(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を作動流体の流入により開動作とする一方、作動流体の流出により前記蒸気流路を閉動作とし、非常時に前記作動流体を排出流路から急速に排出して急閉動作とする蒸気タービン弁と、
前記蒸気タービン弁へ供給流路を介して流体ポンプの駆動により作動流体を流体タンクから流入させる一方、流体タンクへ流出させる前記蒸気タービン弁毎に配置される流体供給部と、
前記蒸気タービン弁から排出流路を介して非常時に作動流体を前記流体タンクへ回収する前記蒸気タービン弁毎に配置される流体排出部と、
蒸気タービン弁の開度が要求開度となるように前記流体ポンプを駆動するモータを制御する制御装置とからなる蒸気タービン弁の開度制御装置において、
前記流体ポンプを前記蒸気タービン弁に前記供給流路を介して直接接続するとともに、  前記流体ポンプの回転する方向によって前記蒸気タービン弁の開度量を、回転速度によって前記蒸気タービン弁の開度速度をそれぞれ制御することを特徴とする蒸気タービン弁の開度制御装置。
【請求項２】
弁プラグの駆動により蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を開閉する弁本体と、
前記弁プラグに接続する弁棒が前記弁本体閉方向とするように付勢されるスプリング機構を有するスプリングハウジングと、
前記弁棒に連結するピストンを収納し、作動流体の流入により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を開動作とする一方、作動流体の流出により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を閉動作とするシリンダと、
非常時に前記シリンダ内の作動流体を排出する排出口と、
前記作動流体を前記シリンダ内に流入または流出させるための供給源である流体タンクとを有する蒸気タービン弁と、
前記蒸気タービン弁のシリンダに接続される供給流路を介して流体ポンプの駆動により前記流体タンクから前記シリンダへ作動流体を流入させる一方、シリンダから作動流体を流出させる前記蒸気タービン弁毎に配置する流体供給部と、
前記蒸気タービン弁の前記排出口に接続される排出流路を介して非常時に作動流体を前記流体タンクへ回収する前記蒸気タービン弁毎に配置される流体排出部と、
前記蒸気タービン弁の開度が要求開度となるように前記流体ポンプを駆動するモータを制御する制御装置とからなる蒸気タービン弁の開度制御装置において、
前記流体タンクを前記シリンダの外側に一体的に設けるとともに前記流体ポンプの一方のポート直接接続する一方、
前記流体ポンプの他方のポートを前記蒸気タービン弁に前記供給流路を介して直接接続するとともに、
前記流体ポンプの回転する方向によって前記蒸気タービン弁の開度量を、回転速度によって前記蒸気タービン弁の開度速度をそれぞれ制御することを特徴とする蒸気タービン弁の開度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、蒸気タービンを制御する蒸気加減弁や主蒸気止め弁等の蒸気タービン弁とこの蒸気タービン弁の開度を制御する蒸気タービン弁の開度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンの回転数とその出力は、各種弁によって蒸気タービンへ流入する駆動用蒸気の流量を制御することにより行われる。
【０００３】
図８は、このような蒸気タービンの制御の一例を示したものである。
【０００４】
図において、高温高圧の蒸気が主蒸気止め弁１から蒸気加減弁２へ流入して蒸気タービン３を回転させる。蒸気タービン３で仕事をした蒸気は、図示省略する復水器へ流入される。蒸気タービン３の回転に伴い発電機４が回転して負荷へ電力を供給する。また、蒸気タービン３の回転が回転検出器５に検出され制御装置６へ出力される。
【０００５】
制御装置６は、制御信号により蒸気加減弁２の弁開度を増減させて蒸気タービン３の回転数や出力等を制御する。また、制御装置６は、内部に設ける保護手段からの保護信号により緊急時に主蒸気止め弁１を閉として、蒸気加減弁２へ流入する蒸気を遮断する。
【０００６】
上記する主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２からなる蒸気タービン弁について詳細に説明すると、図９に示すように、高圧タービン３Ｈの入口側に主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２とが１組となって、弁系統が４系統（４組）により形成されている。また、３つの低圧タービン３Ｌ１，３Ｌ２，３Ｌ３のそれぞれに１組の主蒸気止め弁１と蒸気加減弁２とが２組配置されている。
【０００７】
すなわち、高圧タービン３Ｈの駆動のために蒸気タービン弁が４組、低圧タービン３Ｌ３の駆動のために蒸気タービン弁が全部で６組が配置されている。このように、数多くの蒸気タービン弁が用いられ、これらを駆動するためには、約１トン程度の大きな力を要し、油圧により駆動されている。
【０００８】
