WO2015125238A1 - 蒸気弁、および蒸気タービン - Google Patents

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康彦 河村
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a steam valve and a steam turbine.
  • Steam turbines are used for mechanical drives and the like, and include a turbine body having a rotatably supported rotor.
  • the rotor is rotationally driven by supplying steam as a working fluid to the turbine body.
  • Steam supplied to the turbine body and steam extracted from the turbine body flow through the steam flow path of the steam turbine.
  • the steam flow path is provided with a steam valve. By adjusting the opening degree of the steam valve, the flow rate of the steam supplied to the turbine body can be adjusted.
  • a steam valve for example, as shown in Patent Document 1, a configuration in which the flow rate of steam is controlled by sliding between a valve rod and a bush, and a sleeve and a valve body is generally used.
  • the surface of the base material constituting the sliding portion is oxidized with an oxide of the same component element as the base material. It has been proposed to form a film.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a steam valve which can be used for a long time and has improved maintainability.
  • a steam valve includes a valve body having a valve seat on a steam flow path, and closing the steam flow path by contacting the valve seat and moving the steam flow path by moving from the valve seat.
  • a valve stem that opens and a guide portion that slidably guides the valve stem in its moving direction, the guide portion surrounding the valve stem from the radially outer side of the guide body, and the inner side of the guide body
  • a guide bush which is detachably fixed and has an inner surface in sliding contact with the outer peripheral surface of the valve rod and which is formed of a material having corrosion resistance.
  • the guide bush is formed of a metal having corrosion resistance and is detachably fixed to the guide body, so it can be used for a long time without causing corrosion.
  • the guide bush needs to be replaced, it can be easily replaced with a new guide bush by removing it from the guide body.
  • the guide bush may be formed of a material lower in hardness than the material forming the valve stem.
  • the guide bush may be formed of brass.
  • the steam valve according to another aspect of the present invention extends along the movement direction, one end is fixed to the valve stem, and the other end abuts on the guide body, thereby the valve stem
  • the steam pump may further include a steam valve spring biasing the valve seat in a direction to contact the valve seat, and the guide body may be formed of metal having a higher rigidity than the guide bush.
  • the elastic force of the steam valve spring can be received by the guide main body having high rigidity.
  • the guide portion is formed as one member by brass having high corrosion resistance and low rigidity in general, there is a possibility that the guide portion may be deformed by the elastic force of the steam valve spring.
  • the guide portion is formed of the guide body and the two members of the guide bush, and the guide body having a higher rigidity than the guide bush receives the elastic force of the steam valve spring. Therefore, the possibility of deformation of the guide portion can be reduced.
  • a steam turbine according to a second aspect of the present invention includes the steam valve described in each of the above aspects.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a steam turbine 10 of this embodiment.
  • a steam turbine 10 according to this embodiment includes a turbine body 11, a steam flow path 12 through which steam as a working fluid flows, a steam valve 13, a lever member (valve body advancing / retracting mechanism) 14 and , And a steam valve drive mechanism 15.
  • the turbine main body 11 detects a rotational speed of the cylindrical casing 111, a bearing 112 provided on the casing 111, a rotor 113 rotatably supported by the bearing 112 and disposed inside the casing 111, and the rotor 113 And a speed detection sensor 114.
  • the rotor 113 is provided with a rotating shaft 115 and a plurality of blades 116 fixed to the rotating shaft 115. The blade 116 thus configured is rotated by the steam, and the rotational force drives the compressor 18.
  • the steam flow passage 12 is a flow passage for supplying steam as a working fluid to the turbine body 11. Steam is introduced from the steam inlet 121 at one end side of the steam flow passage 12. The steam supply port 122 on the other end side of the steam flow passage 12 is connected to the turbine body 11. Further, a valve seat 123 whose flow passage width is narrowed narrowly is provided between the steam introduction port 121 and the steam supply port 122.
  • a flow path through which steam supplied to the turbine body 11 flows is described as an example, but the steam flow path 12 is not limited thereto. For example, the flow path through which the steam extracted from the turbine body 11 flows may be used.
  • the lever member 14 is a member that transmits the output of the steam valve drive mechanism 15 to the steam valve 13 and advances and retracts the valve body 132 with respect to the steam flow path 12.
  • the lever member 14 is rotatably supported at its proximal end in the longitudinal direction.
  • One end of a lever-side rod 19 is rotatably attached to the tip of the lever member 14 in the longitudinal direction.
  • the other end of the valve rod 131 constituting the steam valve 13 is rotatably attached to an intermediate portion in the longitudinal direction of the lever member 14.
  • the lever member 14 has one end of a pull spring 20 attached to the tip end side of an attachment position of a valve rod 131 of a steam valve described later.
  • the pull spring 20 functions as a forced closing means for forcibly closing the steam valve 13.
  • the other end of the pulling spring 20 is fixed to a frame (not shown) or the like of the steam flow passage 12 and is made immovable. That is, the pulling spring 20 applies a tensile force that causes the lever member 14 to rotate counterclockwise in FIG. 1 when no external force is applied.
  • the steam valve drive mechanism 15 is a mechanism for driving the steam valve 13.
  • the steam valve drive mechanism 15 includes an actuator 23 (cylinder).
  • the actuator 23 includes a pair of fixedly installed brackets 21 and a holding member 22 rotatably supported by the brackets 21. The actuator 23 is held by the holding member 22.
