JPH09210244A - 蒸気加減弁 - Google Patents
蒸気加減弁Info
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- JPH09210244A JPH09210244A JP1894696A JP1894696A JPH09210244A JP H09210244 A JPH09210244 A JP H09210244A JP 1894696 A JP1894696 A JP 1894696A JP 1894696 A JP1894696 A JP 1894696A JP H09210244 A JPH09210244 A JP H09210244A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弁周りの超音速流の噴流衝突を回避し、流体
騒音を低減し、プラント運転条件が種々変化しても低騒
音の蒸気加減弁を提供する。 【解決手段】 弁体は、弁座と接する位置ＴＰ1を基準
として下流側にθ0の位置で弁体底部を平坦面により切
断するとともに、ＴＰ1を基準として弁上流側にθ0の４
〜７倍の角度θ1の位置まで弁体流路を形成する。弁座
は、弁体と接する位置ＴＰ2を基準として上流側にθ0の
２〜３.５倍の角度θ2の位置まで弁体流路を形成する。
弁体の曲率半径Ｒ1と弁座の曲率半径Ｒ2とをＲ1≒Ｒ2と
し、さらに、弁称呼径Ｄoとの関係をＲ1≒Ｒ2≒０.５７
Ｄoとする。超音速流の噴流が常に弁座側に付着して流
れ、弁体下部中央における噴流衝突が回避され、流体騒
音が低下し、蒸気加減弁で発生する騒音のレベルが下が
る。
騒音を低減し、プラント運転条件が種々変化しても低騒
音の蒸気加減弁を提供する。 【解決手段】 弁体は、弁座と接する位置ＴＰ1を基準
として下流側にθ0の位置で弁体底部を平坦面により切
断するとともに、ＴＰ1を基準として弁上流側にθ0の４
〜７倍の角度θ1の位置まで弁体流路を形成する。弁座
は、弁体と接する位置ＴＰ2を基準として上流側にθ0の
２〜３.５倍の角度θ2の位置まで弁体流路を形成する。
弁体の曲率半径Ｒ1と弁座の曲率半径Ｒ2とをＲ1≒Ｒ2と
し、さらに、弁称呼径Ｄoとの関係をＲ1≒Ｒ2≒０.５７
Ｄoとする。超音速流の噴流が常に弁座側に付着して流
れ、弁体下部中央における噴流衝突が回避され、流体騒
音が低下し、蒸気加減弁で発生する騒音のレベルが下が
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
ト，火力発電プラント，複合サイクル発電プラントなど
で使用される蒸気タービンの蒸気加減弁に係り、特に、
蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至るすべての
弁開度において、弁周りの超音速流の噴流衝突現象を回
避し、流体騒音を低減するための蒸気加減弁の構造に関
する。
ト，火力発電プラント，複合サイクル発電プラントなど
で使用される蒸気タービンの蒸気加減弁に係り、特に、
蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至るすべての
弁開度において、弁周りの超音速流の噴流衝突現象を回
避し、流体騒音を低減するための蒸気加減弁の構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気加減弁としては、一般に、親弁と子
弁とからなるグローブ弁が用いられている。図５は、従
来の蒸気加減弁の概略構造を示す図である。図５の軸心
線Ｃの左半分は、蒸気加減弁の全開状態を示し、軸心線
Ｃの右半分は、蒸気加減弁の全閉状態を示している。
弁とからなるグローブ弁が用いられている。図５は、従
来の蒸気加減弁の概略構造を示す図である。図５の軸心
線Ｃの左半分は、蒸気加減弁の全開状態を示し、軸心線
Ｃの右半分は、蒸気加減弁の全閉状態を示している。
【０００３】図５において、親弁は、中空の親弁体３と
親弁座４とからなる。親弁体３は、親弁座４に対向し
て、軸心線Ｃ方向に進退する。子弁は、子弁体５と親弁
体３内に形成された子弁座６とからなる。子弁体５は、
弁棒７の下端部に一体的に形成され、子弁座６に対向し
て、軸心線Ｃ方向に進退する。
親弁座４とからなる。親弁体３は、親弁座４に対向し
て、軸心線Ｃ方向に進退する。子弁は、子弁体５と親弁
体３内に形成された子弁座６とからなる。子弁体５は、
弁棒７の下端部に一体的に形成され、子弁座６に対向し