次に、図８と図９に示した蒸気タービン弁の構成とその弁開度を制御する開度制御装置について図１０を参照して説明する。
【０００９】
図１０に示す蒸気タービン弁の弁本体２Ｖは、弁プラグ２ＶＰと弁シート２ＶＳから構成される。また、スプリングハウジング２ＳＨはスプリング２Ｓと、このスプリング２Ｓを押さえる座２ＳＡと、この座２ＳＡに接続される弁棒２ＳＢとから構成されている。この構成によりピストン２ＰＩがスプリング２Ｓにより下方に付勢され、シリンダ２ＣＹ内の油２Ｆ’によりピストン２ＰＩが上方へ押されてバランスしている。
【００１０】
シリンダ２ＣＹ内には、ピストン２ＰＩが収納され、ピストン２ＰＩが弁棒２ＳＢに接続されている。ディスクダンプ弁２Ｄは、通常スプリング２ＤＳで下方へ押され、導入口２ＤＤから導入される油圧とでバランスされ、前記油を抜くと、シリンダ２ＣＹの油が急速に抜かれる。これによつて、ピストン２ＰＩがスプリング２Ｓにより下方へ移行して弁プラグ２ＶＰが閉とされ、蒸気タービン弁が急閉される。
【００１１】
サーボ弁２ＳＡＶは、制御装置６のサーボ増幅器６ＳＡからの信号により開閉してオイルユニット７から油を制御ポート２ＣＰを介してシリンダ２ＣＹへ流入させたり、流出させたりする。この場合、制御装置６の弁位置制御部６Ａが蒸気タービン弁の位置検出器２ＤＴから弁開度信号を取込み、弁開度信号が弁位置制御信号となるように、閉制御ループによりサーボ増幅器６ＳＡがサーボ弁２ＳＡＶを制御する。
【００１２】
保護部６Ｂでは、図示しない保護手段に従って急速に全閉させる必要が発生すると、ソレノイド弁２ＳＶへ保護信号を出力する。ソレノイド弁２ＳＶが作動すると、ディスクダンプ弁２Ｄの下部の油圧が低下する。このためディスクダンプ弁２Ｄが押し下げられ、ドレンポート２ＤＰからシリンダ２ＣＹ内部の油が急速に排出される。
【００１３】
次に、図１０に示すオイルユニット７を図１１を参照して説明する。
【００１４】
具体的には、オイルユニット７は、油タンク７Ｔに油７Ｆが貯えられ、油送系統Ｃが分岐して油送分岐系統Ｃ１，Ｃ２にそれぞれモータ７Ｍ１，７Ｍ２で駆動されるポンプ７ＰＵ１，７ＰＵ２とフィルタ７ＦＬ１，７ＦＬ２とが配置され、合流後に油を貯えるアキムレータ７ＡＣＣが設けてある。
【００１５】
油タンク７Ｔの油７Ｆは、ポンプ７ＰＵ１，７ＰＵ２の駆動により油圧が上昇されてアキムレータ７ＡＣＣへ貯えられ分岐する複数の配管Ａ１〜Ａｎによって図１０，図９の蒸気タービン弁へ油が供給される。なお、Ｂ１，Ｂ２は蒸気タービン弁から排出された油が再び回収される油回収系統を示している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０および図１１で説明した蒸気タービン弁の開度制御装置では、１つのオイルユニット７から多数の蒸気タービン弁へ油７Ｆを供給しており、オイルユニット７が非常に大がかりで配管Ａ１〜Ａｎ等が長い距離となるという問題がある。
【００１７】
まず、配管Ａ１〜Ａｎ等は、長距離となると共に、一般に１０ＭＰａ程度の高圧の油を扱う関係上、丈夫に製造する必要がある。また、多数の蒸気タービン弁に対して１つのオイルユニット７が油を供給するため、オイルユニット７が極めて大がかりなものとなり建設コストが高くなる。
【００１８】
サーボ弁２ＳＡＶは油量を微妙に制御するために、サーボ弁２ＳＡＶ内部の油流路制御を行う口径の非常に小さい噴射管を有していることが多く、この噴射管の目詰まりを防止するために、油を極めて清浄に保つ必要があり、フィルタのメンテナンスが大変である。
【００１９】
また、弁の数が多いことから、サーボ弁、ソレノイド弁、シリンダ等の数が多くなり、配管の全長も長くなることから、油が漏れることも少ないとは言えず、油漏れの場合には、油系統を停止する必要があり、結局蒸気タービンを停止せざるを得ない。この場合、稼働率向上のためポンプを２台設置設置することもあるが、それほどの効果を発揮することができなかった。
【００２０】
そこで、本発明は、大がかりなオイルユニットと長距離の配管を不要とすると共に、蒸気タービン弁毎にメンテナンスが可能な蒸気タービン弁と蒸気タービン弁の開度制御装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を作動流体の流入により開動作とする一方、作動流体の流出により前記蒸気流路を閉動作とし、非常時に前記作動流体を排出流路から急速に排出して急閉動作とする蒸気タービン弁と、前記蒸気タービン弁へ供給流路を介して流体ポンプの駆動により作動流体を流体タンクから流入させる一方、流体タンクへ流出させる前記蒸気タービン弁毎に配置される流体供給部と、前記蒸気タービン弁から排出流路を介して非常時に作動流体を前記流体タンクへ回収する前記蒸気タービン弁毎に配置される流体排出部と、蒸気タービン弁の開度が要求開度となるように前記流体ポンプを駆動するモータを制御する制御装置とからなる蒸気タービン弁の開度制御装置において、前記流体ポンプを前記蒸気タービン弁に前記供給流路を介して直接接続するとともに、前記流体ポンプの回転する方向によって前記蒸気タービン弁の開度量を、回転速度によって前記蒸気タービン弁の開度速度をそれぞれ制御するようにしたものである。
【００２２】
