JP5863362B2 - 蒸気タービン - Google Patents
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Description
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。図1は、第一実施形態に係る蒸気タービン10の構成を示す模式図である。
タービン本体11は、図1に示すように、筒状のケーシング111と、ケーシング111に設けられた軸受112と、軸受112に回転可能に支持されてケーシング111内部に配されたロータ113と、このロータ113の回転速度を検出する速度検出センサ114と、を有している。そして、ロータ113は、回転軸115と、この回転軸115に固定されたブレード116とを備えている。このように構成されるブレード116が蒸気により回転し、その回転力により、圧縮機18が駆動されるようになっている。
蒸気流路12は、タービン本体11に対して蒸気を供給する役割を果たすものである。この蒸気流路12は、図1に示すように、その蒸気導入口121から蒸気が導入されるとともに、その蒸気供給口122がタービン本体11に接続されている。また、蒸気導入口121と蒸気供給口122との間には、その流路幅が狭く絞られた絞り穴123が設けられている。
調整弁13は、タービン本体11に供給する蒸気の量を調整する役割を果たすものである。この調整弁13は、図1に示すように、棒状のアーム部材131の一端部に略半円形状の封止部材132が設けられたものであって、アーム部材131の他端部が前記レバー部材14の長手方向中間部に固定されている。このように構成される調整弁13によれば、蒸気流路12に沿ってアーム部材131が直線運動することに伴って、その先端部の封止部材132が蒸気流路12の絞り穴123に嵌合しまたは離間する。これにより、絞り穴123の開口径が変化し、この絞り穴123を介してタービン本体11に供給される蒸気の流量が変化するようになっている。
レバー部材14は、開閉駆動機構15の出力を調整弁13に伝達する役割を果たすものである。このレバー部材14は、図1に示すように、その長手方向基端部が回動可能に支持されるとともに、その長手方向先端部にはレバー側ロッド19の一端部が固定されている。また、前述のようにレバー部材14の長手方向中間部には、調整弁13を構成するアーム部材131の他端部が固定されている。更に、レバー部材14における前記アーム部材131の固定位置より先端側には、強制的に調整弁13を閉塞させる強制閉塞手段として引きバネ20の一端が取り付けられている。この引きバネ20は、その他端が移動不能に固定され、外力が作用しない状態では、図1においてレバー部材14を反時計回りに回動させる方向へ引っ張り力を付与している。
開閉駆動機構15は、調整弁13を駆動する役割を果たすものである。この開閉駆動機構15は、図1に示すように、固定して設置された一対のブラケット21と、これらブラケット21によって回動可能に支持された保持部材22と、この保持部材22によって保持された電動アクチュエータ23と、を有している。
ロック機構16は、調整弁13を移動不能にロックする役割を果たすものである。ここで、図6は、ロック機構16の構成を示す概略平面図である。ロック機構16は、図4及び図6に示すように、下端部が固定されて上方へ延びる支持棒161と、この支持棒161に支持されて水平方向に延びる保持板162と、一対の固定ボルト163を介して保持板162の先端部に着脱可能な押圧部材164と、を有している。ここで、図4に示すように、保持板162の先端部には、平面視で略半円形状の嵌合溝162aが形成されている。一方、押圧部材164における保持板162に対向する側には、平面視で略三角形状の切欠き164aが形成されている。
電子ガバナ17は、開閉駆動機構15の動作を制御するものである。この電子ガバナ17に対しては、図1に示すように、圧縮機18における圧力や温度の検出結果に基づいてプロセス制御が行われた結果が入力される。また、電子ガバナ17に対しては、タービン本体11を構成する速度検出センサ114によって検出されたブレード116の回転速度が入力される。更に、電子ガバナ17に対しては、操作盤34から入力されたユーザからの指示が入力される。そして、電子ガバナ17は、これらの入力に基づいて、開閉駆動機構15の動作、より詳細には電動アクチュエータ23を構成する電動モータ26の動作を制御する。
次に、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービンについて説明する。図8は、第二実施形態に係る蒸気タービン40について、電動アクチュエータ23の制御を示す模式図である。本実施形態の蒸気タービン40は、図7に示す第一実施形態の蒸気タービン40と比較すると、開閉駆動機構15及びコントローラユニット35がそれぞれ冗長化されている点で異なっている。それ以外の構成は、第一実施形態と同じであるため、図1と同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
