(57)【要約】【課題】弁体の回転に伴う不具合及びその対策によるコスト増加を低減できる蒸気弁構造を採用し、低コスト、高信頼性の蒸気弁を提供する。【解決手段】上記課題を解決するため本発明は、開口部７を有する弁座４と、該弁座の開口部に対向して設けられた弁体３と、該弁体を弁座４に接離する方向に移動させる弁棒２と、該弁棒を摺動自由に支持する円筒状の支持部材８とを備えた蒸気タービン用蒸気弁において、弁体３と弁棒２の嵌合部で、弁体３と弁棒２が少なくとも一部で面接触にて係合することを特徴とする。【選択図】  図１
2014070513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有する弁座と、該弁座の開口部に対向して設けられた弁体と、該弁体を前記弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、該弁棒を摺動自由に支持する円筒状の支持部材と、
を備えた蒸気タービン用蒸気弁において、
前記弁体と前記弁棒の嵌合部で、前記弁体と前記弁棒が面接触にて係合することを特徴とする蒸気タービン用蒸気弁。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービン用蒸気弁であって、
前記弁体は、中心に前記弁棒が挿入される穴を有する弁体本体と、前記穴に嵌合され、内部に前記弁棒が挿通される円筒状のブッシュとを有し、
前記ブッシュは内周面に形成された平面部を有し、
前記弁棒は、弁棒表面に形成され、前記ブッシュに形成された平面部と面接触する平面部を有することを特徴とする蒸気タービン用蒸気弁。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸気タービン用蒸気弁であって、
前記弁体は、中心に前記弁棒が挿入される穴と、該穴表面に形成された平面部とを有し、
前記弁棒は、弁棒表面に形成され、前記穴表面に形成された平面部と面接触する平面部を有することを特徴とする蒸気タービン用蒸気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントの蒸気タービン発電設備に設置される蒸気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおける主な蒸気弁は主蒸気系統の主蒸気止め弁及び蒸気加減弁、再熱蒸気系統の再熱蒸気止め弁、インターセプト弁などから構成される。主蒸気止め弁及び再熱蒸気止め弁は危急時にタービンに流入する蒸気を遮断する目的で設置され、蒸気加減弁及びインターセプト弁はタービンに流入する蒸気量を調整し、タービンの制御を行なう目的で設置されている。尚、蒸気加減弁及びインターセプト弁は危急時の蒸気遮断機能も併せ持っている。
【０００３】
これらの蒸気弁のうち、例えば主蒸気止め弁は、弁ケーシング内部に設置される弁棒と弁棒に連動する弁体を弁棒の軸方向に作動させ、弁体と弁座の開度を開閉させることで蒸気遮断機能を有する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、発電プラント及びその設備に対する高効率、低コスト化が求められ、蒸気条件の高温・高圧化、メンテナンス間隔の長期化が実施されている。しかし、蒸気条件の高温・高圧化により、蒸気タービン発電設備はより高機能を有する材料が必要となる。また長期運用化に伴う信頼性低下も懸念される。
【０００６】
例えば従来の主蒸気止め弁は、図５に示すような弁開状態において、弁体３は蒸気により弁棒２に対して軸直角方向の流体力を受ける。この流体力により、弁体３には回転方向の力が作用する。弁体３が回転すると、弁棒２及びその他の内蔵物との接触部において摩耗が生じ、蒸気弁内蔵物の不具合及び蒸気弁の機能不全に繋がる不具合を発生させる。
【０００７】
弁体３の回転を防止する目的で、従来から廻り止めピン５が設置されているが、蒸気条件の高温・高圧化に伴い流体力が増加するため、廻り止めピン５の損傷が懸念される。このため廻り止めピン５に対して、損傷防止目的で高機能材料の適用が実施されている。また、長期運用時の信頼性低下防止対策としては、高機能材料の適用の他に、表面処理施工などで対応が取られている。
【０００８】
発電プラントでは高温、高圧の蒸気条件下で蒸気弁を使用することから、蒸気流路中に配置される構造物には耐エロージョン性、耐酸化性、耐摩耗性等が求められる。廻り止め用のピン５については、特に耐摩耗性が重要となるため、１２％クロム鋼やインコロイ(ニッケル‐クロム‐鉄が主成分)のような材料が用いられている。また、耐摩耗性の向上目的で窒化などの表面処理を施すことも広く用いられている。窒化処理は500〜600℃の温度条件下で母材表面に窒素を浸透させ窒化鉄の硬化層を生成させる技術である。
【０００９】