請求項２の発明は、弁プラグの駆動により蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気流路を開閉する弁本体と、前記弁プラグに接続する弁棒が前記弁本体閉方向とするように付勢されるスプリング機構を有するスプリングハウジングと、前記弁棒に連結するピストンを収納し、作動流体の流入により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を開動作とする一方、作動流体の流出により前記ピストンを駆動させ前記弁本体を閉動作とするシリンダと、非常時に前記シリンダ内の作動流体を排出する排出口と、前記作動流体を前記シリンダ内に流入または流出させるための供給源である流体タンクとを有する蒸気タービン弁と、前記蒸気タービン弁のシリンダに接続される供給流路を介して流体ポンプの駆動により前記流体タンクから前記シリンダへ作動流体を流入させる一方、シリンダから作動流体を流出させる前記蒸気タービン弁毎に配置する流体供給部と、前記蒸気タービン弁の前記排出口に接続される排出流路を介して非常時に作動流体を前記流体タンクへ回収する前記蒸気タービン弁毎に配置される流体排出部と、前記蒸気タービン弁の開度が要求開度となるように前記流体ポンプを駆動するモータを制御する制御装置とからなる蒸気タービン弁の開度制御装置において、前記流体タンクを前記シリンダの外側に一体的に設けるとともに前記流体ポンプの一方のポート直接接続する一方、前記流体ポンプの他方のポートを前記蒸気タービン弁に前記供給流路を介して直接接続するとともに、前記流体ポンプの回転する方向によって前記蒸気タービン弁の開度量を、回転速度によって前記蒸気タービン弁の開度速度をそれぞれ制御するようにしたものである。
【００３０】
【作用】
請求項１の発明によれば、蒸気タービン弁毎に設けられる流体供給部の流体ポンプによって作動流体が流入または流出され、蒸気タービン弁が開閉される。そして、流体ポンプを駆動するモータが制御装置によって制御され蒸気タービン弁の開度が要求開度に追従される。また、蒸気タービン弁毎に設けられる流体排出部によって非常時に蒸気タービン弁が急閉される。これにより、蒸気タービン弁毎に個有に配置された流体供給部と流体排出部とを小型化でき簡略化できる。従って、従来の大型の流体供給部と流体排出部とが不要となり、供給流路や流体排出路の距離も大幅に短縮でき、経済的な蒸気タービン弁の開度制御装置とすることができる。また、流体供給部と流体排出部が故障したとき、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理ができる。さらに、サーボ弁を用いないからメンテナンスが容易である。
【００３１】
請求項２の発明によれば、作動流体が流体供給部の流体ポンプによりシリンダの外周に設ける流体タンクとシリンダとの間で移動してシリンダに作動流体が流入または流出され、蒸気タービン弁が開閉される。そして、流体ポンプを駆動するモータが制御装置によって蒸気タービン弁の開度が要求開度に追従される。また、蒸気タービン弁毎に設けられる流体排出部によって非常時に蒸気タービン弁が急閉される。従って、従来の大型の流体供給部と流体排出部とが不要となり、供給流路や流体排出路の距離も大幅に短縮でき、経済的な蒸気タービン弁の開度制御装置とすることができる。また、流体供給部と流体排出部が故障したとき、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理ができる。さらに、サーボ弁を用いないからメンテナンスが容易である。また、流体タンクの設置スペースが不要となり、蒸気タービン弁の開度制御装置全体が小型とすることができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本発明の第１実施例を示す蒸気タービン弁の開度制御装置の構成図であり、図１が従来例を示す図１０および図１１と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、両者が異なる主な点は、従来のオイルユニット７の代わりに個々の蒸気タービン弁毎に油タンク２Ｔを設け、サーボ弁２ＳＡＶの代わりにポンプ２ＰＵとモータ２Ｍとを設け、その上サーボ増幅器６ＳＡの代わりにインバータ６Ｉを設けて、個々の弁毎に油タンクを設けて建設コストの低減とメンテナンスの容易化を図るようにしたことである。
【００４１】
ここで、インバータ６Ｉは、図２に示すように、電圧基準演算器６Ｉ１とパルス変換器６Ｉ２と電力変換器６Ｉ３から構成されており、モータ２Ｍに連結する回転角度速度検出器２Ｍ１からの速度信号と弁の開要求信号または弁の閉要求信号が電圧基準演算器６Ｉ１に入力するようになっている。
【００４２】
次に、本発明の第１実施例の作用を説明する。
【００４３】
まず、蒸気タービン弁の位置検出器２ＤＴにより検出された弁開度信号が弁位置制御部６Ａにより弁開度要求信号と比較され、弁の開要求または閉要求信号として弁位置制御部６Ａから出力され、インバータ６Ｉに入力される。インバータ６Ｉでは、弁の開要求または閉要求信号をモータ２Ｍの速度要求信号として、図２に示す電圧基準演算器６Ｉ１に入力する。この電圧基準演算器６Ｉ１により回転角度速度検出器２Ｍ１で検出された速度信号と比較され、比較結果により周波数が増減されると共に、回転角度速度検出器２Ｍ１により検出された位置に基づき位相を制御して、周波数と位相が制御された電圧基準信号を出力する。