次に、本発明の第三実施形態に係る蒸気タービンについて説明する。図9は、第三実施形態に係る蒸気タービン50について、レバー部材14の先端部周辺を示す概略斜視図である。本実施形態の蒸気タービン50は、図2に示す第一実施形態の蒸気タービン10と比較すると、調整弁13を駆動する手段として、開閉駆動機構15に加えて補助開閉駆動機構51を更に備える点で異なっている。ここで、補助開閉駆動機構51の構成は開閉駆動機構15と同じであるため、同じ部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。また、それ以外の構成は第一実施形態と同じであるため、同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
11 タービン本体
111 ケーシング
112 軸受
113 ロータ
114 速度検出センサ
115 回転軸
116 ブレード
12 蒸気流路
121 蒸気導入口
122 蒸気供給口
123 絞り穴
13 調整弁
131 アーム部材
132 封止部材
14 レバー部材
15 開閉駆動機構
16 ロック機構
161 支持棒
162 保持板
162a 嵌合溝
163 固定ボルト
164 押圧部材
164a 切欠き
17 電子ガバナ
18 圧縮機
19 レバー側ロッド
20 引きバネ
21 ブラケット
22 保持部材
23 電動アクチュエータ
24 軸受カバー
25 台座
26 電動モータ
27 変換機構
28 ブレーキ
29 モータ収容部
30 ボールネジ
31 ピストンユニット
311 ナット
312 ピストンロッド
313 ロッドエンドコネクタ
314 アクチュエータ側ロッド
315 固定用ボルト
32 カップリング
321 ネジ穴
322 ロッド挿入穴
33 ピン
34 操作盤
35 コントローラユニット
351 コントローラ
352 サーボドライブ
40 蒸気タービン
41 予備開閉駆動機構
42 予備コントローラユニット
50 蒸気タービン
51 補助開閉駆動機構
511 アクチュエータ側ロッド
52 第一レバー側ロッド
53 第二レバー側ロッド
80 蒸気タービン
81 タービン本体
82 蒸気流路
83 調整弁
84 レバー部材
85 油圧サーボ機構
86 電子ガバナ
87 ピストン
88 油圧シリンダ
89 パイロット弁
90 アクチュエータ
91 軸受カバー
Claims (9)
- 回転可能に支持されたブレードを有するタービン本体と、前記タービン本体に接続されて蒸気が流通する蒸気流路と、直線運動することで前記蒸気流路の開閉を調整する調整弁と、前記調整弁を駆動する開閉駆動機構と、を有する蒸気タービンであって、
前記開閉駆動機構が、
電力が供給されて回転する電動モータと、
前記電動モータの回転運動を前記調整弁の直線運動に変換する変換機構と、
前記電動モータの回生エネルギーによって作動するブレーキと、
を備えることを特徴とする蒸気タービン。 - 前記変換機構が、
前記電動モータによって回転駆動されるボールネジと、
前記ボールネジに螺合されるとともに前記調整弁に接続されたナットと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン。 - 前記ブレーキは、前記ボールネジの周速が閾値を超えて大きくなった時、または前記電動モータに対する電力の供給が停止してから一定の時間だけ作動することを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービン。
- 前記ナットと前記調整弁とを切り離し可能に接続するカップリングと、前記調整弁を移動不能にロックするロック機構と、を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の蒸気タービン。
- 前記電動モータは、内部が密閉されたモータ収容部に収容されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の蒸気タービン。
- 前記開閉駆動機構の故障時に前記調整弁を駆動する予備開閉駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の蒸気タービン。
- 前記開閉駆動機構または前記予備開閉駆動機構の動作を制御するコントローラユニットを更に備えることを特徴とする請求項6に記載の蒸気タービン。
- 前記コントローラユニットの故障時に、前記開閉駆動機構または前記予備開閉駆動機構の動作を制御する予備コントローラユニットを更に備えることを特徴とする請求項7に記載の蒸気タービン。
- 前記調整弁の駆動に基準値を超えて大きな出力が必要な場合に、前記開閉駆動機構とともに前記調整弁を駆動する補助開閉駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の蒸気タービン。
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