータ部１９とを有している。付勢力付与部１７は、弁室１２側の端部が弁体１６に接続され、弁座１５に対し弁体１６を直線運動させるロッド２１と、ロッド２１が軸方向Ｄに貫通するように取り付けられたバネ受け２２と、弁室１２側の端部がバネ受け２２に当接され、弁閉方向Ｄｃに付勢力を付与するバネ２３と、バネ２３の連結状態変更部１８側の端部が当接され、バネ受け２２を軸方向Ｄに摺動可能に保持する円筒状の支持筒２４とを有している。

また、連結状態変更部１８は、ロッド２１と後述するピストン３１ａとの間を連結状態又は非連結状態に変更するものである。具体的には、連結状態変更部１８は、ロッド２１の連結状態変更部１８側の端部を保持するスリーブ２５と、スリーブ２５を軸方向Ｄに摺動可能に保持するホルダ２６と、スリーブ２５とホルダ２６との間の保持状態を変化させる掛金２７と、掛金２７を回動させて、掛金２７の位置を変更するレバー２８と、図１における上下運動によりレバー２８を駆動するエアシリンダ２９（アクチュエータ）と、ホルダ２６の外側に設けられ、ロッド２１、スリーブ２５、ホルダ２６の位置を目視可能な開口部３０ａを備えた支持枠３０とを有する。ここでは、従来の危急遮断用の油圧シリンダをエアシリンダ２９に変更している。

掛金２７は、互いに対向した位置に２つ設けられ、軸方向Ｄに垂直な方向に延設された半円断面形状のものであり、半円弧面側を外側に平面側を内側にしている。この掛金２７に対応して、ホルダ２６の内周側には、半円断面の凹部２６ａが形成されており、掛金２７を周方向に回転可能に保持している。一方、スリーブ２５の外周側には、掛金２７の電気アクチュエータ部１９側の端部が噛み合う切欠２５ａが形成されている。この掛金２７は、一方の方向に回転して、切欠２５ａに噛み合うことにより、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となり、他方の方向に回転して、切欠２５ａから噛み合いが外れることにより、スリーブ２５がホルダ２６に保持されない状態となる。

また、電気アクチュエータ部１９は、ホルダ２６の電気アクチュエータ部１９側の端部にピストン３１ａが接続されると共に、ボールネジにより回転運動を直線運動に変換することにより、ピストン３１ａを軸方向Ｄに直線運動させるシリンダ３１と、回転運動をシリンダ３１に伝達して、ボールネジを回転させる歯車機構３２と、電力の供給により回転運動を行って、歯車機構３２を回転運動させるサーボモータ３３と、手動で回転運動を行って、歯車機構３２を回転運動させるハンドル３４と、シリンダ３１、歯車機構３２、サーボモータ３３を支持する支持台３５とを有する。つまり、従来の弁体駆動用の油圧シリンダを電気アクチュエータ部１９に変更している。

以上の構成を有するＴＴＶ１０について、図２〜図４と共に、図１も参照して、その動作を説明する。

図２は通常時（危急時以外のとき）の弁閉状態を示す図であり、また、図３は弁開状態を示す図である。通常時は、エアシリンダ２９に計装空気が供給されており、これにより、レバー２８が駆動し、切欠２５ａに噛み合う方向に掛金２７が回転し、掛金２７が切欠２５ａに噛み合った状態である。この結果、切欠２５ａに噛み合った掛金２７を介して、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となっている。つまり、ロッド２１とピストン３１ａとの間を連結状態としている。

上述した状態において、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁閉方向Ｄｃに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５に当接させて、弁閉状態とし、蒸気の供給を遮断することになる（図２参照）。

また、上述した状態において、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁開方向Ｄｏに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５から離して、弁開状態とし、蒸気を供給することになる（図３参照）。