【００４４】
次に、パルス変換器６Ｉ２では、電圧基準信号をパルス変調して電力変換器６Ｉ３に入力する。電力変換器６Ｉ３はパルス変調されたパルスに従って３相交流の電圧を出力し、モータ２Ｍを回転させる。このとき、油タンク２Ｔの油２Ｆがポンプ２ＰＵの正回転に従って、制御ポート２ＣＰからシリンダ２ＣＹに送り込まれる。これに伴い、シリンダ２ＣＹの内の油２Ｆ’の増加によってピストン２ＰＩが押し上げられ、弁を開方向に作動される。
【００４５】
ポンプ２ＰＵの回転が逆方向の場合には、シリンダ２ＣＹの油２Ｆ’が油タンク２Ｔへ戻される。このためシリンダ２ＣＹ内の油２Ｆ’の減少により、ピストン２ＰＩが下がり弁が閉方向に動く。
【００４６】
この場合、弁位置制御部６Ａの出力である開要求が大きいときモータ２Ｍの回転速度が速くなり、これにより、弁の開速度が速くなる。閉要求が大きいときにはモータ２Ｍの逆方向の回転速度が速くなる、これにより、弁の閉速度が速くなる。
【００４７】
弁位置制御部６Ａの出力がゼロの場合には、電力変換器６Ｉ３の出力が直流となり、モータの回転も停止し、弁の開度も一定となる。すなわち、この場合、シリンダ２ＣＹ内部の油２Ｆ’にはスプリング２Ｓによりピストン２ＰＩが下方へ押されている。従って、ポンプ２ＰＵに対して油を排出する方向に力が掛かる。ところが、モータ２Ｍには電力変換器６Ｉ３の直流出力によって静止トルクが与えられる。このためモータ２Ｍが回されることを阻止される。
【００４８】
ところで、蒸気タービンの通常の制御においては、蒸気タービン弁は数秒で開閉可能な速さであれば、タービン速度や出力の制御に充分であるが、タービンの負荷が遮断された場合などには蒸気タービン弁を０．１秒程度の時間で急激に閉鎖する必要が発生する。
【００４９】
保護部６Ｂには、タービンの負荷が遮断された場合にタービンの過速を防止するために信号を出力する図示していないロジックが設けられている。保護部６Ｂから信号がソレノイド弁２ＳＶに出力されると、ポンプ２ＰＵのシリンダ側からの油の通路が遮断される一方、シリンダ２ＣＹ底部の油ドレン側に接続され油タンク２Ｔに戻る通路が形成される。これにより、シリンダ２ＣＹ底部の油圧が低下して、ディスクダンプ弁２Ｄがシリンダ内の油２Ｆ’の油圧に押されて下方に移動し、シリンダ２ＣＹ内部とドレンポート２ＤＰの通路が形成され、シリンダ２ＣＹ内の油２Ｆ’がドレンポート２ＤＰから急速に排出され、ピストン２ＰＩが下がって弁が急閉する。
【００５０】
ソレノイド弁２ＳＶは、保護部６Ｂが不作動時には常に励磁されており、作動時に無励磁とするようにしている。これによって、制御装置６の電源が喪失した場合に安全に弁を閉鎖できる。
【００５１】
このように、第１実施例によれば、油タンクを弁毎に個別に有するので、従来のようにオイルユニットを設置する必要がなく、長い距離の配管を必要とせず、建設コストを低減することができる。また、サーボ弁を使用しないから油は高い洗浄度を要しない。従って、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。
【００５２】
また、弁開度制御が個々の弁毎に独立となり、油漏れの修理などでもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり稼働率が向上する。
【００５３】
なお、以上述べた第１実施例では、作動流体として油を用いているが、水であっても作動可能であることは言うまでもない。
【００５４】
ポンプの種類については、正転と逆転ができること、ポンプ停止時の油のリーク量がそれほど多くないことを満たすものならば良いが、構造が簡単な点ではギアポンプが扱い易く好ましい。その他ローターリポンプ、ピストンポンプ等でも良い。モータは、同期電動機でも誘導電動機でも良く、永久磁石型の同期電動機でも良い。
【００５５】
弁が制御弁の場合には、弁の開度を正確に制御する必要があるが、止め弁の場合には全閉か全開の位置だけで使用するので、開度を正確に制御する必要がないことから、作動流体を液体とする必要がなく、空気を使用しても弁を開くことができる。空気の場合には、ギアポンプよりもリークの少ないピストンポンプの方が適している。
【００５６】
次に、本発明の第２実施例について図３を参照して説明する。
【００５７】
図３が従来例を示す図１０と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、両者が異なる主な点は、従来のオイルユニット７の代わりに個々の蒸気タービン弁毎に油タンク２ＣＴを設け、サーボ弁２ＳＡＶの代わりにポンプ２ＰＵとモータ２Ｍとを設けて、インバータによってモータ２Ｍを駆動させて、建設コストの低減とメンテナンスの容易化を図るようにしたことである。なお、モータ２Ｍを駆動させる制御装置は、図１と同様の構成のもので図３では省略している。
【００５８】
