JPH10176502A - 一体型蒸気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 蒸気タービンのノズルに流入させる主蒸気を
制御する一体型蒸気弁に関し、従来は、弁室に１個の主
蒸気止め弁と２〜４個の蒸気加減弁を設けた二組の一体
型蒸気弁を、配設していた為、高中圧車室のメンテナン
ス性が悪く、又弁テスト時に蒸気タービンの負荷調整を
必要とし、組立調整が困難であった。この不具合を解消
できる一体型蒸気弁を提供する。 【解決手段】 一体型蒸気弁は、弁室４の両端部に配設
した弁シール６１に、弁棒３２の下降により当接し、主
蒸気の弁室への流入を遮断する縦型の主蒸気止め弁３
と、弁シートの間に直列に配置し、内部を拡開した弁室
の中央に配設する第１蒸気加減弁１及び、同弁より弁ス
ロート径が小さい第２蒸気加減弁２の２個とを弁室に一
体に設け、これを蒸気タービン高中圧車室に対して、１
組設けることゝした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所等の大型の
業務用蒸気タービンに適用され、蒸気タービンノズルに
主蒸気を流入させる弁室に設ける一体型蒸気弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】発電所で発電機等を駆動する蒸気タービ
ンの負荷に応じた蒸気流量をノズルに供給する主蒸気止
め弁、および蒸気加減弁を、ノズルに隣接して設けら
れ、主蒸気を流入させるようにした弁室に一体に組込ん
だ一体型蒸気弁が、従来から使用されている。図２は、
従来から使用されている一体型蒸気弁を設けた、事業用
等の比較的大型蒸気タービンの部分平面図である。

【０００３】図に示すように、１個の主蒸気止め弁０
２、および複数の蒸気加減弁０３を弁室０４に一体に組
込んだ一体型蒸気弁は、その弁室０４の軸方向を高中圧
車室０１の軸方向と略平行にして、高中圧車室０１の両
側にそれぞれ配置するようにしている。なお、図におい
て、０５は前部軸受台、０６は外衣、０７はインタセプ
ト弁、０８は再熱蒸気止め弁である。

【０００４】この一体型蒸気弁は、図２に示す矢視Ａ−
Ａにおける側面図である、図３に示すように、高中圧車
室０１の両側で、外衣０６の上端の床上にそれぞれ固着
された架台を介して設置された弁室０４、弁室０４に付
設された、主蒸気入口０９から弁室０４内の蒸気溜りに
流入する主蒸気Ｓの蒸気通路を開閉する主蒸気止め弁０
２、弁室０４の蒸気溜りに流入した主蒸気Ｓを、弁室０
４に隣接して設けたノズルへ流出させる主蒸気流量を調
節する蒸気加減弁０３が、上述の通り、弁室０４に一体
に組込まれて構成されている。

【０００５】このうち、主蒸気止め弁０２は、弁室０４
の部分断面図である、図４に示すように、下方から上昇
して、主蒸気入口０９から流入した主蒸気Ｓを水平に設
置された弁室０４内の蒸気溜りに流入させる、弁室０４
に設けられた蒸気通路の屈曲部に嵌挿され、軸心に沿っ
て水平に設置されたブッシュ０２３の内周面を進退する
弁棒０２２と、弁棒０２２の先端に取付けられた主弁０
２１とからなり、弁室０４の蒸気溜り入口の内面に嵌挿
された弁シート０４１の入口部テーパ面に、水平方向に
進退する主弁０２１の外周前面が、当接又は離脱するこ
とにより、主蒸気入口０９から流入する主蒸気Ｓの蒸気
溜りへの流入を制御できるようにした横型のものが採用
されている。

【０００６】また、蒸気加減弁０３は、図３に示すよう
に、弁室０４の蒸気溜りの軸方向に２個設けられ、上端
に設けたアクチュエータ０１０によりその弁軸を昇降さ
せ、弁軸の下端に設けた弁体を弁シートに当接、又は離
脱させ、弁室０４の蒸気溜りに流入した主蒸気のノズル
への流量を制御する縦型のものが採用されている。

