(57)【要約】  弁が、弁棒アセンブリを備え、弁棒アセンブリは、１以上の壁と、弁棒アセンブリ内部に少なくとも部分的に画成された１以上の通路（２５８）とを備える。この１以上の通路は、第１の開口を画成している。１以上の壁の少なくとも一部分は、通路の第２の開口が画成されるように固体粒子と接触するように構成されたエロージョン部位（２６０）を画成している。弁は、第１の開口を介して１以上の通路と流体連通する１以上の検知装置（２６２）をさらに備える。この１以上の検知装置は、１以上の通路を通る流体の流れの増加を表す信号を送信するように構成される。【選択図】図２
2015523529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒アセンブリであって、弁棒アセンブリが、１以上の壁と、弁棒アセンブリ内部に少なくとも部分的に画成された１以上の通路とを備えており、１以上の通路が、第１の開口を画成しており、１以上の壁の少なくとも一部分が、通路の第２の開口が画成されるように固体粒子と接触するように構成されたエロージョン部位を画成する弁棒アセンブリと、
第１の開口を通して１以上の通路と流体連通する１以上の検知装置であって、１以上の通路を通過する流体の流れの増加を表す信号を送信するように構成された１以上の検知装置と
を備える弁。
【請求項２】
弁棒アセンブリが、
外面を画成する弁棒と、
弁棒の周りに少なくとも部分的に延在する１以上の弁棒囲繞装置と
を備える、請求項１記載の弁。
【請求項３】
１以上の通路が、
１以上の弁棒囲繞装置内に画成される第１の通路と、
弁棒と１以上の弁棒囲繞装置との間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路と
を備える、請求項２記載の弁。
【請求項４】
１以上の通路が、
弁棒内に画成される第１の通路と、
弁棒と１以上の弁棒囲繞装置との間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路と
を備える、請求項２記載の弁。
【請求項５】
１以上の通路が、弁棒内に画成される通路を含んでおり、該通路が１以上の検知装置と流体連通して結合している、請求項２記載の弁。
【請求項６】
１以上の検知装置が、圧力センサ及び流体流量センサの少なくとも一方を備える、請求項２記載の弁。
【請求項７】
エロージョン部位が所定の壁厚を有しており、弁に流入する流体中の固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されており、１以上のエロージョン部位の少なくとも一部分の厚さが略０となったときに流体の少なくとも一部が１以上の検知装置に導かれる、請求項２記載の弁。
【請求項８】
１以上の通路が、弁棒及び１以上の弁棒囲繞装置の少なくとも一方に穿孔されており、１以上のエロージョン部位が、弁棒及び１以上の弁棒囲繞装置の少なくとも一方のうちの穿孔によって除去されていない残りの部分、及び１以上のエロージョン部位に配置された置換材料のうちの少なくとも一方を含む、請求項２記載の弁。
【請求項９】
１以上の流体源と、
１以上の流体源と流体連通して結合した１以上の弁であって、１以上の壁を有する弁棒アセンブリを備える１以上の弁と、
弁監視システムと
を備える流体システムであって、
弁監視システムが、
１以上の壁の少なくとも一部分と、
弁棒アセンブリ内に少なくとも部分的に画成された通路であって、第１の開口を画成する１以上の通路と、
第１の開口を通して１以上の通路と流体連通する１以上の検知装置であって、１以上の通路を通過する流体の流れの増加を表す信号を送信するように構成された１以上の検知装置と
を備えており、１以上の壁の少なくとも一部分が、通路の第２の開口が画成されるように固体粒子と接触するように構成されたエロージョン部位を画成している、流体システム。
【請求項１０】
弁棒アセンブリが、
外面を画成する弁棒、及び
弁棒の周りに少なくとも部分的に延在する１以上の弁棒囲繞装置
の少なくとも一方を備える、請求項９記載の流体システム。
【請求項１１】
１以上の通路が、
１以上の弁棒囲繞装置内に画成される第１の通路と、
弁棒と１以上の弁棒囲繞装置との間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路と
を備える、請求項１０記載の流体システム。
【請求項１２】
１以上の通路が、
弁棒内に画成される第１の通路と、
弁棒と１以上の弁棒囲繞装置との間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路と
を備える、請求項２記載の流体システム。
【請求項１３】
１以上の通路が、弁棒内に画成される通路を含み、該通路が１以上の検知装置と流体連通している、請求項１０記載の流体システム。
【請求項１４】
エロージョン部位は、所定の壁厚を有しており、弁に流入する流体中の固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されており、１以上のエロージョン部位の少なくとも一部分の厚さが略０となったときに流体の少なくとも一部が１以上の検知装置に導かれる、請求項１０記載の流体システム。
【請求項１５】
１以上の通路が、弁棒及び１以上の弁棒囲繞装置の少なくとも一方に穿孔されており、１以上のエロージョン部位が、弁棒及び１以上の弁棒囲繞装置の少なくとも一方のうちの穿孔によって除去されていない残りの部分、及び１以上のエロージョン部位に配置された置換材料のうちの少なくとも一方を含む、請求項１０記載の流体システム。
【請求項１６】
流体システムの操作方法であって、
流体源から、同伴粒子を含む流体を、弁棒アセンブリを備える弁に導くステップと、
流体を同伴粒子と共に、弁棒アセンブリの少なくとも一部分に衝突させるステップと、