図３に示す弁開状態においては、バネ２３がバネ受け２２により支持筒２４の端部に押し付けられて、縮んでいる状態である。このような状態において、エアシリンダ２９に供給していた計装空気をドレンとして排出すると、これにより、エアシリンダ２９が作動して、レバー２８が駆動し、切欠２５ａから噛み合いが外れる方向に掛金２７が回転し、この結果、掛金２７の切欠２５ａへの噛み合いが外れ、スリーブ２５がホルダ２６に保持されない状態となる。つまり、ロッド２１とピストン３１ａとの間を非連結状態としている。すると、バネ２３の付勢力により、スリーブ２５及びロッド２１が弁閉方向Ｄｃに移動して、弁体１６を弁座１５に当接させて、弁閉状態とし、蒸気の供給を遮断することになる（図４参照）。

つまり、危急時、例えば、蒸気タービン本体４１に異常や故障があるとき、シリンダ３１やサーボモータ３３などに異常や故障があるときには、エアシリンダ２９に供給していた計装空気をドレンとして排出することにより、ＴＴＶ１０からの蒸気の供給を速やかに遮断することができる。このエアシリンダ２９への計装空気の供給は、後述の図５に示す電磁弁４３により行っており、外部信号により電磁弁４３を制御することにより、ＴＴＶ１０の弁体１６を閉弁できる。

図４に示す弁閉状態の後、図３に示す弁開状態にする場合には、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁閉方向Ｄｃに移動させ、掛金２７がスリーブ２５の切欠２５ａと噛合い可能な位置まで、ホルダ２６を移動させる。噛合い可能な位置への移動後、エアシリンダ２９に計装空気を供給すると、エアシリンダ２９が動作して、レバー２８が駆動し、切欠２５ａに噛み合う方向に掛金２７が回転して、掛金２７が切欠２５ａに噛み合う。この結果、切欠２５ａに噛み合った掛金２７を介して、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となる。

その後、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁開方向Ｄｏに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５から離して、弁開状態とし、蒸気を供給することになる（図３参照）。

図５は、上述したＴＴＶ１０を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。図５に示すように、本実施例の蒸気タービンは、蒸気タービン本体４１と、蒸気タービン本体４１の入口側に設けられ、蒸気量を調整する調整弁４２と、調整弁４２の上流側に設けられ、蒸気の供給を制御するＴＴＶ１０とを有している。

ＴＴＶ１０には、上述したように、弁体駆動用の電気アクチュエータ部１９や危急遮断用のエアシリンダ２９などが設けられている。電気アクチュエータ部１９は、外部信号をサーボモータ３３に入力することにより、シリンダ３１を駆動可能であり、また、エアシリンダ２９は、外部信号により電磁弁４３を制御することにより、エアシリンダ２９における計装空気の供給又は排出が可能となっている。つまり、電気アクチュエータ部１９やエアシリンダ２９を制御することにより、ＴＴＶ１０を駆動可能としている。また、蒸気タービン本体４１の前部軸受け台４１ａ及び後部軸受け台４１ｂには、潤滑油が供給されている。そして、これらの機器は台板４０上に設けられている。

図５に示す本実施例の蒸気タービンの構成と図６に示した従来の蒸気タービンの構成とを比較してみると、従来の弁体駆動用の油圧シリンダ５４を電気アクチュエータ部１９に変更し、従来の危急遮断用の油圧シリンダ５５をエアシリンダ２９に変更しているため、制御油の供給及び排出に必要な付帯設備（調整装置５６、アキュムレータ５７、排出装置５８、危急遮断装置５９）が不要となり、加えて、制御油用のポンプなども不要となる。更には、比較的高い油圧の制御油を使用しなくなるので、高い油圧に耐えることができる配管なども不要となる。つまり、軸受けの潤滑油以外の油が不要なオイルレスの装置とすることができる。この結果、蒸気タービンの装置コストが一割程度低減可能となると共に、装置重量の低減も可能となる。

また、ＴＴＶ１０の駆動に制御応答性が優れた電気アクチュエータ部１９を用いているので、弁体１６の開閉を速やかに行うことができると共に、外部信号による制御が可能であるので、蒸気タービンの自動起動、遠隔操作、状態監視なども可能となる。例えば、蒸気タービンの自動起動時には、タービン回転数の変化（上昇）に伴って、外部信号による制御により、ＴＴＶ１０の弁体１６の開度を適宜変更すれば良い。

