JPH03267510A - 蒸気タービンの非常停止装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンの非常停止装置、特にメカニカ
ルトリップ弁のみ作動した時にも安全に蒸気弁を緊急閉
鎖できるようにした蒸気タービンの非常停止装置に関す
る。

（従来の技術） 蒸気タービンには、タービンの異常な昇速時や蒸気ター
ビンに規定以上の振動が発生した場合等に、蒸気弁を緊
急閉鎖させて、蒸気タービン及び蒸気発生装置を停止さ
せるための非常停止装置が一般に備えられている。

従来の一般的な蒸気タービンの非常停止装置の構成を第
４図に示す。

蒸気タービンのタービンロータ１には、タービン回転数
が規定数以上に昇速した時に作動する非常調速機２が設
けられ、この非常調速機２の作動によって、リンク機構
３を介してメカニカルトリップ弁４が作動するようなさ
れている。このメカニカルトリップ弁４は油圧切換弁で
、蒸気タービンの運転中、供給元油圧管路５の油圧は、
この出口ポート６に連絡される。

このメカニカルトリップ弁４の出口ポート６は、ロック
アウト弁７の入口ポート８に接続され、蒸気タービンの
連続運転中、このロックアウト弁７の入口ポート８と出
口ポート９とは連絡される。

このロックアウト弁７の出口ポート９の２次側油圧は分
岐されて、一方はマスタートリップ弁１０の入口ポート
１１へ、他方はマスタートリップ弁１０のＸポート１２
に接続されている。

このマスタートリップ弁１０の入口ポート１１に供給さ
れた油圧は、タービンの通常運転中、この出口ポート１
３に連絡される。一方、マスタートリップ弁１０のＸポ
ート１２に供給された油圧は、オリフィス１４を介して
このスプール１５を矢印Ａの方向に押し付ける。

上記マスタートリップ弁１０の出口ポート１３を出た出
口管路１６は分岐され、その一部は直接蒸気弁油圧シリ
ンダのディスクダンプ弁（図示せず）へ、他の一部はリ
レートリップ弁１７のＹポート１８に接続される。この
リレートリ・ツブ弁１７のＹポート１８に供給された油
圧は、このスプール１９を矢印Ｂの方向に押し付ける。

ところで、このリレートリップ弁１７には、供給元油圧
管路５から油圧が供給されており、蒸気タービンの連続
運転中、この入口ポート２０と出口ポート２１は連絡さ
れる。そして、この出口ポート２１を出た出口管路２２
の油圧は、上記マスタートリップ弁１０の出口ポート１
３を出た出口管路１６の油圧とは別の蒸気弁油圧シリン
ダのディスクダンプ弁（図示せず）へ供給される。

ここに、上記各蒸気弁油圧シリンダは、マスタートリッ
プ弁１０の出口ポート１３を出た出口管路１６の油圧ま
たはリレートリップ弁１７の出口ポート２１を出た出口
管路２２の油圧が喪失した時にディスクダンプ弁が動作
し、この内部の油圧を排出して蒸気弁を急速に閉鎖する
ようなされている。

このような蒸気タービンの非常停止装置において、例え
ば蒸気タービンに規定数以上の振動が発生した場合には
、非常停止信号はマスタートリップ弁１０の電磁弁２３
ａ、２３ｂと、メカニカルトリップ弁４を動作させるト
リップソレノイド２４の双方に電気信号として伝えられ
る。

これにより、マスタートリップ弁１０とメカニカルトリ
ップ弁４が同時に動作することになるが、メカニカルト
リップ弁４はリンク機構３を介して動力伝達されるため
僅かにマスタートリップ弁１０より動作が遅れることに
なる。

そして、マスタートリップ弁１０の電磁弁２３ａ、２３
ｂの動作により、マスタートリップ弁１０のＸポート１
２から連続したオリフィス１４以降の油圧通路２５の油
圧は、電磁弁２３ａ、２３ｂを経てドレンポート３０に
排出される。このため、マスタートリップ弁１０のオリ
フィス１４の以降の油圧通路２５の油圧は低下し、マス
タートリップ弁１０のスプール１５は、ばね２６の弾性
力により矢印Ａと反対方向に動くことになる。

このマスタートリップ弁１０のスプール１５の動作によ
り、マスタートリップ弁１０の入口ポート１１と出口ポ
ート１３との連絡が遮断され、この出口ポート１３とド
レンポート２７とが連絡されて、マスタートリップ弁１
０の出口管路１６の油圧はこの出口ポート１３とトレン
ポート２７を経て排出されて急速に降下する。