弁棒アセンブリの少なくとも一部分を浸蝕させ、弁棒アセンブリを通して延在する通路を流体に露出させるステップと、
流体の一部を、通路を通して導き、検知装置と接触させるステップと、
通路を通る流体の流れの増加を表す信号を検知装置から送信するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
弁棒アセンブリの少なくとも一部分を浸蝕させて通路を流体に露出させるステップが、弁棒の壁及び弁棒の少なくとも一部分の周りに延在する弁棒囲繞装置の壁の一方を含むエロージョン部位の一部分を浸蝕させるステップを含み、エロージョン部位が所定の厚さを有している、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
流体の一部を通路を通して導いて、検知装置と接触させるステップが、
弁棒の少なくとも一部分の周りに延在する弁棒囲繞装置内に画成される第１の通路を通して流体を導くステップと、
弁棒囲繞装置と弁棒との間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路を通して、流体を導くステップと
を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
流体の一部を通路を通して導いて、検知装置と接触させるステップが、
弁棒内に画成される第１の通路を通して流体を導くステップと、
弁棒の周囲を少なくとも部分的に延びる弁棒囲繞装置の間に画成される第２の通路であって、第１の通路及び１以上の検知装置と流体連通して結合している第２の通路を通して、流体を導くステップと
を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
流体の一部を通路を通して導いて、検知装置と接触させるステップが、弁棒内に画成される通路であって検知装置と流体連通して結合した通路を通して流体を導くステップを含む、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される実施形態は、一般に、流体システムに関し、より詳細には、蒸気システムにおける弁のエロージョンの検知を容易にする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの蒸気タービンは、１以上の化石燃料燃焼ボイラ及び／又は１以上の熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含む蒸気発生器に接続される。ボイラ及びＨＲＳＧは、水を蒸気に変換する配管を備える。蒸気タービンは、蒸気配管を介してボイラ／ＨＲＳＧに接続される。いくつかの公知の蒸気タービンは、蒸気タービン入口遮断弁及び蒸気タービン制御弁を備える。そのような遮断弁及び制御弁を、単一の弁アセンブリに組合せることができる。蒸気は、蒸気配管、遮断弁、及び制御弁を含む蒸気輸送システムを介して、蒸気タービンに送られる。
【０００３】
蒸気ボイラとＨＲＳＧとの間の多くの公知の蒸気配管システムは、金属製の管を含んでおり、ボイラ及びＨＲＳＧにおける配管も金属製である。金属製（例えば、鉄系）の管及び配管においては、固体粒子（例えば、マグネタイト）が管及び配管の内壁から蒸気輸送システムへと剥離して、蒸気輸送システムを流れることを免れない。固体粒子が、ボイラ／ＨＲＳＧから蒸気タービンに導かれる蒸気の流れに乗って運ばれ、蒸気輸送経路の構成要素に衝突することで、それらの構成要素に、固体粒子エロージョンと典型的に称されるエロージョン機構を導入する。時間とともに、固体粒子エロージョンは、例えば弁棒などの蒸気弁を含む蒸気タービン構成要素の摩耗を加速させる可能性がある。固体粒子エロージョンに起因する蒸気弁棒の摩耗の増大は、プラントの効率の低下につながり、摩耗の拡大は、信頼性の低下ならびに蒸気弁の検査及び／又は補修のための蒸気タービンの休止の頻度の増加に起因する可用性の低下につながる可能性がある。さらに、最も知られている検査手順は、エロージョンによる材料の喪失について弁棒を目視検査するために蒸気弁の物理的な分解を必要とする。タービンの性能の低下及び保守の活動の増加は運転コストの増大をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１１／００６２４１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、弁が提供される。弁は、弁棒アセンブリを備え、この弁棒アセンブリは、１以上の壁と、少なくとも一部分がこの弁棒アセンブリの内部に画成される１以上の通路とを備える。この１以上の通路は、第１の開口を画成している。１以上の壁の少なくとも一部分は、通路の第２の開口が画成されるように固体粒子と接触するように構成されたエロージョン部位を画成している。さらに弁は、第１の開口を介して１以上の通路と流体連通する１以上の検知装置を備える。この１以上の検知装置は、１以上の通路を通る流体の流れの増加を表す信号を送信するように構成される。
【０００６】
別の態様では、流体システムが提供される。流体システムは、１以上の流体源と、この１以上の流体源と流体連通した１以上の弁とを含む。この１以上の弁は、１以上の壁を備える弁棒アセンブリと、１以上の壁の少なくとも一部分を含む弁監視システムとを備える。この弁監視システムは、少なくとも一部分が弁棒アセンブリの内部に画成される１以上の通路をさらに含む。この１以上の通路は、第１の開口を画成している。さらに弁監視システムは、この第１の開口を介して１以上の通路と流体連通した１以上の検知装置を含む。この１以上の検知装置は、１以上の通路を通る流体の流れの増加を表す信号を送信するように構成される。１以上の壁の少なくとも一部分は、通路の第２の開口が画成されるように固体粒子と接触するように構成されたエロージョン部位を画成している。