また、上述した付帯設備が不要となるので、従来の付帯設備に必要だった油フラッシング作業やフィルタエレメント交換などの現場作業が省略され、工数短縮、メンテナンス向上が可能となり、更には、経年劣化によって発生する油漏れ、ゴミかみ等のトラブルが解消される。

本発明は、圧縮機などを駆動する蒸気タービンに好適なものである。

１０ ＴＴＶ
１４ 弁体駆動部
１６ 弁体
１７ 付勢力付与部
１８ 連結状態変更部
１９ 電気アクチュエータ部
２１ ロッド
２２ バネ受け
２３ バネ
２５ スリーブ
２６ ホルダ
２７ 掛金
２９ エアシリンダ
３１ シリンダ
３３ サーボモータ
４１ 蒸気タービン本体
４３ 電磁弁

本発明は、主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンに関する。

蒸気タービンの入口側には主塞止弁（Trip and Throttle Valve；以降、ＴＴＶと呼ぶ。）が設けられており、このＴＴＶを駆動する機構には制御油の油圧を使用している。

実公平２−９０４１号公報 実公平２−９０４２号公報

図６に従来の蒸気タービンの概略図を示す。図６に示すように、従来の蒸気タービンは、蒸気タービン本体５１と、蒸気タービン本体５１の入口側に設けられ、蒸気量を調整する調整弁５２と、調整弁５２の上流側に設けられ、蒸気の供給を制御するＴＴＶ５３とを有している。ＴＴＶ５３には、弁体駆動用の油圧シリンダ５４や危急遮断用の油圧シリンダ５５が設けられており、調整装置５６による制御により、油圧シリンダ５４、５５に制御油を供給したり、油圧シリンダ５４、５５から制御油を排油したりすることで、ＴＴＶ５３を駆動している。また、蒸気タービン本体５１の前部軸受け台５１ａ及び後部軸受け台５１ｂには、潤滑油が供給されている。

油圧シリンダ５４、５５への制御油の接続配管には、制御油を蓄圧しておくアキュムレータ５７が設けられており、必要時にアキュムレータ５７の制御油を供給可能にしている。油圧シリンダ５４、５５に供給された制御油は、通常時には、排油装置５８を介して排油され、危急時には、排油装置５８と共に、危急遮断装置５９を介して排油される。排油装置５８は、同じ構成の排油ラインを並列に接続したものであり、各排油ラインは、弁５８ａと、弁５８ａと並列に接続された弁５８ｂ及びオリフィス５８ｃと、弁５８ａ、弁５８ｂ及びオリフィス５８ｃの下流側に接続された電磁弁５８ｄを有している。そして、これらの機器は台板５０上に設けられている。

このように、ＴＴＶ５３を駆動するため、油圧シリンダ５４、５５、調整装置５６、アキュムレータ５７、排油装置５８、危急遮断装置５９等の付帯機器を互いに配管で接続している。それらの接続部分に用いたパッキン、ガスケットは、経年劣化によって油漏れが発生し、油漏れに伴うトラブルも発生するおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、油圧駆動を行わない主塞止弁及びそれを備えた蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る主塞止弁は、
流体が流れる流路の開閉を行う主塞止弁において、
前記流路中の弁座の開口部分の開閉を行って、前記流路の開閉を行う弁体と、
前記弁座に対し前記弁体を直線運動するロッドと、
直線運動するピストンを有する電気アクチュエータ部と、
前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態又は非連結状態に変更すると共に、危急時以外のとき、前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態とする連結状態変更部とを備え、
前記連結状態変更部は、
前記ロッドを保持するスリーブと、
前記スリーブを摺動可能に保持するホルダと、
前記スリーブと前記ホルダとの間の保持状態を変化させる掛金と、
前記掛金の位置を変更するレバーと、
前記レバーを駆動するアクチュエータとを有する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る主塞止弁は、
上記第１の発明に記載の主塞止弁において、
前記ロッドに取り付けられたバネ受けと、前記バネ受けに弁閉方向の付勢力を付与するバネとを有する付勢力付与部を備え、
危急時のとき、前記連結状態変更部は、前記ロッドと前記ピストンとの間を非連結状態とすると共に、前記付勢力付与部は、前記バネによる付勢力により前記ロッドを直線運動させて、前記弁座の開口部分を前記弁体で閉じる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る主塞止弁は、
上記第１又は第２の発明に記載の主塞止弁において、
前記アクチュエータは、エアシリンダである
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る主塞止弁は、
上記第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の主塞止弁において、
前記電気アクチュエータ部は、
電力の供給により回転運動を行うサーボモータと、
手動により回転運動を行うハンドルと、
前記サーボモータの回転運動又は前記ハンドルによる回転運動を伝達する歯車機構と、
前記歯車機構に伝達された回転運動を直線運動に変換して、前記ピストンを直線運動させるシリンダとを有する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る蒸気タービンは、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の主塞止弁を備えた
ことを特徴とする。