このマスタートリップ弁１０の出口管路１６の油圧の急
速な降下により、リレートリップ弁１７のＹポート１８
の油圧も降下し、リレートリップ弁１７のスプール１９
はばね２８の弾性力により、矢印Ｂと反対の方向に動作
する。このスプール１９の動作により、リレートリップ
弁１７の入口ポート２０と出口ポート２１との連絡は遮
断され、出口ポート２１はドレンポート２９に連絡され
る。

これにより、リレートリップ弁１７の８０管路２２の油
圧は出口ポート２１及びドレンポート２９を経て排出さ
れ、この油圧も急速に降下する。

そして、このマスタートリップ弁１０の出口管路１６及
びリレートリップ弁〕７の出口管路２２油圧の急激な降
下により、蒸気弁は急速に閉鎖する。

以上説明した非常停止装置の動作に伴うマスタートリッ
プ弁１０の出口管路１６及びリレートリップ弁１７の出
口管路２２内の油圧の降下の状態を第５図に示す。第５
図は、横軸に時間Ｔを、縦軸に油圧Ｐをとり、実線ａは
マスタートリップ弁１０の出口管路１６の油圧を、破線
すはリレートリップ弁１７の出口管路２２内の油圧を夫
々示している。

この第５図から判るように、蒸気タービンの振動が規定
数を越え、マスタートリップ弁１０とトリップソレノイ
ド２４が同時に停止信号を受ける場合におけるマスター
トリップ弁１０の出口管路１６及びリレートリップ弁１
７の出口管路２２内の油圧の降下は正常に行われる。

次に、タービンロータ１に設けられた非常調速機２が作
動した場合の動作を説明する。

タービンの回転数が規定数以上になると非常調速機２が
作動する。この非常調速機２の動作により非常トリップ
装置３１のトリップフィンガ３２とピストン３３とのラ
ッチが外れ、メカニカルトリップ弁４はばね３４の弾性
力でリンク機構３を矢印Ｃの方向に動く。すると、メカ
ニカルトリップ弁４の入口ポート３５と出口ポート６と
の連絡は遮断され、出口ポート６はドレンポート３６に
連絡される。

一方、非常調速機２の動作時にはマスタートリップ弁１
０は非常調速機２から直接作動信号を受けないため、通
常の運転状態にある。

このメカニカルトリップ弁４の動作により、供給元油圧
管路５からの油圧がロックアウト弁７に供給されず、一
方、マスタートリップ弁１０の出口管路１６の油圧は、
逆にマスタートリップ弁１０の出口ポート１３から入口
ポート１１、ロックアウト弁７の出口ポート９から入口
ポート８、さらにはメカニカルトリップ弁４の出口ポー
ト６を順次経てこのドレンポート３６から排出される。

このドレンポート３６からの排出により、リレートリッ
プ弁］７のＹポート１８の圧力も降下を始め、同時にマ
スタートリップ弁１０のオリフィス１４以降の油圧通路
２５内の油圧もオリフィス１４の効果により遅れて降下
を始める。この油圧通路２５の油圧の降下により、マス
タートリップ弁１０のスプール１５は、ばね２６の弾性
力により矢印Ａと反対方向に動作する。

このように、マスタートリップ弁１０の出口管路１６の
油圧は、マスタートリップ弁１０、ロックアウト弁７を
経てメカニカルトリップ弁４のドレンポート３６から排
出され、この排出過程の途中でマスタートリップ弁１０
のスプール１５か矢印Ａと反対の方向に動作することに
なる。

このマスタートリップ弁１０のスプール１５の動作の過
程で、マスタートリップ弁１０の出口ポート１３は一時
的にこのスプール１５により塞がれる。この出口ポート
１３がスプール１５で一時的に塞がれた時点では、マス
タートリップ弁、１０の出口管路１６の油圧の排出がな
くなる。そして、このスプール１５が完全に動作を完了
すると、この出口管路１６の油圧は出口ポート１３から
ドレンポート２７を経て再度排出される。

このように、マスタートリップ弁１０の出口管路１６の
油圧の排出過程でこの排出が一時的になくなる時点があ
ると、この出口管路１６の油圧は降下過程で短時間では
あるが再上昇することになる。