【０００７】
さらに別の態様では、流体システムを動作させる方法が提供される。本方法は、流体源からの流体を弁に導くステップを含む。流体は、同伴粒子を含む。弁は、弁棒アセンブリを備える。本方法は、流体を同伴粒子と共に、弁棒アセンブリの少なくとも一部分に衝突させるステップをさらに含む。本方法は、弁棒アセンブリの少なくとも一部分を浸蝕させ、弁棒アセンブリを通して延在する通路を流体に露出させるステップをさらに含む。本方法は、流体の一部を通路を通して導き、検知装置と接触させるステップをさらに含む。本方法は、通路を通る流体の流れの増加を表す信号を検知装置から送信するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】典型的な複合サイクル発電システムの概略図である。
【図２】典型的な弁監視システムを備える典型的な蒸気タービン遮断／制御複合弁の概略図である。
【図３】典型的な代案の弁監視システムを備える図２に示した蒸気タービン遮断／制御複合弁の概略図である。
【図４】さらに別の典型的な代案の弁監視システムを備える図２に示した蒸気タービン遮断／制御複合弁の概略図である。
【図５】さらに別の典型的な代案の弁監視システムを備える図２に示した蒸気タービン遮断／制御複合弁の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、典型的な実施形態では複合サイクル発電システム１００である典型的な発電設備の概略図である。システム１００は、それぞれ第１の発電機１０６及び第２の発電機１０８に回転可能に接続されたガスタービン１０２及び蒸気タービン１０４を備える。システム１００は、排気ガス導管１１１を介してガスタービン１０２と流体連通した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１１０をさらに備える。或いは、発電設備は、これに限られるわけではないが化石燃料を燃やすユーティリティボイラ（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｂｏｉｌｅｒ）又は原子力蒸気発生複合体など、蒸気タービン１０４に接続された任意の蒸気発生装置を備えることができる。
【００１０】
典型的な実施形態では、１つのガスタービン１０２が、１つの蒸気タービン１０４に接続された１つのＨＲＳＧ１１０に接続される。或いは、複数のガスタービン１０２が、１つの蒸気タービン１０４に接続された複数のＨＲＳＧ１１０に接続される。また、代案においては、複合サイクル発電システム１００が、本明細書に記載のとおりのシステム１００の動作を可能にする任意の数のガスタービン１０２、任意の数のＨＲＳＧ１１０、及び任意の数の蒸気タービン１０４を備える。
【００１１】
典型的な実施形態では、蒸気タービン１０４が、複数の蒸気導管１１２を介してＨＲＳＧ１１０と流体連通している。本明細書において使用されるとき、蒸気導管１１２は、本明細書に記載のとおりのシステム１００の動作を可能にする任意の材料及び任意の径の管及び／又は配管を含む。さらに、蒸気タービン１０４は、低圧蒸気排出導管１２４を介して凝縮器１２２と流体連通している。典型的な実施形態では、ＨＲＳＧ１１０は、高圧（ＨＰ）過熱装置部１２６、再過熱装置／中間圧力（ＲＨ／ＩＰ）部１２８、及び低圧（ＬＰ）部１３０を含む。同様に、蒸気タービン１０４は、ＨＰ部１３２、ＩＰ部１３４、及びＬＰ部１３６を含む。典型的な実施形態では、蒸気導管１１２は、ＨＰ過熱装置部１２６をＨＰ部１３２と流体連通させるＨＰ過熱蒸気導管１３８を含む。さらに、蒸気導管１１２は、ＨＰ部１３２をＲＨ／ＩＰ部１２８と流体連通させる低温再加熱（ＣＲＨ）蒸気導管１４０を含む。さらに、蒸気導管１１２は、ＲＨ／ＩＰ部１２８をＩＰ部１３４と流体連通させる高温再加熱（ＨＲＨ）蒸気導管１４２を含む。さらに、蒸気導管１１２は、ＬＰ部１３０をＬＰ部１３６と流体連通させるＬＰ蒸気導管１４４を含む。また、蒸気タービン１０４は、ＩＰ部１３４をＬＰ部１３６と流体連通させる蒸気クロスオーバー導管１４５を備える。
【００１２】
複合サイクル発電システム１００は、ＨＰ部１３２のすぐ上流のＨＰ過熱蒸気導管１３８に配置された主制御弁（ＭＣＶ）１５１及び主遮断弁（ＭＳＶ）１５２をさらに備える。システム１００は、ＩＰ部１３４のすぐ上流のＨＲＨ蒸気導管１４２に配置された中間制御弁（ＩＣＶ）１５３及び中間遮断弁（ＩＳＶ）１５４をさらに備える。システム１００は、ＨＰバイパス導管１４８に配置されたＨＰバイパス弁１５６、及びＩＰバイパス導管１５０に配置されたＩＰバイパス弁１５８をさらに備える。ＭＳＶ１５２及びＭＣＶ１５１は、２つの独立した弁として図式的に示されているが、ＭＳＶ１５２及びＭＣＶ１５１は、共通の弁体（図１には示されていない）内に配置される。同様に、ＩＳＶ１５４及びＩＣＶ１５３は、２つの独立した弁として図式的に示されているが、ＩＳＶ１５４及びＩＣＶ１５３は、共通の弁体（図１には示されていない）内に配置される。或いは、ＭＳＶ１５２、ＭＣＶ１５１、ＩＳＶ１５４、及びＩＣＶ１５３は、それらのそれぞれの蒸気管の経路において互いに所定の距離だけ離れて位置する独立した弁である。
【００１３】
また、典型的な実施形態では、複合サイクル発電システム１００は、ＭＳＶ１５２、ＭＣＶ１５１、ＩＳＶ１５４、及びＩＣＶ１５３に動作可能に接続されたコントローラ１７４を備える。或いは、複合サイクル発電システム１００は、本明細書に記載のとおりの複合サイクル発電システム１００の動作を可能にする任意の弁に動作可能に接続された任意の数のコントローラを備えてもよい。コントローラ１７４は、これらに限られるわけではないが任意の入力の受信、任意の出力の送信、及び開閉指令の送信などの機能により、ＭＳＶ１５２、ＭＣＶ１５１、ＩＳＶ１５４、及びＩＣＶ１５３の動作制御機能を容易にする。
【００１４】