  • the steam valve 13 regulates the amount of steam supplied to the turbine body 11.
  • the steam valve 13 includes a rod-like valve rod 131, a valve body 132 provided at one end of the valve rod 131 and having a substantially cylindrical shape, a valve body 133 having a valve seat 123 on the steam flow path 12, A cylindrical member 134 surrounding the valve rod 131 from the outside in the radial direction, a guide portion 135 provided at the upper end of the cylindrical member 134, and a lid 136 detachably fixed to the guide portion 135; And.
  • the direction from the valve body 133 toward the cylinder 134 is referred to as the upward direction, and the direction opposite to the upward direction is defined as the downward direction.
  • the valve rod 131 is a substantially rod-like member, and the other end of the valve rod 131 is rotatably attached to a longitudinal intermediate portion of the lever member 14. More specifically, the valve rod 131 is formed to have different radial dimensions at the upper and lower portions. That is, in the middle of the valve rod 131 in the vertical direction, there is provided a step whose radial dimension changes rapidly. The portion above the step is set to have a relatively large diameter, and is used as a cylinder portion 131A. On the other hand, the portion located below the step is set to a diameter smaller than that of the cylinder portion 131A, and forms a connector 131B.
  • a step whose diameter in the radial direction changes rapidly is provided substantially at the center of the cylinder portion 131A in the vertical direction.
  • a spring support 131D is provided which supports a steam valve spring S described later and receives its elastic force.
  • the spring support 131D is a member having an outer shape in an annular view, which extends over the entire outer periphery of the cylinder portion 131A.
  • a portion above the step position where the spring support 131D is provided is a cylinder upper body 131C.
  • the valve body 132 is a member whose lower end is formed in a substantially hemispherical shape and the whole is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the valve body 133 is a substantially cylindrical member, and the valve rod 131 and the valve body 132 are disposed therein. Further, at the lower end portion of the valve main body 133, the above-mentioned valve seat 123 is provided. More specifically, the upper portion of the valve main body 133 has a large diameter portion 133A whose outer diameter and inner diameter are set substantially constant in the height direction. Furthermore, from the large diameter portion 133A, the diameter gradually decreases toward the lower portion to form a reduced diameter portion 133B. The lower side of the reduced diameter portion 133B is a small diameter portion 133C having a constant diameter in the vertical direction.
  • the diameter of the small diameter portion 133C is set to be smaller than the diameter of the large diameter portion 133A, and is set to be substantially the same as the diameter below the reduced diameter portion 133B. Further, the upper end portion in the radial direction inner side of the small diameter portion 133C is provided with a notch portion 133D which is slightly expanded in diameter over a predetermined dimension in the vertical direction.
  • a valve seat 123 is provided on the radially inner surface of the small diameter portion 133C of the valve main body 133 in the vertical direction.
  • the valve seat 123 is a cylindrical member whose thickness is set substantially constant in the vertical direction.
  • the upper end portion of the valve seat 123 is provided with a flange portion 123 ⁇ / b> A that extends substantially in a plate shape outward in the radial direction.
  • the flange portion 123A is fitted with a notch portion 133D provided in the small diameter portion 133C of the valve main body 133.
  • the space inside the valve main body 133 constitutes a part of the steam flow path 12. Furthermore, the space communicates with the remaining steam flow path 12 through a not-shown pipeline provided on the side surface of the large diameter portion 133A of the valve main body 133.
  • the cylindrical body 134 is a cylindrical member connected to the top of the valve body 133. At a midway position in the vertical direction of the cylindrical body 134, a cylindrical body flange portion 134A extending in a plate shape outward in the radial direction is provided.
  • the lower cylinder body portion 134B which is a portion below the cylinder flange portion 134A, is inserted into the valve main body 133 described above.
  • a cylinder upper portion 134C which is a portion above the cylinder flange portion 134A is formed in a cylindrical shape having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the cylinder portion 131A described above, and is made a cylinder upper portion 134C.
  • the inner diameter of the lower cylinder portion 134B including the cylindrical flange portion 134A is set to be substantially the same as the outer diameter of the connecting member 131B described above.
  • the guide part 135 is a member provided in the upper end part of the above-mentioned cylinder 134, and forming a substantially annular shape in the external view.
  • the guide portion 135 has a guide main body 135A forming a radially outer region, and a guide bush 135B fixed detachably to the inside of the guide main body 135A.
  • the inner diameter of the guide bush 135B is set to be substantially the same as the outer diameter of the cylinder upper body 131C in the above-described valve rod 131, and can slide relative to each other. That is, the inner surface of the guide bush 135B and the outer peripheral surface of the valve rod 131 are formed to slide relative to each other.
  • the guide main body 135A is a cylindrical member in outer appearance, and a predetermined region in the vertical direction on the inner circumferential surface thereof protrudes inward in the radial direction to form a projecting portion 135C. Furthermore, the upper surface of the protrusion 135C extends on a plane perpendicular to the vertical direction to form a protrusion receiving surface 135E.
  • the projecting portion receiving surface 135E has an outer shape in an annular shape.
  • the radially outer end of the protrusion receiving surface 135E extends upward to form a receiving surface side 135F.
  • the upper end portion of the inner peripheral surface of the guide main body 135A is formed to have an inner diameter larger than the lower end portion of the inner peripheral surface.
  • the dimension at the inner periphery of the projecting portion 135C is set to be substantially the same as the outer diameter of a guide bush cylindrical body 138 in a guide bush 135B described later.