本発明によれば、従来の弁体駆動用の油圧シリンダを電気アクチュエータ部に変更しているので、制御油の供給及び排出に必要な付帯設備が不要となり、蒸気タービンの装置コストが低減可能となると共に、装置重量の低減も可能となる。

また、主塞止弁の駆動に制御応答性が優れた電気アクチュエータ部を用いているので、弁体の開閉を速やかに行うことができると共に、外部信号による制御が可能であるので、蒸気タービンの自動起動、遠隔操作、状態監視なども可能となる。

また、上述した付帯設備が不要となるので、従来の付帯設備に必要だった油フラッシング作業やフィルタエレメント交換などの現場作業が省略され、工数短縮、メンテナンス向上が可能となり、更には、経年劣化によって発生する油漏れ、ゴミかみ等のトラブルが解消される。

本発明に係る主塞止弁の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１に示した主塞止弁の通常時の弁閉状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁の弁開状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁の危急遮断時の弁閉状態を説明する図であり、一部を断面で表すと共に、弁体の状態を示した図である。 図１に示した主塞止弁を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。 従来の主塞止弁を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。

以降、本発明に係る主塞止弁の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。なお、ここでは、流体の一例として蒸気を例示して説明するが、主塞止弁自体は、他の流体も使用可能である。

［実施例１］
図１〜図４を参照して、本実施例の主塞止弁を説明する。ここで、図１は、本実施例の主塞止弁の斜視図であり、図２〜図４は、図１に示した主塞止弁の開閉状態を説明する図であり、図２は通常時の弁閉状態、図３は弁開状態、図４は危急遮断時の弁閉状態を示す図である。

本実施例のＴＴＶ１０は、後述する図５に示すように、蒸気タービン本体４１の入口側に設けられたものであり、蒸気が流れる流路の開閉を行うものである。このＴＴＶ１０は、供給口１１と弁室１２と排出口１３と弁体駆動部１４とを有している。弁室１２の内部においては、蒸気の流路の途中に弁座１５が形成されており、この弁座１５に対向して弁体１６が設けられている。弁体１６は弁体駆動部１４により駆動されており、弁座１５に弁体１６を当接させ、弁座１５の開口部分を閉めることにより、蒸気の流路を閉め（弁閉状態）、弁座１５から弁体１６を離し、弁座１５の開口部分を開けることにより、蒸気の流路を開けている（弁開状態）。従って、供給口１１に供給された蒸気は、弁体１６により制御されており、弁開状態の場合には、排出口１３から蒸気が排出される。

弁体駆動部１４は、付勢力付与部１７と連結状態変更部１８と電気アクチュエータ部１９とを有している。付勢力付与部１７は、弁室１２側の端部が弁体１６に接続され、弁座１５に対し弁体１６を直線運動させるロッド２１と、ロッド２１が軸方向Ｄに貫通するように取り付けられたバネ受け２２と、弁室１２側の端部がバネ受け２２に当接され、弁閉方向Ｄｃに付勢力を付与するバネ２３と、バネ２３の連結状態変更部１８側の端部が当接され、バネ受け２２を軸方向Ｄに摺動可能に保持する円筒状の支持筒２４とを有している。