さらに、典型的な実施形態では、コントローラ１７４は、１以上のプロセッサ（図示せず）を備え、さらに／或いは１以上のプロセッサによって実現される。本明細書において使用されるとき、プロセッサは、これらに限られるわけではないが、１つ以上のシステム及びマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、汎用の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は本明細書に記載の機能を実行することができる任意の他の回路、などの任意の適切なプログラム可能な回路を含む。上記の例は、あくまでも例示に過ぎず、すなわち用語「プロセッサ」の定義及び／又は意味を決して限定しようとするものではない。
【００１５】
さらに、コントローラ１７４は、プロセッサに接続された１以上のメモリ装置（図示せず）を備え、そのようなメモリ装置は、コンピュータによる実行が可能な命令及びデータ（操作データ、パラメータ、設定値、しきい値、及び／又は複合サイクル発電システム１００が本明細書に記載のとおりに機能することを可能にするあらゆる他のデータ、など）を記憶する。メモリ装置は、これらに限られるわけではないがランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、及び／又は不揮発ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリなど、１つ以上の有形の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な媒体を含むことができる。
【００１６】
本明細書に記載の方法を、これらに限られるわけではないがストレージ装置及び／又はメモリ装置などの有形の非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な媒体に具現化される実行可能な命令として符号化することができる。そのような命令は、プロセッサによって実行されたとき、本明細書に記載の方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。さらに、本明細書において使用されるとき、用語「非一時的なコンピュータにとって読み取り可能な媒体」は、一時的な伝播信号を唯一の例外として、ファームウェア、物理的及び仮想的な記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ネットワーク又はインターネットなどの他のデジタルソース、ならびにこれから開発されるデジタル手段など、すべての有形なコンピュータにとって読み取り可能な媒体を包含する。
【００１７】
図２は、典型的な弁監視システム２５０を備える典型的な蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の概略図である。典型的な実施形態では、タービン遮断／制御複合弁２００は、単一の弁体２０２を備える。弁体２０２は、ＨＰ過熱蒸気導管１３８（図１に示されている）に接続される蒸気入口２０４を定め、蒸気タービンのＨＰ部１３２（図１に示されている）に接続される蒸気出口２０６をさらに定めている。弁２００は、蒸気入口２０４の下流に配置された入口蒸気ストレーナ２０７をさらに備える。
【００１８】
また、典型的な実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００は、ＭＣＶ１５１及びＭＳＶ１５２を含む。ＭＣＶ１５１は、制御弁棒２１０に接続された制御弁板２０８を備える。ＭＳＶ１５２は、遮断弁栓２１２及び遮断弁棒アセンブリ２１４を備える。ＭＣＶ１５１及びＭＳＶ１５２は、弁座２１６を共有している。
【００１９】
或いは、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００は、ＩＣＶ１５３及びＩＳＶ１５４を含むことができ、その場合には、蒸気入口２０４は、ＨＲＨ蒸気導管１４２（図１に示されている）に接続され、蒸気出口２０６は、蒸気タービンのＩＰ部１３４（図１に示されている）に接続される。さらに、代案においては、遮断／制御複合弁２００を、これらに限られるわけではないが気体及び液体輸送システムなど、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする粒子の混入の可能性がある任意の流体システムにおいて使用することができる。
【００２０】
さらに、典型的な実施形態では、遮断弁棒アセンブリ２１４は、弁棒２１８及び弁棒２１８に接続された後部着座リング２２０を備える。さらに、遮断弁棒アセンブリ２１４は、弁棒２１８及び後部着座リング２２０に接続されたブッシュ２２２を備え、ブッシュ２２２は、弁棒２１８の周囲を延びている。さらに、遮断弁棒アセンブリ２１４は、シュラウド装置を備え、すなわち後部着座リング２２０、ブッシュ２２２、及び弁棒２１８に接続され、これらの周囲を延びている圧力シールヘッド２２４を備える。弁棒２１８は、弁棒壁外面２２８を定める弁棒壁２２６を備える。ブッシュ２２２は、弁棒外面２２８に対向するブッシュ壁内面２３２を定めるブッシュ壁２３０を備える。弁棒壁外面２２８及びブッシュ壁内面２３２は、両者の間に蒸気通路２３４を画成している。圧力シールヘッド２２４は、圧力シールヘッド壁外面２３８を定める圧力シールヘッド壁２３６を備える。
【００２１】
いくつかの別の実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００が、ブッシュ２２２を備えていない。そのような実施形態では、圧力シールヘッド２２４が弁棒外面２２８に向かって径方向に延び、両者の間に蒸気通路２３４が定められる。
【００２２】
