蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備
【課題】弁ケーシングのリガメント部に発生する熱応力を抑制するとともに、蒸気流れに伴なう圧力損失をより一層低く抑える蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備を提供する。
【解決手段】本発明に係る蒸気弁装置は、一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２ａ，２ｂと蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング１内に収容する主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応させて前記蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容させる構成にした。
【解決手段】本発明に係る蒸気弁装置は、一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２ａ，２ｂと蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング１内に収容する主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応させて前記蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容させる構成にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度の維持強化と相俟って圧力損失のより一層の低減化を図った蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の発電設備、例えば、蒸気タービン発電設備では、構造、形状の小型化と圧力損失のより一層の低減化とが求められており、その一つに蒸気弁装置がある。
【０００３】
図１３は、蒸気弁装置を組み込んだ蒸気タービン発電設備の一例を示す系統図である。
【０００４】
蒸気タービン発電設備は、ボイラ１００、蒸気タービン部１０１、主蒸気系１０２、再熱蒸気系１０３、復水・給水系１０４を備えるランキンサイクルのシステム構成になっている。
【０００５】
ボイラ１００は、蒸気発生器１０５と再熱器１０６を収容し、投入する燃料と空気で燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスの熱により蒸気発生器１０５から主蒸気を発生させるとともに、再熱器１０６から再熱蒸気を発生させている。
【０００６】
蒸気タービン部１０１は、互いを軸直結させた高圧タービン１０７、中圧タービン１０８、低圧タービン１０９を備え、高圧タービン１０７で主蒸気系１０２から供給された主蒸気に膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えたタービン排気を低温再熱系１１０の逆止弁１１１を介して再熱器１０６に供給し、ここで熱を失ったタービン排気を再熱させ、再熱蒸気として再熱蒸気系１０３を介して中圧タービン１０８に供給して膨張仕事をさせ、さらに低圧タービン１０９でも膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機（図示せず）を駆動している。
【０００７】
復水・給水系１０４は、復水器１１３と給水ポンプ１１４を備え、蒸気タービン部１０１の低圧タービン１０９で膨張仕事を終えたタービン排気を復水器１１３で凝縮させて復水にし、この復水を給水ポンプ１１４で加圧させて給水にし、この給水をボイラ１００の蒸気発生器１０５に戻している。
【０００８】
再熱蒸気系１０３は、再熱蒸気止め弁１１５、インターセプト弁１１６を備えるとともに、再熱蒸気止め弁１１５の入口側から分岐し、途中に低圧タービンバイパス弁１１７を介装し、復水・給水系１０４の復水器１１３に接続する低圧タービンバイパス系１１８を備え、例えば再熱器１０６からの再熱蒸気の圧力、温度が予め定められた値に達していないとき、低圧タービンバイパス系１１８を介して復水器１１３に供給している。
【０００９】
主蒸気系１０２は、主蒸気止め弁１１９、蒸気加減弁１２０を備えるとともに、主蒸気止め弁１１９の入口側から分岐し、途中に高圧タービンバイパス弁１２１を介装し、低温再熱系１１０に接続する高圧タービンバイパス系１２２を備え、例えば主蒸気の圧力、温度が予め定められた値に達していないとき、あるいは負荷遮断等異常事態が発生し、主蒸気量が過剰になったとき等の場合、ボイラ１００の蒸気発生器１０５からの主蒸気を高圧タービンバイパス弁１２１を備える高圧タービンバイパス系１２２、低温再熱蒸気系１１０、低圧タービンバイパス弁１１７を備える低圧タービンバイパス系１１８を介して復水・給水系１０４の復水器１１３に供給している。
【００１０】
このような構成を備える蒸気タービン発電設備において、蒸気タービン部１０１における高圧タービン１０７の入口側に設けられている主蒸気止め弁１１９および蒸気加減弁１２０は、図１０に示すように、共用する一つの弁ケーシング１２３内に収容し、小型化を図っている。
【００１１】
図１０に示した一つの弁ケーシング１２３には、２つの主蒸気止め弁１１９ａ，１１９ｂと、４つの蒸気加減弁１２０ａ，１２０ｂ，…が収容され、主蒸気管から供給された蒸気Ａが２つの主蒸気止め弁１１９ａ，１１９ｂを経て４つの蒸気加減弁１２０ａ，１２０ｂ，…のそれぞれに供給され、ここで弁体の開閉による流量制御が行われた後、リード管Ｃを介して高圧タービンに供給される。
【００１２】
ところで、主蒸気止め弁１１９と蒸気加減弁１２０を一つの弁ケーシング１２３に収容させる蒸気弁装置は、図１２に示すように、蒸気流れの上流側に主蒸気止め弁１１９を配置し、主蒸気止め弁１１９の下流側に蒸気加減弁１２０を配置している。
【００１３】
蒸気流れの上流側に配置した主蒸気止め弁１１９は、弁ケーシング１２３に主蒸気止め弁用入口１２４と、蒸気加減弁１２０の蒸気加減弁用入口１２５に連通する主蒸気止め弁用出口１２６とを備えるとともに、内部の弁室１２７に酸化スケール等の異物を除去するストレーナ１２８を収容している。
【００１４】
また、主蒸気止め弁１１９は、主蒸気止め弁用出口１２６側に設けた主蒸気止め弁用弁座１２９に自在に接離させる主蒸気止め弁用弁体１３０と、この主蒸気止め弁用弁体１３０に接続し、案内片１３１を摺動する主蒸気止め弁用弁棒１３２と、この主蒸気止め弁用弁棒１３２を駆動し、ヨーク１３３で支持された主蒸気止め弁用駆動装置（図示せず）とを備えている。
【００１５】
他方、主蒸気止め弁１１９の下流側に配置した蒸気加減弁１２０は、主蒸気止め弁用出口１２６に溶接部１３４を介して接続する蒸気加減弁用入口１２５と蒸気加減弁用出口１３５とを備えるとともに、蒸気加減弁用出口１３５側に設けた蒸気加減弁用弁座１３６に対し、接離自在に移動する蒸気加減弁用弁体１３７と、この蒸気加減弁用弁体１３７に接続された蒸気加減弁用弁棒１３８を駆動し、ヨーク１３９によって支持された蒸気加減弁用駆動装置（図示せず）とを備えている。
