(57)【要約】【課題】  蒸気弁の弁棒の耐エロージョン性を向上すること【解決手段】  開口２を有する弁座３と、開口２に対向して設けられた弁体５と、弁体５を弁座３に接離する方向に移動させる弁棒７と、弁棒７を摺動自由に支持する円筒状の支持部材である衛帯筐９とをケーシング１に収納して構成され、弁体５に設けた環状の溝部２５に衛帯筐９の筒状部１７を挿通させ、穴２３の軸方向の距離Ｄ１と筒状部１７の軸方向の距離Ｄ２は弁棒のストロークＤ３以上に設定することで、弁体５が開閉動作したときでも、蒸気流に同伴する固形粒子が弁棒７に当たるのを遮ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する弁座と、該弁座の開口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弁において、
前記弁体と前記支持部材は、対向する端部が前記弁体の可動範囲において互いに重なり合う形状に形成されていることを特徴とする蒸気弁。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気弁において、
前記弁体の前記支持部材に対向する端部には、前記支持部材の端部が挿入される環状溝が設けられ、前記弁体が前記弁座に当接されたときの前記環状溝と前記支持部材とが重なり合う部分の軸方向の長さは、前記弁体のストローク以上であることを特徴とする蒸気弁。
【請求項３】
請求項１に記載の蒸気弁において、
前記弁体は、前記支持部材に対向する端部が円筒状に延在して形成されてなり、前記支持部材の前記弁体に対向する端部には、前記弁体の端部が挿入される環状溝が設けられ、前記弁体が前記弁座に当接されたときの前記環状溝と前記弁体とが重なり合う部分の軸方向の長さは、前記弁体のストローク以上であることを特徴とする蒸気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気弁に関し、特に弁棒の耐エロージョン性を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラントの蒸気タービン発電設備に設置される主な蒸気弁は、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配置され、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配置されている。
【０００３】
蒸気弁は、開口を有する弁座と、弁座の開口に対向して設けられた弁体と、弁体を弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、弁棒を摺動自由に支持する円筒状の支持部材とを備えて構成されている。
【０００４】
ところで、火力発電プラントの高効率、低コスト化、蒸気条件の高温高圧化、メンテナンス間隔の長期化に伴い、蒸気弁の信頼性を向上することが要求されている。特に、高温高圧の蒸気流にさらされる弁棒の信頼性を向上することが要求されている。
【０００５】
このような要求に対応して、弁棒の信頼性を向上するために、弁棒の材料に保護性の高い酸化皮膜を有するＮｉ基合金を用いることで弁棒スティックの原因となる酸化スケールの生成を抑制し、さらに弁棒表面を窒化処理することにより耐磨耗性を向上する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】２００４−１８３０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、蒸気流に同伴して飛来する酸化物固形微粒子により弁棒の表面が損傷されることについては、配慮されていない。
【０００８】
すなわち、蒸気弁の弁棒は、ボイラから蒸気流に同伴して飛来する酸化物固形微粒子などの粉粒体が弁棒の表面に衝突して、エロージョンにより侵食されたり、摩耗されたりすると、弁棒の動きが影響を受けて、弁棒がスティックして開閉不能になったり、蒸気弁の開閉動作の円滑性が損なわれたりするという問題がある。
【０００９】