さらに、典型的な実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００は、蒸気逃がし通路２４２を内部に定める蒸気逃がし装置２４０を備える。
【００２３】
動作において、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００は、弁体２０２を通過するＨＰ過熱蒸気導管１３８からの入口蒸気２４４及び蒸気タービンのＨＰ部１３２への出口蒸気２４６の流れを制御する。遮断弁棒アセンブリ２１４が、遮断弁栓２１２を弁座２１６から離すことによってＭＳＶ１５２を開くために、上方に動かされる。ＭＳＶ１５２は、遮断弁栓２１２を弁座２１６と接触するまで下方に移動させることによって閉じられる。ＭＳＶ１５２は、完全に開かれるか、或いは完全に閉じられるかのいずれかであり、蒸気の流れの調節には用いられない。対照的に、ＭＣＶ１５１を通過する蒸気の流れは、制御弁棒２１０によって弁座２１６に対する制御弁板２０８の位置を調節することによって調節される。コントローラ１７４は、これに限られるわけではないが電気駆動モータ及び電気油圧機構などの装置（図示されていない）により、ＭＳＶ１５２及びＭＣＶ１５１の動作を制御する。
【００２４】
典型的な実施形態では、弁監視システム２５０は、機械加工された通路２５２を備える。具体的には、通路２５２の第１の部位２５４が、ブッシュ壁２３０を貫き、圧力シールヘッド２２４に途中まで穿孔されている。通路２５２は、ブッシュ壁内面２３２に第１の開口２５６を画成している。通路２５２の第２の部位２５８は、圧力シールヘッド２２４を貫いて穿孔されている。第１の部位２５４及び第２の部位２５８は連通しており、互いに実質的に直角に向けられている。或いは、第１の部位２５４及び第２の部位２５８について、遮断弁棒アセンブリ２１４における向き及びお互いに対する向きは、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする任意の向きであってよい。さらに、機械加工による通路２５２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする任意の内部寸法（例えば、これらに限られるわけではないが長さ及び直径）を有している。
【００２５】
通路２５２の第２の部位２５８は、圧力シールヘッド壁外面２３８と通路２５２の第２の部位２５８との間の圧力シールヘッド壁２３６の所定の厚さＴが維持されるように穿孔される。或いは、第２の部位２５８を圧力シールヘッド壁２３６を貫通して外面２３８まで延びるように穿孔し、これらに限られるわけではないがロウ付け、シール溶接、及び栓の挿入などの方法によって壁２３６を閉じるように材料を置き換え、壁２３６において厚さＴを画成してもよい。通路２５２の第２の部位２５８に近接して、所定のエロージョン部位２６０が位置しており、厚さＴは、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする任意の値を有している。エロージョン部位２６０は、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００を通って流れる流体における固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されている。
【００２６】
また、典型的な実施形態では、機械加工による通路２５２の第１の部位２５４は、第１の開口２５６を介して蒸気通路２３４と流体連通している。蒸気通路２３４は、蒸気逃がし通路２４２と流体連通しており、通路２３４及び２４２は、弁監視システム２５０に含まれている。通路２３４及び２４２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする任意の内部寸法（例えば、これらに限られるわけではないが、長さ及び直径）を有している。
【００２７】
さらに、典型的な実施形態では、弁監視システム２５０は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム２５０の動作を可能にする圧力センサ、流量センサ、及び任意の他の種類のセンサのうちの少なくとも１つである検知装置２６２を備える。検知装置２６２は、弁棒２１８とブッシュ２２２との間の蒸気の漏れ２６４の監視を容易にするように、チャネル２６３を介して処理装置（例えば、コントローラ１７４（図１に示されている））に接続される。
【００２８】
動作において、ＭＳＶ１５２が後方において着座し、すなわち全開状態となるまで、遮断弁栓２１２を弁座２１６から遠ざかるように移動させることによってＭＳＶ１５２を開くために、遮断弁棒アセンブリ２１４が上方に移動する。弁棒２１８が後部着座リング２２０にしっかりと着座し、蒸気通路２３４及び蒸気逃がし通路２４２を通って検知装置２６２によって検知される蒸気の流れは実質的に存在しない。蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の初期の試運転において、エロージョン部位２６０は、実質的に工場で「製作されたまま」の状態であり、所定の厚さＴを有し、エロージョンの蓄積が実質的に皆無である。
【００２９】
入口蒸気２４４がＭＣＶ１５１及びＭＳＶ１５２を通って導かれるとき、ＨＲＳＧ１１０のＨＰ過熱装置部１２６及びＨＰ過熱蒸気導管１３８（いずれも図１に示されている）から剥離したマグネタイト粒子２６６を含む混入物質は、エロージョン部位２６０に向かう所定の粒子の軌道を有する。粒子２６６がエロージョン部位２６０と接触し、すなわち激突及び衝突するにつれ、部位２６０の圧力シールヘッド壁外面２３８から材料が浸蝕され、厚さＴの値が減少する。ひとたび厚さＴの値が０に近づくように充分な材料が除去されると、エロージョン部位２６０において機械加工による通路２５２の第２の部位２５８に第２の開口２６８が定められる。機械加工による通路２５２が蒸気によって加圧され、蒸気の漏れ２６４が、第２の開口２６８、機械加工による通路２５２、第１の開口２５６、蒸気通路２３４、及び蒸気逃がし通路２４２を通って検知装置２６２に導かれる。蒸気逃がし装置２４０を通過する蒸気の流れ２６４の増加を表す信号（図示せず）が、チャネル２６３を介して送信され、警報及び／又は警告の知らせ（図示せず）が運転者（図示せず）に伝えられる。したがって、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の点検及び／又は補修のための保守作業の指示を生成することができる。