  • the guide body 135A is formed of a metal material having a higher rigidity than a guide bush 135B described later.
  • the guide bush 135B is formed of a material having corrosion resistance.
  • a material having high corrosion resistance for example, copper alloys such as brass, stainless steel (SUS), aluminum alloys (for example, aluminum-silicon alloys such as A4032), nickel alloys (nickel chromium steel), titanium alloys and the like are preferable. is there.
  • the valve rod 131 including the cylinder portion 131A is generally formed of carbon steel, it is most preferable to use brass having a hardness lower than that of carbon steel for the guide bush 135B.
  • the guide bush 135B may be formed of a resin material having the same corrosion resistance as the above-described materials (copper alloy, stainless steel, aluminum alloy, nickel alloy, titanium alloy, etc.).
  • FIG. 4 is a perspective view of the guide bush 135B in a state of being mounted on a horizontal surface as viewed obliquely from above.
  • the guide bush 135B has a guide bush cylindrical body 138 whose outer diameter and inner diameter are both set constant in the vertical direction, and a plate directed radially outward from the upper end of the guide bush cylindrical body 138 And an annular guide bush flange portion 137 which extends in a shape of a circle.
  • the lower surface of the guide bush flange portion 137 extends on a plane perpendicular to the axis of the guide bush cylindrical body 138 to form a flange portion lower surface 137A.
  • a surface opposed to the lower surface of the flange portion 137A in the vertical direction is formed to extend on a surface parallel to the lower surface 137A of the flange portion, and forms an upper surface 137B of the flange portion.
  • the flange portion lower surface 137A and the flange portion upper surface 137B are formed as flange portion side surfaces 137C which extend cylindrically in the outer view in the vertical direction.
  • the inner circumferential surface 139 of the guide bush 135B is formed smooth in the vertical direction.
  • the guide main body 135A and the guide bush 135B configured as described above are detachably fixed to each other to form a guide portion 135. More specifically, the projecting portion 135C of the guide main body 135A abuts on the outer peripheral surface of the guide bush cylinder 138 without any gap.
  • the protrusion receiving surface 135E of the guide main body 135A abuts on the lower surface 137A of the flange portion 137 of the guide bush flange 137 without a gap.
  • the receiving surface side portion 135F of the guide main body 135A abuts on the flange side surface 137C of the guide bush flange portion 137 without any gap.
  • the respective end faces on the lower side of the guide main body 135A and the guide bush 135B are formed so as to form a smooth flat surface.
  • a space is formed at the lower portion in the radial direction inner side of the guide portion 135.
  • An upper end portion of a steam valve spring S described later is accommodated in the space to form a spring accommodating portion 135D.
  • the upper surface of the spring accommodating portion 135D is formed by the lower end surfaces of the above-described guide portion main body 135A and the guide bush 135B.
  • the end of the steam valve spring S is fixed to the spring accommodating portion 135D so as to form the spring accommodating portion upper surface 135G.
  • the guide portion 135 is formed by two members of the guide main body 135A and the guide bush 135B.
  • the guide body 135A that receives the elastic force of the steam valve spring S is formed of a metal material having a higher rigidity than the guide bush 135B.
  • a lid 136 is fixed to the upper surface of the guide portion 135 by a bolt 40 so as to cover the upper surface portion of the guide portion 135.
  • the lid 136 is a member having an annular shape in a contour view, and is formed so that the opening diameter of the inner surface on the inner side in the radial direction is substantially the same as the outer diameter of the cylinder upper body 131C. More specifically, the inner surface on the inner side in the radial direction is formed so as to be separated from the outer peripheral surface of the valve rod 131 by a fixed distance in a state in which the lid 136 is fixed to the upper surface portion of the guide portion 135.
  • the steam valve spring S is an elastic member provided radially inward of the cylindrical body 134 in the vertical direction.
  • the steam valve spring S is biased in such a manner that both end portions in the vertical direction move away from each other.
  • the upper end portion of the steam valve spring S is supported by the spring accommodating portion 135D of the guide main body 135, and the lower end portion of the steam valve spring S is supported by the spring support 131D provided on the valve rod 131.
  • the lever member 14 operates by driving the above-mentioned steam valve drive mechanism 15. Since the lever member 14 is connected to the valve rod 131, the valve rod 131 linearly moves with the operation of the lever member 14.
  • valve body 132 at the tip thereof is fitted or separated from the valve seat 123 of the steam flow passage 12.
  • the linear motion of the valve rod 131 that is, the cylinder upper body 131C slides on the guide portion 135, whereby the moving direction is guided.
  • the cylinder upper body 131C is partially exposed from the cylindrical body 134 and exposed to the outside air. Therefore, when the turbine body 11 is installed in an environment where the amount of water in the atmosphere is high and the salt content is included, such as, for example, a marine coastal area, oxidation corrosion progresses on the outer surface of the cylinder upper body 131C. Cheap. If such corrosion progresses, there is a possibility that the cylinder upper body 131C and the guide bush 135B may adhere to each other due to rust.
  • the guide bush 135B is formed of a metal (brass) having high corrosion resistance, the guide bush 135B is unlikely to cause rust due to oxidation or the like. Therefore, even if the cylinder upper body 131C is rusted by oxidation, the rust does not corrode the guide bush 135B. That is, it is possible to prevent the cylinder upper body 131C and the guide bush 135B from adhering to each other due to such rust. Therefore, it is possible to provide the steam valve 10 that can be used for a long time and has improved maintainability, and the steam turbine 10 equipped with the steam valve 13.