リレートリップ弁１７のスプール１９は、マスタートリ
ップ弁１０の出口管路１６の油圧の降下により矢印Ｂと
反対方向に動き、リレートリップ弁１７の出口管路２２
の油圧の排出を始めるが、マスタートリップ弁１０の出
口管路１６の油圧が再上昇するとスプール１９は矢印Ｂ
方向に一時的に動き、リレートリップ弁１７の出口管路
２２の油圧の排出を止めるとともに、供給元油圧管路５
の油圧をリレートリップ弁１７の入口ポート２０から出
口ポート２１を経てこの出口管路２２へ供給することに
なる。これにより、この出口管路２２の油圧は、降下過
程で一時的に上昇する。

すなわち、第６図に示すように、マスタートリップ弁１
０の出口管路１６の油圧ａは、−時的に排出がなくなる
のに対し、リレートリップ弁１７の出口管路２２の油圧
すは、排出がなくなるとともに供給元油圧管路５の油圧
が供給されるため、この油圧は大きく再上昇することに
なる。

第６図には非常調速機２の作動により、メカニカルトリ
ップ弁４のみが動作した場合のマスタートリップ弁１０
の出口管路１６及びリレートリップ弁１７の出口管路２
２の油圧の挙動が示されている。第６図は、横軸に時間
Ｔを縦軸に油圧Ｐをとり、実線ａはマスタートリップ弁
１０の世口管路１６の油圧、破線すはリレートリップ弁
１７の出口管路２２内の油圧を夫々示している。

なお、リレートリップ弁１７の出口管路２２の系統には
、タービン非常停止時に原子炉やボイラの保護を行うた
めの圧力スイッチ４１が設けられているのが普通である
。この圧力スイッチ４１は、油圧の降下により蒸気弁が
急速に閉鎖したことを検出し、原子炉やボイラを緊急停
止させるためのものである。

上記のように、マスタートリップ弁１０の出口管路１６
やリレートリップ弁１７の出口管路２２の油圧の降下過
程で、この油圧が一時的に上昇すると、蒸気弁の急速閉
鎖を遅らせ、結果として蒸気タービンの非常停止を遅ら
せたり、圧力スイ、。

チ４１が一度動作した後、再度復帰して、原子炉やボイ
ラの緊急停止を遅らせてしまう可能性もある。

（発明が解決しようとする課題） 従来の蒸気タービンの非常停止装置は、メカニカルトリ
ップ弁４とマスタートリップ弁１０が同時に作動する場
合には正常に蒸気弁を急速閉鎖させ、安全に蒸気タービ
ン及び蒸気発生装置を停止させることができるか、例え
ばタービンの速度上昇時における非常調速機２の作動時
等のようにメカニカルトリップ弁４のみが作動する場合
には、マスタートリップ弁１０の出口管路１６及びリレ
ートリップ弁１７の出口管路２２の油圧か一時的に再上
昇してしまい、このため蒸気弁の急速閉鎖による蒸気タ
ービンの非常停止及び蒸気発生装置の非常停止を遅らせ
てしまう場合があり、蒸気タービンや蒸気発生装置の安
全性や信頼性を図る上で問題があった。

本発明は上記に鑑み、非常調速機の作動時等のように、
マスタートリップ弁のみが動作した場合においても、マ
スタートリップ弁の出口管路及びリレートリップ弁の出
口管路における油圧降下過程での一時的な油圧の上昇を
無くし、蒸気弁を緊急閉鎖させて蒸気タービンや蒸気発
生装置を安全に非常停止できるようにしたものを提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る蒸気タービンの
非常停止装置は、蒸気タービンの非常時に作動するメカ
ニカルトリップ弁と、蒸気タービンの非常停止信号を受
けで動作する電磁弁を備えたマスタトリップ弁とを直列
に配置するとともに、このマスタートリップ弁の出口管
路の油圧をリレートリップ弁のＹポートに導き、上記マ
スタートリップ弁の出口管路の油圧とこのリレートリッ
プ弁の出口配管の油圧で蒸気弁の開閉を行うようにした
蒸気タービンの非常停止装置において、上記マスタトリ
ップ弁のスプールを切換える油圧として供給元油圧管路
の油圧を用いたことを特徴とするものである。