すなわち、図３に示す如く、蒸気タービン弁では、ピストン２ＰＩが上下する円筒状のシリンダ２ＣＹの外側に外円筒を形成し、シリンダ２ＣＹの外周と外円筒との間に形成される領域を油タンク２ＣＴとしている。そして、油タンク２ＣＴの上側は開口してシリンダ２ＣＹと連通し、油タンク２ＣＴの底部には、油系統管２ＦＡが接続されポンプ２ＰＵを経て油タンク２ＣＴの側面を貫通してシリンダ２ＣＹ内に連絡している。
【００５９】
以上の構成で、ポンプ２ＰＵが正転すると、油タンク２ＣＴの底部から油系統管２ＦＡを介して油２Ｆが取込まれ、シリンダ２ＣＹのピストン２ＰＩ下側へ油２Ｆが送り込まれる。これにより、ピストン２ＰＩが上方に押し上げられ、弁が開方向へ移動する。このとき、ピストン２ＰＩの上側の油が油タンク２ＣＴ側へ流入されて行くが、ピストン２ＰＩ下側に送り込まれた油量と流入される油量は等しくなる。従って、油タンク２ＣＴのレベルはほとんど変化しない。
【００６０】
一方、ポンプ２ＰＵが逆転すると、ピストン２ＰＩの下部の油２Ｆが外へ取出されて油系統管２ＦＡを経由して油タンク２ＣＴの底部から送り込まれる。これに伴って、シリンダ２ＣＹのピストン２ＰＩがスプリング２Ｓにより押し下げられ、弁が閉方向へ移動する。この場合、ピストン２ＰＩの下部から外へ取出される油２Ｆと油タンク２ＣＴの底部から送り込まれる油量は等しくなる。従って、油タンク２ＣＴのレベルはほとんど変化しない。
【００６１】
弁を急閉するときには、図示しない保護部からの信号によりソレノイド弁２ＳＶが作動され、ディスクダンプ弁２Ｄが下方へ作動される。これにより、ピストン２ＰＩの下部の油２Ｆがドレンポート２ＤＰを経由して連通する油タンク２ＣＴへ流入され、ピストン２ＰＩ下部の油２Ｆが急激に油タンク２ＣＴへ排出される。この場合も油タンク２ＣＴへ排出される油量とピストン２ＰＩの上部に貯めることができる油量が等しくなる。従って、油タンク２ＣＴのレベルはほとんど変わらない。
【００６２】
このように、第２実施例によれば、油タンクのための設置スペースを特別に取らなくとも良くなるため蒸気タービン弁の開度制御装置が小型とすることができ、設置スペースを小さくできる。なお、第２実施例の場合も作動流体として油でなく、水等でも実施することができる。
【００６３】
次に、本発明の第３実施例について図４を参照して説明する。
【００６４】
図４が従来例を示す図１０と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉をモータにより駆動したことで、従来の油タンク等を不要としたことである。
【００６５】
具体的には、図示する蒸気タービン弁は、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢが閉方向への力を加えるようになっている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には、油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部を貫通して下方へ延設されている。
【００６６】
駆動方向変換機構２Ｇは、筒状で上端が弁棒２ＳＢの下部に接続すると共に、下端に雌ネジを形成する雌ネジ機構２Ｇ１と棒状で外周に形成される雄ネジが前記雌ネジ機構２Ｇ１の雌ネジにかみ合って雄ネジの回動に応じて雌ネジ機構２Ｇ１を上下動させる雄ネジ機構２Ｇ２とからなっている。
【００６７】
クラッチ機構２ＣＬは、雄ネジ機構２Ｇ２の下端に接続する上部円板２ＣＬ１とモータ２Ｍの回転軸に接続する下部円板２ＣＬ２とからなり、ソレノイド機構２ＳＤ１によって雄ネジ機構２Ｇ２の底部とモータ２Ｍの回転軸とを連結し、切離すようになっている。なお、２ＧＡ，２ＧＢは、支持板で、モータ２Ｍは図示しない固定部に固定されている。また、雄ネジと雌ネジのかみ合う部分には図示しないベアリングを設けている。
【００６８】
次に、本発明の第３実施例の作用を説明する。
【００６９】
まず、モータ２Ｍが正転すると、クラッチ機構２ＣＬを介して雄ネジ機構２Ｇ２が正回転し、雄ネジに歯合する雌ネジが上方向に力を受けて雌ネジ機構２Ｇ１を押し上げる。この結果、弁棒２ＳＢが上昇して弁が開方向に動く。一方、モータ２Ｍが逆転すると、クラッチ機構２ＣＬを介して、雄ネジ機構２Ｇ２が逆回転し、雄ネジに歯合する雌ネジ機構２Ｇ１の雌ネジが下方向へ力を受ける。この結果、雌ネジ機構２Ｇ１が下がり弁が閉方向に動く。
【００７０】
ところで、図示しない図１と同様の弁位置制御部の出力信号がゼロのときは、インバータが直流を出力してモータ２Ｍが静止する。このとき、スプリング２Ｓにより弁閉方向に力が掛かっているので、雄ネジ機構２Ｇ２に逆転側に力が掛かるが、モータ２Ｍにはインバータにより静止トルクが与えられ、逆転側のトルクに打ち勝って静止する。
【００７１】
通常のタービン速度制御や出力制御では、数秒で全開または全閉する弁の速度で充分であり、ネジ機構を採用して、少ない回転量で済むようにしている。従って、モータ２Ｍの力がそれほど大きくなくても弁を開閉できる。
【００７２】
また、負荷遮断発生時には図示しない保護部からの出力信号によりソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が溶けてクラッチ機構２ＣＬの結合が外れ、スプリング２Ｓの力により雄ネジ機構２Ｇ２が空転し弁が急速に全閉とされる。
【００７３】