  • the guide bush 135B is formed of a material having a hardness lower than that of the material forming the cylinder upper body 131C (the valve rod 131). Therefore, it is possible to prevent the guide bush 135B from damaging the cylinder upper body 131C (the valve rod 131) or the like to cause damage. Therefore, it is possible to provide the steam valve 13 and the steam turbine 10 that can be used for a long time and have improved maintainability.
  • a lid 136 is fixed to the upper surface portion of the guide portion 135 by a bolt 40 so as to cover the upper surface portion.
  • the steam valve according to the present invention can be applied to a steam turbine.

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Abstract

蒸気流路上に弁座を有する弁本体と、該弁座に接触することで蒸気流路を閉塞するとともに弁座から移動することで蒸気流路を開放する弁体を移動させる弁棒（１３１）と、該弁棒（１３１）をその移動方向に摺動可能に案内するガイド部（１３５）と、を備える蒸気弁において、該ガイド部（１３５）は、弁棒（１３１）をその径方向外側から囲うガイド本体（１３５Ａ）と、該ガイド本体（１３５Ａ）の内側に着脱可能に固定されるとともに内面（１３９）が前記弁棒（１３１）の外周面に摺接し、耐食性を有する材料から形成されたガイドブッシュ（１３５Ｂ）と、を有する。

Description

蒸気弁、および蒸気タービン
　本発明は、蒸気弁、および蒸気タービンに関する。
　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す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、蒸気弁が設けられている。この蒸気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なっている。
　このような蒸気弁としては、例えば特許文献１に示すような、弁棒とブッシュ、スリーブと弁体が摺動することで蒸気流量を制御する構成が一般的に用いられている。ここで、このような蒸気弁では、摺動部の耐摩耗性を向上させることを目的として、摺動部を構成する基材の表面に、基材と同一の成分元素の酸化物からなる酸化膜を形成することが提案されている。
特開２０１１－１９０４７８号公報
　しかしながら、上記特許文献１のように酸化膜を構成したとしても、耐摩耗性を長期にわたって維持することには困難を伴う。そのため、ひとたび酸化膜に損耗を生じた場合、該損耗部位から腐食（錆の形成）が進行する。そのような錆が形成された場合、摺動部が固着し、機器の動作に不具合を生じる可能性がある。
　さらに、酸化膜形成を含む表面処理を金属部材に施した場合、一般的に硬度が増すため、当該部材と摺接する部材を摩耗させる可能性がある。加えて、表面処理を施した部材に損傷が生じた場合、部材全体を交換する必要があるためメンテナンスコストが上昇することも考えられる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長期にわたって使用できるとともに、メンテナンス性を向上させた蒸気弁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。
　本発明の一の態様に係る蒸気弁は、蒸気流路上に弁座を有する弁本体と、該弁座に接触することで蒸気流路を閉塞するとともに弁座から移動することで蒸気流路を開放する弁棒と、該弁棒をその移動方向に摺動可能に案内するガイド部と、を備え、該ガイド部は、弁棒をその径方向外側から囲うガイド本体と、該ガイド本体の内側に着脱可能に固定されるとともに内面が前記弁棒の外周面に摺接し、耐食性を有する材料形成されたガイドブッシュと、を有する。
　このような構成によれば、ガイドブッシュは耐食性を有する金属から形成されるとともに、ガイド本体に対して着脱可能に固定されることから、腐食を生じずに長期にわたって使用できる。加えて、ガイドブッシュを交換する必要が生じた際にはガイド本体から取り外すことで、容易に新しいガイドブッシュと交換することができる。
　さらに、本発明の他の態様に係る蒸気弁では、ガイドブッシュは、弁棒を形成する材料よりも硬度の低い材料で形成されていてもよい。
　このような構成であれば、ガイドブッシュが弁棒に対して損傷を与えることを抑制することができる。
　加えて、本発明の他の態様に係る蒸気弁では、ガイドブッシュは、黄銅で形成されていてもよい。