て、軸心線Ｃ方向に進退する。
【０００４】弁棒７が下方に押し付けられると、親弁体
３が親弁座４に接するとともに、子弁体５が子弁座６に
接して、閉止状態となる。入口蒸気室１２とバランス室
１０とは、スリーブ２と親弁体３との間隙により連通す
るので、同一圧力となる。
３が親弁座４に接するとともに、子弁体５が子弁座６に
接して、閉止状態となる。入口蒸気室１２とバランス室
１０とは、スリーブ２と親弁体３との間隙により連通す
るので、同一圧力となる。
【０００５】弁棒７が上方に移動すると、弁棒肩部８と
弁体突起９とが接触するまでは、子弁体５のみが開く。
すなわち、子弁体５が子弁座６から離れ、子弁体５と子
弁座６との間に流路が形成される。したがって、蒸気
は、子弁体５上流側のバランス室１０から子弁体５と子
弁座６との間を通り、子弁体５下流側に流れ、親弁体３
内の流通路１１から親弁座４側に流出する。このとき
に、親弁体３は、上流と下流との圧力差により、下方に
押しつけられ、閉止状態にある。
弁体突起９とが接触するまでは、子弁体５のみが開く。
すなわち、子弁体５が子弁座６から離れ、子弁体５と子
弁座６との間に流路が形成される。したがって、蒸気
は、子弁体５上流側のバランス室１０から子弁体５と子
弁座６との間を通り、子弁体５下流側に流れ、親弁体３
内の流通路１１から親弁座４側に流出する。このとき
に、親弁体３は、上流と下流との圧力差により、下方に
押しつけられ、閉止状態にある。
【０００６】弁棒７がさらに上昇すると、弁棒肩部８が
弁体突起９の下面に接触し、図５の左半分に示すよう
に、弁棒７が親弁体３を引き上げる。その結果、親弁体
３と親弁座４との間に流路が形成され、親弁体３の上流
側の入口蒸気室１２の圧力(弁前圧力)Ｐ1と下流側の出
口流路１３の圧力(弁後圧力)Ｐ2との圧力差によって、
蒸気が超音速流となり、親弁体３と親弁座４との間の流
路を流れ下る。
弁体突起９の下面に接触し、図５の左半分に示すよう
に、弁棒７が親弁体３を引き上げる。その結果、親弁体
３と親弁座４との間に流路が形成され、親弁体３の上流
側の入口蒸気室１２の圧力(弁前圧力)Ｐ1と下流側の出
口流路１３の圧力(弁後圧力)Ｐ2との圧力差によって、
蒸気が超音速流となり、親弁体３と親弁座４との間の流
路を流れ下る。
【０００７】一般に、蒸気流を制御する蒸気加減弁にお
いては、親弁体下流の流れが超音速流となることを回避
できないという前提に基づいて、構造上の種々の改良が
なされてきた。
いては、親弁体下流の流れが超音速流となることを回避
できないという前提に基づいて、構造上の種々の改良が
なされてきた。
【０００８】親弁体３の曲率半径をＲ1とし、親弁座４
の曲率半径をＲ2と定義した場合に、例えば、特開昭54
−54333号，特開昭56−109955号は、Ｒ1＜Ｒ2となるよ
うに親弁体３および親弁座４の形状を規定し、弁周りの
流れを改良して振動を軽減する構造を提案している。
の曲率半径をＲ2と定義した場合に、例えば、特開昭54
−54333号，特開昭56−109955号は、Ｒ1＜Ｒ2となるよ
うに親弁体３および親弁座４の形状を規定し、弁周りの
流れを改良して振動を軽減する構造を提案している。
【０００９】これに対し、特開昭62−209275号は、Ｒ1
＞Ｒ2となるように親弁体３および親弁座４の形状を規
定し、弁周りの流れを改良して振動を軽減する構造を提
案している。
＞Ｒ2となるように親弁体３および親弁座４の形状を規
定し、弁周りの流れを改良して振動を軽減する構造を提
案している。
【００１０】これらの従来例はいずれも、弁リフトのた
だ一つの中間領域で弁の騒音が大きくなるという認識に
基づいて、弁周りの流れを改良して振動を軽減する手段
を提案していた。
だ一つの中間領域で弁の騒音が大きくなるという認識に
基づいて、弁周りの流れを改良して振動を軽減する手段
を提案していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図６は、図５に示した
従来の蒸気加減弁における弁リフトと弁前後圧力比との
関係および騒音が大きい領域を示す特性図である。図６
において、Ｐ1は、入口蒸気室１２の弁入口圧力すなわ
ち弁前圧力であり、Ｐ2は、出口流路１３の弁出口圧力
すなわち弁後圧力である。
従来の蒸気加減弁における弁リフトと弁前後圧力比との
関係および騒音が大きい領域を示す特性図である。図６
において、Ｐ1は、入口蒸気室１２の弁入口圧力すなわ
ち弁前圧力であり、Ｐ2は、出口流路１３の弁出口圧力
すなわち弁後圧力である。