また、連結状態変更部１８は、ロッド２１と後述するピストン３１ａとの間を連結状態又は非連結状態に変更するものである。具体的には、連結状態変更部１８は、ロッド２１の連結状態変更部１８側の端部を保持するスリーブ２５と、スリーブ２５を軸方向Ｄに摺動可能に保持するホルダ２６と、スリーブ２５とホルダ２６との間の保持状態を変化させる掛金２７と、掛金２７を回動させて、掛金２７の位置を変更するレバー２８と、図１における上下運動によりレバー２８を駆動するエアシリンダ２９（アクチュエータ）と、ホルダ２６の外側に設けられ、ロッド２１、スリーブ２５、ホルダ２６の位置を目視可能な開口部３０ａを備えた支持枠３０とを有する。ここでは、従来の危急遮断用の油圧シリンダをエアシリンダ２９に変更している。

掛金２７は、互いに対向した位置に２つ設けられ、軸方向Ｄに垂直な方向に延設された半円断面形状のものであり、半円弧面側を外側に平面側を内側にしている。この掛金２７に対応して、ホルダ２６の内周側には、半円断面の凹部２６ａが形成されており、掛金２７を周方向に回転可能に保持している。一方、スリーブ２５の外周側には、掛金２７の電気アクチュエータ部１９側の端部が噛み合う切欠２５ａが形成されている。この掛金２７は、一方の方向に回転して、切欠２５ａに噛み合うことにより、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となり、他方の方向に回転して、切欠２５ａから噛み合いが外れることにより、スリーブ２５がホルダ２６に保持されない状態となる。

また、電気アクチュエータ部１９は、ホルダ２６の電気アクチュエータ部１９側の端部にピストン３１ａが接続されると共に、ボールネジにより回転運動を直線運動に変換することにより、ピストン３１ａを軸方向Ｄに直線運動させるシリンダ３１と、回転運動をシリンダ３１に伝達して、ボールネジを回転させる歯車機構３２と、電力の供給により回転運動を行って、歯車機構３２を回転運動させるサーボモータ３３と、手動で回転運動を行って、歯車機構３２を回転運動させるハンドル３４と、シリンダ３１、歯車機構３２、サーボモータ３３を支持する支持台３５とを有する。つまり、従来の弁体駆動用の油圧シリンダを電気アクチュエータ部１９に変更している。

以上の構成を有するＴＴＶ１０について、図２〜図４と共に、図１も参照して、その動作を説明する。

図２は通常時（危急時以外のとき）の弁閉状態を示す図であり、また、図３は弁開状態を示す図である。通常時は、エアシリンダ２９に計装空気が供給されており、これにより、レバー２８が駆動し、切欠２５ａに噛み合う方向に掛金２７が回転し、掛金２７が切欠２５ａに噛み合った状態である。この結果、切欠２５ａに噛み合った掛金２７を介して、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となっている。つまり、ロッド２１とピストン３１ａとの間を連結状態としている。

上述した状態において、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁閉方向Ｄｃに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５に当接させて、弁閉状態とし、蒸気の供給を遮断することになる（図２参照）。

また、上述した状態において、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁開方向Ｄｏに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５から離して、弁開状態とし、蒸気を供給することになる（図３参照）。

図３に示す弁開状態においては、バネ２３がバネ受け２２により支持筒２４の端部に押し付けられて、縮んでいる状態である。このような状態において、エアシリンダ２９に供給していた計装空気をドレンとして排出すると、これにより、エアシリンダ２９が作動して、レバー２８が駆動し、切欠２５ａから噛み合いが外れる方向に掛金２７が回転し、この結果、掛金２７の切欠２５ａへの噛み合いが外れ、スリーブ２５がホルダ２６に保持されない状態となる。つまり、ロッド２１とピストン３１ａとの間を非連結状態としている。すると、バネ２３の付勢力により、スリーブ２５及びロッド２１が弁閉方向Ｄｃに移動して、弁体１６を弁座１５に当接させて、弁閉状態とし、蒸気の供給を遮断することになる（図４参照）。