　このような構成であれば、黄銅が有する耐食性により、ガイドブッシュに生じる腐食を抑制することができる。
　さらに、本発明の他の態様に係る蒸気弁は、前記移動方向に沿って延在し、一端が前記弁棒に固定されるとともに、他端が前記ガイド本体に当接することで、前記弁棒を前記弁座に接触させる方向に付勢する蒸気弁バネをさらに備え、前記ガイド本体は、前記ガイドブッシュよりも高い剛性率を有する金属から形成される構成であってもよい。
　このような構成であれば、蒸気弁バネの弾性力を高い剛性率を有するガイド本体が受け止めることができる。ここで、一般に耐食性の高いながらも剛性率の低い黄銅によって、ガイド部を１つの部材として形成した場合、蒸気弁バネの弾性力によってガイド部に変形を生じる可能性がある。しかしながら、ガイド部はガイド本体と、ガイドブッシュの２つの部材から形成されるとともに、ガイドブッシュよりも剛性率の高いガイド本体が蒸気弁バネの弾性力を受け止める。したがって、ガイド部が変形する可能性を低減することができる。
　さらに、本発明の第二の態様に係る蒸気タービンは、上述の各態様に記載した蒸気弁を備える。
　本発明の蒸気弁、及び蒸気タービンによれば、メンテナンス性を向上することができるとともに、長期にわたって供用することができる。
本発明の実施形態に係る蒸気弁が適用される蒸気タービンの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る蒸気弁の断面図である。 本発明の実施形態に係る蒸気弁の要部拡大図である。 本発明の実施形態に係るガイドブッシュの外形を示す斜視図である。
　以下、この発明の一実施形態に係る蒸気タービンを図面に基づき説明する。
　図１は、この実施形態の蒸気タービン１０の構成を示す図である。
　図１に示すように、この実施形態の蒸気タービン１０は、タービン本体１１と、作動流体としての蒸気が流通する蒸気流路１２と、蒸気弁１３と、レバー部材（弁体進退機構）１４と、蒸気弁駆動機構１５と、を備える。
　（タービン本体）
　タービン本体１１は、筒状のケーシング１１１と、ケーシング１１１に設けられた軸受１１２と、軸受１１２に回転可能に支持されてケーシング１１１内部に配されたロータ１１３と、このロータ１１３の回転速度を検出する速度検出センサ１１４と、を有している。そして、ロータ１１３は、回転軸１１５と、この回転軸１１５に固定された複数枚のブレード１１６とを備えている。
　このように構成されるブレード１１６が蒸気により回転し、その回転力により、圧縮機１８が駆動される。
　（蒸気流路）
　蒸気流路１２は、タービン本体１１に対して作動流体としての蒸気を供給する流路である。
　蒸気流路１２は、その一端側の蒸気導入口１２１から蒸気が導入される。蒸気流路１２の他端側の蒸気供給口１２２は、タービン本体１１に接続されている。また、蒸気導入口１２１と蒸気供給口１２２との間には、その流路幅が狭く絞られた弁座１２３が設けられている。なお、この実施形態では、この発明に係る「蒸気流路」として、タービン本体１１に対して供給する蒸気が流通する流路を例に説明するが、蒸気流路１２は、これに限られず、例えばタービン本体１１から抽気した蒸気が流通する流路であってもよい。
　　（レバー部材）
　レバー部材１４は、蒸気弁駆動機構１５の出力を蒸気弁１３に伝達し、弁体１３２を蒸気流路１２に対して進退させる部材である。このレバー部材１４は、その長手方向基端部が回動可能に支持されている。レバー部材１４の長手方向の先端部にはレバー側ロッド１９の一端部が回動可能に取り付けられている。また、レバー部材１４の長手方向の中間部には、蒸気弁１３を構成する弁棒１３１の他端部が回動可能に取り付けられている。さらに、レバー部材１４は、後述する蒸気弁の弁棒１３１の取付位置よりも先端側に、引きバネ２０の一端が取り付けられている。この引きバネ２０は、強制的に蒸気弁１３を閉塞させる強制閉塞手段として機能する。引きバネ２０の他端は、蒸気流路１２のフレーム（図示せず）等に固定され、移動不能とされている。つまり、引きバネ２０は、外力が作用しない状態では、レバー部材１４を図１における反時計回りに回動させる引張力を付与している。
　（蒸気弁駆動機構）
　蒸気弁駆動機構１５は、蒸気弁１３を駆動する機構である。蒸気弁駆動機構１５は、アクチュエータ２３（シリンダ）を備えている。アクチュエータ２３は、固定して設置された一対のブラケット２１と、これらブラケット２１によって回動可能に支持された保持部材２２と、を備えている。この保持部材２２には、アクチュエータ２３が保持されている。
　（蒸気弁）
　続いて、蒸気弁１３の構造について、図２から図４を参照して説明する。蒸気弁１３は、タービン本体１１に供給する蒸気の量を調整する。蒸気弁１３は、棒状の弁棒１３１と、弁棒１３１の一端部に設けられるとともに概ね円柱状をなす弁体１３２と、蒸気流路１２上に弁座１２３を有する弁本体１３３と、弁本体１３３に接続されるとともに、弁棒１３１をその径方向外側から囲う筒体１３４と、筒体１３４の上端に設けられたガイド部１３５と、ガイド部１３５に着脱可能に固定される蓋体１３６と、を備えている。
　なお、以下の説明では、弁本体１３３から筒体１３４に向かう方向を上方向とし、上方向と反対の方向を下方向と定義する。