【００１２】既に述べたように、従来は、弁の騒音が大
きくなる領域が弁リフトのただ一つの中間領域Ａである
とされていたが、現実に弁の騒音が大きくなる領域が、
弁前後圧力の比Ｐ2／Ｐ1と弁棒７の移動量(弁リフト)と
の関係によっては、二つの領域Ａ，Ｂとなることが、実
際の機器で確認された。
きくなる領域が弁リフトのただ一つの中間領域Ａである
とされていたが、現実に弁の騒音が大きくなる領域が、
弁前後圧力の比Ｐ2／Ｐ1と弁棒７の移動量(弁リフト)と
の関係によっては、二つの領域Ａ，Ｂとなることが、実
際の機器で確認された。
【００１３】図７は、図６の領域Ａ，Ｂにおける弁周り
の流動状況を示す図である。領域Ａの弁周りの流動状況
は、流線ｃ，ｄのように、軸心線Ｃを基準とした対称の
流れとなり、超音速流の噴流衝突が生じる。ところが、
さらに弁を上昇させた領域Ｂにおいても、流線ａ，ｂの
ように、軸心線Ｃを基準とした対称の流れとなり、超音
速流の噴流衝突が生じることが、確認された。
の流動状況を示す図である。領域Ａの弁周りの流動状況
は、流線ｃ，ｄのように、軸心線Ｃを基準とした対称の
流れとなり、超音速流の噴流衝突が生じる。ところが、
さらに弁を上昇させた領域Ｂにおいても、流線ａ，ｂの
ように、軸心線Ｃを基準とした対称の流れとなり、超音
速流の噴流衝突が生じることが、確認された。
【００１４】領域Ａ，Ｂのいずれでも、これらの噴流衝
突現象は安定せず、弁前後圧力の比と弁棒７の移動量
(弁リフト)とが変化すると、軸心線Ｃを基準として右側
または左側に噴流方向が不規則に移動する非定常流とな
る。
突現象は安定せず、弁前後圧力の比と弁棒７の移動量
(弁リフト)とが変化すると、軸心線Ｃを基準として右側
または左側に噴流方向が不規則に移動する非定常流とな
る。
【００１５】発明者らは、実験によって、図６の領域Ａ
から領域Ｂに亘り、弁周りの流動状況を解明し、親弁体
下流の流れが超音速流である状況において、非定常流と
なる噴流衝突が生じるために、騒音が大きくなることを
確認した。
から領域Ｂに亘り、弁周りの流動状況を解明し、親弁体
下流の流れが超音速流である状況において、非定常流と
なる噴流衝突が生じるために、騒音が大きくなることを
確認した。
【００１６】したがって、弁リフトのただ一つの中間領
域Ａで蒸気加減弁の騒音が大きくなるという従来の認識
に基づき、弁周りの流れを改良し振動を軽減する手段だ
けでは、蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至る
広範囲の弁開度において、弁周りの超音速流の噴流衝突
をすべて回避し、流体騒音を低減することはできなかっ
た。
域Ａで蒸気加減弁の騒音が大きくなるという従来の認識
に基づき、弁周りの流れを改良し振動を軽減する手段だ
けでは、蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至る
広範囲の弁開度において、弁周りの超音速流の噴流衝突
をすべて回避し、流体騒音を低減することはできなかっ
た。
【００１７】本発明の目的は、蒸気タービン負荷上昇か
ら定格負荷運転に至るすべての弁開度において、蒸気加
減弁の弁周りの超音速流の噴流衝突を確実に回避し、蒸
気加減弁から発生する騒音原因の一つである流体騒音を
低減し、プラント運転条件が変化しても騒音が少ない構
造の蒸気加減弁を提供することである。
ら定格負荷運転に至るすべての弁開度において、蒸気加
減弁の弁周りの超音速流の噴流衝突を確実に回避し、蒸
気加減弁から発生する騒音原因の一つである流体騒音を
低減し、プラント運転条件が変化しても騒音が少ない構
造の蒸気加減弁を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、弁座の軸心線方向に弁体を進退させ蒸気
流量を調節する蒸気加減弁において、閉止時に弁体表面
上の弁座と接する位置ＴＰ1を基準として弁下流側に角
度θ0の位置で弁体底部を平坦面により切断し、位置Ｔ
Ｐ1を基準として弁上流方向に角度θ0の４〜７倍の角度
θ1の位置まで弁体流路を形成し、閉止時に弁座表面上
の弁体と接する位置ＴＰ2を基準として弁上流側に角度
θ0の２〜３.５倍の角度θ2の位置まで弁座流路を形成
した蒸気加減弁を提案する。
成するために、弁座の軸心線方向に弁体を進退させ蒸気
流量を調節する蒸気加減弁において、閉止時に弁体表面
上の弁座と接する位置ＴＰ1を基準として弁下流側に角
度θ0の位置で弁体底部を平坦面により切断し、位置Ｔ