【０００７】このように、従来の一体型蒸気弁は、主蒸
気止め弁０２、蒸気加減弁０３を弁室０４で一体化する
のに都合の良いように、主蒸気止め弁０２を横型プラグ
弁、蒸気加減弁０３を縦型プラグ弁を採用したものが一
般的であり、また、このようにして、一体化された一体
型蒸気弁は、上述のように、高中圧車室０１の両側（左
右）に１組ずつ、高中圧車室０１と略平行にして配置す
るようにしている。また、一体型蒸気弁を基本的に高中
圧車室０１に対して左右対称設計配置としているため、
図３においては、蒸気加減弁０３を２個設けたものを示
したが、蒸気加減弁０３は、蒸気タービン出力に応じて
各組の一体型蒸気弁に対して、各々２〜４個弁ずつ設け
ることが行われており、合計では４〜８個の蒸気加減弁
０３が１つの高中圧車室０１に対して装備されるのが通
常である。

【０００８】また、図３に示した蒸気加減弁０３を１組
の一体型蒸気弁に対して２個設け、高中圧車室０１に対
し、計４個の蒸気加減弁０３を設けられるようにした場
合には、蒸気加減弁０３は２個の蒸気加減弁０３を同時
開で運用するケースが多く、この場合には、機能的には
３弁でよいものが使用できるようにしている。すなわ
ち、１組の一体型蒸気弁に３個の蒸気加減弁０３を設け
る場合、蒸気加減弁０３は、２個の蒸気加減弁０３の同
時開で、約７０％負荷時の主蒸気Ｓをノズルに供給でき
るように設計するのが通常であり、また、通常運転中
は、図５（ａ）に示すように、１組の一体型蒸気弁の２
個の蒸気加減弁０３の同時開と、他の組の１個の蒸気加
減弁０３の開放により、１００％負荷に必要な主蒸気Ｓ
をノズルに供給するようにしている。

【０００９】しかしながら、上述した従来の一体型蒸気
弁では、次の不具合がある。 （１）主蒸気止め弁０２が、一体型蒸気弁の形成上、横
型のものを採用することによる不具合がある。すなわ
ち、従来の一体型蒸気弁では、図４に示すように、主蒸
気止め弁０２が横型にされた横型プラグ弁を用いたもの
にしているため、主弁０２１の重量により生じる弁棒０
２２のたわみにより、弁棒０２２の先端に設けた主弁０
２１と弁シート０４１との当たりの合わせ調整が不十分
となり、主蒸気Ｓの遮断が不十分になることがある。こ
のために、組立の際には、これらの弁棒０２２のたわみ
を考慮した、主弁０２１と弁シール０４１との当りの合
わせの調整が必要となり、組立の際に、組立熟練者と長
い調整時間を要する不具合がある。

【００１０】（２）また、主蒸気止め弁０２に横型のも
のが採用され、弁棒０２２が水平に配置されるため、図
２に示すような一体型蒸気弁が高中圧車室０１両側の床
上配置となることによるメンテナンス性の面からの不具
合がある。すなわち、一体型蒸気弁が高中圧車室０１に
近接して、その両側の床上に配置されることにより、高
中圧車室０１まわりのスペースが狭くなり、高中圧車室
０１のメンテナンス性を悪くするという不具合がある。
また、この不具合を解消するため、高中圧車室０１まわ
りに充分のスペースを確保できるようにして、一体型蒸
気弁を設置しようとすると、蒸気タービンの外衣０６が
大きくなりコストアップとなるという不具合が生じる。

【００１１】（３）また、主蒸気止め弁０２および蒸気
加減弁０３は、通常運転中において、弁の確実な開閉動
作を確認するため、弁テストを実施する必要があるが、
この弁テストに関する不具合もある。すなわち、前述し
たように、蒸気加減弁０３は、図５（ａ）に示すよう
に、高中圧車室の１側に設けられる１組の一体型蒸気弁
に設けた、２個の蒸気加減弁０３の同時開放と、高中圧
車室０１の他側に設けられる他の組の一体型蒸気弁に設
けた１個の蒸気加減弁０３の開放とにより、１００％負
荷時に必要とする主蒸気をノズルに供給するようにして
いる。