これにより、負荷遮断時、弁を０．１秒程度の時間で高速に全閉としても雄ネジ機構２Ｇ２と雌ネジ機構２Ｇ１とを連結したままで回転することがなく、モータ２Ｍの通常制御の回転数の数十倍の回転数で回転させるようなことが生じない。
【００７４】
また、負荷遮断などで弁を急閉させるとき、スプリング２Ｓの押さえがスプリングハウジング２ＳＨの底部に到達する直前でオイルダンパー２ＤＰＱの油に触れる。これにより、油がオイルダンパー２ＤＰＱ溝の部分から逃げる時にブレーキが掛かる。従って、弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳに触れる直前に減速され、弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳにあたるときの衝撃が和らげられる。このように、速い速度で弁プラグ２ＶＰが弁シート２ＶＳに激突すれば、弁プラグ２ＶＰと弁シート２ＶＳとが破壊するおそれを解消することができる。
【００７５】
このように第３実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長距離の配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。
【００７６】
油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーが非常時のショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。
【００７７】
弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。
【００７８】
なお、第３実施例では、クラッチ機構２ＣＬがモータの軸に直接接続されているが、モータの選定によっては更にモータ回転を減速するギアを入れておいても良い。
【００７９】
次に、本発明の第４実施例について図５を参照して説明する。
【００８０】
図５が従来例を示す図１０と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉駆動を油圧でなく、モータに基づく駆動によって行うようにしたことである。
【００８１】
具体的には、図示する蒸気タービン弁の上部は、図４に示す第３実施例とほぼ同様で、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢが閉方向への力を加えるようになっている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には、油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部を貫通して下方へ延設されている。
【００８２】
駆動方向変換機構２Ｇは、棒状で上端が弁棒２ＳＢの下端に固定されて外周に雄ネジが形成される雄ネジ機構２Ｇ３と円板状で中央に雌ネジが形成され、この雌ネジに雄ネジ機構２Ｇ３の雄ネジが貫通して雄ネジと歯合する雌ネジ機構２Ｇ４とからなり、雌ネジ機構２Ｇ４の回動に応じて雄ネジ機構２Ｇ３が上下動するように構成されている。
【００８３】
また、駆動方向変換機構２Ｇの雌ネジ機構２Ｇ４の外周には、歯が形成され、この歯に連動ギヤー２Ｇ５が歯合してモータ２Ｍの回動が伝達されるようになっている。そして、駆動方向変換機構２Ｇの雌ネジ機構２Ｇ４の底部に設けられるディスク２Ｄ１とラッチ２Ｌ１とが係合するようになっている。さらに、雌ネジ機構２Ｇ４と連動ギヤー２Ｇ５とが歯合し、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁によってラッチ２Ｌ１がディスク２Ｄ１を支持するようになっている。
【００８４】
次に、本発明の第４実施例の作用を説明する。
【００８５】
まず、モータ２Ｍが正転すると連動ギヤー２Ｇ５を介して雌ネジ機構２Ｇ４が回転し、雄ネジ機構２Ｇ３を押し上げる。この結果、弁棒２ＳＢが上昇して、弁が開方向に動く。モータ２Ｍが逆転すると、連動ギヤー２Ｇ５を介して雌ネジ機構２Ｇ４が逆回転して雄ネジ機構２Ｇ３を押し下げる。この結果、弁棒２ＳＢが降下して弁が閉方向に動く。このとき、ディスク２Ｄ１によって雌ネジ機構２Ｇ４が下方に下がらないように支えられる。
【００８６】
保護部から出力信号が出されると、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が解けて、ディスク２Ｄ１からラッチ２Ｌ１が外れる。これにより、スプリング２Ｓの付勢により雌ネジ機構２Ｇ４がディスク２Ｄ１と一緒に下方に押し下げられ、弁が急速に全閉する。さらに、連動ギヤー２Ｇ５も、モータの軸方向に上下に自由に移動するディスク２Ｄ１の下方へ移動に従い、落下してディスク２Ｄ１に支えられて止まる。
【００８７】
その後、弁を開けるときは、前もって雄ネジ機構２Ｇ３に沿って雌ネジ機構２Ｇ４を弁閉方向に回転させる。そして、雌ネジ機構２Ｇ４とディスク２Ｄ１とをラッチ２Ｌ１が再び掛かるまで上昇させる。ラッチ２Ｌ１が掛かった後、ディスク２Ｄ１は下方に移動しなくなる。従って、雌ネジ機構２Ｇ４は正転させると、再び弁が開くようになる。
【００８８】