　弁棒１３１は、略棒状の部材であって、弁棒１３１は、その他端部が、レバー部材１４の長手方向の中間部に回動可能に取り付けられている。より詳細には、弁棒１３１は、上部と下部とで径方向の寸法が異なるように形成されている。すなわち、弁棒１３１の上下方向における中途には径方向の寸法が急激に変化する段差が設けられている。該段差よりも上方の部分は径が比較的に大きく設定されてシリンダ部１３１Ａとされている。一方、段差よりも下方に位置する部分はシリンダ部１３１Ａよりも小さな径に設定されて接続体１３１Ｂをなしている。
　さらに、シリンダ部１３１Ａの上下方向における概ね中央には、径方向の寸法が急激に変化する段差が設けられている。この段差位置には、後述の蒸気弁バネＳを支持するとともに、その弾性力を受け止めるバネ支持体１３１Ｄが設けられている。バネ支持体１３１Ｄは、シリンダ部１３１Ａの外周全体にわたって延在する外形視円環状の部材である。バネ支持体１３１Ｄが設けられる段差位置よりも上方における部分は、シリンダ上側体１３１Ｃとされている。
　弁体１３２は、下端が略半球状に形成されるとともに、全体が概ね円柱状に形成された部材である。
　弁本体１３３は、おおむね円筒状をなす部材であって、その内部には弁棒１３１、及び弁体１３２が配置される。また、弁本体１３３の下端部には、上述の弁座１２３が設けられている。より詳細には、弁本体１３３の上部は、高さ方向でその外径、及び内径が概ね一定に設定されて大径部１３３Ａとされている。さらに、大径部１３３Ａから、下部に向かうに従って、その径は次第に縮径して縮径部１３３Ｂをなす。縮径部１３３Ｂの下方は、上下方向で一定の径を有する小径部１３３Ｃとされている。小径部１３３Ｃの径は、大径部１３３Ａの径よりも小さく設定されるとともに、縮径部１３３Ｂの下方における径と略同一に設定されている。さらに、小径部１３３Ｃの径方向内側における上端部は、上下方向の所定の寸法にわたってわずかに拡径されてなる切欠き部１３３Ｄが設けられている。
　弁本体１３３の小径部１３３Ｃの径方向内側の面には、上下方向にわたって弁座１２３が設けられている。弁座１２３は、肉厚が上下方向にわたって概ね一定に設定された円筒状の部材である。弁座１２３の上端部には径方向外側に向かって概ね板状に延在するフランジ部１２３Ａが設けられている。フランジ部１２３Ａは、弁本体１３３の小径部１３３Ｃに設けられた切欠き部１３３Ｄと嵌合する。また、弁本体１３３の内側の空間は、蒸気流路１２の一部をなしている。さらに、該空間は弁本体１３３における大径部１３３Ａの側面に設けられた不図示の管路を通じて、残余の蒸気流路１２と互いに連通している。
　筒体１３４は、弁本体１３３の上部に接続される円筒状の部材である。筒体１３４の上下方向における中途位置には、径方向外側に向かって板状に延在する筒体フランジ部１３４Ａが設けられている。筒体フランジ部１３４Ａよりも下方における部分である筒体下部１３４Ｂは、前述の弁本体１３３の内部に挿入されている。筒体フランジ部１３４Ａよりも上方における部分である筒体上部１３４Ｃは、上述のシリンダ部１３１Ａの外径と略同一の内径を有する円筒状に形成されて、筒体上部１３４Ｃとされている。一方で、筒体フランジ部１３４Ａを含む筒体下部１３４Ｂの内径は、上述の接続体１３１Ｂの外径と略同一に設定されている。
　ガイド部１３５は、上述の筒体１３４の上端部に設けられた外形視で概ね円環状をなす部材である。ガイド部１３５は、径方向外側の領域をなすガイド本体１３５Ａと、ガイド本体１３５Ａの内側に脱着可能に固定されたガイドブッシュ１３５Ｂと、を有する。ガイドブッシュ１３５Ｂの内径は、上述の弁棒１３１におけるシリンダ上側体１３１Ｃの外径と略同一に設定されて、互いに摺動可能となっている。すなわち、ガイドブッシュ１３５Ｂの内面と、弁棒１３１の外周面とは、互いに摺動するように形成されている。
　ガイド本体１３５Ａは、外形視円筒状の部材であり、その内周面における上下方向所定の領域は、径方向内側に向かって突出して突出部１３５Ｃをなしている。さらに、突出部１３５Ｃの上側をなす面は、上下方向と直交する平面上に延在して、突出部受け面１３５Ｅを形成している。突出部受け面１３５Ｅは、外形視円環状をなしている。加えて、突出部受け面１３５Ｅの径方向外側の端部は上方向に向かって延びて、受け面側部１３５Ｆを形成している。
　また、ガイド本体１３５Ａの内周面における上端部は、内周面における下端部よりも大きな内径を有するように形成されている。突出部１３５Ｃの内周における寸法は、後述のガイドブッシュ１３５Ｂにおけるガイドブッシュ筒体１３８の外径と略同一になるように設定されている。
　ガイド本体１３５Ａは、後述のガイドブッシュ１３５Ｂよりも高い剛性率を有する金属材料で形成される。
　ガイドブッシュ１３５Ｂは、耐食性を有する材料から形成される。高い耐食性を有する材料としては、例えば黄銅等の銅合金や、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム合金（例えばＡ４０３２等のアルミニウム―シリコン系合金）、ニッケル合金（ニッケルクロム鋼）、チタン合金等が好適である。ここでは、シリンダ部１３１Ａを含む弁棒１３１は一般的に炭素鋼で形成されることに鑑みて、炭素鋼よりも低い硬度を有する黄銅をガイドブッシュ１３５Ｂに用いることが最も好ましい。
