JPH11241603A - 蒸気循環装置における組合せ弁構造 - Google Patents

蒸気循環装置における組合せ弁構造

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JPH11241603A JP31331998A JP31331998A JPH11241603A JP H11241603 A JPH11241603 A JP H11241603A JP 31331998 A JP31331998 A JP 31331998A JP 31331998 A JP31331998 A JP 31331998A JP H11241603 A JPH11241603 A JP H11241603A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】タービンに近接して設置された制御弁としてバ
タフライ弁を使用し、このバタフライ弁からタービンの
初段に達する乱流を防止する。 【解決手段】少なくとも一つの蒸気タービンを有する蒸
気サイクルプラントに用いられる組合せ制御／停止弁部
品１０を備え、この弁部品１０は、第１の軸２６に対し
て回転可能な弁板２４を備えたバタフライ弁１２と、こ
のバタフライ弁１２に隣接しかつその下流側に配置され
た停止弁１６とを具備し、この停止弁１２は第１の軸２
６に対してほぼ直角の方向に配置された円筒ストレーナ
２８を有し、この円筒ストレーナ２８にバタフライ弁１
２に対向する中実部３０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気循環動力プラ
ントに係り、特にこのようなプラントに使用される新規
な蒸気循環装置における組合せ弁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】バタフライ弁は、原子力蒸気タービンの
施工に多く使用され、特に化石燃料タービンで使用され
る圧力より低圧で使用される。いくつかのメーカーで
は、隙間のない着座弁（すなわち、閉じた時に漏れな
い）や従来から使用されている弁より高圧および高温に
適した弁を現在開発している。これらの開発により上記
弁を蒸気タービンの入口弁として適用する可能性をもた
らしている。
【０００３】バタフライ弁は、一部閉じた状態だけでな
く全開の状態でも下流側に“伴流（wake）”がかなり強
く発生する特性を有している。この伴流は、ハンガリー
／ドイツの空気力学者によって命名された“カルマン渦
列”として文献にしばしば詳述されている。バタフライ
弁の後での伴流は、パイプを長くすると下流側に供給さ
れるに従って徐々に低下する。しかし、タービン弁に適
用した場合には、このようにパイプを長くすることは実
用的ではない。というのは、バタフライ弁の下流側に多
量の蒸気が残存し、不適当な超過速度の限定など、制御
上の問題の一因となることがあるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、バタフライ弁
は、蒸気タービンの入口近くに配置されると、伴流によ
る流れの乱れがタービンの初段に入り、タービンの初段
の絞り部、静翼および動翼を周期的な応力で損傷させる
ことがある。したがって、バタフライ弁を蒸気タービン
の制御弁として好適に適用するには、弁の下流側に発生
する伴流の影響からタービンの初段を保護する手段を設
ける必要がある。このような伴流を分散可能な手段の一
つに、流れ修正機があるが、この流れ修正機ではかなり
長いパイプが必要になるとともに、費用がかさむことと
なる。
【０００５】したがって、本発明は、タービンの近くに
配置された制御弁としてバタフライ弁が使用することが
できるようにし、このバタフライ弁からタービンの初段
に入り込む乱流を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】制御弁は、通常、停止弁
の下流側に設置されるとともに、蒸気循環装置における
タービンに入る蒸気を補足制御するために使用される。
しかしながら、この制御弁が上記位置の場合、バタフラ
イ弁から出た伴流は、タービンの初段に容易に到達し、
上述した不具合が生じてしまうことになる。
【０００７】気密試験（airtest ）によれば、蒸気ター
ビンの停止弁に通常使用されるストレーナは、その停止
弁に近づく乱流を分散させるように作用することが分か
った。特に、このストレーナは上述した目的を達成する
ために形成しており、本発明の例示した実施形態により
明らかになる。
【０００８】本発明は、停止弁の前に制御弁を配置させ