Ｐ1を基準として弁上流方向に角度θ0の４〜７倍の角度
θ1の位置まで弁体流路を形成し、閉止時に弁座表面上
の弁体と接する位置ＴＰ2を基準として弁上流側に角度
θ0の２〜３.５倍の角度θ2の位置まで弁座流路を形成
した蒸気加減弁を提案する。
【００１９】弁体の曲率半径Ｒ1と弁座の曲率半径Ｒ2と
をＲ1≒Ｒ2とし、蒸気加減弁の弁称呼径Ｄoに対してＲ1
≒Ｒ2≒０.５７Ｄoとすることが望ましい。
をＲ1≒Ｒ2とし、蒸気加減弁の弁称呼径Ｄoに対してＲ1
≒Ｒ2≒０.５７Ｄoとすることが望ましい。
【００２０】蒸気加減弁の弁周りの噴流衝突を回避し、
流体騒音を低減するには、蒸気の流路を形成する親弁体
および親弁座の形状をさらに改良する必要がある。
流体騒音を低減するには、蒸気の流路を形成する親弁体
および親弁座の形状をさらに改良する必要がある。
【００２１】本発明における騒音低減の方針は、以下の
通りである。 (1) まず、図７により既に説明したような従来の蒸気加
減弁に生じていた超音速流の噴流衝突を回避するため、
親弁体底部を平坦面により切断し、親弁体側に付着する
流れを無くし、親弁座側に付着する流れに変える。 (2) 次に、親弁体上部および親弁座上部に滑らかな流路
を形成させ、親弁体と親弁座との間を通過するまでの蒸
気流の乱れを防止する。 (3) さらに、この親弁座側に付着する流れを安定化させ
るため、流体力学で一般に知られているコアンダ効果を
利用できるように、親弁体および親弁座の曲率半径を決
定する。親弁体の形状および親弁座の形状をこのように
規定すると、超音速流の噴流衝突を回避して流体騒音を
低下させ、蒸気加減弁から発生する騒音のレベルを低減
できる。
通りである。 (1) まず、図７により既に説明したような従来の蒸気加
減弁に生じていた超音速流の噴流衝突を回避するため、
親弁体底部を平坦面により切断し、親弁体側に付着する
流れを無くし、親弁座側に付着する流れに変える。 (2) 次に、親弁体上部および親弁座上部に滑らかな流路
を形成させ、親弁体と親弁座との間を通過するまでの蒸
気流の乱れを防止する。 (3) さらに、この親弁座側に付着する流れを安定化させ
るため、流体力学で一般に知られているコアンダ効果を
利用できるように、親弁体および親弁座の曲率半径を決
定する。親弁体の形状および親弁座の形状をこのように
規定すると、超音速流の噴流衝突を回避して流体騒音を
低下させ、蒸気加減弁から発生する騒音のレベルを低減
できる。
【００２２】親弁体底部を平坦面により切断すると、親
弁体に付着する流れから親弁座側に付着する流れに変え
させることができる。すなわち、親弁体底部を平坦面に
より切断すると、流れが親弁体底部側に入り込む現象が
無くなり、切断位置で流れが親弁体からはがれ、親弁座
側に付着して流れるプラントル・マイヤ流れに類似した
流れとなる。
弁体に付着する流れから親弁座側に付着する流れに変え
させることができる。すなわち、親弁体底部を平坦面に
より切断すると、流れが親弁体底部側に入り込む現象が
無くなり、切断位置で流れが親弁体からはがれ、親弁座
側に付着して流れるプラントル・マイヤ流れに類似した
流れとなる。
【００２３】親弁体上部および親弁座上部に滑らかな流
路を形成させ、親弁体と親弁座との間を通過するまでの
蒸気流の乱れを防止するには、親弁体上部から親弁体底
部までの高さも重要である。なお、本明細書において
は、親弁体上端から親弁体底部までの高さは、親弁体上
端と軸心線Ｃとの交点からの角度で規定する。
路を形成させ、親弁体と親弁座との間を通過するまでの
蒸気流の乱れを防止するには、親弁体上部から親弁体底
部までの高さも重要である。なお、本明細書において
は、親弁体上端から親弁体底部までの高さは、親弁体上
端と軸心線Ｃとの交点からの角度で規定する。
【００２４】親弁体底部の平坦面による切断の結果、図
６の領域Ａ，Ｂのいずれでも、弁体下部中央における超
音速流の噴流衝突を回避できる。
６の領域Ａ，Ｂのいずれでも、弁体下部中央における超
音速流の噴流衝突を回避できる。
【００２５】しかし、親弁体底部を平坦面により切断し
ただけでは、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リ
フト)の関係が変化すると、親弁座側に付着する流れが
安定せず、中央に再び噴き出すようになり、弁体下部中
央において超音速流の噴流衝突が発生した。
ただけでは、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リ