【００１２】従って、弁テスト時において、このような
３弁で１００％負荷をとっているときに弁テストを行う
場合、図５（ｂ）に示すように、１組の一体型蒸気弁に
設けた主蒸気止め弁０２をテストのために全閉すると、
他の組の２個の蒸気加減弁０３の同時開による流量しか
ノズルに流れないため、ノズルを通過する主蒸気流量が
減少してしまい、約７０％の負荷となることがある。こ
のため、主蒸気止め弁０２の弁テストを行う度毎に、あ
らかじめ負荷を下げる操作を行なう必要があり、弁テス
ト時の操作が繁雑になる不具合がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の一体型蒸気弁の不具合を解消するため、縦型にした
２個の主蒸気止め弁と、流量を大きくした１個の第１蒸
気加減弁、および第１蒸気加減弁の両側に設けた２個の
第２蒸気加減弁からなる３個の蒸気加減弁とを、弁室に
一体に組込み、高中圧車室に対して１個設けるようにし
た一体型蒸気弁を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の一体
型蒸気弁は、次の手段とした。弁室、又は弁室および弁
室と別体にされ、弁室の両端に固着された主蒸気入口部
に一体に組み込まれ、一体型蒸気弁を構成する主蒸気止
め弁および蒸気加減弁を次のものにして、１個の蒸気タ
ービンの高中圧車室に対して１個の一体型蒸気弁を設け
るものとした。

【００１５】（１）水平状態に配置された弁室の両端部
に設けられ、弁室に主蒸気を導入する主蒸気入口部に設
けられた弁シートに、それぞれ弁棒の昇降作動により、
弁棒に設けた主弁を当接、離脱させて、弁室への主蒸気
の流入を制御する縦型プラグ弁式の２個の主蒸気止め
弁。なお、主蒸気止め弁を設ける主蒸気入口部は、弁体
の両端部に弁体と一体にして設けるようにしても良く、
また、弁体と別体にして形成されたものを弁体の両端に
固着するようにしたものでも良い。

【００１６】（２）弁室の両端部に設けられた主蒸気入
口部の弁シートの間に、弁室の軸方向へ直列に配置さ
れ、主蒸気止め弁の開放により、弁室に流入した主蒸気
のノズルへの供給を制御する、従来の蒸気加減弁と同様
に縦型プラグ弁を採用した、次の第１蒸気加減弁、第２
蒸気加減弁からなる３個の蒸気加減弁。 （ａ）弁スロート径を大きく取り、内部が両側より拡開
された弁室の略中央に配置された１個の第１蒸気加減
弁。 （ｂ）第１蒸気加減弁の両側で、第１蒸気加減弁の設置
部より内部が縮小された弁室にそれぞれ配置されて、第
１蒸気加減弁の弁スロート径より小さい弁スロート径に
された２個の第２蒸気加減弁。なお、第１蒸気加減弁の
弁スロート径は、第２蒸気加減弁の弁スロート径の√２
倍程度にすることが好ましい。

【００１７】このように、本発明の一体型蒸気弁を構成
する、蒸気加減弁においては、従来の一体型蒸気弁にお
ける、計４〜８個の偶数の弁からなる２組のものに対し
て、３弁からなる１組のものに変更した、１個の第１蒸
気加減弁と２個の第２蒸気加減弁からなる３弁設計と
し、弁室の蒸気溜りに、これらの第１蒸気加減弁および
第２蒸気加減弁を、順に真中・左・右と横並びに配置
し、真中に位置する第１蒸気加減弁の弁スロート径を、
他の２個の第２蒸気加減弁の弁スロート径の約√２倍と
なるようにした。また、これに伴い、第１蒸気加減弁を
設置する中央周辺部の弁室内径が大きくされた弁室を用
いるようにした。