【００１６】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気加減弁１２０の弁ケーシング１２３は、図１１に示すように、横断方向に長く延びた弁ケーシング１２３の弁室１２７に接続し、弁入口間を距離Ｔ１に離した２つの蒸気加減弁用入口１２５ａ，１２５ｂと、弁出口間を距離Ｔ４に離し、口径φＤ４とする４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…を備えるとともに、４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…間を曲率半径ｒ４で円弧状に形成したリガメント部１４０を備えている。なお、符号１４１は、図示しない蒸気加減弁用弁棒が進退する通口である。
【００１７】
このように、従来の蒸気弁装置のうち、蒸気加減弁１２０は、４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…間を円弧状のリガメント部１４０にし、運転中に生起する熱応力に対処させていた。
【００１８】
なお、１つの弁ケーシングに主蒸気止め弁と蒸気加減弁とを収容させた蒸気弁装置は、例えば、特開平１０−１７６５０２号公報（特許文献１参照）に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１７６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１１に示した蒸気加減弁１２０の弁ケーシング１２３には、２つの蒸気加減弁用入口１２５ａ，１２５ｂと４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…が設けられているが、タービン起動時、急激なメタル温度上昇のため、リガメント部１４０に高い熱応力が発生している。
【００２０】
リガメント部１４０に高い熱応力が発生すると、弁ケーシング１２３は、長年の使用の結果、材料の疲労強度が低下し、亀裂等の欠陥が発生する虞がある。
【００２１】
高い熱応力の発生を抑制するために、蒸気弁装置は、蒸気加減弁１２０のリガメント部１４０を余裕のある寸法にして設計を行うとともに、余裕のある寸法にして良好な蒸気流れに伴なう圧力損失を低く抑えることも考えられるが、このようにすると、形状が大きくなって時代の要請に逆行する。
【００２２】
したがって、蒸気弁装置は、限られた大きさ、形状の中から、強度の維持強化と、圧力損失のより一層の低減化を図った製品の実現が望まれている。
【００２３】
本発明は、このような要請に基づいてなされたもので、リガメント部に発生する熱応力を抑制するとともに、蒸気流れに伴なう圧力損失をより一層低く抑えて高効率かつ安定運転可能な蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させる構成にしたものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記主蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を一直線上に配置させる構成にしたものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けたものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けた前記蒸気加減弁用出口の位置から角度９０°の範囲内で転向する位置に設けたものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記弁ケーシングの両端側に前記主蒸気止め弁を配置し、中間部分に前記蒸気加減弁を配置したものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備は、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と、主蒸気止め弁の個数に対応する蒸気加減弁を収容し、蒸気加減弁用出口の弁間距離を大きくしたので、応力集中係数を低くして、リガメント部の強度の高く維持することができ、大きな弁間距離の下、蒸気流れを良好にし、圧力損失を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３３】
図１および図２は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第１実施形態を示す概念図である。なお、図１は、蒸気弁装置の平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視方向から切断した切断断面図である。
【００３４】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、共用する一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２と、蒸気加減弁３を収容する構成にしている。
【００３５】
また、蒸気弁装置は、弁入口間を距離Ｔ１に離した２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、この２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂに対応させた２つの蒸気加減弁３ａ，３ｂを、一つの弁ケーシング１に収容し、ボイラ（図示せず）から供給された蒸気Ａを途中で分流させ、分流させた蒸気Ａを２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂを経て２つの蒸気加減弁３ａ，３ｂに供給し、ここで弁体の開閉による流量制御が行われた後、リード管Ｃを介して高圧タービンに供給する。
【００３６】
一方、蒸気加減弁３は、図２に示すように、弁ケーシング１を横断方向に長く延びた弁室（スチームチェスト）４を形成し、弁室（スチームチェスト）４に主蒸気止め弁２の個数に対応させた蒸気加減弁用弁体（図示せず）を収容する一方、蒸気加減弁用入口５ａ，５ｂを距離Ｔ１に離して設けるとともに、口径φＤ１とする蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを備えている。
【００３７】
また、蒸気加減弁３は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを、距離Ｔに離して配置するとともに、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂ間を曲率半径ｒ１とするリガメント部７を備えている。
【００３８】
そして、蒸気加減弁３は、主蒸気止め弁２の個数に対応させているので、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径部φＤ１およびリガメント部２の曲率半径ｒ１が、図１１で示した従来のものよりも大きくなっている。なお、符号１４は、図示しない蒸気加減弁用弁棒が進退する通口である。
【００３９】
図９は、縦軸に応力集中係数Ｋを採り、横軸に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径φＤに対する蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのリガメント部７の曲率半径ｒとの比を採ったものであり、本発明のものと、従来のものとを対比させた応力集中係数線図である。
【００４０】
