(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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０２、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０２、弁室０４の蒸気溜りに流入した主蒸気Ｓを、弁室０４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０２１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０２２のたわみにより、弁棒０２２の先端に設けた主弁０２１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０１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１００％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
【図１】
0003615891.tif 000002
【図２】
0003615891.tif 000003
【図３】
0003615891.tif 000004
【図４】
0003615891.tif 000005
【図５】
0003615891.tif 000006