これらの高機能材料の適用や、表面処理施工による対応は蒸気弁のコスト増加要因となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、弁体の回転に伴う不具合及びその対策によるコスト増加を抑制できる蒸気弁構造を採用し、低コスト、高信頼性の蒸気弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、開口部を有する弁座と、該弁座の開口部に対向して設けられた弁体と、該弁体を弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、該弁棒を摺動自由に支持する円筒状の支持部材とを備えた蒸気タービン用蒸気弁において、弁体と弁棒の嵌合部で、弁体と弁棒が面接触にて係合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、弁体の回転に伴う不具合及びその対策によるコスト増加を抑制でき、低コスト、高信頼性の蒸気タービン用蒸気弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る蒸気タービン用主蒸気弁の内部構造を概略的に示した断面図である。
【図２】図１に示した蒸気弁の弁体部の例を説明する断面図である。
【図３】図１に示した蒸気弁の弁棒の廻り止め構造の例を説明する斜視図である。
【図４】一般的な蒸気タービン用主蒸気止め弁の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図５】図４に示した主蒸気止め弁の全開時の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず最初に本発明の特徴の理解を容易にするため、従来の一般的な蒸気タービン用主蒸気止め弁について図４，５を用いて簡単に説明する。図４は、蒸気タービン用主蒸気止め弁の内部構造を概略的に示す断面図であり、図５は、図４に示した主蒸気止め弁の全開時の内部構造を示す図である。
【００１５】
図４に示すように、主蒸気止め弁は、開口部７を有する弁座４と、開口部７に対向して設けられた弁体３と、弁体３を弁座４に接離する方向に移動させる弁棒２と、弁棒２を摺動自由に支持する円筒状の支持部材である衛帯筐８とをケーシング１に収納して構成されている。またケーシング１の内部には、弁座４によって上下に仕切られた弁室が形成されている。図示していないが弁室上部側は、蒸気流入口とつながっている。一方、弁室下部１０側は、図示しない蒸気流出口と繋がっている。
【００１６】
弁棒２は、図示しない駆動手段によって上下方向に駆動する。図５に示すように弁棒が上方に移動することにより、弁棒２と連動する弁体３が弁座４から離れて上方に移動し、弁体３と弁座４との間に間隙が形成される。この間隙を介して蒸気が弁室上部から弁室下部１０へ流入する。
【００１７】
ところで、図５に示すような弁開状態において、弁室上部では、蒸気は矢印で示すように垂直方向に対して直角な方向から流入し、開口部７を通過して弁室下部１０へ下方に流れ込む。そのため、弁体３は蒸気により弁棒２に対して軸直角方向の流体力を受ける。この流体力により、弁体３には弁棒２に対して回転方向の力が作用する。弁体３が回転すると、弁棒２及びその他の内蔵物との接触部において摩耗が生じ、蒸気弁内蔵物の不具合及び蒸気弁の機能不全に繋がる不具合を発生させる。そこで従来は、弁体３の廻り止め構造として、弁体３と弁体３内部に挿入されるブッシュ６および弁棒２を廻り止めピン５で互いに固定する構造が用いられている。
【００１８】
しかしながら、蒸気タービンの高効率化に伴い蒸気条件も高温・高圧化している。そのため、流体力が増加し、弁体３に作用する回転方向の力も増大し廻り止めピン５の損傷が懸念される。そのため廻り止めピン５に対して、損傷防止目的で高機能材料を適用したり、長期運用時の信頼性低下防止対策として、表面処理施工などが取られている。これらの対応は蒸気弁のコスト増加要因となる。
【００１９】
以上の従来構造とその課題を踏まえ、以下、本発明の実施形態を説明する。従来は廻り止めピンにて、弁体の回転防止構造を採用してきたが、本発明においては弁棒と弁体の嵌合部位に平面部を設置することで、平面部を介して弁棒と弁体を面接触にて係合させ、弁体の回転防止を実現できる構造とする。また、本発明において設置する平面部は耐摩耗性及び耐酸化性を考慮した平面構造とするものである。より詳しくは、以下の実施例にて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の実施例に係る蒸気タービン用主蒸気止め弁の内部構造を概略的に示した断面図である。図２は、図１に示した蒸気弁の弁体部の例を説明する図であって、図１のA−A断面図である。図３は、図１に示した蒸気弁の弁棒の廻り止め構造の例を説明する斜視図である。各図を通して同一の構成要素には同符号を付している。
【００２１】
本実施例では、主蒸気止め弁は、開口部７を有する弁座４と、開口部７に対向して設けられた弁体３と、弁体３を弁座４に接離する方向に移動させる弁棒２と、弁棒２を摺動自由に支持する円筒状の支持部材である衛帯筐８とをケーシング１に収納して構成されている点は従来同様である。
【００２２】