フト)の関係が変化すると、親弁座側に付着する流れが
安定せず、中央に再び噴き出すようになり、弁体下部中
央において超音速流の噴流衝突が発生した。
【００２６】図２は、衝撃波の発生により流れが中央に
吹き出す超音速流の流動メカニズムを示す図である。弁
周りの超音速流の特徴は、親弁体３と親弁座４とにより
形成される流路部で流れが圧縮され、その後、膨張，圧
縮，膨張，圧縮を繰り返しながら減衰していくことであ
る。このような超音速流に対し、圧縮領域１８の後に形
成される最初の膨張領域１９にその曲率変化点である親
弁座円弧部終了点１７が存在すると、この円弧部終了点
１７において衝撃波が発生し、流れが親弁座側４からは
がれ、中央に吹き出す現象が発生することが判明した。
吹き出す超音速流の流動メカニズムを示す図である。弁
周りの超音速流の特徴は、親弁体３と親弁座４とにより
形成される流路部で流れが圧縮され、その後、膨張，圧
縮，膨張，圧縮を繰り返しながら減衰していくことであ
る。このような超音速流に対し、圧縮領域１８の後に形
成される最初の膨張領域１９にその曲率変化点である親
弁座円弧部終了点１７が存在すると、この円弧部終了点
１７において衝撃波が発生し、流れが親弁座側４からは
がれ、中央に吹き出す現象が発生することが判明した。
【００２７】図３は、流れを弁座側に付着させ超音速流
の噴流衝突を防止する本発明の構造の要点を示す図であ
る。親弁座側４に流れを付着させ、親弁座円弧部終了点
１７における衝撃波の発生を防ぐには、親弁体曲率半径
Ｒ1と親弁座曲率半径Ｒ2とをＲ1≒Ｒ2の関係として、最
初の膨張領域１９から親弁座円弧部終了点１７を遠ざ
け、最初の膨張領域１９の後に発生する圧縮領域２０に
おいて親弁座円弧部終了点１７を形成させると、衝撃波
の発生を防止できることが、実験および流れの数値解析
により判明した。
の噴流衝突を防止する本発明の構造の要点を示す図であ
る。親弁座側４に流れを付着させ、親弁座円弧部終了点
１７における衝撃波の発生を防ぐには、親弁体曲率半径
Ｒ1と親弁座曲率半径Ｒ2とをＲ1≒Ｒ2の関係として、最
初の膨張領域１９から親弁座円弧部終了点１７を遠ざ
け、最初の膨張領域１９の後に発生する圧縮領域２０に
おいて親弁座円弧部終了点１７を形成させると、衝撃波
の発生を防止できることが、実験および流れの数値解析
により判明した。
【００２８】親弁体および親弁座の形状のこれらの改良
によって、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リフ
ト)の関係が変化しても、図６のＡ領域からＢ領域に亘
る広い範囲において、弁周りの流れを常に親弁座４側に
付着させ、超音速流の衝突現象を回避できる。その結
果、流体騒音を低下させ、蒸気加減弁から発生する騒音
のレベルを大幅に低減できる。
によって、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リフ
ト)の関係が変化しても、図６のＡ領域からＢ領域に亘
る広い範囲において、弁周りの流れを常に親弁座４側に
付着させ、超音速流の衝突現象を回避できる。その結
果、流体騒音を低下させ、蒸気加減弁から発生する騒音
のレベルを大幅に低減できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、上記方針に基づいて形状を
決定した本発明による蒸気加減弁の一実施例を詳細に説
明する。図１は、本発明による蒸気加減弁の一実施例の
具体的な形状を示す図である。
決定した本発明による蒸気加減弁の一実施例を詳細に説
明する。図１は、本発明による蒸気加減弁の一実施例の
具体的な形状を示す図である。
【００３０】弁スロート部以降の流れを弁下流方向へ流
下させ、超音速流の噴流衝突を回避するために、親弁座
と接触する親弁体表面の位置ＴＰ1を基準として、角度
θ0の高さで親弁体底部を平坦面により切断し、プラン
トル・マイヤ流れに類似した効果を得るようにした。
下させ、超音速流の噴流衝突を回避するために、親弁座
と接触する親弁体表面の位置ＴＰ1を基準として、角度
θ0の高さで親弁体底部を平坦面により切断し、プラン
トル・マイヤ流れに類似した効果を得るようにした。
【００３１】また、親弁体と親弁座との間を流れる蒸気
流の乱れを防止するために、弁上流方向に角度θ0の４
〜７倍の角度θ1となる親弁体流路部を形成するととも
に、親弁座側においては、親弁体と接触する親弁座表面
の位置ＴＰ2を基準として、上流側に前記θ0の２〜３.