【００１８】このように、弁室をスロート径の異る第１
蒸気加減弁と第２蒸気加減弁とに共有させることで、１
個の高中圧車室に設ける弁室を１個だけ設ける構成のも
のにした。また、主蒸気止め弁においては、下部から駆
動する縦型プラグ弁を採用し、１個の弁室の両端部に設
けた弁シールに主弁を当接させる構成のものとした。

【００１９】本発明の一体型蒸気弁は、上述の構成に
し、主蒸気止め弁を縦型プラグ弁式を用いた縦型にした
ので、主蒸気止め弁の弁棒のたわみがなくなり、弁棒の
先端に設けた主弁と、蒸気入口部に設けた弁シート当た
りの合わせが常に良好となる。このために、組立の際
に、弁棒のたわみを考慮した主弁と弁シートとの当りの
合わせ調整に必要としていた、組立熟練者がいなくて
も、容易に当り合わせ調整ができるようになるととも
に、組立に要する時間を短縮することができる。

【００２０】また、蒸気加減弁においては、従来の４〜
８個の偶数の弁から３弁に変更した３弁設計とし、１個
の弁室を３弁で共有する構造とし、さらに主蒸気止め弁
においては、下部から上昇させて駆動する方式の縦型プ
ラグ弁を１個の弁室の両隣へ設けるようにしたことによ
り、一体型蒸気弁のコンパクト化が図られ、一体型蒸気
弁の配置に制限を受けることが少くなり、高中圧車室の
メンテナンスを考慮した一体型蒸気弁の配置が可能とな
る。これにより、高中圧車室のメンテナンス性が、コス
トアップを伴う蒸気タービン外衣を大きくすることな
く、良好になるとともに、弁数、弁室及び重量の低減に
よるコストダウンが図れる。

【００２１】また、弁テスト時に一方の主蒸気止め弁を
閉鎖した場合においても、他側の弁室端部に設けた、も
う一方の主蒸気止め弁より総ての蒸気加減弁への主蒸気
の供給が可能となり、主蒸気流量の制限がなくなること
により、１００％負荷での弁テスト実施が可能となる。
これにより、弁テスト時の蒸気タービンの負荷を下げる
操作が不要になり、弁テストが容易に行えるようにな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一体型蒸気弁の実
施の一形態を、図面にもとづき説明する。図１は本発明
の一体型蒸気弁の実施の第１形態を示す部分断面図であ
る。

【００２３】図において、１は第１蒸気加減弁、２は第
２蒸気加減弁、３は主蒸気止め弁、４は弁室、５はアク
チュエータ、６は主蒸気入口部である。蒸気加減弁のう
ち、第１蒸気加減弁１の弁スロート径は、第２蒸気加減
弁２の弁スロート径の√２倍とした。これに伴い弁室４
は、第１蒸気加減弁１を設ける中央部の弁室内径４１を
他の部分よりも大きくしたものを用いている。そして、
この弁室４に設ける蒸気加減弁は、第１蒸気加減弁１と
第１蒸気加減弁の両側に設ける２個の第２蒸気加減弁２
とを設けた３弁設計にされ、図２に示した高中圧車室０
１に対して設ける弁室４は、１つにしている。

【００２４】また、弁室４の両端部に配設された主蒸気
入口部６に設けられる主蒸気止め弁３においては、下部
に設けたアクチュエータ５からの弁棒３２を上下動させ
て、主弁３１を主蒸気入口部６に設けた弁シール６１に
当接させ、若しくは離脱させて、主蒸気入口部６に設け
た蒸気通路６２を開閉駆動する方式の縦型プラグ弁にし
ている。このように、弁室４に第１蒸気加減弁１および
第２蒸気加減弁からなる蒸気加減弁を３弁設計にして設
け、また弁室４の両端に接続した主蒸気入口部６に設け
た２個の縦型プラグ弁からなる主蒸気止め弁を設けるこ
とによって、本実施の形態の一体型蒸気弁はコンパクト
化が可能となる。