ることで、従来のポペット型停止弁内における円筒スト
レーナの特性を利用することを提案することにある。こ
の停止弁の上流に制御弁を配置することは新規ではな
い。事実、このような配置は、ＧＥ社製の組合せ再熱弁
や停止弁と制御弁とを組み合わせかつそれら両弁の上流
側にストレーナを設置したものの中に多数見られる。し
かしながら、バタフライ弁を制御弁として使用するに
は、上記ストレーナをバタフライ弁の下流側に配置する
必要がある。数値流体力学（ＣＦＤ）解析の結果から、
本発明者らは以下のことを見出した。すなわち、上記ス
トレーナを通して圧力を低下させ、停止弁へ向う流れと
直接向い合わせるようにストレーナのブランク領域（い
かなる流通孔も設けない領域）の大きさを調整すること
により一様な流れを作り出すことができ、これによりバ
タフライ弁による流れの乱れが停止弁およびタービンの
初段に流れるのを防止するように寄与することが分かっ
た。
【０００９】制御弁の下流側にストレーナを配置するこ
とと上述したブランク領域を有する構造は、ストレーナ
の主要目的を損うことがない。これらは、小片や異物
（蒸気発電機で発生したり配管装置の製造、組立、保守
の間に残存する。）を濾過し、これらの事項が停止弁の
閉塞やタービンの損傷を防止している。
【００１０】好適には、バタフライ弁の軸が停止弁の円
筒ストレーナの軸方向に対して直角であることである。
仮に、バタフライ弁の軸が円筒ストレーナの軸に対して
平行であれば、流れの乱れがストレーナと停止弁のケー
スとの間の狭隘部に入り込み、そこから停止弁を通り抜
けてタービン内まで入り込む可能性がある。
【００１１】よって、大略的な態様において、本発明
は、蒸気タービンを少なくとも一つ備えたコンバインド
サイクルまたはその他の蒸気プラントに使用される組合
せ制御／停止弁部品に関し、この弁部品は、第１の軸に
対して回転可能な弁板を有するバタフライ弁と、このバ
タフライ弁に隣接しかつバタフライ弁の下流側に配置さ
れた停止弁とを備え、この停止弁は前記第１の軸に対し
てほぼ垂直な縦軸を有する円筒ストレーナを有し、この
円筒ストレーナは好適には前記バタフライ弁に対向する
中実部を備えている。
【００１２】一方の態様において、本発明は、蒸気を受
けるために適用される少なくとも一つの蒸気タービンを
有するコンバインドサイクルやその他の蒸気プラントの
蒸気タービン流量制御システムに関し、さらに蒸気ター
ビンへの流入蒸気を制御する制御弁部品を少なくとも一
つ備え、ここでの改良点は、制御弁部品に、配管に設置
されかつ軸に対して回転可能な弁板を有するバタフライ
弁と、このバタフライ弁の近傍でかつバタフライ弁の下
流側に配置された停止弁とを備え、この停止弁は、流れ
を受ける入口および実質的に円筒状のストレーナと、流
れを通す開口部を有する第１の円筒部と、流れを通す開
口部を有さず入口に隣接して配置された第２の円筒部と
を備えている。
【００１３】さらに他の態様において、本発明は、蒸気
を受けるために適用される少なくとも一つの蒸気タービ
ンを有するコンバインドサイクルや他の蒸気プラントの
蒸気タービン流量制御システムに関し、蒸気タービンへ
の流入蒸気を制御する制御弁部品を少なくとも一つ備
え、ここでの改良点は、配管に設置されかつ軸に対して
回転可能な弁板を有するバタフライ弁と、このバタフラ
イ弁の近傍でかつバタフライ弁の下流側に配置されると
ともに、流れを受ける入口および実質的に円筒状のスト
レーナを有する停止弁とを備え、この円筒ストレーナを
縦方向に中心軸を備えた構造とし、この構造において、
前記バタフライ弁および円筒ストレーナとが、互いに軸
および中心軸が垂直になるように配置し、さらに円筒ス
トレーナは、周方向６０°に及ぶ流れを通さない（スト
レーナとしての穴のない）周部を有し、かつ入口を通る
流れはその流れを通さない周部に衝突するように配置さ
れている。
【００１４】その他の構成および効果は、以下に示す詳
細な説明により明らかになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
および図２を参照して説明する。
【００１６】図１および図２に示すように、本発明によ
る組合せ弁部品１０は、バタフライ弁１２が停止弁１６
に極めて近接した位置でかつその上流側の配管１４に設
置される一方、停止弁１６が配管１８を経てタービンＴ
の初段への蒸気の流れを制御する。このため、停止弁１
６の入口側は、参照符号２０で示される一方、出口側が
参照符号２２で示される。
【００１７】バタフライ弁１２は、一定の仕様に沿って