　なお、ガイドブッシュ１３５Ｂは、上述の各材料（銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム合金、ニッケル合金、チタン合金等）と同等の耐食性を有する樹脂材料によって形成されていてもよい。
　ガイドブッシュ１３５Ｂの詳細な形状について、図４を参照して説明する。図４は、水平面に載置した状態におけるガイドブッシュ１３５Ｂを斜め上方から見た斜視図である。図４に示すように、ガイドブッシュ１３５Ｂは、外径、及び内径がともに上下方向にわたって一定に設定されたガイドブッシュ筒体１３８と、該ガイドブッシュ筒体１３８の上端から径方向外側に向かって板状に延在する外形視円環状のガイドブッシュフランジ部１３７と、から構成される。ガイドブッシュフランジ部１３７の下側の面は、ガイドブッシュ筒体１３８の軸線と直交する面上に延在して、フランジ部下面１３７Ａをなしている。フランジ部下面１３７Ａと上下方向に対向する面は、フランジ部下面１３７Ａと平行な面上に延在するように形成されて、フランジ部上面１３７Ｂをなしている。さらに、フランジ部下面１３７Ａとフランジ部上面１３７Ｂとは、上下方向にかけて外形視円筒状に延在するフランジ部側面１３７Ｃとされている。ガイドブッシュ１３５Ｂの内周面１３９は、上下方向にわたって平滑に形成されている。
　このように構成されたガイド本体１３５Ａとガイドブッシュ１３５Ｂとは互いに着脱可能に固定されて、ガイド部１３５を形成する。より詳細には、ガイド本体１３５Ａにおける突出部１３５Ｃは、ガイドブッシュ筒体１３８の外周面と隙間なく当接する。ガイド本体１３５Ａの突出部受け面１３５Ｅは、ガイドブッシュフランジ部１３７のフランジ部下面１３７Ａと隙間なく当接する。さらに、ガイド本体１３５Ａにおける受け面側部１３５Ｆは、ガイドブッシュフランジ部１３７のフランジ部側面１３７Ｃと隙間なく当接する。さらに、ガイド本体１３５Ａとガイドブッシュ１３５Ｂの下側におけるそれぞれの端面は、互いに平滑な１つの平面をなすように形成されている。
　図３に示すように、ガイド部１３５の径方向内側における下部には空間が形成される。該空間には後述の蒸気弁バネＳの上端部が収容されて、バネ収容部１３５Ｄをなしている。バネ収容部１３５Ｄの上側の面は、上述のガイド部本体１３５Ａとガイドブッシュ１３５Ｂにおけるそれぞれの下側の端面によって形成される。
　このとき、蒸気弁バネＳの端部は、バネ収容部上面１３５Ｇにするように、バネ収容部１３５Ｄに固定される。
　このように、ガイド部１３５の径方向内側における下面は、バネ収容部１３５Ｄとされるため、蒸気弁バネＳの弾性力が作用する。したがって、ここでガイド本体１３５Ａとガイドブッシュ１３５Ｂとをともに一体の部材として黄銅で形成した場合、黄銅の有する剛性率の低さから、ガイド部１３５が蒸気弁バネＳの弾性力によって変形してしまう可能性がある。
　しかしながら、上述のように本実施形態ではガイド部１３５は、ガイド本体１３５Ａとガイドブッシュ１３５Ｂの２つの部材によって形成されている。加えて、蒸気弁バネＳの弾性力を受け止めるガイド本体１３５Ａはガイドブッシュ１３５Ｂよりも高い剛性率を有する金属材料で形成されている。
　よって、蒸気弁バネＳの弾性力によってガイド部１３５が変形を生じる可能性を低減することができる。
　また、ガイド部１３５の上面部には、ガイド部１３５の上面部を覆うようにして、蓋体１３６がボルト４０によって固定されている。蓋体１３６は外形視円環状の部材であり、径方向内側の内面の開孔径がシリンダ上側体１３１Ｃの外径と略同一となるように形成されている。より詳細には、径方向内側の内面は、蓋体１３６がガイド部１３５の上面部に固定された状態において、弁棒１３１の外周面と一定の距離だけ離間するように形成されている。
　蒸気弁バネＳは、筒体１３４の径方向内側に、上下方向にわたって設けられる弾性部材である。蒸気弁バネＳは上下方向における両端部が互いに離間する方向に向かうように付勢されている。上述のように、蒸気弁バネＳの上端部はガイド本体１３５のバネ収容部１３５Ｄによって支持され、蒸気弁バネＳの下端部は弁棒１３１に設けられたバネ支持体１３１Ｄによって支持されている。
　次に、上述のように構成された蒸気弁の動作について説明する。
　まず、上述の蒸気弁駆動機構１５が駆動することにより、レバー部材１４が動作する。レバー部材１４は、弁棒１３１に接続されているため、弁棒１３１はレバー部材１４の動作に伴って、直線運動をする。
　さらに、蒸気流路１２に沿って弁棒１３１が直線運動することに伴って、その先端部の弁体１３２が蒸気流路１２の弁座１２３に対して嵌合または離間する。このとき、弁棒１３１の直線運動、すなわちシリンダ上側体１３１Ｃは、ガイド部１３５に摺動することで、その移動方向が案内される。
　これにより、弁座１２３と弁体１３２との間の開口の大きさが変化する。その結果、この弁座１２３を介して蒸気流路１２、及びタービン本体１１に供給される蒸気の流量が変化する。蒸気弁１３の弁体１３２が蒸気流路１２の弁座１２３に嵌合（接触）している状態を閉塞状態と呼ぶ。一方で、弁体１３２が弁座１２３から離間している状態を開放状態と呼ぶ。また、閉塞状態と開放状態との間を遷移させる操作を開閉操作と呼ぶ。
　タービン本体１１の運転に際しては、その運転状況や要請される出力に応じて、蒸気弁１３の開閉操作を行うことが必要とされる。開閉操作を繰り返す場合、弁棒１３１の直線運動に伴って、ガイド部１３５のガイドブッシュ１３５Ｂと、弁棒１３１のシリンダ上側体１３１Ｃとが、互いに摺動する。