【００２５】そして、このように構成された一体型主蒸
気弁を、図２に示す高中圧車室０１前方床下に配置し、
その両隣にインタセプト弁０７、再熱蒸気止め弁０８を
１組ずつ配置することによって、高中圧車室０１のメン
テナンスに必要とするメンテナンスフロアの確保と外衣
０６のコンパクト化が可能となる。また、インタセプト
弁０７、再熱蒸気止め弁０８は、従来通りの位置に配置
で良く、これらの配置替えに伴う設計変更が不要にな
る。なお、図１において弁室４と主蒸気入口部６は別体
で形成し、主蒸気入口部６の一端側を弁室４の両端にそ
れぞれ固着したものを示したが、弁室４の両端部に主蒸
気入口部６を一体にして設けることもできるものであ
る。

【００２６】次に、上述した一体型蒸気弁を構成する蒸
気加減弁１，２および主蒸気止め弁３の作動について説
明する。弁室４の両端に設けた主蒸気入口部６にそれぞ
れ配設された主蒸気止め弁３の１個に対して、蒸気ター
ビンの１００％負荷の主蒸気Ｓを弁室４に導入させる能
力を持たせるようにしたため、蒸気タービンの運転に於
いては、２個の主蒸気止め弁３のうちの片側のみを全開
とした１００％負荷の運転が可能である。

【００２７】従って、通常運転中に行われる主蒸気止め
弁３の弁テスト時に於いては、まず、２個の主蒸気止め
弁３を同時に開くテストを行うが、このように主蒸気止
め弁３を同時開にしても、弁室４に設けられた第１蒸気
加減弁１、第２蒸気加減弁２の３弁の蒸気加減弁にて、
蒸気タービンの１００％負荷をキープする主蒸気Ｓがノ
ズルに供給されるので、蒸気タービンが１００％以上の
負荷に上がることはない。従って、第１蒸気加減弁１お
よび第２蒸気加減弁２の弁開度により、蒸気タービンに
１００％負荷をキープさせた状態で、主蒸気止め弁３の
同時開を含む弁テストを交互に行うことができる。

【００２８】また、蒸気加減弁の弁テストに於いては、
主蒸気止め弁３の片側を全閉し、第１蒸気加減弁１、第
２蒸気弁２の３個の蒸気加減弁のうちの何れかを作動さ
せて弁テストを行う。この様にして、通常運転中に蒸気
加減弁の弁テストを行っても、２個の主蒸気止め弁３の
うちの片側のみで、１００％負荷能力を保つ主蒸気Ｓが
弁室４内に供給されているので、負荷が変動することは
ない。

【００２９】すなわち、従来の一体型蒸気弁において
は、一体型蒸気弁をよりコンパクト化するため、蒸気加
減弁を１個の弁室４に対して２弁設けるようにすれば、
運転中の弁テストにおいて、片側を作動（閉塞）させた
場合に負荷が変動する。また、負荷上昇等に於いて、微
妙な負荷コントロールが出来ない。さらに、１個の弁室
４に対して４弁設けるようにすると、弁室４が拡大され
配置スペースが問題となり、また、物量的に従来と変化
なくコスト削減とならない。等の不具合があった。

【００３０】このため、弁室４に設ける蒸気加減弁は、
３弁を採用し、３弁中の１弁を他の弁よりも、弁スロー
ト径を√２倍とした、第１蒸気加減弁１とし、第１蒸気
加減弁１の１弁で２弁分の役目を果たすスロートエリア
とした。これにより、蒸気加減弁は３弁で４弁の機能を
果たし、運転中の弁テスト時に於いても、負荷が変動す
る事なく、また微妙な負荷コントロールができるように
なるとともに、重量が削減され、コスト低減が可能とな
る。