この線図から、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径φＤに対するリガメント部７の曲率半径ｒとの比ｒ／Ｄが従来のものに較べて本発明の方が大きくなったので、応力集中係数Ｋは、本発明の方が従来のものに較べて小さくすることができた。すなわち、蒸気弁装置は、蒸気加減弁３の個数を主蒸気止め弁２の個数に対応させ、従来の個数よりも少なくさせることに伴って蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの弁間距離Ｔ１を、従来のものよりも大きくさせたので、蒸気加減弁６ａ，６ｂの口径φＤが従来のものに較べて大きく採れるようになり、また、リガメント部７の曲率半径ｒも従来のものよりも大きく採れるようになった結果、応力集中係数Ｋを従来のものよりも小さくすることができた。
【００４１】
このように、本実施形態は、一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応する蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容し、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの弁間距離Ｔ１を従来のものよりも大きくしたので、応力集中係数Ｋを低くしてリガメント部７の強度を高く維持することができ、大きな弁間距離Ｔ１の下、蒸気流れを良好にして圧力損失を低減させることができる。
【００４２】
図３は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電装置の第２実施形態を示す概念図である。
【００４３】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容するとともに、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に弁間距離Ｔ１に離した蒸気加減弁３ａ，３ｂを主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応して収容したものである。
【００４４】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気Ａが主蒸気止め弁２ａ，２ｂに流入する際、ストレーナ（図示せず）によってその流れが乱される。
【００４５】
しかし、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に弁間距離Ｔ１に離した蒸気加減弁３ａ，３ｂを配置したので、ストレーナによって蒸気Ａの流れに乱れが与えられても、一直線上の領域で圧力を回復させ、その流れを安定化させることができる。
【００４６】
流れを安定化させた蒸気Ａは、蒸気加減弁３ａ，３ｂに供給され、ここで弁開閉による流量制御を行った後、リード管Ｃを介して高圧タービン（図示せず）に供給される。
【００４７】
このように、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応させた蒸気加減弁３ａ，３ｂを一つの弁ケーシング１に収容させるとともに、両端に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを配置し、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを配置し、蒸気Ａが主蒸気止め弁２ａ，２ｂに流入する際、ストレーナ（図示せず）によって蒸気Ａの流れに乱れが生じても、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の部分で蒸気流れを回復させる構成にしたので、蒸気加減弁３ａ，３ｂを通過する蒸気の圧力損失を低く抑えることができる。
【００４８】
また、本実施形態は、一直線上に配置した主蒸気止め弁２ａ，２ｂおよび主加減弁３ａ，３ｂを収容する一つの弁ケーシング１を長筒状に形成し、蒸気加減弁用出口の弁間距離を比較的長くしたので、リガメント部７の曲率半径を大きくすることができ、大きな曲率半径の下、応力集中係数を少なくさせて高い強度に維持させることができる。
【００４９】
図４は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電装置の第３実施形態を示す概念図である。図中、Ｘ軸方向を中心線方向、Ｙ軸方向を横向き方向、Ｚ軸方向を上向き方向と仮に定義する。
【００５０】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、中心線ＨＬに沿って延び、両端に配置した主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、この主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間の中間部分に配置した蒸気加減弁３ａ，３ｂとを収容する一つの弁ケーシング１に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを設けるとともに、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを中心線ＨＬに対し、上向き方向に設けたものである。
【００５１】
このように、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂおよび蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容する弁ケーシング１に、中心線ＨＬに対し、上向き方向に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを設け、この蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂと高圧タービンとの間に介装するリード管（図示せず）を直線状にレイアウトするので、蒸気Ａの流れが良好になり、蒸気Ａの圧力損失を少なくさせることができる。
【００５２】
なお、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向き方向に向って設けたが、この例に限らず、例えば、図５に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し下向き方向に向って設けてもない。特に、蒸気弁装置が高圧タービンよりも高い位置にレイアウトしている場合、高圧タービンに接続するリード管を、圧力損失の少ない直管にレイアウトできる点で有効である。
【００５３】
さらに、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのうち、いずれか一方を、例えば、図６に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向きに向って設けるとともに、残りのものを、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、下向きに向って設けてもよい。高圧タービンに蒸気を供給する際、タービンケーシング上半部と、タービンケーシング下半部との両方からタービンノズルボックスに供給する場合、リード管を圧力損失の少ない直管にレイアウトできる点で有効である。
【００５４】
さらにまた、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのうち、いずれか一方を、例えば、図７に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向き方向に設けるとともに、残りのものを、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、角度９０°範囲内の位置に転向させてもよい。蒸気弁装置が高圧タービンよりも低い位置にレイアウトされている場合、リード管の曲がり部分を少なくさせ、圧力損失を少なくさせる点で有効である。