このように第４実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長距離配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。
【００８９】
油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーがショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。
【００９０】
弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。
【００９１】
なお、モータ２Ｍは、図示しない手段で雄ネジ機構２Ｇ３の雄ネジと雌ネジ機構２Ｇ４の雌ネジとがかみ合う部分には、図示しないベアリングを設けている。
【００９２】
次に、本発明の第５実施例について図６を参照して説明する。
【００９３】
図６が従来例を示す図１０と異なる主な点は、蒸気タービン弁の開閉駆動を油圧でなく、モータに基づく駆動によって行うようにしたことである。
【００９４】
具体的には、図示する蒸気タービン弁の上部は、図４に示す第３実施例とほぼ同様で、弁本体２Ｖに弁棒２ＳＢと一体となって上下する弁プラグ２ＶＰが収められ、弁本体２Ｖの下方に弁シート２ＶＳが配置されている。スプリングハウジング２ＳＨには、弁棒２ＳＢと一体となっている座２ＳＣがスプリング２Ｓによって下方へ付勢されて常に弁棒２ＳＢを閉方向への力を加えられている。スプリングハウジング２ＳＨの底部には油溜まりであるオイルダンパー２ＤＰＱが配置され、弁棒２ＳＢは、スプリングハウジング２ＳＨの底部から下方へ延設されている。
【００９５】
駆動方向変換機構２Ｇは、竿状で上端が弁棒２ＳＢの下端に固定され、長手方向の一片に噛み合う歯を直線状に形成したラック２Ｇ６と、このラック２Ｇ６の歯と歯合するピニオン２Ｇ７とから構成されている。
【００９６】
そして、ピニオン２Ｇ７の回転軸がクラッチ機構２ＣＬの一方の円板に接続され、クラッチ機構２ＣＬの他方の円板にソレノイド機構２ＳＤ１のレバーが接続されている。ソレノイド機構２ＳＤ１は励磁によってギヤー２Ｇ８の回動がクラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７へ伝導するようになっている。さらに、ギヤー２Ｇ８はギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ１１を経て図示しないモータの軸に連結している。
【００９７】
次に、本発明の第５実施例の作用を説明する。
【００９８】
まず、モータ２Ｍが正転すると、ギヤー２Ｇ１１，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ８，クラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７が回転する。これによって、ラック２Ｇ６を押し上げ弁棒２ＳＢが上昇して、弁が開方向に動く。一方、モータ２Ｍが逆転すると、ギヤー２Ｇ１１，ギヤー２Ｇ１０，ギヤー２Ｇ９，ギヤー２Ｇ８，クラッチ機構２ＣＬを介してピニオン２Ｇ７が逆回転する。これによって、ラック２Ｇ６が下がり弁が閉方向に動く。
【００９９】
保護部から出力信号が出されると、ソレノイド機構２ＳＤ１の励磁が解ける。この結果、クラッチ機構２ＣＬの結合が外れ、スプリング２Ｓの力によりピニオン２Ｇ７が空転し、弁が急速に全閉となる。
【０１００】
このように第５実施例によると、油タンクを必要としなくなるので、大型のオイルユニットを設置する必要がなく、長大な配管を必要とせず、建設コストを安くすることができる。
【０１０１】
油の清浄度を要求するサーボ弁を使用しないことにより、フィルタの設置が不要となりメンテナンスが簡単になる。スプリングハウジング部分のオイルダンパーがショックを吸収し弁プラグと弁シートの破壊を防止する。
【０１０２】
弁開度制御が個々の弁毎となり、油漏れなどの複数の弁に共通的な故障が無くなり、万一故障が出てもその弁だけを修理すれば良く、タービンそのものを停止する必要がなくなり、稼働率が向上する。
【０１０３】
なお、第５実施例ではピニオン２Ｇ７とクラッチ機構２ＣＬの間に減速ギヤーがないが、減速ギヤーを入れても良い。また、ギヤー２Ｇ８〜ギヤー２Ｇ１１までのギヤーも図６の通りでなくともモータ回転数を減速する働きが有るように構成すれば他の構造でも良い。
【０１０４】
次に、本発明の第６実施例を図７を参照して説明する。
【０１０５】
第６実施例は、図１に示す第１実施例の内でモータ２Ｍの代わりにステッピングモータ２Ｍ２とブレーキ２Ｍ３を用いてインバータ６Ｉを図７に示す構成としたものである。
【０１０６】
すなわち、図７に示すインバータ６Ｉは、図２に示すインバータ６Ｉに、ブレーキ制御部６Ｉ４とパルス位置変換器６Ｉ５とを追設している。
【０１０７】
以上の構成により、弁位置制御部６Ａからステッピングモータ２Ｍ２の正転指令が出されると、電圧基準演算器６Ｉ１では、指令に比例した周波数の電圧基準が作成され、パルス変換器６Ｉ２に入力される。電力変換器６Ｉ３では、３相交流の電圧が出力されステッピングモータ２Ｍ２が運転され、同時に弁位置制御部６Ａからの正転指令により、ブレーキ制御部６Ｉ４ではブレーキ２Ｍ３のブレーキを引き外す。