５倍の角度θ2となる親弁座流路部を形成する。
流の乱れを防止するために、弁上流方向に角度θ0の４
〜７倍の角度θ1となる親弁体流路部を形成するととも
に、親弁座側においては、親弁体と接触する親弁座表面
の位置ＴＰ2を基準として、上流側に前記θ0の２〜３.
５倍の角度θ2となる親弁座流路部を形成する。
【００３２】このようにすると、蒸気流が弁体側から離
れて弁座側に付着して流れる効果が確認された。実験に
よれば、角度θ0の好ましい範囲は、ほぼ４〜１０゜で
ある。これらの角度θ0,θ1,θ2の関係は、 θ1＝(４〜７)×θ0 θ2＝(２〜３.５)×θ0 である。
れて弁座側に付着して流れる効果が確認された。実験に
よれば、角度θ0の好ましい範囲は、ほぼ４〜１０゜で
ある。これらの角度θ0,θ1,θ2の関係は、 θ1＝(４〜７)×θ0 θ2＝(２〜３.５)×θ0 である。
【００３３】しかし、親弁体底部を平坦面により切断し
ただけでは、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リ
フト)の関係が変化すると、親弁座側に付着する流れが
安定せず、中央に再び噴き出すようになり、弁体下部中
央において超音速流の噴流衝突が発生する。すなわち、
図６の領域Ａ，Ｂ間の広範囲に亘り、騒音低減の効果を
得るには、不十分である。
ただけでは、弁前後圧力の状態および弁棒移動量(弁リ
フト)の関係が変化すると、親弁座側に付着する流れが
安定せず、中央に再び噴き出すようになり、弁体下部中
央において超音速流の噴流衝突が発生する。すなわち、
図６の領域Ａ，Ｂ間の広範囲に亘り、騒音低減の効果を
得るには、不十分である。
【００３４】領域Ａ，Ｂ間の広範囲に亘り、騒音低減の
効果を得る手段として、コアンダ効果を利用すると、弁
下流方向で流れを親弁座側に付着させられることが、実
験により確認された。コアンダ効果とは、二円柱間に流
路が形成されている時、その曲率半径の大きい方に流れ
が付着するという現象である。
効果を得る手段として、コアンダ効果を利用すると、弁
下流方向で流れを親弁座側に付着させられることが、実
験により確認された。コアンダ効果とは、二円柱間に流
路が形成されている時、その曲率半径の大きい方に流れ
が付着するという現象である。
【００３５】コアンダ効果により蒸気加減弁の弁座に付
着する蒸気の流れを得るため、親弁体曲率半径Ｒ1を親
弁座曲率半径Ｒ2よりも明らかに小さくしていくと、い
わゆるくさび効果が生じて、親弁体が親弁座にはまり込
み易くなり、親弁体が親弁座から抜けなくなるおそれが
ある。
着する蒸気の流れを得るため、親弁体曲率半径Ｒ1を親
弁座曲率半径Ｒ2よりも明らかに小さくしていくと、い
わゆるくさび効果が生じて、親弁体が親弁座にはまり込
み易くなり、親弁体が親弁座から抜けなくなるおそれが
ある。
【００３６】そこで、図６の領域Ａ，Ｂ間の広範囲に亘
り、くさび効果を排除しつつ、超音速噴流の衝突現象を
回避し、流体騒音を低減するに最適な親弁体の曲率半径
と親弁座の曲率半径とを検討したところ、下記の関係が
最適であることが判明した。ただし、Ｄoは、弁称呼径
である。 Ｒ1≒Ｒ2 Ｒ1≒Ｒ2≒０.５７Ｄo これらの数値は、実験により求められた好ましい範囲で
ある。
り、くさび効果を排除しつつ、超音速噴流の衝突現象を
回避し、流体騒音を低減するに最適な親弁体の曲率半径
と親弁座の曲率半径とを検討したところ、下記の関係が
最適であることが判明した。ただし、Ｄoは、弁称呼径
である。 Ｒ1≒Ｒ2 Ｒ1≒Ｒ2≒０.５７Ｄo これらの数値は、実験により求められた好ましい範囲で
ある。
【００３７】図４は、本発明による蒸気加減弁の弁周り
の流動状況を示す図である。図４においては、軸心線Ｃ
に関して左右対称な超音速流の流線ｉ,ｊが常に弁座に
付着するとともに、超音速流の流線ｈ,ｊの衝突現象が
全く生じない。したがって、最大で１０ｄＢ(Ａ)の騒音
低減効果が得られた。また、図６の領域Ａ，Ｂのみなら
ず、Ａ領域からＢ領域に亘る広い範囲において、騒音低
減効果が確認された。
の流動状況を示す図である。図４においては、軸心線Ｃ
に関して左右対称な超音速流の流線ｉ,ｊが常に弁座に
付着するとともに、超音速流の流線ｈ,ｊの衝突現象が
全く生じない。したがって、最大で１０ｄＢ(Ａ)の騒音
低減効果が得られた。また、図６の領域Ａ，Ｂのみなら
ず、Ａ領域からＢ領域に亘る広い範囲において、騒音低
減効果が確認された。
【００３８】なお、子弁体および子弁座についても、本
発明の上記方針を適用すると、騒音低減の効果が得られ
ることは、明らかである。
発明の上記方針を適用すると、騒音低減の効果が得られ
ることは、明らかである。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、親弁体の底部を平坦面
により切断し、親弁体側に付着する流れを無くして親弁