【００５５】
図８は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第７実施形態を示す概念図である。
【００５６】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、中心線ＨＬに沿って長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容し、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間の中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容する一方、主蒸気止め弁２ａ，２ｂのそれぞれの主蒸気止め弁用弁棒８ａ，８ｂを中心線ＨＬに沿うように配置して主蒸気止め弁用弁体９ａ，９ｂを中心線ＨＬに沿って進退移動させるとともに、蒸気加減弁３ａ，３ｂのそれぞれの蒸気加減弁用弁体１１ａ，１１ｂを駆動する蒸気加減弁用弁棒１０ａ，１０ｂを中心線ＨＬに対し、交差する方向に配置したものである。
【００５７】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気は、主蒸気止め弁用入口１２ａ，１２ｂからストレーナ１３ａ，１３ｂに流入する際、流れに乱れが生じたまま、主蒸気止め弁用弁体９ａ，９ｂを通過する。流れに乱れが生じた蒸気は、蒸気加減弁用弁体１１ａ，１１ｂに至るまでの間に溶接部Ｗ１で接続された主蒸気止め弁用出口１３ａ，１３ｂと蒸気加減弁用入口５ａ，５ｂとからなる直線部分で流れを安定にさせた後、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを介してリード管Ｃに供給される。
【００５８】
このように、本実施形態は、中心線ＨＬに沿って長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容し、その中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容し、弁ケーシング１内の弁室４を一直線状に形成し、蒸気流れの転向部分をより一層少なくさせる構成にしたので、圧力損失を少なくさせてプラント効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第１実施形態を示す概念図。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視方向から切断した切断断面図。
【図３】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第２実施形態を示す概念図。
【図４】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第３実施形態を示す概念図。
【図５】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第４実施形態を示す概念図。
【図６】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第５実施形態を示す概念図。
【図７】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第６実施形態を示す概念図。
【図８】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第７実施形態を示す概念図。
【図９】本発明に係る蒸気弁装置の応力集中係数と従来の蒸気弁装置の応力集中係数と対比させた応力集中係数線図。
【図１０】従来の蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備を示す概念図。
【図１１】図１０のＹ−Ｙ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１２】図１０のＺ−Ｚ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１３】蒸気弁装置を組み込んだ従来の発電設備を示す概略系統図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 弁ケーシング
２，２ａ，２ｂ 主蒸気止め弁
３，３ａ，３ｂ 蒸気加減弁
４ 弁室
５ａ，５ｂ 蒸気加減弁用入口
６ａ，６ｂ 蒸気加減弁用出口
７ リガメント部
８ａ，８ｂ 主蒸気止め弁用弁棒
９ａ，９ｂ 主蒸気止め弁用弁体
１０ａ，１０ｂ 蒸気加減弁用弁棒
１１ａ，１１ｂ 蒸気加減弁用弁体
１２ａ，１２ｂ 主蒸気止め弁用入口
１３ａ，１３ｂ 主蒸気止め弁用出口
１４ 通口
１００ ボイラ
１０１ 蒸気タービン部
１０２ 主蒸気系
１０３ 再熱蒸気系
１０４ 復水・給水系
１０５ 蒸気発生器
１０６ 再熱器
１０７ 高圧タービン
１０８ 中圧タービン
１０９ 低圧タービン
１１０ 低温再熱系
１１１ 逆止弁
１１３ 復水器
１１４ 給水ポンプ
１１５ 再熱蒸気止め弁
１１６ インターセプト弁
１１７ 低圧タービンバイパス弁
１１８ 低圧タービンバイパス系
１１９，１１９ａ，１１９ｂ 主蒸気止め弁
１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ 蒸気加減弁
１２１ 高圧タービンバイパス弁
１２２ 高圧タービンバイパス系
１２３ 弁ケーシング
１２４ 主蒸気止め弁用入口
１２５，１２５ａ，１２５ｂ 蒸気加減弁用入口
１２６ 主蒸気止め弁用出口
１２７ 弁室
１２８ ストレーナ
１２９ 主蒸気止め弁用弁座
１３０ 主蒸気止め弁用弁体
１３１ 案内片
１３２ 主蒸気止め弁用弁棒
１３３ ヨーク
１３４ 溶接部
１３５，１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ 蒸気加減弁用出口
１３６ 蒸気加減用弁座
１３７ 蒸気加減弁用弁体
１３８ 蒸気加減弁用弁棒
１３９ ヨーク
１４０ リガメント部
１４１ 通口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強度の維持強化と相俟って圧力損失のより一層の低減化を図った蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の発電設備、例えば、蒸気タービン発電設備では、構造、形状の小型化と圧力損失のより一層の低減化とが求められており、その一つに蒸気弁装置がある。
【０００３】
図１３は、蒸気弁装置を組み込んだ蒸気タービン発電設備の一例を示す系統図である。
【０００４】
蒸気タービン発電設備は、ボイラ１００、蒸気タービン部１０１、主蒸気系１０２、再熱蒸気系１０３、復水・給水系１０４を備えるランキンサイクルのシステム構成になっている。
【０００５】
ボイラ１００は、蒸気発生器１０５と再熱器１０６を収容し、投入する燃料と空気で燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスの熱により蒸気発生器１０５から主蒸気を発生させるとともに、再熱器１０６から再熱蒸気を発生させている。
【０００６】