つまり、危急時、例えば、蒸気タービン本体４１に異常や故障があるとき、シリンダ３１やサーボモータ３３などに異常や故障があるときには、エアシリンダ２９に供給していた計装空気をドレンとして排出することにより、ＴＴＶ１０からの蒸気の供給を速やかに遮断することができる。このエアシリンダ２９への計装空気の供給は、後述の図５に示す電磁弁４３により行っており、外部信号により電磁弁４３を制御することにより、ＴＴＶ１０の弁体１６を閉弁できる。

図４に示す弁閉状態の後、図３に示す弁開状態にする場合には、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁閉方向Ｄｃに移動させ、掛金２７がスリーブ２５の切欠２５ａと噛合い可能な位置まで、ホルダ２６を移動させる。噛合い可能な位置への移動後、エアシリンダ２９に計装空気を供給すると、エアシリンダ２９が動作して、レバー２８が駆動し、切欠２５ａに噛み合う方向に掛金２７が回転して、掛金２７が切欠２５ａに噛み合う。この結果、切欠２５ａに噛み合った掛金２７を介して、スリーブ２５がホルダ２６に保持された状態となる。

その後、歯車機構３２を介して、サーボモータ３３（又はハンドル３４）によりシリンダ３１を駆動して、ピストン３１ａを弁開方向Ｄｏに移動させると、ホルダ２６も同方向に移動し、ホルダ２６の移動に伴い、スリーブ２５及びロッド２１も同方向に移動して、弁体１６を弁座１５から離して、弁開状態とし、蒸気を供給することになる（図３参照）。

図５は、上述したＴＴＶ１０を備えた蒸気タービンの構成を説明する概略図である。図５に示すように、本実施例の蒸気タービンは、蒸気タービン本体４１と、蒸気タービン本体４１の入口側に設けられ、蒸気量を調整する調整弁４２と、調整弁４２の上流側に設けられ、蒸気の供給を制御するＴＴＶ１０とを有している。

ＴＴＶ１０には、上述したように、弁体駆動用の電気アクチュエータ部１９や危急遮断用のエアシリンダ２９などが設けられている。電気アクチュエータ部１９は、外部信号をサーボモータ３３に入力することにより、シリンダ３１を駆動可能であり、また、エアシリンダ２９は、外部信号により電磁弁４３を制御することにより、エアシリンダ２９における計装空気の供給又は排出が可能となっている。つまり、電気アクチュエータ部１９やエアシリンダ２９を制御することにより、ＴＴＶ１０を駆動可能としている。また、蒸気タービン本体４１の前部軸受け台４１ａ及び後部軸受け台４１ｂには、潤滑油が供給されている。そして、これらの機器は台板４０上に設けられている。

図５に示す本実施例の蒸気タービンの構成と図６に示した従来の蒸気タービンの構成とを比較してみると、従来の弁体駆動用の油圧シリンダ５４を電気アクチュエータ部１９に変更し、従来の危急遮断用の油圧シリンダ５５をエアシリンダ２９に変更しているため、制御油の供給及び排出に必要な付帯設備（調整装置５６、アキュムレータ５７、排出装置５８、危急遮断装置５９）が不要となり、加えて、制御油用のポンプなども不要となる。更には、比較的高い油圧の制御油を使用しなくなるので、高い油圧に耐えることができる配管なども不要となる。つまり、軸受けの潤滑油以外の油が不要なオイルレスの装置とすることができる。この結果、蒸気タービンの装置コストが一割程度低減可能となると共に、装置重量の低減も可能となる。

また、ＴＴＶ１０の駆動に制御応答性が優れた電気アクチュエータ部１９を用いているので、弁体１６の開閉を速やかに行うことができると共に、外部信号による制御が可能であるので、蒸気タービンの自動起動、遠隔操作、状態監視なども可能となる。例えば、蒸気タービンの自動起動時には、タービン回転数の変化（上昇）に伴って、外部信号による制御により、ＴＴＶ１０の弁体１６の開度を適宜変更すれば良い。