【００３０】
図３は、典型的な別の弁監視システム３５０を備える蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の概略図である。いくつかの別の実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００が、ブッシュ２２２を備えていない。そのような実施形態では、圧力シールヘッド２２４が弁棒外面２２８に向かって径方向に延び、両者の間に蒸気通路２３４が定められる。
【００３１】
システム３５０は、別の機械加工による通路３５２を有する点を除いて、システム２５０（図２に示されている）と同様である。この代案の典型的な実施形態では、通路３５２が、通路３５２を蒸気通路２３４に接続する第１の開口３５６を画成している。さらに、通路３５２は、別のエロージョン部位３６０の付近に第２の開口３６８を画成しており、エロージョン部位３６０は、弁棒壁外面２２８に配置されている。典型的な実施形態では、第１の開口３５６及び第２の開口３６８は、弁棒壁外面２２８において互いに１８０°離れて位置している。或いは、機械加工による通路３５２、第１の開口３５６、及び第２の開口３６８は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム３５０の動作を可能にする遮断弁棒アセンブリ２１４における向き及びお互いに対する向きを有している。
【００３２】
機械加工による通路３５２は、弁棒壁外面２２８の所定の厚さＴが維持されるように穿孔されている。或いは、機械加工による通路３５２を弁棒２１８の外面２２８を貫通して第２の開口３６８を定めるように穿孔し、これらに限られるわけではないがロウ付け、シール溶接、及び栓の挿入などの方法によって、第２の開口３６８を閉じて外面２２８に厚さＴを定めるように材料を置き換えてもよい。厚さＴは、本明細書に記載のとおりの弁監視システム３５０の動作を可能にする任意の値を有する。エロージョン部位３６０は、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００を通って流れる流体における固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されている。さらに、機械加工による通路３５２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム３５０の動作を可能にする任意の内部寸法（例えば、これらに限られるわけではないが長さ及び直径）を有している。弁監視システム３５０の動作は、システム２５０の動作と同様である。
【００３３】
図４は、さらに別の典型的な代案の弁監視システム４５０を備える蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の概略図である。いくつかの別の実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００が、ブッシュ２２２を備えていない。そのような実施形態では、圧力シールヘッド２２４が弁棒外面２２８に向かって径方向に延び、両者の間に蒸気通路２３４が定められる。
【００３４】
システム４５０は、システム２５０（図２に示されている）及びシステム３５０（図３に示されている）と同様である。しかしながら、この代案の典型的な実施形態では、システム４５０は、別の機械加工による通路４５２を有する。この代案の典型的な実施形態では、機械加工による通路４５２は、弁棒２１８を通ってまっすぐに穿孔された第１の部位４５４を含む。さらに、システム４５０において、通路４５２の第１の部位４５４は、代案の検知装置４６２に近接する第１の開口４５６を画成している。検知装置４６２は、弁棒２１８の外部に配置され、ここで検知装置４６２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム４５０の動作を可能にする圧力センサ又は任意の他の種類のセンサである。検知装置４６２は、弁棒２１８内の蒸気の漏れ４６４の監視を容易にするように、チャネル４６３を介して処理装置（例えば、コントローラ１７４（図１に示されている））に接続される。
【００３５】
また、この代案の典型的な実施形態では、システム４５０は、やはり弁棒２１８に穿孔された通路４５２の第２の部位４５８を含む。第１の部位４５４及び第２の部位４５８は連通しており、互いに実質的に直角に向けられている。或いは、第１の部位４５４及び第２の部位４５８は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム４５０の動作を可能にする弁棒２１８における向き及びお互いに対する向きを有する。さらに、機械加工による通路４５２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム４５０の動作を可能にする任意の内部寸法（例えば、これらに限られるわけではないが長さ及び直径）を有する。
【００３６】