蒸気タービン部１０１は、互いを軸直結させた高圧タービン１０７、中圧タービン１０８、低圧タービン１０９を備え、高圧タービン１０７で主蒸気系１０２から供給された主蒸気に膨張仕事をさせ、膨張仕事を終えたタービン排気を低温再熱系１１０の逆止弁１１１を介して再熱器１０６に供給し、ここで熱を失ったタービン排気を再熱させ、再熱蒸気として再熱蒸気系１０３を介して中圧タービン１０８に供給して膨張仕事をさせ、さらに低圧タービン１０９でも膨張仕事をさせ、その際に発生する動力で発電機（図示せず）を駆動している。
【０００７】
復水・給水系１０４は、復水器１１３と給水ポンプ１１４を備え、蒸気タービン部１０１の低圧タービン１０９で膨張仕事を終えたタービン排気を復水器１１３で凝縮させて復水にし、この復水を給水ポンプ１１４で加圧させて給水にし、この給水をボイラ１００の蒸気発生器１０５に戻している。
【０００８】
再熱蒸気系１０３は、再熱蒸気止め弁１１５、インターセプト弁１１６を備えるとともに、再熱蒸気止め弁１１５の入口側から分岐し、途中に低圧タービンバイパス弁１１７を介装し、復水・給水系１０４の復水器１１３に接続する低圧タービンバイパス系１１８を備え、例えば再熱器１０６からの再熱蒸気の圧力、温度が予め定められた値に達していないとき、低圧タービンバイパス系１１８を介して復水器１１３に供給している。
【０００９】
主蒸気系１０２は、主蒸気止め弁１１９、蒸気加減弁１２０を備えるとともに、主蒸気止め弁１１９の入口側から分岐し、途中に高圧タービンバイパス弁１２１を介装し、低温再熱系１１０に接続する高圧タービンバイパス系１２２を備え、例えば主蒸気の圧力、温度が予め定められた値に達していないとき、あるいは負荷遮断等異常事態が発生し、主蒸気量が過剰になったとき等の場合、ボイラ１００の蒸気発生器１０５からの主蒸気を高圧タービンバイパス弁１２１を備える高圧タービンバイパス系１２２、低温再熱蒸気系１１０、低圧タービンバイパス弁１１７を備える低圧タービンバイパス系１１８を介して復水・給水系１０４の復水器１１３に供給している。
【００１０】
このような構成を備える蒸気タービン発電設備において、蒸気タービン部１０１における高圧タービン１０７の入口側に設けられている主蒸気止め弁１１９および蒸気加減弁１２０は、図１０に示すように、共用する一つの弁ケーシング１２３内に収容し、小型化を図っている。
【００１１】
図１０に示した一つの弁ケーシング１２３には、２つの主蒸気止め弁１１９ａ，１１９ｂと、４つの蒸気加減弁１２０ａ，１２０ｂ，…が収容され、主蒸気管から供給された蒸気Ａが２つの主蒸気止め弁１１９ａ，１１９ｂを経て４つの蒸気加減弁１２０ａ，１２０ｂ，…のそれぞれに供給され、ここで弁体の開閉による流量制御が行われた後、リード管Ｃを介して高圧タービンに供給される。
【００１２】
ところで、主蒸気止め弁１１９と蒸気加減弁１２０を一つの弁ケーシング１２３に収容させる蒸気弁装置は、図１２に示すように、蒸気流れの上流側に主蒸気止め弁１１９を配置し、主蒸気止め弁１１９の下流側に蒸気加減弁１２０を配置している。
【００１３】
蒸気流れの上流側に配置した主蒸気止め弁１１９は、弁ケーシング１２３に主蒸気止め弁用入口１２４と、蒸気加減弁１２０の蒸気加減弁用入口１２５に連通する主蒸気止め弁用出口１２６とを備えるとともに、内部の弁室１２７に酸化スケール等の異物を除去するストレーナ１２８を収容している。
【００１４】
また、主蒸気止め弁１１９は、主蒸気止め弁用出口１２６側に設けた主蒸気止め弁用弁座１２９に自在に接離させる主蒸気止め弁用弁体１３０と、この主蒸気止め弁用弁体１３０に接続し、案内片１３１を摺動する主蒸気止め弁用弁棒１３２と、この主蒸気止め弁用弁棒１３２を駆動し、ヨーク１３３で支持された主蒸気止め弁用駆動装置（図示せず）とを備えている。
【００１５】
他方、主蒸気止め弁１１９の下流側に配置した蒸気加減弁１２０は、主蒸気止め弁用出口１２６に溶接部１３４を介して接続する蒸気加減弁用入口１２５と蒸気加減弁用出口１３５とを備えるとともに、蒸気加減弁用出口１３５側に設けた蒸気加減弁用弁座１３６に対し、接離自在に移動する蒸気加減弁用弁体１３７と、この蒸気加減弁用弁体１３７に接続された蒸気加減弁用弁棒１３８を駆動し、ヨーク１３９によって支持された蒸気加減弁用駆動装置（図示せず）とを備えている。
【００１６】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気加減弁１２０の弁ケーシング１２３は、図１１に示すように、横断方向に長く延びた弁ケーシング１２３の弁室１２７に接続し、弁入口間を距離Ｔ１に離した２つの蒸気加減弁用入口１２５ａ，１２５ｂと、弁出口間を距離Ｔ４に離し、口径φＤ４とする４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…を備えるとともに、４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…間を曲率半径ｒ４で円弧状に形成したリガメント部１４０を備えている。なお、符号１４１は、図示しない蒸気加減弁用弁棒が進退する通口である。
【００１７】
このように、従来の蒸気弁装置のうち、蒸気加減弁１２０は、４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…間を円弧状のリガメント部１４０にし、運転中に生起する熱応力に対処させていた。
【００１８】
なお、１つの弁ケーシングに主蒸気止め弁と蒸気加減弁とを収容させた蒸気弁装置は、例えば、特開平１０−１７６５０２号公報（特許文献１参照）に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１７６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図１１に示した蒸気加減弁１２０の弁ケーシング１２３には、２つの蒸気加減弁用入口１２５ａ，１２５ｂと４つの蒸気加減弁用出口１３５ａ，１３５ｂ，…が設けられているが、タービン起動時、急激なメタル温度上昇のため、リガメント部１４０に高い熱応力が発生している。
【００２０】
リガメント部１４０に高い熱応力が発生すると、弁ケーシング１２３は、長年の使用の結果、材料の疲労強度が低下し、亀裂等の欠陥が発生する虞がある。
【００２１】
高い熱応力の発生を抑制するために、蒸気弁装置は、蒸気加減弁１２０のリガメント部１４０を余裕のある寸法にして設計を行うとともに、余裕のある寸法にして良好な蒸気流れに伴なう圧力損失を低く抑えることも考えられるが、このようにすると、形状が大きくなって時代の要請に逆行する。
【００２２】
したがって、蒸気弁装置は、限られた大きさ、形状の中から、強度の維持強化と、圧力損失のより一層の低減化を図った製品の実現が望まれている。
【００２３】
本発明は、このような要請に基づいてなされたもので、リガメント部に発生する熱応力を抑制するとともに、蒸気流れに伴なう圧力損失をより一層低く抑えて高効率かつ安定運転可能な蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させる構成にしたものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記主蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を一直線上に配置させる構成にしたものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けたものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けた前記蒸気加減弁用出口の位置から角度９０°の範囲内で転向する位置に設けたものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記弁ケーシングの両端側に前記主蒸気止め弁を配置し、中間部分に前記蒸気加減弁を配置したものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備は、一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と、主蒸気止め弁の個数に対応する蒸気加減弁を収容し、蒸気加減弁用出口の弁間距離を大きくしたので、応力集中係数を低くして、リガメント部の強度の高く維持することができ、大きな弁間距離の下、蒸気流れを良好にし、圧力損失を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３３】