（作用） 上記のように構成した本発明によれば、メカニカルトリ
ップ弁のみが動作した場合、マスタトリップ弁のスプー
ルは、これを切換える油圧として供給元油圧管路の油圧
が用いられているためメカニカルトリップの動作に連動
して動作せずに、そのままの位置を維持するため、この
マスタートリップ弁の出口管路の油圧の排出を一時的に
塞いでしまうことなく、これによってメカニカルトリッ
プ弁のみの動作に伴って、マスタートリップ弁の出口管
路及びリレートリップ弁の出口管路の油圧共、正常に降
下させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本発明に係るたの非常停止装置の第１実施例を
示す。この第１実施例に示された蒸気りビンの非常停止
装置は、従来の第４図に示す蒸気タービンの非常停止装
置をベースにして改良したものであり、従来の非常停止
装置と同一部材には、同一符号を付して説明を省略する
。

第１図において、マスタートリップ弁１０のＸポート１
２には供給元油圧管路５から分岐された油圧管路５ａが
接続され、供給元の油圧がマスタートリップ弁１０のＸ
ポート１２に供給されるようになっている。

このようにＸポート１２への油圧の供給を供給元油圧管
路５より分岐して行うことにより、メカニカルトリップ
弁４のみが作動した場合に、マスタートリップ弁１０の
スプール１５は作動せず、従ってマスタートリップ弁１
０の出口管路１６の油圧の排出を一時的に塞ぐことはな
い。また、この出口管路１６の油圧は降下過程で上昇し
ないため、リレートリップ弁１７のスプール１９が一時
的に矢印Ｂの方向に動くことがなく、したがってマスタ
ートリップ弁１０の出口管路１６及びリレートリップ弁
１７の出口管路２２の油圧は共に正常に降下することに
なる。

すなわち、第１図に示される蒸気タービンの非常停止装
置において、蒸気タービンに規定数以上の振動が発生し
た場合には、非常停止信号はマスタートリップ弁１０の
電磁弁２３ａ、２３ｂとメカニカルトリップ弁４を動作
させるトリップソレノイド２４の双方を動作させる。こ
こにメカニカルトリップ弁４はリンク機構３を介して動
作するため、マスタートリップ弁１０より僅かに動作が
遅れることになる。

このマスタートリップ弁１０の電磁弁２３ａ。

２３ｂの動作により、マスタートリップ弁１０のＸポー
ト１２から延びオリフィス１４以降の通路２５の油圧は
、電磁弁２３ａ、２３ｂを経てドレンポート３０から排
出される。

この結果、マスタートリップ弁１０のスプール１５が矢
印Ａと反対の方向に動き、マスタートリップ弁１０の出
口管路１６及びリレートリップ弁１７の出口管路２２の
油圧が降下するのは、上記従来例と同様である。

つまり、トリップソレノイド２４とマスタートリップ弁
１０が同時に停止信号を受ける場合のマスタートリップ
弁１０の出口管路１６とリレートリップ弁１７の出口管
路２２の油圧の降下は、従来例の第５図に示すものと同
じ挙動になる。

一方、タービン回転数の上昇によって非常調速機２か作
動した場合、マスタートリップ弁１ｏの出口管路１６の
油圧は、マスタートリップ弁１゜の出口ポート１３から
入口ポート１１、ロックアウト弁７の出口ポート９及び
入口ポート８、さらにメカニカルトリップ弁４の出口ポ
ート６を順次縁てこのドレンポート３６から排出される
ことになる。

このマスタートリップ弁１０の出口管路１６の油圧の排
出過程においても、マスタートリップ弁１０のＸポート
１２には、供給元油圧管路５の油圧が供給されているた
め、オリフィス１４以降の油圧通路２５の油圧は降下し
ない。したがってマスタートリップ弁１０のスプール１
５はこの油圧通路２５の油圧によって矢印Ａの方向に押
し付けられた状態を保持する。このため、マスタートリ
ップ弁１０の出口管路１６の油圧は、前記排出経路を経
てスムーズに排出されて降下することになる。

このマスタートリップ弁１０の出口管路１６の油圧の降
下に伴って、リレートリップ弁１７のＹポート１８の油
圧も降下し、スプール１９は矢印Ｂと反対方向に動作し
、この出口管路２２の油圧を排出してこの油圧は降下す
る。

このように、非常調速機２の動作時等において、メカニ
カルトリップ弁４のみが動作した場合のマスタートリッ
プ弁１０の出口管路１６及びリレートリップ弁１７の出
口管路２２の油圧の挙動を第２図に示す。ここに、横軸
に時間Ｔを縦軸に油圧Ｐをとり、実線ａはマスタートリ
ップ弁１ｏの出口管路１６の油圧を、破線すはリレート
リップ弁１７の出口管路２２の油圧をそれぞれ示す。