さらに、この代案の典型的な実施形態では、機械加工による通路４５２は、弁棒壁外面２２８の所定の厚さＴが維持されるように穿孔されている。或いは、機械加工による通路４５２を、弁棒２１８の外面２２８を貫いて延びて代案のエロージョン部位４６０の付近に第２の開口４６８を定めるように穿孔してもよく、ここでエロージョン部位４６０は弁棒壁外面２２８に位置する。そのような代案の実施形態では、第２の開口４６８を閉じて外面２２８に厚さＴを定めるように、これらに限られるわけではないがロウ付け、シール溶接、及び栓の挿入などの方法によって、材料が置き換えられる。厚さＴは、本明細書に記載のとおりの弁監視システム４５０の動作を可能にする任意の値を有する。エロージョン部位４６０は、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００を通って流れる流体における固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されている。
【００３７】
弁監視システム４５０の動作は、ひとたび厚さＴの値が０に近づくように充分な材料が除去されると、エロージョン部位４６０において機械加工による通路４５２の第２の部位４５８に第２の開口４６８が定められる点を除き、システム２５０の動作と同様である。機械加工による通路４５２が蒸気によって加圧され、蒸気の漏れ４６４が、第２の開口４６８、機械加工による通路４５２、及び第１の開口４５６を介して検知装置４６２に導かれる。機械加工による通路４５２が蒸気４６４で満たされ、第１の開口４５６における圧力が第２の開口４６８における蒸気の圧力と等しくなると、通路４５２において蒸気の流れが減少する。機械加工による通路４５２における蒸気の増加を表す信号（図示せず）が、チャネル４６３を介して送信され、警報及び／又は警告の知らせ（図示せず）が運転者（図示せず）に伝えられる。したがって、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の点検及び／又は補修のための保守作業の指示を生成することができる。
【００３８】
図５は、さらに別の典型的な代案の弁監視システム５５０を備える蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の概略図である。いくつかの別の実施形態では、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００が、ブッシュ２２２を備えていない。そのような実施形態では、圧力シールヘッド２２４が弁棒外面２２８に向かって径方向に延び、両者の間に蒸気通路２３４が定められる。
【００３９】
システム５５０は、システム２５０（図２に示されている）、システム３５０（図３に示されている）、及びシステム４５０（図４に示されている）に類似する。しかししかしながら、この代案の典型的な実施形態では、システム５５０は、別の機械加工による通路５５２を有する。この代案の典型的な実施形態では、機械加工による通路５５２は、圧力シールヘッド２２４を通ってまっすぐに穿孔された実質的に直線状の通路を含む。或いは、機械加工による通路５５２は、圧力シールヘッド２２４において、本明細書に記載のとおりの弁監視システム５５０の動作を可能にする任意の向きを有する。さらに、機械加工による通路５５２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム５５０の動作を可能にする任意の内部寸法（例えば、これらに限られるわけではないが長さ及び直径）を有する。
【００４０】
さらに、システム５５０において、通路５５２は、代案の検知装置５６２に近接する第１の開口５５６を画成している。検知装置５６２は、弁棒２１８の外部に配置され、ここで検知装置５６２は、本明細書に記載のとおりの弁監視システム５５０の動作を可能にする圧力センサ又は任意の他の種類のセンサである。検知装置５６２は、圧力シールヘッド２２４内の蒸気の漏れ５６４の監視を容易にするように、チャネル５６３を介して処理装置（例えば、コントローラ１７４（図１に示されている））に接続される。
【００４１】
さらに、この代案の典型的な実施形態では、機械加工による通路５５２は、圧力シールヘッド壁外面２３８の所定の厚さＴが維持されるように穿孔されている。或いは、機械加工による通路５５２を、圧力シールヘッド２２４の外面２３８を貫いて延びて代案のエロージョン部位５６０の付近に第２の開口５６８を定めるように穿孔してもよく、ここでエロージョン部位５６０は圧力シールヘッド壁外面２３８に位置する。そのような代案の実施形態では、第２の開口５６８を閉じて外面２３８に厚さＴを定めるように、これらに限られるわけではないがロウ付け、シール溶接、及び栓の挿入などの方法によって、材料が置き換えられる。厚さＴは、本明細書に記載のとおりの弁監視システム５５０の動作を可能にする任意の値を有する。エロージョン部位５６０は、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００を通って流れる流体における固体粒子の所定の濃度範囲に対して所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるように配向及び構成されている。
【００４２】
弁監視システム５５０の動作は、ひとたび厚さＴの値が０に近づくように充分な材料が除去されると、エロージョン部位５６０に第２の開口５６８が定められる点を除き、システム２５０の動作と同様である。機械加工による通路５５２が蒸気によって加圧され、蒸気の漏れ５６４が、第２の開口５６８、機械加工による通路５５２、及び第１の開口５５６を介して検知装置５６２に導かれる。機械加工による通路５５２が蒸気５６４で満たされ、第１の開口５５６における圧力が第２の開口５６８における蒸気の圧力と等しくなると、通路５５２において蒸気の流れが減少する。機械加工による通路５５２における蒸気の増加を表す信号（図示せず）が、チャネル５６３を介して送信され、警報及び／又は警告の知らせ（図示せず）が運転者（図示せず）に伝えられる。したがって、蒸気タービン遮断／制御複合弁２００の点検及び／又は補修のための保守作業の指示を生成することができる。