【００３１】また、本実施の形態の一体型蒸気弁は、主
蒸気止め弁３を縦型プラグ弁式を用いた縦型の弁にした
ので、主蒸気止め弁３の弁棒のたわみがなくなり、弁棒
３２の先端に設けた主弁３１と蒸気入口部６に設けた弁
シート６１当たりの合わせが良好となる。このために、
組立の際に弁棒のたわみを考慮した主弁３１と弁シート
６１との当りの合わせ調整が容易になり、組立時間を短
縮できる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の一体型蒸気
弁によれば、特許請求の範囲に示す構成により、 （１）主蒸気止め弁においては、下部から駆動する方式
の縦型プラグ弁を１個の弁室の両端部へ設けることによ
り、弁テスト時に一方の主蒸気止め弁を閉鎖した場合に
おいても、もう一方の主蒸気止め弁より、総ての蒸気加
減弁への蒸気の供給が可能となり、蒸気流量の制限がな
くなることにより、蒸気タービンの通常運転中における
１００％負荷での弁テスト実施が可能となる。

【００３３】（２）蒸気加減弁においては、従来の４〜
８個の偶数の弁から１個の第１蒸気加減弁、２個の第２
蒸気加減弁の３弁に変更した３弁設計とし、１個の弁室
を少くとも３弁で共有する構造とし、高中圧車室に対し
て、主蒸気止め弁および蒸気加減弁を一体化した一体型
蒸気弁を設けるようにしたので、弁数及び重量の低減に
よるコストダウンが図れる。

【００３４】（３）主蒸気止め弁に縦型プラグ弁を採用
することにより、組立時の弁棒のたわみがなくなり、弁
シート当たり合わせの調整が容易となり、組立熟練者で
なくても組立ができるようになり、また組立時間が短縮
できる。

【００３５】（４）一体型蒸気弁のコンパクト化および
高中圧車室に対し１個の一体型蒸気弁の配置で済むこと
により、一体型蒸気弁の配置に制限を受けることが少く
なり、高中圧車室のメンテナンスを考慮した配置が可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一体型蒸気弁の実施の第１形態を示す
部分断面図，

【図２】従来の一体型蒸気弁を設けた蒸気タービンの部
分平面図，

【図３】図２の矢視Ａ−Ａにおける一体型蒸気弁の側面
図，

【図４】従来の主蒸気止め弁を示す断面図，

【図５】従来の一体型蒸気弁の開閉と蒸気タービン負荷
を示す図で、図５（ａ）は蒸気加減弁の３弁全開で１０
０％負荷時、図５（ｂ）は１組の蒸気加減弁の２弁全開
で７０％負荷時を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１蒸気加減弁 ２ 第２蒸気加減弁 ３ 主蒸気止め弁 ３１ 主弁 ３２ 弁棒 ４ 弁室 ４１ 弁室内径 ５ アクチュエータ ６ 主蒸気入口部 ６１ 弁シール ６２ 蒸気通路 ０１ 高中圧車室 ０２ 主蒸気止め弁 ０３ 蒸気加減弁 ０４ 弁室 ０５ 前部軸受台 ０６ 外衣 ０７ インタセプト弁 ０８ 再熱蒸気止め弁 ０９ 主蒸気入口 ０１０ アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主蒸気止め弁および複数の蒸気加減弁を
   一体の弁室に組み込み、作動させるようにした一体型蒸
   気弁において、前記弁室の両端部に配設された主蒸気入
   口部に設けられた弁シートに、それぞれの弁棒の下降に
   より当接して、前記弁室への主蒸気の流入を制御する前
   記主蒸気止め弁と、前記弁シートの間に直列状に３個配
   置され、内部が拡開された前記弁室の略中央に配置され
   た第１蒸気加減弁、および前記第１蒸気加減弁の両側に
   それぞれ配置され、前記第１蒸気加減弁の弁スロート径
   より小さい弁スロート径にされた第２蒸気加減弁からな
   る前記蒸気加減弁とを具え、蒸気タービンの高中圧車室
   に対し、単体設けるようにしたことを特徴とする一体型
   蒸気弁。