設計されるものの、一般的な構造を有し、配管１４の縦
軸方向を横切って延びるようにピボット軸２６で２等分
された弁板２４を有している。この弁板２４は、図では
全開した位置を示しており、９０°回転させると全閉し
た位置となることが理解でき、停止弁１６への蒸気の流
れを全て遮断する。
【００１８】停止弁１６もまた一般的な構造であるが、
本発明に基づいており、再設計されたストレーナ２８が
組み込まれている。詳しくは、このストレーナ２８はほ
ぼ円筒体からなり、その長手方向中心軸がバタフライ弁
１２のピボット軸２６に対して直角方向になるように停
止弁１６内で方向が定められている。さらに、このスト
レーナ２８には、その周壁の一部の円周部３０が流れを
通さない（ストレーナとしての穴のない）ように形成さ
れている。図２および図３に示すように、流れを通さな
いように形成された中実壁３０はストレーナ２８の周方
向の６０°、すなわち全周壁の１／６に亘って延びてお
り、ストレーナ２８において周方向に残りの３００°に
は、図示のように通常の形成方法により複数の流通孔３
２が穿設されている（これに対し、一般のストレーナで
は周方向に対して７０〜８０°の広がりにブランク領域
を有している）。ここで、留意すべきことは、ストレー
ナ２８は中実壁３０が入口部２０内の中心位置になるよ
うに配置したことである。すなわち、配管１４を通って
停止弁１６内に入る流れが中実壁３０に衝突してその中
実壁３０の周囲に流れる流れに転換し、その後停止弁１
６の上流側にある複数の流通孔３２を通り、停止弁１６
を出て、出口部２２を経て配管１８に入るように、中実
壁３０を配管１４に対向させている。この流れに関し
て、停止弁１６とストレーナ２８のサイズを調整してあ
るので、全ての流れはストレーナ２８の下端を通って出
ていくようにしている。すなわち、全ての流れが流通孔
３２からストレーナ２８内に入り、このストレーナ２８
の底部を通って出口部２２に至ることになる。
【００１９】上記のように配置したので、タービンの初
段は、前述したようにバタフライ弁１２で発生する伴流
の影響から保護される。さらに具体的には、ストレーナ
２８の流通孔のない、すなわち中実壁３０を停止弁１６
に向う流れに直接向き合せたことにより上流側の流れの
乱れが停止弁１６を通ってタービンＴの初段に達すると
いうことを防止している。さらに好適には、バタフライ
弁１２のピボット軸２６と円筒ストレーナ２８の軸方向
とが９０°の角度でかつ近接しているので、バタフライ
弁１２から発生する渦を分散させることになる。
【００２０】上述した弁部品１０の典型的な配置によれ
ば、蒸気サイクルプラント内の蒸気発電機３４の過熱器
および再熱器から出る蒸気は、蒸気タービンＴの入口に
入る。この蒸気の蒸気タービンＴへの流入は、弁部品１
０により制御され、この弁部品１０はＩＰ（中圧蒸気）
入口に比較的近接して配置されている。本発明による弁
部品１０は本実施形態に限定されるものではない。
【００２１】なお、本発明は上述した構成に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可
能であることは、当業者にとって明らかである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バタフライ弁から発生する渦を分散させ、バタフライ弁
からタービンの初段に達する乱流を未然に防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る組合せ弁装置を示す概略縦
断面図。
【図２】図２は図１の平面断面図。
【図３】図３は本発明で用いられる円筒ストレーナを示
す斜視図。
【符号の説明】
１０ 組合せ弁組立部品 １２ バタフライ弁 １４ 配管 １６ 停止弁 １８ 配管 ２０ 入口部 ２２ 出口部 ２４ 弁板 ２６ ピボット軸（第１の軸） ２８ ストレーナ ３０ 中実壁（中実部） ３２ 流通孔 ３４ 蒸気発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジャー ベネット クラーク アメリカ合衆国 12305 ニューヨーク州 スコティア， オールド コーチ ロー ド 31 (72)発明者 ジェンズ クア−ジェンセン アメリカ合衆国 12305 ニューヨーク州 スケネクタディ， フロント ストリー ト 15 (72)発明者 宮屋敷 秀明 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 大藤 朋男 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝 京浜事業所内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの蒸気タービンを有する