図１および図２は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第１実施形態を示す概念図である。なお、図１は、蒸気弁装置の平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ矢視方向から切断した切断断面図である。
【００３４】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、共用する一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２と、蒸気加減弁３を収容する構成にしている。
【００３５】
また、蒸気弁装置は、弁入口間を距離Ｔ１に離した２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、この２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂに対応させた２つの蒸気加減弁３ａ，３ｂを、一つの弁ケーシング１に収容し、ボイラ（図示せず）から供給された蒸気Ａを途中で分流させ、分流させた蒸気Ａを２つの主蒸気止め弁２ａ，２ｂを経て２つの蒸気加減弁３ａ，３ｂに供給し、ここで弁体の開閉による流量制御が行われた後、リード管Ｃを介して高圧タービンに供給する。
【００３６】
一方、蒸気加減弁３は、図２に示すように、弁ケーシング１を横断方向に長く延びた弁室（スチームチェスト）４を形成し、弁室（スチームチェスト）４に主蒸気止め弁２の個数に対応させた蒸気加減弁用弁体（図示せず）を収容する一方、蒸気加減弁用入口５ａ，５ｂを距離Ｔ１に離して設けるとともに、口径φＤ１とする蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを備えている。
【００３７】
また、蒸気加減弁３は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを、距離Ｔに離して配置するとともに、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂ間を曲率半径ｒ１とするリガメント部７を備えている。
【００３８】
そして、蒸気加減弁３は、主蒸気止め弁２の個数に対応させているので、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径部φＤ１およびリガメント部２の曲率半径ｒ１が、図１１で示した従来のものよりも大きくなっている。なお、符号１４は、図示しない蒸気加減弁用弁棒が進退する通口である。
【００３９】
図９は、縦軸に応力集中係数Ｋを採り、横軸に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径φＤに対する蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのリガメント部７の曲率半径ｒとの比を採ったものであり、本発明のものと、従来のものとを対比させた応力集中係数線図である。
【００４０】
この線図から、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの口径φＤに対するリガメント部７の曲率半径ｒとの比ｒ／Ｄが従来のものに較べて本発明の方が大きくなったので、応力集中係数Ｋは、本発明の方が従来のものに較べて小さくすることができた。すなわち、蒸気弁装置は、蒸気加減弁３の個数を主蒸気止め弁２の個数に対応させ、従来の個数よりも少なくさせることに伴って蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの弁間距離Ｔ１を、従来のものよりも大きくさせたので、蒸気加減弁６ａ，６ｂの口径φＤが従来のものに較べて大きく採れるようになり、また、リガメント部７の曲率半径ｒも従来のものよりも大きく採れるようになった結果、応力集中係数Ｋを従来のものよりも小さくすることができた。
【００４１】
このように、本実施形態は、一つの弁ケーシング１内に主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応する蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容し、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂの弁間距離Ｔ１を従来のものよりも大きくしたので、応力集中係数Ｋを低くしてリガメント部７の強度を高く維持することができ、大きな弁間距離Ｔ１の下、蒸気流れを良好にして圧力損失を低減させることができる。
【００４２】
図３は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電装置の第２実施形態を示す概念図である。
【００４３】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容するとともに、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に弁間距離Ｔ１に離した蒸気加減弁３ａ，３ｂを主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応して収容したものである。
【００４４】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気Ａが主蒸気止め弁２ａ，２ｂに流入する際、ストレーナ（図示せず）によってその流れが乱される。
【００４５】
しかし、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に弁間距離Ｔ１に離した蒸気加減弁３ａ，３ｂを配置したので、ストレーナによって蒸気Ａの流れに乱れが与えられても、一直線上の領域で圧力を回復させ、その流れを安定化させることができる。
【００４６】
流れを安定化させた蒸気Ａは、蒸気加減弁３ａ，３ｂに供給され、ここで弁開閉による流量制御を行った後、リード管Ｃを介して高圧タービン（図示せず）に供給される。
【００４７】
このように、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂの個数に対応させた蒸気加減弁３ａ，３ｂを一つの弁ケーシング１に収容させるとともに、両端に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを配置し、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを配置し、蒸気Ａが主蒸気止め弁２ａ，２ｂに流入する際、ストレーナ（図示せず）によって蒸気Ａの流れに乱れが生じても、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間を結ぶ一直線上の部分で蒸気流れを回復させる構成にしたので、蒸気加減弁３ａ，３ｂを通過する蒸気の圧力損失を低く抑えることができる。