【０１０８】
ステッピングモータ２Ｍ２は３相交流の周波数に比例して回転する。パルス位置変換器６Ｉ５は電圧基準演算器６Ｉ１から出力される電圧基準の１周期を１パルスとしてカウントし弁の開度を計算して出力する。この計算された弁開度が弁開度信号とされ弁位置制御部６Ａへ入力され第１実施例で説明した位置検出器２ＤＴに代わって使用される。
【０１０９】
弁位置制御部６Ａからモータの運転指令が出力されない場合には、ブレーキ制御部６Ｉ４でブレーキ２Ｍ３のブレーキを掛け、モータが回転するのを防止する。
【０１１０】
このように、第６実施例によれば、図１の第１実施例によると同様の効果が得られる以外に、位置検出器が不要となる。
【０１１１】
なお、本発明の実施例では、インバータ制御を１例として説明したが、本発明はこれに限らず、可変周波数そして可変電圧変換できる機能を有するものであれば、同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、蒸気タービン弁毎に個有に配置された流体供給部と流体排出部とを小型化でき簡略化できる。従って、従来の大型の流体供給部と流体排出部とが不要となり、供給流路や流体排出路の距離も大幅に短縮でき、経済的な蒸気タービン弁の開度制御装置とすることができ、流体供給部と流体排出部が故障したとき、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理ができる。さらに、サーボ弁を用いないからメンテナンスが容易である。
【０１１３】
請求項２の発明によれば、蒸気タービン弁毎に流体供給部と流体排出部とを設けるようにしたために従来の大型の流体供給部と流体排出部とが不要となり、供給流路や流体排出路の距離も大幅に短縮でき、経済的な蒸気タービン弁の開度制御装置とすることができる。また、流体供給部と流体排出部が故障したとき、他の蒸気タービン弁に影響を与えることなく修理ができる。さらに、サーボ弁を用いないからメンテナンスが容易である。また、流体タンクの設置スペースが不要となり、装置全体が小型とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す蒸気タービン弁の開度制御装置の構成図である。
【図２】図１の制御装置に備えるインバータの構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。
【図６】本発明の第５実施例を示す蒸気タービン弁の構成図である。
【図７】本発明の第６実施例を示すインバータの構成図である。
【図８】蒸気タービン弁の開度制御装置を示す系統図である。
【図９】蒸気タービン弁を示す系統図である。
【図１０】従来例を示す蒸気タービン弁の開度制御装置の構成図である。
【図１１】図１０に示すオイルユニットの構成図である。
【符号の説明】
２Ｖ    弁本体
２ＶＰ    弁プラグ
２ＶＳ    弁シート
２ＳＨ    スプリングハウジング
２Ｓ    スプリング
２ＳＡ，２ＳＣ    座
２ＳＢ    弁棒
２ＤＰＱ    オイルダンパー
２ＣＹ    シリンダ
２ＰＩ    ピストン
２Ｄ１    ディスク
２Ｄ    ディスクダンプ
２ＤＳ    スプリング
２ＤＰ    ドレンポート
２ＳＡＶ    サーボ弁
２Ｌ１    クラッチ
２ＣＰ    制御ポート
２ＦＡ    油系統管
２ＣＴ，２Ｔ，７Ｔ    油タンク
２ＰＵ    ポンプ
２Ｍ    モータ
２Ｍ１    回転角度速度検出器
２Ｍ２    ステッピングモータ
２Ｍ３    ブレーキ
２Ｇ    駆動方向変換機構
２Ｇ１，２Ｇ４    雌ネジ機構
２Ｇ２，２Ｇ３    雄ネジ機構
２Ｇ５    連動ギヤー
２Ｇ６    ラック
２Ｇ７    ピニオン
２Ｇ８，２Ｇ９，２Ｇ１０，２Ｇ１１    ギヤー
２ＣＬ    クラッチ機構
２ＳＤ１    ソレノイド機構
５    回転検出器
６    制御装置
６ＳＡ    サーボ増幅器
６Ａ    弁位置制御部
６Ｂ    保護部
６Ｉ    インバータ
６Ｉ１    電圧基準演算器
６Ｉ２    パルス変換器
６Ｉ３    電力変換器
６Ｉ４    ブレーキ制御部
６Ｉ５    パルス位置変換器
７Ｆ    油
７Ｍ１，７Ｍ２    モータ
７ＰＵ１，７ＰＵ２    ポンプ
７ＦＬ１，７ＦＬ２    フィルタ
７ＡＣＣ    アキムレータ
Ａ１〜Ａｎ    配管
【図１】
0003626230.tif 000002
【図２】
0003626230.tif 000003
【図３】
0003626230.tif 000004
【図４】
0003626230.tif 000005
【図５】
0003626230.tif 000006
【図６】
0003626230.tif 000007
【図７】
0003626230.tif 000008
【図８】
0003626230.tif 000009
【図９】
0003626230.tif 000010
【図１０】
0003626230.tif 000011
【図１１】
0003626230.tif 000012