座側に付着する流れに変えるとともに、親弁座側に付着
する流れを安定化させるためコアンダ効果を利用できる
ように、親弁体および親弁座の曲率半径を決定したの
で、蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至るすべ
ての弁開度において、超音速流の噴流が常に弁座側に付
着して流れ、蒸気加減の弁周りの超音速流の噴流衝突を
確実に回避でき、蒸気加減弁から発生する騒音原因の一
つである流体騒音を低減し、プラント運転条件が変化し
ても騒音が少ない構造の蒸気加減弁が得られる。したが
って、原子力発電プラント，火力発電プラント，複合サ
イクルプラントなどにおいて、プラント運転員の作業環
境を改善し、労働条件を向上させ、周辺環境も保護でき
る。
により切断し、親弁体側に付着する流れを無くして親弁
座側に付着する流れに変えるとともに、親弁座側に付着
する流れを安定化させるためコアンダ効果を利用できる
ように、親弁体および親弁座の曲率半径を決定したの
で、蒸気タービン負荷上昇から定格負荷運転に至るすべ
ての弁開度において、超音速流の噴流が常に弁座側に付
着して流れ、蒸気加減の弁周りの超音速流の噴流衝突を
確実に回避でき、蒸気加減弁から発生する騒音原因の一
つである流体騒音を低減し、プラント運転条件が変化し
ても騒音が少ない構造の蒸気加減弁が得られる。したが
って、原子力発電プラント，火力発電プラント，複合サ
イクルプラントなどにおいて、プラント運転員の作業環
境を改善し、労働条件を向上させ、周辺環境も保護でき
る。
【図１】本発明による蒸気加減弁の一実施例の具体的な
形状を示す図である。
形状を示す図である。
【図２】衝撃波の発生により流れが中央に吹き出す超音
速流の流動メカニズムを示す図である。
速流の流動メカニズムを示す図である。
【図３】流れを弁座側に付着させ超音速流の噴流衝突を
防止する本発明の構造の要点を示す図である。
防止する本発明の構造の要点を示す図である。
【図４】本発明による蒸気加減弁の弁周りの流動状況を
示す図である。
示す図である。
【図５】図５に示した従来の蒸気加減弁における弁リフ
トと弁前後圧力比との関係および騒音が大きい領域を示
す特性図である。
トと弁前後圧力比との関係および騒音が大きい領域を示
す特性図である。
【図６】従来の蒸気加減弁による弁リフトと弁前後圧力
比の関係を示し、騒音が大きい領域を示す。
比の関係を示し、騒音が大きい領域を示す。
【図７】図６の領域Ａ，Ｂにおける弁周りの流動状況を
示す図である。
示す図である。
１ 蒸気加減弁 ２ スリーブ ３ 親弁体 ４ 親弁座 ５ 子弁体 ６ 子弁座 ７ 弁棒 ８ 弁棒肩部 ９ 弁体突起 １０ バランス室 １１ 流通路 １２ 入口蒸気室 １３ 出口流路 １６ 親弁座円弧部開始点 １７ 親弁座円弧部終了点 １８ 圧縮領域 １９ 最初の膨張領域 ２０ 圧縮領域 Ａ 大騒音領域 Ｂ 大騒音領域 Ｃ 軸心線 Ｄ0 弁称呼径 Ｐ1 弁前圧力 Ｐ2 弁後圧力 Ｒ1 弁体曲率半径 Ｒ2 弁座曲率半径 ＴＰ1 弁体が弁座と接触する位置 ＴＰ2 弁座が弁体と接触する位置 ａ 流線 ｂ 流線 ｃ 流線 ｄ 流線 ｇ 流線 ｈ 流線 ｉ 流線 ｊ 流線 θ0 弁体が弁座と接触する位置ＴＰ1から弁体底部まで
の角度 θ1 弁体が弁座と接触する位置ＴＰ1から弁体上端まで
の角度 θ2 弁座が弁体と接触する位置ＴＰ2から弁座上端まで
の角度
の角度 θ1 弁体が弁座と接触する位置ＴＰ1から弁体上端まで
の角度 θ2 弁座が弁体と接触する位置ＴＰ2から弁座上端まで
の角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｋ 1/52 Ｆ１６Ｋ 1/52 Ａ (72)発明者 永井 信一 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山中 和典 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 弁座の軸心線方向に弁体を進退させ蒸気
流量を調節する蒸気加減弁において、 閉止時に前記弁体表面上の前記弁座と接する位置ＴＰ1
を基準として弁下流側に角度θ0の位置で弁体底部を平
坦面により切断し、 前記位置ＴＰ1を基準として弁上流方向に前記角度θ0の
４〜７倍の角度θ1の位置まで弁体流路を形成し、 閉止時に前記弁座表面上の前記弁体と接する位置ＴＰ2
を基準として弁上流側に前記角度θ0の２〜３.５倍の角
度θ2の位置まで弁座流路を形成したことを特徴とする
蒸気加減弁。 - 【請求項２】 請求項１に記載の蒸気加減弁において、 前記弁体の曲率半径Ｒ1と前記弁座の曲率半径Ｒ2とをＲ
1≒Ｒ2とし、 前記蒸気加減弁の弁称呼径Ｄoに対してＲ1≒Ｒ2≒０.５