【００４８】
また、本実施形態は、一直線上に配置した主蒸気止め弁２ａ，２ｂおよび主加減弁３ａ，３ｂを収容する一つの弁ケーシング１を長筒状に形成し、蒸気加減弁用出口の弁間距離を比較的長くしたので、リガメント部７の曲率半径を大きくすることができ、大きな曲率半径の下、応力集中係数を少なくさせて高い強度に維持させることができる。
【００４９】
図４は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電装置の第３実施形態を示す概念図である。図中、Ｘ軸方向を中心線方向、Ｙ軸方向を横向き方向、Ｚ軸方向を上向き方向と仮に定義する。
【００５０】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、中心線ＨＬに沿って延び、両端に配置した主蒸気止め弁２ａ，２ｂと、この主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間の中間部分に配置した蒸気加減弁３ａ，３ｂとを収容する一つの弁ケーシング１に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを設けるとともに、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを中心線ＨＬに対し、上向き方向に設けたものである。
【００５１】
このように、本実施形態は、主蒸気止め弁２ａ，２ｂおよび蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容する弁ケーシング１に、中心線ＨＬに対し、上向き方向に蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを設け、この蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂと高圧タービンとの間に介装するリード管（図示せず）を直線状にレイアウトするので、蒸気Ａの流れが良好になり、蒸気Ａの圧力損失を少なくさせることができる。
【００５２】
なお、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向き方向に向って設けたが、この例に限らず、例えば、図５に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し下向き方向に向って設けてもない。特に、蒸気弁装置が高圧タービンよりも高い位置にレイアウトしている場合、高圧タービンに接続するリード管を、圧力損失の少ない直管にレイアウトできる点で有効である。
【００５３】
さらに、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのうち、いずれか一方を、例えば、図６に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向きに向って設けるとともに、残りのものを、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、下向きに向って設けてもよい。高圧タービンに蒸気を供給する際、タービンケーシング上半部と、タービンケーシング下半部との両方からタービンノズルボックスに供給する場合、リード管を圧力損失の少ない直管にレイアウトできる点で有効である。
【００５４】
さらにまた、本実施形態は、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂのうち、いずれか一方を、例えば、図７に示すように、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、上向き方向に設けるとともに、残りのものを、弁ケーシング１の中心線ＨＬに対し、角度９０°範囲内の位置に転向させてもよい。蒸気弁装置が高圧タービンよりも低い位置にレイアウトされている場合、リード管の曲がり部分を少なくさせ、圧力損失を少なくさせる点で有効である。
【００５５】
図８は、本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第７実施形態を示す概念図である。
【００５６】
本実施形態に係る蒸気弁装置は、中心線ＨＬに沿って長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容し、主蒸気止め弁２ａ，２ｂ間の中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容する一方、主蒸気止め弁２ａ，２ｂのそれぞれの主蒸気止め弁用弁棒８ａ，８ｂを中心線ＨＬに沿うように配置して主蒸気止め弁用弁体９ａ，９ｂを中心線ＨＬに沿って進退移動させるとともに、蒸気加減弁３ａ，３ｂのそれぞれの蒸気加減弁用弁体１１ａ，１１ｂを駆動する蒸気加減弁用弁棒１０ａ，１０ｂを中心線ＨＬに対し、交差する方向に配置したものである。
【００５７】
このような構成を備える蒸気弁装置において、蒸気は、主蒸気止め弁用入口１２ａ，１２ｂからストレーナ１３ａ，１３ｂに流入する際、流れに乱れが生じたまま、主蒸気止め弁用弁体９ａ，９ｂを通過する。流れに乱れが生じた蒸気は、蒸気加減弁用弁体１１ａ，１１ｂに至るまでの間に溶接部Ｗ１で接続された主蒸気止め弁用出口１３ａ，１３ｂと蒸気加減弁用入口５ａ，５ｂとからなる直線部分で流れを安定にさせた後、蒸気加減弁用出口６ａ，６ｂを介してリード管Ｃに供給される。
【００５８】
このように、本実施形態は、中心線ＨＬに沿って長筒状に延びる一つの弁ケーシング１の両端側に主蒸気止め弁２ａ，２ｂを収容し、その中間部分に蒸気加減弁３ａ，３ｂを収容し、弁ケーシング１内の弁室４を一直線状に形成し、蒸気流れの転向部分をより一層少なくさせる構成にしたので、圧力損失を少なくさせてプラント効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第１実施形態を示す概念図。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視方向から切断した切断断面図。
【図３】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第２実施形態を示す概念図。
【図４】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第３実施形態を示す概念図。
【図５】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第４実施形態を示す概念図。
【図６】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第５実施形態を示す概念図。
【図７】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第６実施形態を示す概念図。
【図８】本発明に係る蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備の第７実施形態を示す概念図。
【図９】本発明に係る蒸気弁装置の応力集中係数と従来の蒸気弁装置の応力集中係数と対比させた応力集中係数線図。
【図１０】従来の蒸気弁装置およびこの蒸気弁装置を組み込んだ発電設備を示す概念図。