次に本発明の特徴部である弁体３と弁棒２の嵌合部について説明する。図１に示すように、弁体３は、弁体本体の中央に弁棒２を挿入するための穴１２を有する。穴１２には、上部の縮径部１２ａと下部の拡径部１２ｂが形成されており、下部の拡径部１２ｂには円筒状の弁体用ブッシュ６が挿入されている。弁体用ブッシュ６は弁体３に締め嵌めによって固定されている。図示は省略しているが、弁体用ブッシュ６と弁棒２の表面には互いに係合する段差部が設けられており、これにより弁棒２の力を弁体部に伝えている。
【００２３】
本実施例では、弁棒２の先端部位に丸棒状の表面の一部を平らにした平面部９が形成されている。平面部９は、図２（ａ）に示すように、弁棒２の表面２箇所に平行に一対で形成されている。一方、図２（ａ）に示すように、弁体３の穴１２のうち縮径部１２aの内面にも弁棒２の表面部に対応する平面部１１が２箇所形成されている。
【００２４】
組み立て時に弁体３に弁棒２を挿入した際、弁棒２の平面部９と弁体３の平面部１１とが対向して面接触するように嵌合固定する。弁棒２の平面部９と弁体３の平面部１１が面接触することで、弁体３が回転することが抑止される。よって、本実施例によれば弁体３に蒸気により弁棒２に対して軸直角方向の流体力がかかり、弁体３に回転方向の力が作用しても弁体３の回転を防ぐことかできる。これにより蒸気弁の高信頼性を維持できる。
【００２５】
また、本構造によれば、廻り止めピン５を用いる必要がないので、ピンのための高機能材料の使用や表面処理施工の必要がなくなりコストを低減することができる。
【００２６】
よって、本実施例の構造によれば、弁体の回転に伴う不具合及びその対策によるコストを低減でき、低コスト、高信頼性の蒸気弁を提供することができる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の他の実施例について説明する。実施例１では弁体３に平面部を設けた例を説明したが、ブッシュ６に平面部を設けても良い。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、弁棒２の表面に平面部９を設け、弁体用ブッシュ６の内周面に平面部９に対向する平面部１２を設け、弁棒２を弁体３に挿入した際に弁棒２の平面部９と弁体３の平面部１２とを面接触させる。
【００２９】
図３に図２(ｂ)の構造を採用した場合の弁棒２のより詳細な３次元構造を示す。弁棒２は先端からある程度離れたところにカラー１４を装着するための縮径部１３を有し、縮径部１３の上下の表面に平面部９a及び平面部９ｂを有する。リング状の２分割部品であるカラー１４は、弁閉時に弁棒１の力を弁体に伝える部品であり、平面部９aは弁体用ブッシュ６の組立上設ける必要がある平面部である。
【００３０】
弁体用ブッシュ６は、内部に弁棒２が挿入される円筒状の部材であって、弁体３に締り嵌めして固定する。ブッシュ外表面には拡径部と縮径部が設けられて段差が形成されている。一方、弁体３の穴１２の内面にも対応する段差が形成されており、ブッシュ側の段差と弁体３側の段差とが係合する。弁棒の力はカラー１４から弁体用ブッシュ６に伝わり、ブッシュ側の段差と弁体３側の段差とが係合することにより弁棒２の力が弁体３に作用する。
【００３１】
本実施例では、弁体用ブッシュ６の内面に、弁棒２の平面部９ｂに対向する平面部１２を設けて、弁棒２を弁体用ブッシュ６に挿入させた際、弁棒２の平面部９ｂとブッシュ側の平面部１２が面接触するようにして係合させる。この平面部同士の面接触により実施例１同様に弁体３に蒸気により弁棒２に対して軸直角方向の流体力がかかり、弁体３に回転方向の力が作用しても弁体３の回転を防ぐことかできる。
【００３２】
また弁体用ブッシュ６の内周面に平面部を設けた場合、接触面積を大きくとることができ、磨耗が減らせてより信頼性を向上することができる。
【００３３】
本実施例の構造によっても、廻り止めピン５を用いる必要がなく、廻り止めピンが損傷する懸念が無くなり、信頼性向上に繋がる。さらに部品員数の低減にも繋がり、コスト低減効果も見込める。
【００３４】
なお、各実施例で説明した各平面部は耐摩耗性及び耐酸化性が求められる部位となることから、必要に応じて表面処理を実施し、これらの要求を満たす構造とすればよい。なお、弁棒は摺動部であり、一般的に耐摩耗性及び耐酸化性が求められる部品となることから、高機能材の適用もしくは耐摩耗性及び耐酸化性を向上させる表面処理を用いることが多い。このため、平面部に対して表面処理を施工した場合でもコストアップとはならない。
【符号の説明】
【００３５】
１  ケーシング
２  弁棒
３  弁体
４  弁座
５  廻り止めピン
６  弁体用ブッシュ
７  開口部
８  衛帯筐
９、１１，１２  平面部
１０  弁室下部
１３  縮径部
１４  カラー
【図１】
2014070513.tif 000003
【図２】
2014070513.tif 000004
【図３】
2014070513.tif 000005
【図４】
2014070513.tif 000006
【図５】
2014070513.tif 000007