    蒸気サイクルプラントに用いられる組合せ制御／停止弁
    部品を備えた蒸気循環装置における組合せ弁構造であっ
    て、前記弁部品は、第１の軸に対して回転可能な弁板を
    備えたバタフライ弁と、このバタフライ弁に隣接しかつ
    その下流側に配置された停止弁とを具備し、この停止弁
    は前記第１の軸に対してほぼ直角の方向に配置された円
    筒ストレーナを有し、この円筒ストレーナに前記バタフ
    ライ弁に対向する中実部を設けたことを特徴とする蒸気
    循環装置における組合せ弁構造。
  2. 【請求項２】 請求項１の発明において、蒸気タービン
    を有する蒸気サイクルプラントと組み合わせた弁部品で
    あって、かつこの弁部品は、蒸気タービンに蒸気を供給
    するように配置された配管に設けたことを特徴とする蒸
    気循環装置における組合せ弁構造。
  3. 【請求項３】 前記円筒ストレーナは、その周壁の周方
    向にほぼ３００°の領域にアレイ状に流通孔を備えたこ
    とを特徴とする請求項１記載の蒸気循環装置における組
    合せ弁構造。
  4. 【請求項４】 中実部は、円筒ストレーナの周壁の周方
    向に残る６０°の領域に設けたことを特徴とする請求項
    ３記載の蒸気循環装置における組合せ弁構造
  5. 【請求項５】 停止弁および円筒ストレーナは、この停
    止弁に流入する全ての流れは必ず円筒ストレーナを通っ
    て流入するように形成したことを特徴とする請求項４記
    載の蒸気循環装置における組合せ弁構造。
  6. 【請求項６】 蒸気を受けるために適用される少なくと
    も一つの蒸気タービンを有する蒸気タービンプラントの
    再熱蒸気タービン流量制御システム、および蒸気タービ
    ンへの流入蒸気を制御する制御弁部品を少なくとも一つ
    備えた再熱蒸気タービン流量制御システムにおいて、こ
    の制御弁部品は、配管に設置されかつ軸に対して回転可
    能な弁板を有するバタフライ弁と、このバタフライ弁の
    近傍でかつバタフライ弁の下流側に配置された停止弁と
    を備え、この停止弁は、流れを受ける入口および実質的
    に円筒状のストレーナと、流れの開口部を有する第１の
    円筒部と、流れの開口部を有せず入口に隣接して配置さ
    れた第２の円筒部とを備えたことを特徴とする蒸気循環
    装置における組合せ弁構造。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の蒸気タービンを有する蒸
    気サイクル動力プラントにおいて、前記弁部品は、蒸気
    タービンに蒸気を供給する配管に配置されたことを特徴
    とする蒸気循環装置における組合せ弁構造。
  8. 【請求項８】 停止弁および円筒ストレーナは、停止弁
    に流入する全ての流れが必ず円筒ストレーナを通って流
    入するように形成したことを特徴とする請求項６記載の
    蒸気循環装置における組合せ弁構造。
  9. 【請求項９】 蒸気を受けるために適用される少なくと
    も一つの蒸気タービンを有する蒸気タービンプラントの
    再熱蒸気タービン流量制御システムおよび蒸気タービン
    への流入蒸気を制御する制御弁を少なくとも一つ備えた
    システムにおいて、配管に設置されかつ軸に対して回転
    可能な弁板を有するバタフライ弁と、このバタフライ弁
    の近傍でかつバタフライ弁の下流側に配置されるととも
    に、流れを受ける入口および実質的に円筒状のストレー
    ナを有する停止弁とを備え、この円筒ストレーナを縦方
    向に中心軸を備えた構造とし、この構造において、前記
    バタフライ弁および円筒ストレーナとが、互いの軸およ
    び中心軸が垂直になるように配置し、さらに円筒ストレ
    ーナは、周方向６０°に及ぶ中実の周部を有し、かつ入
    口を通る流れがその中実の周部で衝突するように配置し
    たことを特徴とする蒸気循環装置における組合せ弁構
    造。
  10. 【請求項１０】 周方向の中実部は、前記入口に対して
    中心に配置したことを特徴とする請求項９記載の蒸気循
    環装置における組合せ弁構造。
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