【図１１】図１０のＹ−Ｙ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１２】図１０のＺ−Ｚ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１３】蒸気弁装置を組み込んだ従来の発電設備を示す概略系統図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 弁ケーシング
２，２ａ，２ｂ 主蒸気止め弁
３，３ａ，３ｂ 蒸気加減弁
４ 弁室
５ａ，５ｂ 蒸気加減弁用入口
６ａ，６ｂ 蒸気加減弁用出口
７ リガメント部
８ａ，８ｂ 主蒸気止め弁用弁棒
９ａ，９ｂ 主蒸気止め弁用弁体
１０ａ，１０ｂ 蒸気加減弁用弁棒
１１ａ，１１ｂ 蒸気加減弁用弁体
１２ａ，１２ｂ 主蒸気止め弁用入口
１３ａ，１３ｂ 主蒸気止め弁用出口
１４ 通口
１００ ボイラ
１０１ 蒸気タービン部
１０２ 主蒸気系
１０３ 再熱蒸気系
１０４ 復水・給水系
１０５ 蒸気発生器
１０６ 再熱器
１０７ 高圧タービン
１０８ 中圧タービン
１０９ 低圧タービン
１１０ 低温再熱系
１１１ 逆止弁
１１３ 復水器
１１４ 給水ポンプ
１１５ 再熱蒸気止め弁
１１６ インターセプト弁
１１７ 低圧タービンバイパス弁
１１８ 低圧タービンバイパス系
１１９，１１９ａ，１１９ｂ 主蒸気止め弁
１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ 蒸気加減弁
１２１ 高圧タービンバイパス弁
１２２ 高圧タービンバイパス系
１２３ 弁ケーシング
１２４ 主蒸気止め弁用入口
１２５，１２５ａ，１２５ｂ 蒸気加減弁用入口
１２６ 主蒸気止め弁用出口
１２７ 弁室
１２８ ストレーナ
１２９ 主蒸気止め弁用弁座
１３０ 主蒸気止め弁用弁体
１３１ 案内片
１３２ 主蒸気止め弁用弁棒
１３３ ヨーク
１３４ 溶接部
１３５，１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ 蒸気加減弁用出口
１３６ 蒸気加減用弁座
１３７ 蒸気加減弁用弁体
１３８ 蒸気加減弁用弁棒
１３９ ヨーク
１４０ リガメント部
１４１ 通口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させる構成にしたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記主蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を一直線上に配置させる構成にしたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項３】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項４】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項５】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項６】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けた前記蒸気加減弁用出口の位置から角度９０°の範囲内で転向する位置に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項７】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記弁ケーシングの両端側に前記主蒸気止め弁を配置し、中間部分に前記蒸気加減弁を配置したことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項８】
主蒸気止め弁は、弁ケーシングの中心線に沿って主蒸気止め弁用弁体を駆動する主蒸気止め弁用弁棒を配置する構成にしたことを特徴とする請求項８記載の蒸気弁装置。
【請求項９】
蒸気加減弁は、弁ケーシングの中心線に対して交差する方向に蒸気加減弁用弁体を駆動する蒸気加減弁用弁棒を配置する構成にしたことを特徴とする請求項８記載の蒸気弁装置。
【請求項１０】
蒸気加減弁は、蒸気加減弁用出口間を曲率半径の大きいリガメント部に形成したことを特徴とする請求項１〜６記載の蒸気弁装置。
【請求項１１】
請求項１〜８記載の弁ケーシングを蒸気タービン発電設備に適用することを特徴とする蒸気弁装置を組み込んだ発電設備。
【請求項１】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させる構成にしたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記主蒸気止め弁および前記蒸気加減弁を一直線上に配置させる構成にしたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項３】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項４】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項５】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、下向き方向に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項６】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記蒸気加減弁の蒸気加減弁用出口のうち、一方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けるとともに、他方の出口を前記弁ケーシングの中心線に対し、上向き方向に設けた前記蒸気加減弁用出口の位置から角度９０°の範囲内で転向する位置に設けたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項７】
一つの弁ケーシング内に主蒸気止め弁と蒸気加減弁を収容させた蒸気弁装置において、前記弁ケーシング内に収容する主蒸気止め弁の個数に対応させて前記蒸気加減弁を収容させるとともに、前記弁ケーシングの両端側に前記主蒸気止め弁を配置し、中間部分に前記蒸気加減弁を配置したことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項８】
主蒸気止め弁は、弁ケーシングの中心線に沿って主蒸気止め弁用弁体を駆動する主蒸気止め弁用弁棒を配置する構成にしたことを特徴とする請求項８記載の蒸気弁装置。
【請求項９】
蒸気加減弁は、弁ケーシングの中心線に対して交差する方向に蒸気加減弁用弁体を駆動する蒸気加減弁用弁棒を配置する構成にしたことを特徴とする請求項８記載の蒸気弁装置。
【請求項１０】
蒸気加減弁は、蒸気加減弁用出口間を曲率半径の大きいリガメント部に形成したことを特徴とする請求項１〜６記載の蒸気弁装置。
【請求項１１】
請求項１〜８記載の弁ケーシングを蒸気タービン発電設備に適用することを特徴とする蒸気弁装置を組み込んだ発電設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１８３５８２（Ｐ２００６−１８３５８２Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８７９２（Ｐ２００４−３７８７９２）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]