本発明は、蒸気弁の弁棒の耐エロージョン性を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の蒸気弁は、開口を有する弁座と、弁座の開口に対向して設けられた弁体と、弁体を弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、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弁において、弁体と支持部材は、対向する端部が弁体の可動範囲において互いに重なり合う形状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このようにしたことから、弁体が開閉動作したときでも、弁棒が蒸気流に露出しないので、蒸気流に同伴する固形粒子が弁棒に当たるのを遮ることができ、固形粒子によるエロージョンを抑制することができる。その結果、蒸気弁の弁棒の耐エロージョン性を向上することができる。
【００１２】
この場合、弁体の支持部材に対向する端部に、支持部材の円筒状の端部が挿入される環状溝を設け、弁体が弁座に当接されたときの環状溝と支持部材とが重なり合う部分の軸方向の長さを弁体のストローク以上とすることが好ましい。一般に、支持部材は弁座に対して蒸気流の下流側に配置されているから、弁座と弁体との間で流速が速くなった蒸気流が弁棒に直接衝突するのを遮ることができ、環状溝と支持部材との間に蒸気が流入するのを抑制することができる。
【００１３】
また、弁体の支持部材に対向する端部を円筒状に延在して形成し、支持部材の弁体に対向する端部に円筒状の弁体の端部が挿入される環状溝を設け、弁体が弁座に当接されたときの環状溝と弁体とが重なり合う部分の軸方向の長さを弁体のストローク以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、蒸気弁の弁棒の耐エロージョン性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の蒸気弁の要部を示す構成断面図、図２は本実施形態の蒸気弁の動作を説明するための構成断面図である。図示のように、本実施形態の蒸気弁は、開口２を有する弁座３と、開口２に対向して設けられた弁体５と、弁体５を弁座３に接離する方向に移動させる弁棒７と、弁棒７を摺動自由に支持する円筒状の支持部材である衛帯筐９とをケーシング１に収納して構成されている。なお、図１は、弁体５が上端位置、つまり弁全開時における状態を示し、図２は弁体５が下端位置、つまり弁全閉時における状態を示す。
【００１６】
ケーシング１の内部には、弁座３により上下に仕切られた弁室が形成されている。弁座３により仕切られた弁室の上部に、蒸気が流入する流入口１１が設けられている。弁座３により仕切られた弁室の下部に、図示していない蒸気の流出口が設けられている。
【００１７】
衛帯筐９は、弁座３により仕切られた弁室の底部に固定され、弁棒７が上下方向に挿通される穴１３が設けられている。弁棒７の上端部には弁体５が固定され、弁体５は弁座３の上方に接離可能に配置されている。弁棒７の下部には弁棒７を上下方向に駆動するための図示していない弁棒駆動手段が設けられている。
【００１８】
また、穴１３の下部には拡径部１３ａが形成され、穴１３の上部に縮径部１３ｂが形成されている。また、拡径部１３ａと縮径部１３ｂに対応させて、弁棒７にも拡径部７ａと縮径部７ｂが形成されている。穴１３の拡径部１３ａと縮径部１３ｂとの間に形成された段差部には弁棒７の拡径部７ａと縮径部７ｂの段差部が係止され弁体５の上端位置を規制するようにしている。穴１３の拡径部１３ａには弁棒７の拡径部７ａが挿通される円筒状のブッシュ１９が嵌挿されており、ブッシュ１９の内径は拡径部７ａが摺動自由に移動可能な径に設定されている。弁棒７の段差部及び穴１３の段差部はテーパー状に形成され、弁体５上端位置にあるときに互いの段差部が密接して蒸気流が弁棒７の摺動部に流れ込むのを抑制するようにしている。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴部である弁棒の保護構造について説明する。弁体５の衛帯筐９に対向する端部には弁体７の縮径部７ｂより大径の穴２３が設けられ、穴２３と弁棒７との間には環状の溝部２５が形成されている。衛帯筐９の弁体５に対向する端部の筒状部１７は、溝部２５内に進入可能に形成されている。穴２３の軸方向の距離Ｄ１と筒状部１７の軸方向の距離Ｄ２は、弁棒のストロークＤ３以上に設定されている。いいかえれば、弁体５が弁座３に当接されたときの環状の溝部２５と衛帯筐９の筒状部１７とが重なり合う部分の軸方向の長さは、弁体５のストロークＤ３以上としている。ここで、ストロークＤ３は弁全開時と弁全閉時における弁棒７の軸方向に移動する距離の差とする。Ｄ１とＤ２は弁体５と弁棒７が互いに衝突しない距離に設定している。