【００４３】
公知の弁監視システム及び方法とは対照的に、本明細書に記載のとおりの弁監視システム及び方法は、弁をエロージョンに関して目視点検するためにシステムを休止させて弁を物理的に分解する必要なく、流体システムの動作中の弁棒のエロージョンの検出の改善を容易にする。具体的には、公知の弁監視システム及び方法とは対照的に、本明細書に記載の弁監視システム及び方法は、蒸気タービンの遮断及び制御弁の一部位に通路を機械加工することを含む。さらに、公知の弁監視システム及び方法とは対照的に、本明細書に記載の弁監視システム及び方法は、蒸気弁に流入する流体中の固体粒子の所定の範囲の濃度において、所定の範囲のエロージョン速度で浸蝕されるような向き及び構成の戦略的に配置されたエロージョン部位を含む。さらに、公知の弁監視システム及び方法とは対照的に、本明細書に記載の弁監視システム及び方法は、通常の計画された設備の休止における弁棒その他の浸蝕部品の交換又は補修のための事前計画を容易にするために、弁棒のエロージョンを運転者に警報する検知装置を含む。
【００４４】
公知の弁監視システムよりも改善された商業運転を容易にする弁監視システムの典型的な実施形態を、本明細書において説明した。上記の方法、装置、及びシステムは、計画外停止の削減を促進する。そのような方法、装置、及びシステムは、公知の弁監視システムと比較して、不要な弁の分解及び検査の削減を促進する。具体的には、上記の方法、装置、及びシステムは、蒸気弁における弁棒のエロージョンの深刻化を弁棒の故障よりも前に早期に検出することを可能にすることで、生じうるタービン過速度の事象に関して安全な運転への余裕を大きくする。また、具体的には、上記の方法、装置、及びシステムは、弁棒の故障に先立って弁棒のエロージョンの深刻化を検出し、通常の計画された設備の休止における交換又は補修のための事前計画を容易にすることで、設備の不具合に起因する計画外の停止を減少させる方法を提供する。
【００４５】
本明細書に記載の方法、システム、及び装置の典型的な技術的効果として、（ａ）蒸気弁の不要な分解、検査、及び再組み立てを減らすことができること、ならびに（ｂ）蒸気タービンが稼働しているときに生じうる蒸気タービン弁棒のエロージョンをユーザに警報できること、のうちの少なくとも１つが挙げられる。
【００４６】
本明細書に記載の方法、装置、及びシステムは、本明細書に記載の特定の実施形態に限られない。例えば、各々のシステムの構成要素及び／又は各々の方法の各ステップを、本明細書に記載の他の構成要素及び／又はステップから独立かつ別個に使用及び／又は実行することができる。さらに、各々の構成要素及び／又はステップを、別のアセンブリ及び方法において使用及び／又は実行することも可能である。
【００４７】
本発明を種々の具体的な実施形態に関して説明したが、本発明を、特許請求の範囲の技術的思想及び技術的範囲の範囲内で、変更を伴って実施できることを、当業者であれば理解できるであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１００  複合サイクル発電システム
１０２  ガスタービン
１０４  蒸気タービン
１０６  第１の発電機
１０８  第２の発電機
１１１  排気ガス導管
１１２  蒸気導管
１２２  凝縮器
１２４  低圧蒸気排出導管
１２６  ＨＰ過熱装置部
１２８  ＩＰ部
１３０  ＬＰ部
１３２  ＨＰ部
１３４  ＩＰ部
１３６  ＬＰ部
１３８  ＨＰ過熱蒸気導管
１４２  ＨＲＨ蒸気導管
１４４  ＬＰ蒸気導管
１４５  蒸気クロスオーバー導管
１４８  ＨＰバイパス導管
１５０  ＩＰバイパス導管
１５６  ＨＰバイパス弁
１５８  ＩＰバイパス弁
１７４  コントローラ
２００  制御複合弁
２０２  弁体
２０４  蒸気入口
２０６  蒸気出口
２０７  入口蒸気ストレーナ
２０８  制御弁板
２１０  制御弁棒
２１２  遮断弁栓
２１４  遮断弁棒アセンブリ
２１６  弁座
２１８  弁棒
２２０  後部着座リング
２２２  ブッシュ
２２４  圧力シールヘッド
２２６  弁棒壁
２２８  弁棒外面／弁棒壁外面
２３２  ブッシュ壁内面
２３４  蒸気通路
２３６  圧力シールヘッド壁
２３８  圧力シールヘッド壁外面
２４０  蒸気逃がし装置
２４２  蒸気逃がし通路
２４４  入口蒸気
２４６  出口蒸気
２５０  弁監視システム
２５２  通路
２５４  第１の部位
２５６  第１の開口
２５８  第２の部位
２６０  エロージョン部位
２６２  検知装置
２６３  チャネル
２６６  マグネタイト粒子
２６８  第２の開口
３５０  弁監視システム
３５２  通路
３５６  第１の開口
３６０  エロージョン部位
３６８  第２の開口
４５０  システム
４５０  弁監視システム
４５２  通路
４５４  第１の部位
４５６  第１の開口
４５８  第２の部位
４６０  エロージョン部位
４６２  検知装置
４６３  チャネル
４６４  蒸気
４６８  第２の開口
５５０  弁監視システム
５５２  通路
５５６  第１の開口
５６０  エロージョン部位
５６２  検知装置
５６３  チャネル
５６４  蒸気
５６８  第２の開口
【図１】
2015523529.tif 000003
【図２】
2015523529.tif 000004
【図３】
2015523529.tif 000005
【図４】
2015523529.tif 000006
【図５】
2015523529.tif 000007
【国際調査報告】
2015523529.tif 000008
2015523529.tif 000009