７Ｄoとしたことを特徴とする蒸気加減弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1894696A JPH09210244A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 蒸気加減弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1894696A JPH09210244A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 蒸気加減弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210244A true JPH09210244A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11985823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1894696A Pending JPH09210244A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 蒸気加減弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210244A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10039215A1 (de) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Bosch Gmbh Robert | Sitzventilanordnung, insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine |
| JP2006063957A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Toshiba Corp | 蒸気弁装置 |
| JP2012041823A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Hitachi Ltd | 蒸気タービンの弁装置及びその操作方法 |
| EP2985423A4 (en) * | 2013-06-13 | 2016-06-08 | Mitsubishi Hitachi Power Sys | STEAM VALVE |
| KR102784084B1 (ko) * | 2023-12-14 | 2025-03-21 | 거명파워 주식회사 | 주증기 차단 밸브의 손상 저감 방법 |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP1894696A patent/JPH09210244A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10039215A1 (de) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Bosch Gmbh Robert | Sitzventilanordnung, insbesondere für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Verbrennungsmaschine |
| JP2006063957A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-09 | Toshiba Corp | 蒸気弁装置 |
| US7931252B2 (en) | 2004-08-30 | 2011-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam valve |
| JP2012041823A (ja) * | 2010-08-12 | 2012-03-01 | Hitachi Ltd | 蒸気タービンの弁装置及びその操作方法 |
| EP2985423A4 (en) * | 2013-06-13 | 2016-06-08 | Mitsubishi Hitachi Power Sys | STEAM VALVE |
| US9416678B2 (en) | 2013-06-13 | 2016-08-16 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam valve |
| KR102784084B1 (ko) * | 2023-12-14 | 2025-03-21 | 거명파워 주식회사 | 주증기 차단 밸브의 손상 저감 방법 |
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