【００２０】
また、弁全閉時における筒状部１７の外面と穴２３の内面との間の隙間及び穴１３の縮径部１３ｂの内面と弁棒７の縮径部７ｂの外面との間の隙間は、蒸気条件によって変化する材質の線膨張係数や金属表面に析出する酸化スケール生成量などを十分考慮し、弁棒の作動性に影響を与えない程度（例えば、５ｍｍ）に設定している。
【００２１】
次に、このように構成される蒸気弁の動作について説明する。まず、図２に示すように、弁全閉時においては、弁体５と弁座３とが密接しているため蒸気は流出口側へ流れない。次に、図１に示すように、弁棒駆動手段により弁棒７を駆動して弁体５を上昇させると、図示していないボイラなどより流入口１１を介して流入した蒸気は、矢印に示すように弁体５と弁座３との間に生じた隙間を流通し、速度が上昇した蒸気流の一部が弁体５及び衛帯筐９に衝突して流出口へ流れる。このとき、弁棒７の上昇に伴い弁体５に進入されていた筒状部１７が蒸気流に露出するが、蒸気流は筒状部１７に衝突して流出口へと流れ、弁棒７には蒸気流が直接当たることがない。さらに弁棒７を上昇させると、衛帯筐９の段差部に弁棒７の段差部が係止され弁体５が上端位置となり、蒸気の流量は最大となる。このとき、穴２３の軸方向の距離Ｄ１と筒状部１７の軸方向の距離Ｄ２を弁棒のストロークＤ３以上に設定しているので、弁棒７は筒状部１７に覆われており、蒸気流は筒状部１７に衝突して流出口へと流れ、弁棒７の全ストローク範囲で蒸気流が弁棒７に直接当たることがない。
【００２２】
このように、弁体５が開閉動作したときでも、弁棒７が蒸気流にさらされないので、蒸気流に同伴する固形粒子が弁棒７に当たるのを遮ることができ、固形粒子によるエロージョンを抑制することができる。その結果、蒸気弁の弁棒の耐エロージョン性を向上することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態においては、弁体５に設けた環状の溝部２５に衛帯筐９の筒状部１７を進入させるようにしているが、本実施形態に限るものではなく、弁体５の衛帯筐９に対向する端部を円筒状に延在して形成し、衛帯筐９の弁体５に対向する端部に円筒状の弁体５の端部が挿入される環状の溝部を設け、弁体５が弁座３に当接されたときの環状の溝部と弁体５とが重なり合う部分の軸方向の長さを弁体５のストローク以上とするようにしてもよい。
【００２４】
本実施形態においては、ケーシング１には１２％クロム鋼を用い、弁座３、弁体５、衛帯筐９には９％クロム鋼が用いることができる。しかし、ケーシング１、弁座３、弁体５、衛帯筐９の材質はこれに限るものではなく、耐食性、耐熱性を有するものであればよく、例えば、クロム−モリブデン−バナジウム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼などを用いることができる。
【００２５】
また、ブッシュ１９には、例えば、Ｃｏ基合金（ステライト）を用い、弁棒７としては、例えば、耐酸化性（酸化スケール生成の抑制）と耐摩耗性（高温硬さの向上）の高いインコロイ（ニッケル‐クロム‐鉄が主成分）を用いることができる。また、弁棒表面には耐摩耗性向上するために窒化処理を行うことができる。しかし、ブッシュ１９及び弁棒７はこれらに限るものではなく、耐食性、耐熱性、耐磨耗性を有するものであればよい。
【００２６】
また、弁棒は、表面に窒化処理を行うことが望ましい。この窒化処理は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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の蒸気弁の要部を示す構成断面図である。
【図２】本実施形態の蒸気弁の動作を説明するための構成断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ケーシング
２  開口
３  弁座
５  弁体
７  弁棒
９  衛帯筐
１１  流入口
１３、２３  穴
１７  筒状部
１９  ブッシュ
２５  溝部
【図１】
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【図２】
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