このように、本実施例においては、トリップソレノイド
２４及びマスタートリップ弁１ｏが同時に停止信号を受
ける場合は勿論、非常調速機２の動作時等、メカニカル
トリップ弁４のみが動作した場合にも、油圧の降下過程
でこれが一時的に上昇してしてしまう現象は無くなって
、スムーズに降下し、これによって蒸気タービン及び蒸
気発生装置を安全に非常停止させることができ、信頼性
の高い蒸気タービンの非常停止装置となる。

第３図は本発明に係る蒸気タービンの非常停止装置の第
２実施例を示すものであり、第１実施例と異なる点は、
マスタートリップ弁１０のＸポート１２に延びる供給元
油圧管路５からの分岐油圧管路５ａ内にシーケンスバル
ブ５１を設けるとともに、このシーケンスバルブ５１の
パイロット圧を、ロックアウト弁７の出口ポート９とマ
スタートリップ弁１０の入口ポート１１とを結ぶ管路か
ら導くことにより、マスタートリップ弁１０の出口管路
１６の油圧の降下に伴うこの入口ポート１１の圧力の降
下により、このシーケンスバルブ５１を切換えるように
した点にある。

これにより、マスタートリップ弁１０の出口管路１６及
びリレートリップ弁１７の出口管路２２の油圧の降下は
上記第１実施例と同じであるが、シーケンスバルブ５１
に時間遅れを持たせ、マスタートリップ弁１０の出口管
路１６及びリレートリップ弁１７の出口管路２２の油圧
が完全に降下した後、マスタートリップ弁１０のＸポー
ト１２への油圧の供給を遮断して排出し、タービンが非
常停止した後に、マスタートリップ弁１０のスプール１
５を矢印と反対方向に動作させてマスタートリップ弁１
０をタービン停止状態に保持することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る蒸気タービンの非常停止装置は上述したよ
うに構成したので、メカニカルトリップ弁とマスタート
リップ弁が共に動作した時は勿論、メカニカルトリップ
弁のみが動作した時にも、マスタートリップ弁の出口管
路及びリレートリップ弁の出口管路の油圧を一時的に上
昇させることなくスムーズに降下させて、蒸気弁を緊急
閉鎖させ、これによって蒸気タービン及び蒸気発生装置
を安全に停止させて、その安全性や信頼性を確保するこ
とができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気タービンの非常停止装置の一
実施例を示す構成図、第２図はこの実施例においてメカ
ニカルトリップ弁のみが動作した時のマスタートリップ
弁の出口管路とリレートリップ弁の出口管路の油圧の挙
動を示す図、第３図は本発明に係る蒸気タービンの非常
停止装置の他の実施例を示す構成図、第４図は従来例を
示す構成図、第５図はこの従来においてメカニカルトリ
ップ弁とマスタートリップ弁が動作した時のマスタート
リップ弁の出口管路とリレートリップ弁の出口管路の油
圧の挙動を示す図、第６図はこの従来例における第２図
相当図である。 １・・・タービンロータ、２・・・非常調速機、４・・
・メカニカルトリップ弁、５・・・供給元油圧管路、５
ａ・・・分岐油圧管路、７・・・ロックアウト弁、１０
・・・マスタートリップ弁、１４・・・オリフィス、１
５・・・スプール、１６・・・出口管路、１７・・・リ
レートリップ弁、１８・・・Ｙポート、１９・・・スプ
ール、２２・・・出口管路、２３　ａ、　　２３　ｂ・
・・電磁弁、２４・・・トリップソレノイド、２５・・
・通路、５１・・・シーケンスバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービンの非常時に作動するメカニカルトリップ弁
   と、蒸気タービンの非常停止信号を受けで動作する電磁
   弁を備えたマスタトリップ弁とを直列に配置するととも
   に、このマスタートリップ弁の出口管路の油圧をリレー
   トリップ弁のＹポートに導き、上記マスタートリップ弁
   の出口管路の油圧とこのリレートリップ弁の出口配管の
   油圧で蒸気弁の開閉を行うようにした蒸気タービンの非
   常停止装置において、上記マスタトリップ弁のスプール
   を切換える油圧として供給元油圧管路の油圧を用いたこ
   とを特徴とする蒸気タービンの非常停止装置。