また、上述した付帯設備が不要となるので、従来の付帯設備に必要だった油フラッシング作業やフィルタエレメント交換などの現場作業が省略され、工数短縮、メンテナンス向上が可能となり、更には、経年劣化によって発生する油漏れ、ゴミかみ等のトラブルが解消される。

本発明は、圧縮機などを駆動する蒸気タービンに好適なものである。

１０ ＴＴＶ
１４ 弁体駆動部
１６ 弁体
１７ 付勢力付与部
１８ 連結状態変更部
１９ 電気アクチュエータ部
２１ ロッド
２２ バネ受け
２３ バネ
２５ スリーブ
２６ ホルダ
２７ 掛金
２９ エアシリンダ
３１ シリンダ
３３ サーボモータ
４１ 蒸気タービン本体
４３ 電磁弁

上記課題を解決する第１の発明に係る主塞止弁は、
流体が流れる流路の開閉を行う主塞止弁において、
前記流路中の弁座の開口部分の開閉を行って、前記流路の開閉を行う弁体と、
前記弁座に対し前記弁体を直線運動するロッドと、
直線運動するピストンを有する電気アクチュエータ部と、
前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態又は非連結状態に変更すると共に、危急時以外のとき、前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態とする連結状態変更部とを備え、
前記連結状態変更部は、
前記ロッドを保持するスリーブと、
前記スリーブを摺動可能に保持するホルダと、
前記スリーブと前記ホルダとの間の保持状態を変化させる掛金と、
前記掛金の位置を変更するレバーと、
前記レバーを駆動するアクチュエータと、
前記ホルダの外側に設けられ、開口部を備えた支持枠とを有する
ことを特徴とする。

Claims (6)

1. 流体が流れる流路の開閉を行う主塞止弁において、
   前記流路中の弁座の開口部分の開閉を行って、前記流路の開閉を行う弁体と、
   前記弁座に対し前記弁体を直線運動するロッドと、
   直線運動するピストンを有する電気アクチュエータ部と、
   前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態又は非連結状態に変更すると共に、危急時以外のとき、前記ロッドと前記ピストンとの間を連結状態とする連結状態変更部とを備える
   ことを特徴とする主塞止弁。
2. 請求項１に記載の主塞止弁において、
   前記ロッドに取り付けられたバネ受けと、前記バネ受けに弁閉方向の付勢力を付与するバネとを有する付勢力付与部を備え、
   危急時のとき、前記連結状態変更部は、前記ロッドと前記ピストンとの間を非連結状態とすると共に、前記付勢力付与部は、前記バネによる付勢力により前記ロッドを直線運動させて、前記弁座の開口部分を前記弁体で閉じる
   ことを特徴とする主塞止弁。
3. 請求項１又は請求項２に記載の主塞止弁において、
   前記連結状態変更部は、
   前記ロッドを保持するスリーブと、
   前記スリーブを摺動可能に保持するホルダと、
   前記スリーブと前記ホルダとの間の保持状態を変化させる掛金と、
   前記掛金の位置を変更するレバーと、
   前記レバーを駆動するアクチュエータとを有する
   ことを特徴とする主塞止弁。
4. 請求項３に記載の主塞止弁において、
   前記アクチュエータは、エアシリンダである
   ことを特徴とする主塞止弁。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の主塞止弁において、
   前記電気アクチュエータ部は、
   電力の供給により回転運動を行うサーボモータと、
   手動により回転運動を行うハンドルと、
   前記サーボモータの回転運動又は前記ハンドルによる回転運動を伝達する歯車機構と、
   前記歯車機構に伝達された回転運動を直線運動に変換して、前記ピストンを直線運動させるシリンダとを有する
   ことを特徴とする主塞止弁。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の主塞止弁を備えた
   ことを特徴とする蒸気タービン。

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