　また、ここで、蒸気弁１３が開状態にある時は、シリンダ上側体１３１Ｃは筒体１３４から一部が露出して、外気に曝露される。したがって、タービン本体１１が、例えば海洋沿岸地域等、大気中の水分量が多く、かつ塩分も含まれるような環境に設置されている場合、シリンダ上側体１３１Ｃの外表面では酸化による腐食が進行しやすい。このような腐食が進行すると、錆によってシリンダ上側体１３１Ｃとガイドブッシュ１３５Ｂとが互いに固着してしまう可能性がある。
　しかしながら、本実施形態に係る蒸気弁１３では、ガイドブッシュ１３５Ｂが耐食性の高い金属（黄銅）で形成されているため、ガイドブッシュ１３５Ｂは酸化等による錆を生じにくい。したがって、仮にシリンダ上側体１３１Ｃが酸化によって錆を生じたとしても、その錆はガイドブッシュ１３５Ｂには侵食しない。すなわち、そのような錆によるシリンダ上側体１３１Ｃとガイドブッシュ１３５Ｂとが互いに固着することを抑止することができる。したがって、長期にわたって使用できるとともに、メンテナンス性を向上させた蒸気弁１３、及び蒸気弁１３を備えた蒸気タービン１０を提供することができる。
　加えて、本実施形態にあっては、ガイドブッシュ１３５Ｂは、シリンダ上側体１３１Ｃ（弁棒１３１）を形成する材料よりも硬度の低い材料で形成されている。したがって、ガイドブッシュ１３５Ｂがシリンダ上側体１３１Ｃ（弁棒１３１）にキズをつけるなどして損傷を生じることを抑制することができる。したがって、長期にわたって使用できるとともに、メンテナンス性を向上させた蒸気弁１３、及び蒸気タービン１０を提供することができる。
　また、本実施形態では、ガイド部１３５の上面部には、該上面部を覆うようにして、蓋体１３６がボルト４０によって固定されている。これにより、ガイド部１３５の、外気に対して曝露する面積が減少するため、ガイド部１３５（ガイドブッシュ１３５Ｂ）に腐食が生じる可能性をさらに低減することができる。したがって、長期にわたって使用できるとともに、メンテナンス性を向上させた蒸気弁１３、及び蒸気タービン１０を提供することができる。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　本発明に係る蒸気弁は、蒸気タービンに適用することができる。
　１０　蒸気タービン
　１１　タービン本体
　１２　蒸気流路
　１３　蒸気弁
　１４　レバー部材（弁体進退機構）
　１５　蒸気弁駆動機構
　１８　圧縮機
　１９　レバー側ロッド
　２０　引きバネ
　２１　ブラケット
　２２　保持部材
　２３　アクチュエータ（シリンダ）
　３２　カップリング機構
　３８　接続切替部
　４０　ボルト
　１１２　軸受
　１１３　ロータ
　１１４　速度検出センサ
　１１５　回転軸
　１１６　ブレード
　１２３　弁座
　１３１　弁棒
　１３１Ａ　シリンダ部
　１３１Ｂ　接続体
　１３１Ｃ　シリンダ上側体
　１３１Ｄ　バネ支持体
　１３２　弁体
　１３３　弁本体
　１３３Ａ　大径部
　１３３Ｂ　縮径部
　１３３Ｃ　小径部
　１３３Ｄ　切欠き部
　１３４　筒体
　１３４Ａ　筒体フランジ部
　１３４Ｂ　筒体下部
　１３４Ｃ　筒体上部
　１３５　ガイド部
　１３５Ａ　ガイド本体
　１３５Ｂ　ガイドブッシュ
　１３５Ｃ　突出部
　１３５Ｄ　バネ収容部
　１３５Ｅ　突出部受け面
　１３５Ｆ　受け面側部
　１３５Ｇ　バネ収容部上面
　１３６　蓋体
　１３７　ガイドブッシュフランジ部
　１３７Ａ　フランジ部下面
　１３７Ｂ　フランジ部上面
　１３７Ｃ　フランジ部側面
　１３８　ガイドブッシュ筒体
　１３９　内周面
　Ｓ　蒸気弁バネ

Claims (5)

  1. 　蒸気流路上に弁座を有する弁本体と、
    　該弁座に接触することで前記蒸気流路を閉塞するとともに前記弁座から移動することで前記蒸気流路を開放する弁棒と、
    　該弁棒をその移動方向に摺動可能に案内するガイド部と、を備え、
    　該ガイド部は、
    　前記弁棒をその径方向外側から囲うガイド本体と、
    　該ガイド本体の内側に着脱可能に固定されるとともに内面が前記弁棒の外周面に摺接し、耐食性を有する材料から形成されたガイドブッシュと、
    を有する蒸気弁。
  2. 　前記ガイドブッシュは、前記弁棒を形成する材料よりも硬度の低い材料で形成される請求項１に記載の蒸気弁。
  3. 　前記ガイドブッシュは、黄銅で形成される請求項１又は２に記載の蒸気弁。
  4. 　前記移動方向に沿って延在し、一端が前記弁棒に固定されるとともに、他端が前記ガイド本体に当接することで、前記弁棒を前記弁座に接触させる方向に付勢する蒸気弁バネをさらに備え、
    　前記ガイド本体は、前記ガイドブッシュよりも高い剛性率を有する金属から形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気弁。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気弁を備える蒸気タービン。
PCT/JP2014/053919 2014-02-19 2014-02-19 蒸気弁、および蒸気タービン WO2015125238A1 (ja)

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